高速公路隧道监控系统通信协议的设计

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1、西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1课题研究的目的和意义高速公路是解决城市间交通的重要手段。根据国家高速公路发展规划，到2010年，全国公路总里程将达到210～230万公里，全面建成“五纵七横”国道主干线，

2、高速公路里程达到7万公里以上，基本形成国家高速公路网¨#1。然而，我国是一个多山的国家，特别是西部地区，在这些地区修建高速公路，需采用公路隧道方式。为保证隧道内的交通流平稳、安全、通畅地运行，高速公路隧道监控系统的建立是非常必要的。高速公路隧道监控系统是高速公路隧道营运管理所必需的现代化信息专用系统，它通过设置于高速公路隧道上的各种外场设备，采集交通参数、环境信息、设备状态等多种信息，并进行信息发布，将人、车、路连成为和谐一体，实现对公路隧道的流量调度和安全保障。随着高速公路隧道建设步伐的不断加快，要使高速公

3、路隧道监控系统发挥应有的效率，必须建立一套完整、科学、易于操作和控制的高速公路隧道区域联网监控系统。以便它能够最大限度地满足对高速公路隧道交通运营状态的控制、监督和指导，为使用高速公路隧道的用户提供一个良好的安全舒适驾乘环境。高速公路隧道区域联网监控非常重要，它可以克服目前大多数隧道使用单体隧道监控模式的很多不足。具体表现p一’为：采集的信息比较全面，即路政的交通事故信息、养护及封道信息、应急电话的报警信息等得到共享，各隧道的信息可以提供给相邻隧道共享，某个隧道段发生影响通行的事件后可以及时通知到相邻隧道；隧

4、道监控分中心与省市监控总中心之间数据可以进行互通，包括隧道路段数据可以及时上传隧道监控总中心、隧道监控总中心可以及时准确地了解隧道路段交通状况，进而充分发挥统一协调控制功能。构建高速公路隧道区域联网监控系统，制定相应的高速公路隧道监控通信协议标准是首要任务。高速公路隧道监控系统包括通风、照明、交通、西南交通大学硕士研究生学位论文第2页CCTV、广播、紧急电话、火灾、电力等安全监控子系统，并需要提供对包括可变情报板、可变限速标志、车辆检测仪等串口设备统一控制。高速公路隧道监控系统中对各个子系统和各子系统内部没有

5、形成统一的数字通讯接口和标准的通信协议，不同的现场设备一般来自不同的生产厂家，采用不同的数字通信接口和不同的通信协议；甚至同一种类型的现场设备由于公开招标等缘故也可能来自于不同的生产厂家，也会造成采用不同的数字通信接口和不同的通信协议幅1。这给高速公路隧道监控系统通信开放性、兼容性带来不好的影响，增加了很多通信协议的协议转换工作，严重的时候还会造成通信不可靠。提高高速公路隧道监控系统通信的开放性、兼容性，一个最好的办法和途径，应该是所有的厂家都采用标准的通信协议，使自己的产品更为标准化，但是目前高速公路隧道监

6、控系统还没有通信协议标准。要构建高速公路隧道区域联网监控系统，首要任务即要制定相应的高速公路隧道监控通信协议，以规范区域联网的监控数据和远程控制外场设备的监控命令。本课题得到重庆重大科技攻关项目支持。重庆以山城著称，高速公路大量建设，隧道应运而生，高速公路隧道监控系统发展起来。目前重庆现行的设计规范、标准、方案基本是按照一条路一个管理单元，一个长大隧道或一个隧道群为一个控制单元进行设计的，比如成渝高速公路重庆段的两个分别为3．1和2．5公里的隧道，就分别建有两个监控中心，其监控值班、通风照明的运行维护、供配电

7、维护、消防系统由配备了139人的隧道机电处负责。到2010年，重庆的高速公路里程将达到2000公里，其中新建隧道就有170余座，如果按照现行的模式，其运行维护人员就将达到2000人以上，仅此一项的年运行成本就将达到1亿元以上№川。钱虽花了这么多，却没有很好的效果，因为现行的设计规范不能解决路网内不同路段之间、不同隧道群之间交通信息的共享和综合管理的协调，这些各自独立的路段和隧道监控系统之间根本无法相互协调工作，’无法实现跨路段交通信息采集、处理、发布和交通指挥、调度。这将对高速公路路网形成后需要的相互协调、互

8、动控制、高效管理产生严重的制约，高速公路路网整体的交通调控作用将无法真正发挥出来。对此，重庆市交委在编制《重庆市高速公路网规划(2003年至2020年)》时，就提出了．“集中管理，分级控制”的管理理念，之后确定了重庆高速公路路网区域监控的管理模式，明确了与之相适应的监控、通信的技术体系和西南交通大学硕士研究生学位论文第3页关键技术，核心就是联网监控系统。文献(7)中提到，一旦实现区域监控管理模式，与