【正文】 人機界面各種圖表、文字均為中文顯示 ,中文輸入方法為中國大陸流行的漢語拼音或五筆字型輸入法。 (l)系統(tǒng)具有多級用戶管理功能 ,所有的用戶都有其對應的用戶名及密碼 ,不同級別的用戶具有不同的管理權限 ,依據口令進入系統(tǒng)后具有相應的控制操作功能 。 (2)用戶的所有操作將會記錄到數據庫中 ,做到所有操作都有據可查 。 (3)對于系統(tǒng)的重要數據都有密碼保護 ,具有一定的安全性。 本 章小結 本章首先對萬開隧道監(jiān)控系統(tǒng)的概況、萬開隧道監(jiān)控系統(tǒng)的目標以及萬開高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的結構進行了介紹。其次 ,介紹了萬開隧道監(jiān)控系統(tǒng)的組成以及萬開高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的總體功能需求。最后 ,詳細介紹了隧道監(jiān)控系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的功能需求。 北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 高速 隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 15 第四章 高速隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 高速隧道火災檢測與報警系統(tǒng) 的運行 不僅能夠滿足對隧道的日常巡檢功能，還需要 軟硬件的配合實施，才能夠使得安裝有電子標簽的車輛正常使用 軟件體系架構 萬開高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)位于開縣端 ,中心用局域網連接 ,在監(jiān)控中心主要有兩臺雙機冗余熱備份服務器 ,分別監(jiān)控南山隧道、鐵峰山 1隧道、鐵峰山 2隧道的監(jiān)控主機和其它設備 ,如 CCTV 閉路電視、打印機、投影儀等。兩臺服務器主要處理數據庫數據 ,隧道監(jiān)控主機通過網絡把各條隧道的現場設備采集的數據進行處理 ,然后把處理后的數據存在數據服務器中。隧道監(jiān)控中心監(jiān)控主機通過網絡與隧道內外各個 PLC 和隧道本地監(jiān)控主機進行通信 ,收集現場設備采集的數據 ,并把對現場設備進行控制的命令通過隧道內相應的 PLC 下發(fā)到各相應的現場設備。 萬開隧 道監(jiān)控系統(tǒng)的管理結構層次比較固定 :監(jiān)控系統(tǒng)主要由一個監(jiān)控中心 ,三個隧道本地監(jiān)控工作站 (或變電所 )以及三條隧道構成。 萬開隧道監(jiān)控系統(tǒng)的使用人員比較固定 ,各操作人員在固定的監(jiān)控中心或隧道本地監(jiān)控工作站進行操作 ,不允許公司以外人員進行異地操作。 從系統(tǒng)本身的實時性要求方面來看 ,監(jiān)控系統(tǒng)要求具有較高的實時性 ,要求系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內完成各種數據的上傳與命令數據的下發(fā)工作。這就要求軟件系統(tǒng)具有可靠的連接和傳輸的實時性。 隧道監(jiān)控是一個閉環(huán)信息流程 ,加之三條隧道有兩條特長隧道和一條長隧道 ,隧道內各種機電設備繁多 ,如 果要把隧道所采集的數據不加處理就進行上傳到中心監(jiān)控系統(tǒng)主機 ,則勢必會加大通信網絡的傳輸壓力。所以 ,一般是先在隧道本地監(jiān)控主機或者其它監(jiān)控工作站先對數據信息進行相應的處理后 ,再把處理后的數據上傳給隧道監(jiān)控主機 ,這樣可以大大減小網絡的壓力。 根據萬開高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的以上特點 ,本系統(tǒng)選用 C/S 模式架構。系統(tǒng)間通訊采用成熟可靠的 TC 尸 /IP 協(xié)議 ,系統(tǒng)通信除了監(jiān)控主機與緊急電話系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)采用 UDP 連接外 ,監(jiān)控主機與其它子系統(tǒng)的通信都采用 TCP 可靠連接方式 ,保證數據傳輸的可靠性。 在萬開隧道監(jiān)控系統(tǒng)中 ,各主機 根據與其通信對象的不同而所擔任的角色也 不同。如火災監(jiān)控系統(tǒng)主機與隧道火災報警主機通信時 ,火災監(jiān)控主機做為服務器而隧道火災報警主機做為客戶端 。當火災監(jiān)控主機與隧道監(jiān)控主機通信時 ,火災監(jiān)控北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 高速 隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 16 主機做為客戶端而隧道監(jiān)控主機則做為服務器 。當隧道中心監(jiān)控主機與隧道本地監(jiān)控主機通信時 ,隧道監(jiān)控主機做為服務器而隧道本地監(jiān)控主機做為客戶端 。當隧道監(jiān)控主機與隧道內區(qū)域控制器 PLC通信時 ,隧道監(jiān)控主機做為客戶端而各 PLC做為服務器端。 火災報警子系統(tǒng)是隧道監(jiān)控系統(tǒng)中非常重要的組成部分 ,它對隧道內發(fā)生的 火災事故能進行自動或手動報警 ,對保障隧道的行車安全和減少隧道內機電設備的損失以及避免二次事故的發(fā)生都起到至關重要的作用。 為了保證火災報警信息能準確及時的傳到隧道監(jiān)控中心的火災報警主機和隧道監(jiān)控中心監(jiān)控主機 ,萬開隧道監(jiān)控系統(tǒng)對火災報警系統(tǒng)采用單獨的軟、硬件組成獨立的子系統(tǒng)。 為保障監(jiān)控系統(tǒng)能更加可靠和及時地采集火災報警信號 ,火災監(jiān)控系統(tǒng)在設計上考慮了雙備用形式 ,如下所述： 信號 ,第一條通路為火災報警 主機的串口信號經過一轉二后 ,通過協(xié)議轉換器轉成網絡信號直接上送至中心火災監(jiān)控系統(tǒng) ,由火災監(jiān)控系統(tǒng)把火災報警信號再傳給隧道監(jiān)控系統(tǒng) 。第二條通道為火災報警主機的串口信號經過一轉二后 ,再經過一轉二把信號接入本地隧道監(jiān)控計算機 ,由本地隧道監(jiān)控系統(tǒng)把火災報警信號二次轉發(fā)給監(jiān)控中心的火災監(jiān)控計算機和中心的隧道監(jiān)控計算機。 ,設計兩條通路降低了火災報警信號丟失的可能性 ,以保證火災報警信號可以準確傳達。如圖 41 所示 : 萬開隧道監(jiān)控系統(tǒng)在隧道 監(jiān)控中心設有一臺火災報警監(jiān)控計算機 ,該計算機通過網絡與南山隧道、鐵峰山 1隧道、鐵峰山 2隧道的火災報警主機相連 ,同時也通北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 高速 隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 17 過局域網與監(jiān)控中心的三臺隧道監(jiān)控主機相連。當隧道有火災發(fā)生時 ,隧道火災報警主機首先收到火災報警信號 ,火災報警主機把火災報警信號通過網絡同時傳給該隧道本地火災監(jiān)控計算機和隧道監(jiān)控中心火災監(jiān)控計算機。當隧道監(jiān)控中心的火災監(jiān)控計算機收到火災報警信號后 ,首先對火災報警信息報文進行解析、確認報文的合法性。如果接收的火災報警報文合法 ,就確認火災發(fā)生的隧道、區(qū)段等具體位置。接著更新隧道監(jiān)控中心火災監(jiān)控 系統(tǒng)畫面 ,動態(tài)顯示火災報警信息、進行聲光報警 ,提示操作人員進行火災處理。當隧道監(jiān)控中心火災監(jiān)控計算機對火災報文進行解析之后 ,把相應報文進行轉換后通過網絡發(fā)送給隧道監(jiān)控中心隧道監(jiān)控主機。隧道監(jiān)控中心監(jiān)控主機通過隧道監(jiān)控系統(tǒng)對火災報文進行處理、執(zhí)行火災報警預案 ,對隧道交通進行誘導、控制 ,對隧道內外相關機電設備進行聯(lián)動控制 ,確保隧道行車安全 ,減少二次事故的發(fā)生。火災監(jiān)控程序控制火災流程如圖 42 所示 監(jiān)控中心火災監(jiān)控主機與其它主機間的通信 隧道監(jiān)控中心火災監(jiān)控主機通過套接字接收隧道報警主機發(fā)過 來的火災報警北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 高速 隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 18 報文 ,然后把接收到的火災報警報文通過 TCP/工 P 協(xié)議轉發(fā)給相應的隧道監(jiān)控主機。隧道監(jiān)控主機收到火災監(jiān)控主機的報警報文后 ,對隧道監(jiān)控系統(tǒng)的其它子系統(tǒng)進行相應的聯(lián)動控制 ,實現對整個隧道的有效控制。 在火災監(jiān)控主機與隧道火災報警主機之間通信時 ,火災監(jiān)控主機作為服務器 ,火災報警主機作為客戶端?；馂谋O(jiān)控主機做為服務器接收客戶端的隧道報警主機的連接。當連接建立成功之后 ,隧道火災報警主機把隧道內火災自動報警器或手動報警器的報警信息通過網絡傳給服務器端的隧道火災監(jiān)控主機 ?；馂谋O(jiān)控主機首先啟動監(jiān)聽套接字 ,等待客戶端火災報警主機的連接。當有連接請求時 ,火災監(jiān)控主機進行接收連接 ,創(chuàng)建接收套接字。則進一步檢測該接收套接字是否可讀 ,若可讀就進行數據接收、處理 ,接收完畢就關閉接收套接字 ,等待下一次連接請求的到來。具體通信流程如圖 43 所示： 火災監(jiān)控主機做為客戶端與做為服務器的隧道監(jiān)控主機進行連接 ,通過 TCP/IP協(xié)議進行通信 ,把接收到的火災報警報文轉發(fā)給相應的隧道監(jiān)控主機 ,具體通信流程如圖 44 所示 : 火災 監(jiān)控系統(tǒng)從隧道本地報警主機或隧道本地監(jiān)控主機上接收火災報警信息 ,把接收的報警信息進行解析 ,保存到文本文件中形成火災報警日志 ,以便查詢、預覽和打印。 火災監(jiān)控系統(tǒng)數據處理主要包括以下幾個部分 ： 火災數據查詢模塊主要是用來查詢滿足條件的火災數據 ,可以按火災發(fā)生的起始時間和結束時間來查詢某一時間段內所發(fā)生的火災情況 ,若不選擇此條件 ,則默認為對所有時間段內的火災數據都進行查詢 :也可以按火災發(fā)生的隧道號來進行查詢 ,分別查詢南山隧道、鐵峰山 1隧道或者是鐵峰山 2隧道內所發(fā)生的火災情況 ,如果 不選擇則默認為查詢所有的隧道內所發(fā)生的火災情況。系統(tǒng)還可以按報警號進行查詢 ,不選擇此條件則默認為對所有報警號進行查詢。系統(tǒng)可以按設備的名稱進行查詢 ,根據火災報警來自的設備來進行相應的查詢。另外 ,系統(tǒng)也可以對接收的地址丟失報警數據進行相應的查詢操作 ,其具體實現流程如圖 45 所示： 北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 高速 隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 19 此模塊主要是把記錄在 文件中的內容顯示出來 ,操作人員就可以瀏覽火災報警的詳細信息。 此模塊就是把系統(tǒng)記錄在文件上的火警日志的詳細信息進行打印 ,保存在紙質文檔上。 隧道監(jiān)控系統(tǒng)與火災子系統(tǒng)的聯(lián)動控制流程圖 ,如圖 46 所示 ： 描述如下 : ,在相應的畫面上顯示火災報警點的位置、區(qū)段、報警類型等 ,驅動火災聲光報警器發(fā)出帶聲光的火災報警 ,同時把火災報警信號傳送至隧道監(jiān)控系統(tǒng)。 ,自動切換相應的監(jiān)控畫面 ,自動切換監(jiān)視器畫面到電視墻 (切換的攝像機個數定為 5 個 ,可修改 ,要切換的監(jiān)視器也定為 5 個 ,也可動態(tài)設定 ),向 DVR 視頻網絡存儲系統(tǒng)發(fā)出錄像命令 ,存 儲數據庫 ,同時彈出讓操作員確認的火災提示信息框 ,顯示報警點位置 (以動畫火效果顯示 ),增加報警列表 ,驅動監(jiān)控系統(tǒng)上的報警燈 ,發(fā)出聲音報警。 ,迅速確認報警的真實性及報警位置 ,確認后執(zhí)行相應區(qū)段的火災聯(lián)動預案 ,并且通知消防、執(zhí)法隊、做出記錄等。 ,操作員在隧道監(jiān)控系統(tǒng)上執(zhí)行正常交通預案即可。同時復位本地火災控制柜、火災監(jiān)控系統(tǒng)和隧道監(jiān)控系統(tǒng)。 隧道監(jiān)控系統(tǒng)為了保證對隧道內的各種機電設備進行有效的管 理與控制 ,系統(tǒng)在設計時主要采用了以下技術。 ,如在監(jiān)控中心的數據服務器就采用了雙機熱冗余技術 ,使用兩臺服務器一臺供正常情況下使用 ,另一臺做為備用機。當一臺服務器出現故障時 ,另一臺服務器馬上接管故障機器的工作 ,使系統(tǒng)能正常運行。 北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 高速 隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 20 ,正常時每臺主機主監(jiān)控一條隧道 ,當其它主機出現故障時其余正常主機可以及時接管故障主機的工作 ,實現三臺主機互為熱冗余 ,大大地增加了系統(tǒng)的可靠性。 ,使設備能適應較為苛刻環(huán)境的 要求。 ,考慮了系統(tǒng)的可靠性 ,在隧道內各個區(qū)域撲制器的連接上使用光纖兀余自愈環(huán)網。在重要的火災報警的網絡選擇兩條通信線路 ,把 重要的報警信息傳到監(jiān)控中心。 ,當系統(tǒng)的上級與下級的通信中斷時 ,下級具有自主的對隧道內設備進行管理和控制的功能 ,避免了隧道內機電設備處于無控狀態(tài) ,影響隧道的通行安全。 ,所有的用戶都有用戶名及密碼 ,不同級別的用戶具有不同的管理權限 ,依據口令進入系統(tǒng)具有相應的控制操作功能。 ,做到所有操作都有據可查。 ,具有一定的安全性。 隧道監(jiān)控系統(tǒng)要管理隧道內外眾多設備 ,種類繁多 ,并且系統(tǒng)要采集大量的數據 ,與此同時系統(tǒng)在運行過程中也將產生大量的數據。為了有效的操作和組織這些數據 ,系統(tǒng)使用了目前最為流行的關系型數據庫 MSSQLServer2021。 在該系統(tǒng)中各區(qū)域控制器 PLC采集各外場設備的信息 ,把信息上傳到隧道監(jiān)控中心監(jiān)控主機 ,監(jiān)控主機經過解析處理之后把數據存入到數據庫中 ,以便系統(tǒng)查詢、統(tǒng)計、打印、決 策之用。 (1)系統(tǒng)對于數據量少而且相對比較穩(wěn)定的數據采用 .dat 文件的格式和數據表來存取 ,主要用來保證取數據的可靠性 ,如各 PLC 的配置信息 ,各主機的 IP 和端口數據就保存在文件中和數據庫之中。系統(tǒng)在初始化時要取得這些信息對系統(tǒng)進行初始化 ,如果數據庫連接不能就讀取本地文本文件中的信息以便系統(tǒng)之間進行網絡連北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 高速 隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 21 接通信。 (2)對數據量比較大而且變動較少的數據采用數據庫表來存取 ,考慮到系統(tǒng)的響應時間 ,對于訪問比較頻繁的數據在設計表時所采用的原則是 ,盡量少用關聯(lián) ,允許適量冗余 ,主要保證存取數據的效率。比如數據庫中的各種預案表、策略表等。 (3)對系統(tǒng)需要保存的各種檢測值和各種操作的日志記錄這類動態(tài)數據表采用數據庫表的形式進行存取 ,這些數據量比較大 ,主要做為歷史數據，以便進行統(tǒng)計、查詢、和繪制各種曲線。有些歷史數據可以輔助系統(tǒng)決策 ,如風機運行時間等。通過對一段時間內的交通數據檢測值的分析 ,可以知道隧道內的交通流的情況 ,可以采取相應的交通控制措施。各種操作日志記錄主要用來保證系統(tǒng)的安全性 ,對操作人員的所有操作進行詳細的記錄 ,可以防止操作員操作的隨意性。 (4)系統(tǒng)對于可控設備的各種配 置信息 ,是通過組件的方式 ,把各種配置信息配置到相應的組件中 ,通過序列化保存在系統(tǒng)文件中。當系統(tǒng)初始化時 ,通過讀取相應的系統(tǒng)文件 ,取得各種組件的配置信息。系統(tǒng)開發(fā)采用的是組件方式 ,通過相應的組