智慧交通公路隧道智能化综合监控系统解决方案

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公路隧道智能化监测方案 02 01 目 录 应用背景 方案介绍 应用背景 01 行业背景 公路隧道是公路上的特殊路段，空间环境狭窄、光线变化大、视野不清，存在潜在的交通事故危险。特 别是发生火灾等紧急事件时，交通疏导和救援工作与普通路段大不一样，而且二次事故产生的后果远比 原发性事故严重得多，因此隧道内的安全保障是公路隧道建设和运营要特别关注的问题。 勃朗峰隧道大火 无锡惠山隧道事故 山西晋城隧道事故 • 公路隧道空间狭小，灯光照明条件有限。 • 汽车尾气难以排出，空气质量差，视野差 • 有毒有害对人体危害较大 内部环境 • 隧道分布广而散，需实时上传监控数据 • 事故发生后，对交通部门的管理调度要求较高 • 需对潜在危险源进行事前评估，做出应急预案 应急处置 • 隧道内车流量大、车速快，通行一旦受 阻，很容易造成交通堵塞甚至是交通事 故 交通管控 • 火灾事故较多，危害大、范围广 • 若发生二次爆炸，人生安全很难得到保障 安全保障 行业痛点 《关于进一步加强隧道工程质量和安全监管工作的若干意见》 随着交通强国战略实施，交通领域改革进展迅速，隧道工程政策实施等新形势新情况给公路隧道交通管理带来了 新的挑战、提出了新要求，迫切需要转变理念、创新方式、改进措施，构建安全、便捷、高效、绿色的现代化综 合交通体系，打造一流设施、一流技术、一流管理、一流服务，建成人民满意、保障有力、世界前列的交通强国 进一步提升交通疏导管控能力水平 进一步提升隐患排查治理能力水平 四 个 能 力 提 升 进一步提升交通应急管理能力水平 进一步提升公路隧道交通现代化治理能力，切实强化交通管控、应急处置、安全保障工作 进一步提升平台信息化建设水平 四 个 能 力 提 升 政策背景 方案介绍 0 2 系统方案  针对公路隧道的设计规范要求，本方案对隧道重点位置实施安全在线监测，开发集硬件、软件、网络于 一体的综合监控系统，实现多平台业务融合、降低运维成本，提高运维响应速度。 公路隧道综合监控系统 视 频 监 控 系 统 交 通 监 控 系 统 结 构 健 康 监 测 环 境 与 设 备 监 控 紧 急 电 话 及 广 播 火 灾 报 警 及 消 防 巡 检 机 器 人 系 统 EAM+ 理念 EAM+ 理念： 3M 一体化，资产的监、管、 维 监控 管理 维护 监控 (Monitoring) 自主研发多种光纤传感和物联 网智能设备，对企业资产进行 精准感知，统一物联。 维护 (Maintenance) 以资产为对象，以维护手册为中 心，以工单为牵引，实现周期维 护和预测性维护。 管理 (Management) 以企业资产为核心，通过电子台账 和大数据，对资产的全生命周期进 行管理。 系统架构 终端感知 数据管理 数据分类 数据存储 机器学习 模型识别 平台功能 平台应用 数据报表 状态监测 统计分析 巡检机器人 振动监测主机 温度及应力监测主机 温度监测主机 传感器 运维管理 资产管理 报警推送 结构健康监测 电气设备监测 视频监控 机器人巡检 火灾报警 无线网 / 光纤内网通信 网络传输 人员定位设备 终端设备 视频监控 拾音器 逻辑架构 标 准 规 范 体 系 安 全 保 障 体 系 运 行 管 理 体 系 工程验收类 数据 设备台账类 数据 检修记录类 数据 监测感知类 数据 数 据 层 结构化 数据 巡视检测类 数据 专业管理类 数据 非结构 化数据 文件 视频 应 用 层 设备总览 风险预测管理 状态评价管理 故障统计管理 在线监测管理 运维检修管理 故障统计管理 生产数据分析 平 台 级 应 用 外部接口 RESTful/ Web Service 对接系统 PMS2.0/ GIS/… 外部对接 站 级 应 用 在线监控管理 故障管理 巡视管理 检修及试验管 理 应急管理 老旧设备管理 状态评价管理 设备资产管理 综合安防管理 移动应用管理 对接数据中 心 ODS 对接服务总 线 ESB 数据集成 设 施 层 数据库服务器 应用服务器 存储服务器 网络设备 安全设备 硬 件 设 备 操 作 系 统 Linux 系统 通信服务器 支 撑 层 微服务治 理 大数据存储与计算 平台 工作流引 擎 规则引擎 表单引擎 报表引擎 调度引擎 元数据管理 组件 ETL 工具 消息中间 件 OLAP 查询分析引 擎 数据可视化 工具 搜索引擎 单点登录 微 服 务 大 数 据 IoT 平台 AI 平 台 展 示 层 PC 端 监控大屏 移动端 监控报警中台  监控报警中台将采集的原始数据转化为可自定义的业务数据，进行 GIS/ 组态 / 全景 /BIM 等多种方式的 展示  根据自定义的规则进行报警、联动、统计分析以及数据分发 设 备 原 始 数 据 物 联 管 理 平 台 业务 数据 逻辑设备 多维可视 化 直观展示 大数据 统计分析 自定义报警、联动控制 数据分发 业 务 中 台 应 用 平 台 监控报警中台 自定义报警联动 事件 通知 报警 联动 转运维 可靠性 分析 • 联动控制设备 • 按设备漏报、误报分析 • 按型号漏报、误报分析 • 按厂家漏报、误报分析 • 报警转故障 • 报警转隐患 • 报警转缺陷 • 电话通知 • 短信通知 • 语音通知 • 邮件通知 物联管理平台 2. 连接管理 运维工作台 协议适配 负载均衡 数据接入 3. 消息处理 规则引擎 数据处理 实时计算 数据缓存 1. 设备管理 实时监控 …… 设备注册 设备安全 模型管理 设备影子 应用监控 应用日志 4. 应用管理 平台管理 用户管理 权限管理 5. 北向接口服务 消息队列及对外服务接口 可编程边缘代理 AEC310 …… 边缘计算 微应用 边缘物联代理  对下统筹各类感知层设备及物联 APP 的统一在线管理和远程运维，数据的统一接入和规范化  对上面向业务应用系统提供标准化接口服务 智能边缘代理 AEC320 业务应用系统 应 用 商 店 AIT9000 电缆 监控设备 物管平台 物联代理 微应用 微服务开发架构  平台应用层基于 Spring Cloud 的微服务框架进行设计开发，部署环境基于 Linux 操作系统，同时 支持 Docker 方式部署。 • 可扩展性强，支持横向扩展 适应系统业务变化、增长 • 灵活组合，根据业务需求自 由选配应用模块 • 简化部署，可通过 Docker 方式快速部署； • 高可靠，单个服务异常后通 过隔离、融断技术保障不会 影响到其他微服务 大数据处理 竣工验收类数据 设备台账类数据 巡视检测类数据 监测感知类数据 检修记录类数据 专业管理类数据 故障管理类数据 缺陷管理类数据 风险评估类数据 “ 六防”类数据 检修管理类数据 装置管理类数据 其它业务接口 基础数据 管理过程数据 集成交换数据 抽取 清洗 转换 装载 ETL 即席交互分析 实时流分析 批处理分析 多维 OLAP 分 析 全文检索 采集数据层 数据预处理层 数据存储层 应用支撑层 数据应用层 dolphin 数据可视化 人工智能 数据挖掘 趋势研判 故障诊断 辅助决策 操作数据 存储层 ODS ETL 数据 仓库 DW 元数据 文档数据 多维数据立方 数据集市 缺陷 故障 风险 六防 设备 运检 在线 监测 …. 数 据 处 理 架 构 技 术 支 撑 WebService DB Spark Sqoop Kafka Hdfs Hive HBase Kylin ElasticSe arch Spark SQL Spark Streamin g PostgreS QL PostgreS QL Spark MLib 机器学习 …….. …….. 私有云部署 …… 虚 拟 服 务 器 vsPhere 虚 拟 化 容 器 物 理 集 群 …… oVirt 私有云方案介绍  资源共享  平滑扩容  动态分配  高可用 数据中心设计 安全边界 2 安全边界 1 内网 APN 专 网 防火墙 WAF IPS 防病毒网关 核心交换机 SAN 交换 机 存储双 活 本地备 份 负载均衡 服务器区 图例说明 千兆光纤 万兆光纤 漏洞扫描 运维审计 恶意代码 管理 网管平台 运维管理区 数据中心 主机入侵检测 主机杀毒 数据库审计 网页防篡改 防火墙 WAF IPS 防病毒网关 路由器 数据库 服务器 … 历史 服务器 应用 服务器 GIS 服务器 实时通 信服务 器 防病毒 服务 器 … 虚 拟 化 集 群 核心交换机 前置移动应用服务器 系统安全设计 网络安全 • 部署网络安全设备 • 网络访问控制策略 • 端口级访问控制 • IP-MAC 地址绑定 • 恶意代码检测系统 • 网络设备日志审计 • 用户身份鉴别 • ….. 数据安全 • 数据完整性校验 • 数据加密传输 • 数据备份与恢复 • 冗余存储设计 • 数据库审计 • ….. 主机安全 • 安装防病毒软件 • 密码安全策略 • 登录失败锁定策略 • 远程加密传输方式 (SSL) • 权限最小授权原则 • 关闭不必要服务与端口 • 配置日志审核策略 • ….. 应用安全 • 访问身份认证 • 严格访问权限控制 • 操作日志记录 • 日志审计功能 • 防止 SQL 注入 • 采用加密技术 (https/ssl) • 异常数据校验机制 • ….. 系统 安全 依据标准《信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》 (GB-T 22239-2019) 。 系统 功能 系统功能 数字化管理 关联模型和实体设备，实 时反馈监测状态 数据驱动 基于大数据技术，对积累 的业务数据进行挖掘分 析，识别定位问题根源 增值赋能 基于 AI 人工智能技术，实现 故障预测，合理制定维护策 略，动态调整维护周期 规范作业流程 支撑电厂运维管理的标准 化作业管理，提升管理规 范化水平 运维知识库 建立运维知识库平台，促 进运维技能提升 数字化管理 关联模型和实体设备，充分利用基础台账数据，采用多维可视化技术，呈现数据管理成果。 台账数据、业务数据 GIS 信息 组态技术 全景技术 三维技术 技 术 地 理 信 息 通 道 三 维 组 态 建 模 全 景 呈 现 数据管理全景化 价 值 隧道布置 设备分布 规划设计 立体呈现 空间分析 虚 拟 仿真 隧道管理 设备监测 线路监测 隧道全景 设备全景 虚 拟 现实 通道三维 线路三维 设备三维 场景建模 设备组态 线路组态 矢量地图 卫星影像 多维图层 全景采集 全景呈现 数据融合 历史隐患数据 隐患数据 隐患原因 ……. 多源数据整合 大数据平台 • 数据融合 • 关联分析 • 多维 OLAP 查询 • 数据预处理 • 全量检索 • 归类统计 数据价值 基于大数据技术，对积累的业务数据进行挖掘分析，识别定位问题根源，找到管理薄弱环节，提升管理 水平。 数据驱动 基于 AI 人工智能技术，实现故障预测，合理制定维护策略，动态调整维护周期，使资产运维更加科学 合理，实现诊断决策智慧化。 合理 制定 维护 策略 动态调整 维护周期 故障 预测 1. 正常工况的偏离 度 2. 失效类型的相似 度 预测服务 模型训练 样 本 管 理 模 型 管 理 基线模型 实际设备数据 ( 监测数据、试验数 据 ) 风险预警 同一设备 历史基线 同类设备基 线 比较维度 人工 智能 技术 比较 增值赋能 标准化作业流程 支撑电厂运维管理的标准化业务流程管理、标准化作业管理，提升管理规范化水平 标准化业务流程 标准化作业规范 厂区及设备巡视流程 生产准备及验收流程 巡视类作业指导书 日常检查作业指导书 检修类作业指导书 设备检测流程 检修及试验流程 ….. 故障抢修流程 试验类作业指导书 项目验收作业指导书 ….. 安全管控 高效省力 提质增效 管理提升 过程控制 持续改善 运维知识库 人员培训 技能提升 提质增效 知 识 库 平 台 隐患案例 缺陷案例 故障案例 抢修预案 标准、规范 知识分享 通过建立强大的运维知识库平台，在运维工作过程中不断丰富和完善隐患案例库、缺陷案例库、故障案 例库、抢修预案库 ，促进运维技能提升，达到提质增效的目标。 人员培训、技能提升 资产智慧运维平台 资产状态监控模块 报警策略 综合监控 综合展示  采用 GIS+ 组态 +BIM+360 全景的可视化 展现方式，融合大数据分析并通过大屏展 示。  对企业资产进行集中监控，统一管理。 支持多传感器接入，具备高度开放性。  支持用户灵活配置事件的类别、 等级、报警通知方式等。 资产智慧运维平台 资产管理模块  实现资产信息化管理，完成资产购置、安装、使用、维护、处置等在内的全生命周期管理。  设备管理  文档管理  统计分析  设备编码 资产智慧运维平台 资产运维模块  以资产模型、设备台帐为基础，以工单的创建、审批、执行、关闭为主线，最大化合理、优化地安 排相关的人、财、物资源，用于维护和控制运营资产及设备。  维护手册  计划管理  工单管理  巡检运维 APP 交通控制系统 01 02 03 交通控制设施  交通信号标志  车道信号标志  车辆检测器 数据统计及报表 对交通事故进行统计、分析，生成交通事故 统计报表或柱状图 可变信号控制 可变情报板，对交通流进行诱导 系统组成 系统架构 环境与设备监控系统 产品介绍 区域控制单元（ ACU) 产品特点 1 、汇聚节点，负责工业现场的感知信号采集、控制输出和通信等任务 2 、支持可视化编程语言，具有 AI 、 DI 、 DO 、 RS485 等工业接口，灵活扩展 3 、工业级设计，工作温度 -40 ℃ ~+70 ℃ ， EMC 电磁兼容 4 级， IP68 防护等 级 4 、支持边缘计算，实现数据处理；支持动态策略管理，可进行本地化控制 5 、高集成设计，现场安装方便，减少安装工程量 应用领域 1 、电力隧道、变电站、配电房、市政管廊等 2 、工业自动化、楼宇自控、石油化工、机械制造、交通运输、环保等行业的自控系统 EMC 电磁 兼容 4 级 EtherCAT 先进技术 防护等级 IP68 系统功能 系统优势 实现监测和控制联动，快读消除隐患，保障安全。 辅助分析决 策，提升运 维质量  智 慧 运 维 辅助分析决策，提升运维质量  智 能 联 动  信 息 互 通 打破信息孤岛，实现信息共享 设备联动控制逻辑 视频监控系统 系统架构 火灾报警及消防系统 系统组网 消防联动 产品介绍 线型光纤感温火灾探测器 机架式： AT882X/AT8410X 壁挂式： AT622X 机架式： AT882/AT8410/AT8820/AT8830 探测距离 30~40m 测温精度 ±0.5℃ 空间分辨率 0.5m 定位精度 0.1m 分布式光纤温度传感器 应用领域 1 、交通隧道、电厂、变电站、煤矿、综合管廊、石油化工、楼宇等行业火灾探测 2 、电缆接头、电缆桥架、电缆沟、输煤皮带、储油罐、母线槽、粮仓等温度监测 3 、输油、输气、热力等管道泄漏在线监测， LNG 储罐珍珠岩沉降在线监测 产品特点 1 、国家重点研发计划成果，较同类产品率先通过“小尺寸高温性能试验” 2 、“受激拉曼抑制”、“远程泵浦光投送”技术，属业界重大创新 3 、纳秒级大功率脉冲激光器技术，提高空间分辨率至 0.5m 4 、自主研发的 ASIC 芯片实现算法硬件化，数据处理速度提高 10 倍 5 、创新采用网络处理器、嵌入式 Linux 及 B/S 架构 无线通信系统 系统架构 紧急电话及广播系统 系统架构 隧道结构健康监测系统 产品介绍 应用领域 1 、隧道、桥梁、大坝等建筑结构健康监测 2 、石油、天然气、热力等管道泄漏在线监测 3 、海缆全生命周期监控与质量分析 4 、塌方、滑坡等地质灾害探测 产品特点 1 、采用双峰算法和小波算法，提高空间分辨率，最佳可达 0.5m 2 、通过光时分复用技术抑制系统的非本地效应，提高监测距离长达 200km 3 、结合光格自主研发的 DTS 技术，实现长距离温度和应力双参量同时测量 4 、采用脉冲预泵浦技术，实现厘米量级空间分辨率，并成功应用于裂缝监测 5 、高稳定性的工业化设计，满足 7*24h 连续在线监测 分布式光纤温度应力传感器 机架式： AB600 探测距离 环路 200km 测温精度 ±0.1℃ 应变精度 ±20με 定位精度 0.5m 产品类型 型号 参数 AB6830 AB6860 AB6880 监测距离 30km( 环路 60km) 60km( 环路 120km) 100km( 环路 200km) 通道测量时间 8-40s 12-120s 20-160s 通道数 1 、 2 、 4 、 8 定位精度 0.5-1m 0.5-3m 1-5m 采样精度 0.1-1m 0.1-1m 0.5-2m 测量精度 ±0.5 ℃/±10 με ±1 ℃/±20 με ±2 ℃/±40 με 测量范围 -260 ℃-700 ℃ （取决于光纤） 应力测量范围 -3%-4% （取决于光纤） 光纤类型 单模光纤 光纤接头 FC/APC 供电 220V@50Hz<60w 工作温度 0 ℃~40 ℃ 存储环境 温度： -10 ℃~50 ℃ ，湿度： 25%RH~75%RH 产品介绍 传感光缆  ABF-100 传感光缆表面凸凹的螺纹结构使 自身与混凝土保持良好的耦合性，与混凝 土形变协调一致  高强度外包保护层，抗拉抗压性能好，安 装施工简便 技术参数 ABF-100 参数 ABF-100 光纤模式 单模 光纤芯数 单芯 光纤外径 6.0mm 外护套 聚乙烯 弯曲半径 工作时光缆外径的 20 倍，敷设时光缆外径的 10 倍 抗张强度 工作时≥ 600N ，敷设时≥ 1000N 抗压强度 工作时≥ 500N/10cm ，敷设时≥ 1000N/10cm 产品介绍 隧道巡检机器人系统 智能巡检机器人 产品特点 1 、具备视频图像 AI 处