1 概述
漳龍高速公路機電項目起于漳州收費站，與廈漳高速公路形成“T”形骨架，終于漳州龍巖市界處的石崆山并與漳龍高速公路龍巖市境段相連，全長79公里，采用雙向四車道標準。全線設有5座互通、11座隧道，1座特大橋、3座高架橋。其中設計速度100km/h，路基寬26米。全線設有龍文、漳州西、南靖、金山、和溪5座互通；大龍頭隧道2500米、后眷隧道1500米、風霜嶺隧道890米、南靖隧道950米、石崆山隧道799米等11座隧道。
項目中主要對大龍頭、后眷、風霜嶺、南靖四個長隧道進行重點監控；其他短隧道群進行一般監控。四個長隧道采用北京云星宇公司的區域控制器（RTU），其核心采用OMRON公司的CS1系列PLC；組成光纖冗余環網。該項目由北京云星宇交通工程有限公司承建，并于2005年11月份交工驗收。
2 系統組成
隧道設備包括車輛檢測器、遙控攝像機、固定攝像機、隧道內外可變情報板、交通信號燈、車道指示標志、橫洞指示標志、一氧化碳/透過率檢測器、風速風向檢測器、光強檢測器、本地控制器、火災報警系統、數據傳輸設備等。
作為現場級控制單元的區域控制器（RTU）以OMRON CS1系列PLC為控制核心、以CLK52-V1總線通訊模塊組成Controller link光纖冗余總線環網。各個隧道機房設一個區域控制主站，從站分布于隧道中，通過光纖與主站進行通訊。主站通過以太網模塊與分中心計算機組成以太網網絡。
區域控制器冗余總線環網（Controller Link）特點：
（1）大容量、靈活方便、高效的數據連接功能；
（2）每1節點的發送數據鏈接通道數：最大1000CH，發送接收數據鏈接通道數：最大8000CH(PLC場合)，最大32000CH(工廠計算機)；
（3）可選擇簡單的"自動設定"與能自由改變區域尺寸的"任意設定"；
（4）能夠收發大量數據的信息服務功能；
（5）用信息服務功能，最大可收發2012字節(包含FINS標題)的數據，在收發時大量的數據無需分割；
（6）在網絡兩端的通訊模塊內內藏必要的終端電阻，只需作開關的設定；
（7）可實現個人計算機－－PLC之間的通信。
（8）傳輸速率2Mbps。


圖1系統組成結構圖
3 隧道區域控制功能
隧道監控系統由通風照明控制系統、交通檢測與控制系統、火災檢測與報警系統、閉路電視監視系統、緊急電話系統、有線廣播系統等組成，其監控信息通過通信系統上傳到監控分中心。監控系統中各類計算機互相通信、共享資源，與PLC網絡拓撲采用星形結構，經PLC系統可自動分散控制隧道設施正常運行。
由于隧道集中監控系統傳輸距離長，控制規模較大，采用四級控制較為靈活、安全、高效。四級控制即省總中心計算機系統控制、監控分中心計算機系統控制、隧道PLC網絡控制、現場手動控制。隧道監控系統一般情況下是在監控分中心主控計算機的控制下，交由控制器自動控制運行。隧道PLC網絡在計算機的控制下，運行各自局部設施的自動控制。省監控中心控制計算機采集來自分中心及隧道控制單元、各類檢測報警單元的運行數據，并給相應的控制單元發送命令，以執行相應任務。正常情況下監控中心系統處于自動運行狀態，一旦監控計算機出現故障，PLC系統會自動代替監控計算機，完成對隧道設施的基本控制功能。最后一級是設備的手動控制和現場的緊急控制。
3.1 隧道正常運營的控制
各分控系統對現場設備及信息進行實時監測，預處理后上傳至監控分中心，并得到確認。在待命確認狀態下，分控系統則根據運行程序對隧道照明、通風交通等實施基本控制。監控計算機則對上傳的數據信息運算處理，按一定模塊存檔、制表及顯示，并根據所制定的控制模式提出決策建議，發布控制命令供操作人員修改確認執行。應用軟件隨機生成隧道動態運行工況模擬圖及各類數據信息圖表。系統控制方式如下：
（1）安全控制：隧道火災事故報警均24小時在線工作，經PLC系統向監控室發出報警信號，并在顯示器模擬顯示，有聲光報警提示。
（2）交通信號控制：經隧道現場PLC系統對車輛檢測信息及各類顯示標志狀態信息進行實時檢測，由分控系統預處理后，上傳給監控室監控計算機，運算處理后得出車流量、車速、區段占有率等數據，從而控制隧道信號燈、車道指示器、可變情報板。
（3）隧道照明控制：選擇時序或手動控制方式，向分控系統發出控制命令，按照不同亮度等級啟動/關閉相應照明配電回路。
（4）隧道通風控制：由監控計算機對隧道CO、VI檢測數據、風速風向、交通狀態、火災報警狀態的數據運算處理，向分控系統發出啟動/關閉相應位置的風機和相應的通風級別指令。
（5）隧道閉路電視監視控制：監控分中心監控計算機根據隧道安全檢測系統及交通信號系統的信息，決策出啟動/遙控相應位置的攝像機，并做特殊放大顯示。
3.2 隧道運營異常的控制
（1）在火災手動報警、火災自動報警、緊急電話報警發生后，火災報警按最優先原則通知火災報警計算機，向其發送火災地點及特征信息。監控計算機向隧道閉路電視監視系統發送指令，把事故地段的畫面切換到主監視器上，經確認后監控計算機立即依此提出相應的交通控制方案和通風控制方案，快速清除火災地段車輛，將通風、照明模式轉為火災模式。
（2）在隧道交通擁擠或事故情況下，隧道車輛檢測器發出某區段交通阻塞的報警信號，監控計算機同時提出相應的交通控制方案，并向隧道閉路電視監視系統發出指令，把事故地段的畫面切換到圖像計算機上監視并錄像。
（3）為確保隧道運營的安全，最大限度地降低誤報警率，計算機在所有異常情況下控制指令的發出，原則上都必須經操作人員確認，由人工鍵入命令后發出。
（4）根據控制模式，針對各種異常情況，計算機將提出相應的各種控制方案，操作人員可通過鍵盤/鼠標選擇某一種方案，發布正確命令，以控制事故的蔓延。
（5）操作人員鍵入的命令、發生事故的地點、時間和性質等參數將存入計算機，可隨時調用、打印和顯示。
（6）操作人員可通過電話向上級及消防、搶救單位求援。
3.3 系統信息的采集、傳輸和運行周期
隧道監控原始信息來自于各類檢測設備，如火災報警、緊急電話、車輛檢測器、CO/VI檢測器、光強檢測器、設備狀態反饋信號等。上述信息經隧道現場設置的PLC及Controller link光纖冗余總線環網傳輸到通信節點站，并經通信系統上傳監控中心。控制信息經上述通道反向傳輸至設備。
運行周期和表示：
報警：所有報警從發生到顯示在5秒以內；
事件：10％在5秒之內，其余在10秒之內；
命令：從發生至執行2秒之內；
模擬量顯示：在15秒之內；
圖像：一般表示或更換一個圖像在5秒之內。
根據招標文件要求，省中心具有路網信息匯集、路網信息處理、路網交通協調、交通控制、信息顯示功能。
4 結論
隧道監控系統采用以太網、Controller Link總線網，使系統的穩定性、可靠性、靈活性得到很好的保證和提高。采用光纖冗余環網，使系統的安全性、干擾能力增強；整個系統的有用信息得到完全共享,便于系統集成和相關設備遠程維護。這種監控方式較好地發揮了工業PC和PLC的各自優勢,充分利用了工業PC在信息管理和處理上的強大能力及PLC在現場控制中的靈活性。

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