JD4联合设计优化方案Word文档格式.docx

JD4联合设计优化方案Word文档格式.docx

《JD4联合设计优化方案Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《JD4联合设计优化方案Word文档格式.docx（117页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第一章、概述

1.1工程概况

本项目位于山西省高速公路网规划“三纵十一横十一环”中的东纵天黎高速公路的重要组成部分，起点位于平定县，与现有太旧高速及在建的阳泉至五台高速公路成十字交叉，终点与拟建的汾阳至邢台高速公路相连，构成快速通道主骨架，路线全长91.252公里，全线采用双向四车道高速公路标准，设计速度80km/h，路基宽度24.5m，全线桥涵设计汽车荷载设计等级为公路——Ⅰ级。

本项目全线设置特长隧道1座，长隧道2座，中隧道2座，短隧道2座；

沿线设有互通立交5座：

平定枢纽、张庄互通、大寨互通、和顺互通及左权互通；

沿线设有张庄、大寨、和顺、左权4处匝道收费站；

设有2处服务区——大寨服务区、和权服务区；

设养护工区2处——大寨养护工区与大寨收费站合建、左权养护工区与左权收费站合建；

隧道管理站2处——立壁隧道管理站（与张庄收费站合建）、蒙山隧道管理站（与大寨收费站合建）；

沿线设有6个通信站：

张庄通信站、大寨通信站、大寨服务区通信站、和顺通信站、和权服务区通信站及左权通信站。

本项目采用三级管理体制，即省收费监控中心、片区收费监控中心和沿线各收费站、通信站、养护工区、服务区等，根据山西规划，本路段分别属于阳泉和晋中片区中心管理。

本项目在张庄互通处设置立壁隧道管理站，管理立壁隧道的监控设施和所辖路段的主线监控视频，并将视频、数据等传输至阳泉片区中心；

在昔阳互通处设置蒙山隧道管理站，管理王家山、蒙山、凤居、虎垴坡、蔡家庄1号、蔡家庄2号隧道的监控设施和所辖路段的主线监控视频，并将视频、数据等传输至晋中片区中心。

本工程为机电项目中的隧道监控系统第JD4合同段，主要包括蒙山隧道及蒙山隧道管理站各个分项子系统的设备采购、运输、安装、调试、试运行及缺陷责任期内的各项工作。

隧道名称

起止桩号

长度（米）

所属隧道管理站

监控等级

蒙山隧道

左线

ZK20+885～ZK26+540

5655

蒙山隧道管理站

A级

右线

YK20+870～YK26+500

5630

1.1.1隧道管理站设备

1）、计算机及外围设备；

2）、闭路电视系统；

3）、综合控制台；

4）、隧道内视频检测处理系统；

5）、电源系统；

6）、机房、监控室设备安装工程；

7）、其它相关工程。

1.1.2.隧道段监控设备

隧道监控设备主要包括各设备、安装支架、设备机箱、洞室门、设备供电、防雷、数据传输（光缆由JD2合同段通信系统提供）、图像传输（由JD2合同段通信系统负责）。

1）、微波车辆检测器MTD；

2）、门架式可变情报板CMS；

3）、隧道内悬挂式可变情报板HCMS；

4）、交通信号灯TS；

5）、彩色带云台摄像机CCTV；

6）、隧道内固定摄像机CCTV

7）、隧道内球型摄像机CCTV；

8）、风向风速检测仪WS；

9）、光强检测器LO/LI；

10）、车道控制标志LS；

11）、一氧化碳/能见度检测器CO/VI；

12）、紧急电话；

13）、有线广播系统；

14）、LED诱导灯；

15）、车行横洞标志灯；

16）、人行横洞标志灯；

17）、紧急停车带标志灯；

18）、疏散标志灯（含50米、100米、150米、200米逃生标志）；

19）、区域控制器（PLC）；

20）、火灾报警系统（光纤光栅、手动报警按钮、火灾报警控制器等）。

1.2联合设计原则

本次联合设计的原则是进一步明确隧道监控系统的技术方案、系统互联、设备配置及其它相关工程的界面，对招标文件和投标文件中技术方案或性能指标描述不完整或未提及、但本工程所需的项目进行设计、补充和完善，使联合设计文件成为一套完整的、可操作的执行文件，为设备采购和工程实施提供依据。

1.3工程施工界面

1.3.1与通信系统界面

1）、通信系统为隧道管理站与片区监控中心之间的数据信号传输在主干线上提供传输通路和传输媒质。

通信系统为隧道监控系统与隧道管理站控制室之间的数据信号传输提供传输媒质。

2）、通信系统为隧道监控系统提供隧道监控视频至隧道管理站传输所需的数字压缩视频传输系统、视频光端机及传输通路；

通信系统为隧道监控系统提供隧道管理站至所属片区中心的视频传输通路，对于视频控制信号，通信系统为其提供相应的通道及接口，图像信号和控制信号处理由隧道监控系统负责，接口界面在通信机房相关配线架上外线侧或视频传输系统I/O接口处。

3）、对于隧道监控设备（包含隧道数据设备），其向隧道管理站传输通路由通隧道监控系统提供，通信系统负责敷设干线和辅助光缆，隧道监控设备只需将相应尾缆与辅助光缆相接，光端机设备（含终端盒）计入通信系统工程量，其接线（含光接线盒）由通信系统负责。

4）、隧道管理站语音、数据、图像上传片区监控中心的通路由通信系统提供。

其中，语音接口界面划分在通信站音频配线架外侧，数据接口界面划分在通信传输设备以太网口侧，图像接口界面划分在视频传输系统视频接口一侧。

5）、隧道紧急电话和隧道广播系统由隧道监控系统提供，其所需的光缆（含尾纤、终端盒及光缆接续等）由通信系统提供。

6）、用于视频存储的视频存储服务器、磁盘阵列均由通信系统提供。

1.3.2与隧道供配电、照明系统界面

1）、隧道内的亮度检测划在隧道监控系统范围。

2）、隧道监控系统负责提供隧道管理站交通监控计算机局域网，通风照明消防控制计算机、电力监控计算机接入交通监控计算机局域网；

隧道通风照明消防控制计算机接收隧道监控系统提供光强检测器的检测数据以及设备状态信息。

隧道内设备（包括隧道交通监控设备、照明控制设备）检测数据及设备状态信息均由交通监控计算机系统负责上传片区监控中心。

3）、隧道供、配电系统电力监控数据通过变电所内的通信处理机传至隧道管理站，隧道监控系统的冗余环网上的工业以太网交换机为其预留1路10／100M以太网接口，隧道管理站监控室的电力监控计算机计入电力监控系统。

4）、隧道内照明控制柜设备与隧道监控本地控制器相连，通过本地控制器与隧道管理站通信，并接受本地控制器的控制。

本地控制器与照明控制柜的接线线缆由隧道监控系统提供。

照明系统预留控制接口，向隧道监控系统提供照明控制原理图，并配合隧道监控系统完成照明控制的接线和调试。

5）、隧道供、配电系统为隧道监控系统配置应急电源及供电回路。

变电所内低压配电柜空开以下的电缆及监控配电箱等由隧道监控系统负责。

1.3.3与隧道通风系统界面

1）、隧道内的C0/VI等环境检测器划在隧道监控系统范围。

2）、隧道监控系统负责提供隧道管理站交通监控计算机局域网，通风照明消防控制计算机接入交通监控计算机局域网；

隧道通风照明消防控制计算机接收隧道交通监控工程提供C0/VI、风速风向、光强检测器、火灾报警、风机、消防设备的检测数据以及设备状态信息。

隧道内设备（包括隧道交通监控工程设备、通风控制设备）检测数据及设备状态信息均由隧道监控工程计算机系统负责上传片区监控中心。

隧道监控系统应充分考虑隧道通风控制工程及隧道火灾报警控制工程的总协调。

3）、隧道内风机控制柜与隧道监控本地控制器相连，通过本地控制器与隧道管理站通信，并接受本地控制器的控制。

本地控制器与风机控制柜的接线线缆由隧道监控系统提供。

通风系统预留控制接口，向隧道监控系统提供通风控制原理图，并配合隧道监控系统完成通风控制的接线和调试。

1.3.4与隧道消防系统界面

1）、隧道内的火灾检测、报警系统划在隧道消防系统范围。

3）、隧道消防设备（水泵、液位仪）与隧道监控本地控制器相连，通过本地控制器与隧道管理站通信，并接受本地控制器的控制。

本地控制器与消防水泵、液位仪的接线线缆由隧道监控系统提供。

消防系统预留控制接口，向隧道监控系统提供消防控制原理图，并配合隧道监控系统完成消防采集、控制的接线和调试。

1.3.5与路段监控系统界面

隧道监控系统与路段监控系统界面划分在隧道管理站。

隧道管理站及其直接管理的隧道内监控设备及隧道口监控设备（包括摄像机、可变情报板、交通信号灯、光强检测器、微波车辆检测器等）属于隧道监控系统，除隧道内及隧道口外全线沿线的外场监控设备（主要布设于互通、服务区、长大下坡等路段）属于路段监控系统。

1.3.6与其它系统界面

隧道外洞口附近左、右幅弱电电缆沟之间的管道（含路面横穿管道）是路基标段实施。

第二章、总体设计方案

2.1设计原则

监控设施是高速公路交通工程的重要组成部分，监控工程设计的主要原则是：

1）、符合国家、信息产业部、交通部相关技术体制、设计规范和技术标准；

2）、系统设计切合实际，在考虑投资合理的前提下，采用先进的技术；

3）、选用技术成熟、服务优良的设备；

4）、充分考虑系统的易维护性和可扩容性。

2.2设计内容

隧道监控系统由隧道管理站系统、隧道监控外场设备及其现场构成，主要包括计算机子系统、闭路电视子系统、视频检测子系统、信息采集子系统、交通控制子系统、视频数据传输子系统等。

本合同段包含蒙山隧道管理站一处，管理王家山、蒙山、凤居、虎垴坡、蔡家庄1#和2#隧道监控业务。

隧道设备根据隧道等级划分，蒙山隧道为A级，按照《公路隧道交通设计规范JTG/D71-2004》进行设备配置，设备主要有可变情报板（门架式、隧道内悬挂式）、微波车辆检测器、摄像机、交通信号灯、车道控制标志、CO/VI检测器、风速风向检测器、光强检测器、火灾检测报警系统等，在隧道口及隧道内同时设置视频事件检测功能。

隧道监控设备的数据、图像统一由隧道管理站进行管理，隧道管理站主要有计算机网络子系统、闭路电视子系统、视频检测子系统等组成，各子系统间相互配合，及时快速地发现和处理隧道段发生的交通异常状况。

隧道段监控设备数据均传输至隧道内设置的PLC，PLC挂接在由工业以太网组成的光纤环网，隧道变电所设置工业以太网交换机利用以太网数据光端机及通信系统上传至隧道管理站，进入隧道管理站计算机网络进行处理、分析与存储。

隧道管理站同时利用以太网交换机10/100M口向片区中心传输上传隧道监控数据数据。

监控系统借助外场设备的信息采集，通过计算机系统的处理及判定，利用闭路电视摄像机和日常巡逻车辆对发生情况的进一步确认，发布控制指令给外场信息发布设备，并及时通知有关部门出动人员进行现场调度或救援。

2.3设计标准和规范

1）、国家标准《高速公路隧道监控系统模式》（GB/T18567-2001）；

2）、交通部标准《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；

3）、交通部标准《公路隧道交通工程设计规范》（JTG/JD71-2004）；

4）、交通部标准《隧道可编程控制器》（JT/T608-2004）；

5）、交通部标准《公路隧道火灾报警系统技术条件》（JT/T610-2004）；

6）、交通部标准《公路隧道环境检测设备技术条件》（JT/T611-2004）；

7）、交通部标准《公路工程质量检验评定标准（第二册）机电工程技术手册》（JTGF80/2-2004）；

8）、山西省阳泉至左权高速公路机电工程（JD4、JD7标段）施工招标文件第七章技术规范；

9）、山西省阳泉至左权高速公路机电工程第JD4合同段《两阶段施工图设计》。

2.4系统方案与设备配置

2.4.1计算机网络系统

本项目监控系统采用应用最为广泛的快捷以太网技术，在蒙山隧道管理站设骨干交换机一台，通过布线系统分别于服务器、计算机相连，通过通信系统提供的10/100M接口，实现与外部数据的交换。

计算机网络的拓扑结构采用“星型”模式，计算机、服务器等设备均以超五类非屏蔽双绞线直接接入交换机，连接速度为100Mbps。

蒙山隧道管理站设置服务器1台，交通监控计算机、火灾报警计算机、通风照明消防计算机、视频控制计算机、视频检测计算机、紧急电话计算机等各1台（电力监控计算机由供配电系统提供）、交换机、视频检测交换机、激光打印机、串口联网服务器、刻录机等。

1）、系统主机（服务器）

服务器负责完成网络服务、数据库服务，包括数据集成提取，数据备份、维护等。

运行网络操作系统软件，负责网络操作和各进程的管理与运行。

收集原始和处理后的隧道设备采集的资料，形成本隧道监控系统数据库。

向隧道交通监控计算机等提供所需有关数据。

2）、交通监控计算机

交通监控计算机是是隧道管理站进行数据分析、处理、显示并形成控制方案的终端设备。

负责隧道管理站计算机局域网与隧道内的设备进行通信联络的职能，完成隧道管理站图形处理和数据处理的终端，运行系统检测、交通控制应用软件。

实时处理隧道段的设备采集的各类数据，并存储。

对数据处理后，形成控制方案下发。

接收其它计算机发送的报警信息。

运行监控系统自检程序，保证系统正常工作。

接收并执行上级监控中心下发的控制指令。

实现对隧道内的设备进行控制。

实现对可变情报板信息编辑、下发。

3）、火灾报警计算机

火灾报警计算机主要负责收集隧道的火灾检测器及报警按钮的报警信息和设备参数调整。

一旦隧道内发生火灾，通过人机界面进行报警，并能自动提供火灾控制方案供操作员选择。

接收火灾报警控制柜输出信号，并对之进行分析、处理。

报警信号出现，能将报警信号发送给交通监控计算机。

自动记录、存储火灾报警控制柜的信息。

显示火灾报警区域，并显示探测器的故障。

4）、通风照明消防计算机

负责风机、照明、消防、防火卷帘门等进行控制、状态管理等的终端。

负责风机控制，并接收风机的状态信号。

负责照明回路的控制，并结合时序控制、光强检测器检测值实现自动控制。

接收照明回路的状态信号。

负责防火卷帘门的控制。

接收防火卷帘门的状态信号。

接收隧道监控计算机的控制信号，实现对风机、照明和消防防火卷帘门的控制。

5）、视频控制计算机

运行视频控制软件。

负责对视频图像进行管理，控制视频切换、局端模块、拼接屏。

储存有道路彩色图形库，实时轮询系统主机处理后的交通信息，读写到图形数据库中，生成实时彩色图形，可在监视墙上显示相应的信息。

6）、视频检测计算机

负责对视频事件检测分析仪进行管理，具有方便易操作的工作界面，多画面显示视频图像，对事件发生进行报警。

7）、紧急电话计算机

负责收集紧急电话系统的报警信息以及有线广播的控制。

8）、电力监控计算机

负责电力监控系统数据采集、处理和监视等。

2.4.2闭路电视系统

蒙山隧道管理站接收193路图像，其中，王家山隧道监控图像2路、蒙山隧道监控图像100路、凤居隧道监控图像42路、虎垴坡隧道监控图像2路、蔡家庄隧道群监控图像27路、主线监控图像20路。

正常情况时切换蒙山隧道25路图像、王家山隧道1路图像、凤居隧道9路、虎垴坡隧道1路图像、蔡家庄隧道群7路图像、主线5路图像进行轮询显示。

在综合控制台上设置1台19寸液晶显示器，可调看图像。

异常情况时可切换任意图像。

视频图像通过视频管理服务器、磁盘阵列（由JD2合同段通信系统提供）进行存储、管理。

蒙山隧道出入口外4台云台摄像机（YK20+720、YK26+650、ZK26+690、ZK20+735）及隧道内22路固定摄像机图像（YK20+872、YK21+470、YK22+025、YK22+574、YK23+114、YK23+644、YK24+174、YK24+714、YK25+244、YK25+789、YK26+389、ZK26+537、ZK25+935、ZK25+377、、ZK24+846、ZK24+306、ZK23+776、ZK23+246、ZK22+706、ZK22+165、ZK21+605、ZK21+005）传至视频事件检测分析仪进行处理。

配置14台视频分配器接入局端机193路图像。

配置1套视频切换控制矩阵、1套控制键盘与数字视频压缩传输系统通过以太网交换机相接，进行视频切换、控制及在电视墙、主监视器上进行图像显示。

1）、摄像机布设

在蒙山隧道左、右洞进、出口外设置4套室外型彩色遥控摄像机，用于观察隧道外附近区域的交通状况、及天气情况以及用于观察超高车辆。

在蒙山隧道洞内，按一定的间距（130米～150米）均匀设置定焦距彩色固定摄像机，同时考虑兼顾观察紧急停车带内情况，在每个紧急停车带前20米范围内各设置1台固定摄像机，共设置82台实现对隧道全程连续的、无盲区的监视，实时监视隧道内的交通运营状况。

为了更好地观察隧道内的交通和环境状况，以及消除紧急停车带前固定摄像机对紧急停车带监视的盲区，在各紧急停车带和车行横洞区域，共设置12台，以便于监视紧急停车带的交通、车辆情况，以及监视观察车行横洞的使用运行状况。

在蒙山隧道外2处变电所各设置1台球形变焦摄像机，用于上级管理单位监视设备室内的运行状况和异常事件确认。

2）、图像传输

隧道图像通过节点视频光端机传至隧道管理站，详见通信系统。

3）、图像显示

蒙山隧道管理站监视墙设置4×

4×

46"

大屏幕投影和32台32"

彩色监视器，用来显示隧道洞口、洞内以及主线监控图像。

4）、图像管理与控制

蒙山隧道管理站任意一台计算机只要具备权限，都可通过软解压方式监视上传的监控图像。

多台计算机可以同时监视同一摄像机图像；

一台计算机可同时监视多个隧道摄像机的实时图像，在计算机显示屏幕上多画面（4～16路画面）分割显示；

可抓拍并保存工作站屏幕上显示的视频图像。

在计算机监视屏幕上进行图像放大、缩小、全屏显示及停止软解压等；

在视频控制计算机可对局端接入设备和监控系统的远端接入设备进行控制，包括切换上传控制，遥控摄像机的云台控制等。

蒙山隧道管理站对事件触发自动调用显示方案，也可以手动调用这些显示方案，可以实现在发生交通异常事件时，能自动控制摄像机调整到预置位，或自动切换摄像机图像到监视器进行显示，或者自动录像。

磁盘阵列对所有图像都实时存储，通过视频服务器对磁盘阵列进行管理。

以方便用户通过网络随时调用及查取录像资料，需设置调看图像权限，并对历史图像进行调看回放。

蒙山隧道管理站可进行用户的增减、用户的权限设置、用户的优先设置等；

可进行设备在线监测、连接管理、自我诊断、网络诊断等；

对于系统中的操作进行系统日志记录。

为提高道路救援效率，一旦片区中心出现道路段报警，触发视频图像强制显示的同时，将报警图像在就近的隧道管理站强制显示，使监控人员及时了解报警原因。

2.4.3视频检测系统

本项目对隧道内部分视频图像进行视频监测，自动发现交通事故，统计交通参数，为交通提供依据；

对异常情况进行报警，同时可在计算机上显示报警图像，也可以进行图像查询等操作；

同时进行车辆检测，形成交通流、占有率等参数，同时也能在计算机上显示检测图像，也可以进行图像查询等操作。

在蒙山隧道管理站设置8路视频事件监测分析仪7台。

2.4.4信息采集系统

本项目中的信息采集系统包括有微波车辆检测器、CO/VI检测器、风速风向检测器、光强检测器及视频事件自动检测系统等设备。

1）、微波车辆检测器

在蒙山隧道出、入口各设置1套微波车辆检测器，对交通流数据进行综合比较分析，分别为左右洞的风机前馈控制提供检测信息。

2）、光强检测器

光强检测器在蒙山隧道入口洞内及洞外各布设1套，用来检测洞内、外光照亮度，检测数据经过计算机系统分析、比较后，为照明控制提出最佳方案。

3）、CO/VI检测器和风速风向检测器

CO/VI检测器可快速、准确、连续自动测定给定点的CO浓度值和能见度值，用于进行通风控制，重点布设在隧道出口前及斜竖井排风口前。

风速风向检测器用于检测不同路段的风速值和风向，主要布设在隧道出入口前及斜竖井排风、送风口前。

CO/VI检测器以及风度风向检测器的检测结果，对比洞内环境卫生标准值，同时结合进入洞口的交通量，经计算处理后，制定控制方案，给出控制命令，控制风机的运行。

4）、视频事件自动检测系统

利用隧道设置的摄像机图像，通过管理站设置视频事件检测分析仪进行检测，由视频事件管理计算机进行管理，对发生交通事故可以及时发现处理。

系统可对道路的交通流进行检测，包括：

车流量、车速、道路占有率等；

并可对隧道内发生的异常交通事故进行自动检测，包括：

车辆停驶、车辆慢行、车辆逆行、交通拥堵、行人穿越、遗弃物品、烟雾与火灾等。

每当系统检测到交通事故，将事故前后的交通视频图像储存起来，并向隧道管理站发出报警信号，并且在事件检测管理计算机机上显示事故前后图像，并能回放事故前后图像。

蒙山隧道出入口外4台云台摄像机（YK20+720、YK26+650、ZK26+690、ZK20+735）及隧道内22路固定摄像机图像（YK20+872、YK21+470、YK22+025、YK22+574、YK23+114、YK23+644、YK24+174、YK24+714、YK25+244、YK25+789、YK26+389、ZK26+537、ZK25+935、ZK25+377、ZK24+846、ZK24+306、ZK23+776、ZK23+246、ZK22+706、ZK22+165、ZK21+605、ZK21+005）传至视频事件检测分析仪进行处理。

2.4.5交通控制系统

本项目中的交通控制系统包括可变情报板（门架式、隧道内悬挂式）、交通信号灯、车道控制标志、隧道疏散标志等设备。

交通控制系统用于隧道正常交通、火灾、交通事故、施工等特殊情况时的交通控制。

1）、可变情报板（门架式、隧道内悬挂式）

门架式可变情报板设置在蒙山隧道右洞入口前，隧道内悬挂式可变情报板设置在蒙山隧道内，用于发布交通信息，诱导车辆。

2）、交通信号灯

由绿圆、黄圆、红圆、左向绿箭头四种灯组成，布设在隧道入口前150米，用于指示隧道当前的营运状态，以及是否可以进入隧道。

3）、车道控制标志

隧道洞口附近布设双面红“×

”、绿“↓”车道控制标志由，车行横洞处布设双面红“×

”、绿“↓”、绿“←”车道控制标志，用于指示车道的开放与关闭，引导驾驶员按当前隧道运行状态正确行驶。

4）、隧道疏散标志（光电标志）

包括车行横洞标志、人行横洞标志、紧急停车带标志、疏散标志。

6）、控制策略

当隧道运行处于正常状态时：

Ø

一氧化碳浓度、能见度检测值通过隧道控制器上传至计算机系统，在正常值时不启动风机，浓超标时，手动启动风机命令。

照明由计算机自动控制。

车辆检测器将交通量参数经隧道控制器上传至计算机系统。

计算机系统综合上述各参数，