解決方案
IoT Solution

基于WF-IoT的高速公路隧道解決方案


一、背景

近年來,“智慧高速公路”應用讓人眼前一亮。智慧高速公路讓路網運行更安全舒暢、出行更便捷愉快、管理更高效智能、道路更綠色經濟。

隧道是高速公路的重要組成部分,因隧道是特殊的地下管狀構造物,存在著耗能大、費用高、易出事故、導航盲區等諸多問題,運營管理者十分關注。然而,隧道的運營管理是一個比較復雜的系統工程,涉及到多部門、多種設備、多種先進管理技術等多方面的因素。

作為運營管理者來說,迫切希望通過高速公路智慧隧道的建設,達到以下三個方面的目標:

l 在確保隧道安全通行的前提下,實現節能,降低運營費用;

l 實現運營管理智能化,降低隧道事故發生率,防止事故擴大、減少事故損失;

l 實現三客車輛在隧道內的全程監測。


二、方案概述

鑒于隧道對無線通信、導航信號有顯著的阻隔效果,而隧道照明具有數量多、位置好、天生帶電、擴展方便等特點,是隧道物聯網的絕佳載體。

本方案緊緊圍繞安全”這個核心,緊扣“低碳節能、科技智能、高效安全”時代特點,以隧道照明物聯網為主要載體,利用“一網多用、一物多能”的特性,對“三客一危”車輛進行智能化升級,對隧道內的環境參數(照度、環境、有害氣體、空氣質量等)、機電設備(包括通風、照明、消防、監控、低壓供配電等)和人員(人員信息和位置動態等)進行采集和智能控制,并融合雙鏈路通信(高速公路以太網和3G/4G移動通信網),同步把隧道運行態勢數據上傳至監控指揮中心,最終實現隧道本地智控管理遠程運維管理“三客一危”車輛的全程監控等三個方面的功能,最大化地增強隧道運營管理的安全性,降低能耗和日常運維成本,提高智能化管控水平。




基于WF-IoT的高速公路智慧隧道系統的原理圖



基于WF-IoT的高速公路智慧隧道系統的拓撲結構圖


2.1隧道本地智控管理

1)“燈光隨車移動”的隧道照明控制

通過車輛感應器、照度傳感器等無線智能傳感器和智能LED燈,自動調節燈的光輸出,實現不依賴于監控中心的照明自適應控制,為隧道通行車輛提供最佳照明。



2)機電設備的自適應控制

通過煙霧傳感器、溫濕度傳感器、有害氣體采集器、空氣質量檢測器等無線智能傳感器和無線智能控制器/執行器,對消防設備和通風設備實現不依賴于監控中心的自動啟動與關閉;

3)簡單方便的移動管控

工作人員在隧道移動過程中,通過智能移動終端實現下列功能:

.實時查看:交通流量動態、機電設備運行狀態、環境參數(溫濕度、有害氣體、空氣質量等)、工作人員的位置、能耗以及各類報警等;

.日常管理:現場確認事故、上報故障、檢修登記等;

.控制管理:照明控制(手動開關、分組控制、場景控制等)、控制通風設備;

.通行調度:改變交通引導、指示,給出交通信息顯示,開辟緊急通道等,以便應急處置。



4)高效的視頻監控聯動

系統利用視頻監控的移動偵測功能,實現按需照明,即“車來燈亮,車走燈暗”,在實現節能的同時,保障安全駕駛,監控攝像頭獲得清晰的畫面,提高隧道安防水平。

5)智慧的亮化景觀

系統對隧道輪廓燈、發光字、線條燈、投光燈、主動式隧道輪廓標等進行控制,實現動態發光效果,緩解司機的駕駛疲勞,提升用戶體驗。



6)高效的應急照明

采用專用應急電源,無需專門的控制回路,當緊急斷電時,仍可對隧道應急照明系統進行智能化控制,實現應急照明,并為應急處置和緊急救援等提供無線通信能力。

2.2 遠程運維管理

1)遠程監測能力

監控指揮中心對隧道內的交通流量動態、機電設備運行狀態、環境參數(溫濕度、有害氣體、空氣質量等)、工作人員的位置、能耗等具有遠程監測能力;

2)遠程控制能力

監控指揮中心對機電設備具有遠程開關控制能力;

3)遠程調度能力

監控指揮中心可以遠程改變交通引導、指示,給出交通信息顯示,開辟緊急通道等,實現遠程調度,以便應急處置;

4)警報實時感知

隧道實時向監控指揮中心上報隧道內出現火災、交通事故、空氣質量超標、有害氣體、設備故障等情況。

2.3 “三客一危”車輛的全程監控

1)運行監控不中斷

在車上安裝專用識別卡,與隧道內商用照明物聯網組成識別定位網,使“全國重點營運車輛聯網聯控系統”持續不間斷地監控車輛的運動軌跡。

2)危險警示更充分

當裝有專用識別卡的車輛進入隧道時,該車道上的照明以隨車運動方式改變燈的顏色,以指示該車道有“三客一危”車輛正在運行,同時隧道顯示屏自動給出“前/后面有‘三客一危’車輛正在通行,請注意避讓”的提示信息。


三、方案優勢

1)行駛環境改善

隧道內交通流量不大時,通過調節燈具的光輸出獲得較好的照度均勻度,而不必按傳統方法讓燈具隔燈開或關閉一側燈具,為駕駛人提供舒適的光環境,減少事故的發生。

2)能耗大幅降低

采用高效節能燈具以及智慧照明控制系統等節能策略,隧道照明用電量顯著減少,經濟效益和節能社會效益顯著提高。

3)建設施工簡單

所有的智能燈、智能傳感器、智能控制器/執行器等設備均是無線通信就近取電,不改變供電回路,不用布設控制線路,無需大規模施工,不破壞隧道裝修,施工周期短,建設成本低。

4)運維管理方便

由于回路簡單、線纜接頭少,排除故障極為簡單,另外可以在線監測設備的工作狀態,即使沒有人工定期巡檢,也可以使隧道設備得到及時管護。

5)系統可靠性高

采用了雙鏈路通信和云管控技術,即使隧道中斷,智能隧道管理系統仍能可靠工作。

6)安全明顯提高

隧道運營管理自動化、信息化、網絡化,“三客一危”車輛得到全程監控,隧道安全水平明顯提升。

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