摘 要：奧林匹克公園中心區(qū)，是舉辦北京2008年奧運會的主要場地，擁有亞洲最大的城區(qū)人工水系、亞洲最大的城市綠化景觀、世界最開闊的步行廣場、亞洲最長的地下交通環(huán)廊。地下通道總投資約13億元，把地下商業(yè)、公共地下車庫、地鐵及建筑物連接成互聯、互通、互用的地下公共空間。作用決定了這條地下交通環(huán)廊的監(jiān)控系統(tǒng)需要非常好的可靠性、可擴展性。“易控（INSPEC）” 基于Microsoft最新平臺.Net Framework之上，具有很好的穩(wěn)定性，并且提供了精美的圖形界面、203種語言的轉換顯示、用戶程序等強大的功能，基于這些，開發(fā)實現的隧道交通監(jiān)控系統(tǒng)，結構靈活、修改方便、易于維護、適應性強、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、圖形精美。解決了目前國內大部分監(jiān)控系統(tǒng)存在的功能不夠強大、界面粗糙不夠美觀、操作不方便、擴展性和靈活性不夠等一系列問題。實際應用證明，“易控（INSPEC）”的隧道交通監(jiān)控系統(tǒng)得到了很高的評價，并且為奧體中心地下交通的安全使用起到了保障作用。 關鍵詞：易控 奧林匹克中心區(qū) 環(huán)形隧道 隧道交通 交通系統(tǒng) 1. 引言 　　一場“無與倫比”的奧林匹克運動會，讓世界人民永遠記住了中國。絕美的開幕式、精彩的表演、熱情的人民、完美的競技，處處體現了人文奧運、科技奧運。這場奧運盛會處處體現了科技，按照 “更快”、“更高”、“更強”的奧運精神，提出“更快”、“更方便”、“更準確”、“更安全”的原則，充分運用現代信息技術，把現代科學技術多角度、多渠道地嵌入奧運會。精美奧運會的背后，有一個依靠先進技術精確運行的系統(tǒng)，有一個完美運行的交通系統(tǒng)，更有一個保證交通網安全運行的監(jiān)控系統(tǒng)。 　　奧林匹克公園中心區(qū)位于城市中軸線北端，面積約1215公頃，是舉辦北京2008年奧運會的主要場地，擁有亞洲最大的城區(qū)人工水系、亞洲最大的城市綠化景觀、世界最開闊的步行廣場、亞洲最長的地下交通環(huán)廊。地下通道是一條特別設計的隧道，總投資約13億元，全長有9.9公里，其中主干道有4.5公里，環(huán)形隧道呈樹型分布，通過地下通道這張四通八達的交通網絡，可以暢通無阻地到達中心區(qū)周圍的各種重要建筑。地下隧道有25個出入口，出入口與奧林匹克公園中心區(qū)周邊的近10條市政道路相通，形成一張復雜的交通網，因此對于可靠性、可擴充性都有極高的要求。 　　地下通道并非單純的交通過道，里面有完備的附屬設施，包括5個獨立的人員逃生出口、消防泵站、監(jiān)控中心及排風機房和送風機房。為了保證通道安全暢通，管理者需要對通道中的各種設備進行管理和監(jiān)控，奧林匹克中心區(qū)指揮中心需要對通道內的交通情況進行全方位監(jiān)控，包括：對204個交通信號燈，120多個攝像頭，30塊交通情報板，23塊車庫情報板，以及對交通流量、車速、車道占有率、可變限速標志、啟閉車道、車輛限行和分流等的監(jiān)控，除此之外，還需要對一些交通輔助設備進行監(jiān)控，包括：對163臺緊急電話，60組射流風機， 9組送排風機，9臺雨水泵、廢水泵、消防泵， 9臺一氧化碳濃度監(jiān)測儀， 9臺能見度監(jiān)測儀，同時，對1個主配電室，5個分配電室的電壓、電流、有功功率以及控制中心不間斷電源等進行監(jiān)控。需要監(jiān)控的系統(tǒng)包括交通系統(tǒng)，輔助交通系統(tǒng)的設備系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)（包括：緊急電話系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)）、網絡系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)。 　　除此之外，監(jiān)控中心需要預留出軟件接口，系統(tǒng)的開放性和可擴充性要求很高，要基于開放的技術平臺。要求系統(tǒng)升級比較方便，預留功能接口，增加新的功能不能影響已實現的功能，系統(tǒng)要方便擴展，要與后續(xù)的和周邊交通系統(tǒng)、交管中心互聯。監(jiān)控系統(tǒng)的各監(jiān)控站或者服務器的內容都顯示于綜合顯示屏。 　　“易控（INSPEC）”實現的隧道監(jiān)控系統(tǒng)，與硬件連接方式更方便透明，針對用戶需要同時監(jiān)控多個下位系統(tǒng)的情況，各種不同的系統(tǒng)獨立工作，并通過以太網與上位進行集成，易于調試和維護。監(jiān)控系統(tǒng)針對各個系統(tǒng)的特點，設計有系統(tǒng)特色的畫面，使監(jiān)控更加人性化，只需要在畫面進行簡單選擇操作，就能夠監(jiān)控現場實際情況。當交通系統(tǒng)、消防系統(tǒng)出現異常情況時，監(jiān)控系統(tǒng)自動切換到出現異常情況的畫面，并把異常位置顯示在綜合顯示大屏上，及時反映現場情況。對情況的處理，可以通過人工手動處理，系統(tǒng)還可以調用相關預案自動處理。既減輕了管理者的工作負擔，又提高了問題處理的及時性，使用更加安全可靠。 2.“易控（INSPEC）”隧道交通監(jiān)控系統(tǒng) 　　2.1系統(tǒng)組成 　　整個交通系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)是一個龐大、復雜的系統(tǒng)。包括： 　　交通系統(tǒng)：包含204個交通信號燈，30塊可變情報板，23塊車庫情報板，120多個監(jiān)控攝像頭，9個視頻分析儀 　　設備系統(tǒng)：包含9組送排風機，60組射流風機，9臺水泵、消防泵，9臺CO濃度監(jiān)測儀，9臺能見度監(jiān)測儀 　　消防系統(tǒng)：295個消防器件 　　供電系統(tǒng)：1個主配電室中：14臺高低壓柜，2臺變壓柜，1個直流屏，1臺UPS;5個分配電室中50臺高低壓柜，10臺變壓柜，5臺UPS。所有供電室的設備數量達到244個 　　通信系統(tǒng)：緊急電話系統(tǒng)中163臺緊急電話;廣播系統(tǒng)中65個PAK廣播;無線系統(tǒng)中1太廣播主機，1臺近端機，8臺遠端機 　　網絡系統(tǒng)：22個光環(huán)網交換機 　　CCTV系統(tǒng)：64個監(jiān)視器，8塊DLP大屏 　　并且，隧道交通系統(tǒng)與周邊交通區(qū)域和北京市交警中心進行集成，要求監(jiān)控交通系統(tǒng)根據道路和監(jiān)控的需要進行分區(qū)管理。根據整個中心區(qū)交通系統(tǒng)的監(jiān)控要求和各個部分的特點，整個監(jiān)控系統(tǒng)劃分為幾個主要部分：數據采集和實時數據服務器、歷史數據服務器、設備和交通監(jiān)控工作站，并且預留接口以供后續(xù)系統(tǒng)升級等等。系統(tǒng)集成架構參見下圖： [align=center] 圖1系統(tǒng)集成架構[/align] 　　集成系統(tǒng)由一臺I/O采集服務器、一臺數據庫服務器、六個操作員站以及配套的網絡打印機、交換機、計算機網絡等組成。 　　★IO服務器：擔負I/O數據的采集工作，其工程中僅配置通信設備和數據庫變量。采集的數據通過以太網傳送至其他INSPEC工程。 　　配置的IO數據包括：昆騰PLC傳送上來的現場設備信息、其他系統(tǒng)傳送過來的信息、進行歷史記錄的IO數據。 　　IO服務器上運行的工程無畫面。 　　★數據庫服務器：擔負歷史記錄服務器和報警記錄服務器的功能， SQL Server擔任具體的數據存儲業(yè)務。 　　數據庫服務器上運行的工程配置有數據庫變量、歷史記錄變量、報警配置，沒有畫面。 　　★操作員站：即工作站。系統(tǒng)包含6臺操作站，工作站提供系統(tǒng)的人機界面功能，所有監(jiān)控操作在操作站上完成，支持設備交通監(jiān)控、電力監(jiān)控、閉路電視（CCTV）監(jiān)控、火災報警等功能，并支持多媒體大屏幕綜合顯示?；谝蕴钟蚓W實現分功能、分級別網上資源共享，網絡協(xié)調運作（采用TCP/IP通信協(xié)議）。各操作站上安裝有“易控（INSPEC）”軟件，根據登錄用戶的身份限定其能夠操作的內容。 　　操作站通過與IO服務器通信獲取系統(tǒng)IO數據，通過數據庫服務器查詢歷史記錄、報警歷史記錄。 　　操作站本身也包含報警服務器，實現顯示產生的實時報警信息。 　　2.2與硬件和其他獨立系統(tǒng)的連接 　　“易控（INSPEC）”提供了多種便捷的與下位設備的連接方式，可以通過串口、以太網或其它網卡等多種方式與硬件設備相連。與下位設備的連接是通過“易控（INSPEC）”提供的“IO通信”功能實現的，在設置通信參數過程中，開發(fā)人員只需知道設備的類型、廠家、基本的連接參數以及通信的內容等即可實現上位控制系統(tǒng)與現場硬件設備之間的數據交換，軟件提供的硬件連接向導可以幫助開發(fā)人員完成“易控（INSPEC）”與硬件的通信設置。與以往傳統(tǒng)的軟件相比，“易控（INSPEC）”在IO通信上為用戶提供了更多功能，如能動態(tài)啟動或停止和一臺或多臺設備的通信、支持結構數據以及設備的歷史數據、可以快速批量配置設備中的變量信息、嵌入網關功能、開放通信程序框架等一系列更加方便用戶的功能。 　　隧道監(jiān)控系統(tǒng)中，通過IO服務器與下位PLC進行通信，服務器上安裝“易控（INSPEC）”，通過以太網通道，Modbus協(xié)議連接，與22個昆騰PLC進行通信。與其他系統(tǒng)的通信也采用以太網傳輸，對于部分僅支持串口的設備，采用串口轉以太網的方式進行通信。 　　2.3服務器設計 　　2.3.1 IO服務器 　　IO服務器上安裝有“易控（INSPEC）”軟件，運行IO服務器工程，工程無畫面，只配置“IO通信”，建立需要與數據服務器和操作站進行交互的變量。 　　服務器工程中包含97個以太網通道，下掛97種106個設備。整個系統(tǒng)采集IO點數大約為30000點，進行IO采集的時間為1s鐘，保證了數據的及時有效性。IO服務器與操作站和數據服務器進行交互的變量數量上萬，所有操作站的操作的響應時間小于3s?！耙卓兀↖NSPEC）”的更快的響應時間、更高的采集頻率很好地滿足了系統(tǒng)對響應時效性高的需求。 　　并且IO服務器要求在整個系統(tǒng)運行期間不關機，因而，要求監(jiān)控系統(tǒng)能夠長時間正確、穩(wěn)定地運行。 “易控（INSPEC）” 基于Microsoft最新操作平臺.Net Framework之上，具有很好的穩(wěn)定性，充分滿足了系統(tǒng)對長時間運行時正確性和穩(wěn)定性的要求。 　　“易控（INSPEC）”開發(fā)的隧道交通監(jiān)控系統(tǒng)，在采集IO數據的同時，允許1臺數據服務器和5臺客戶端同時訪問，并且能夠正常訪問。 　　2.3.2數據服務器 　　數據服務器上安裝“易控（INSPEC）”軟件、SQL Server2000，運行數據服務器工程，工程無畫面，建立與IO服務器和操作站進行交互的變量。 　　數據服務器要求長時間大量存儲數據。“易控（INSPEC）”能夠長達10000天保存歷史數據、歷史報警信息等，為系統(tǒng)運行期間的數據統(tǒng)計、數據查詢提供了有效的數據記錄信息。數據服務器同時與IO服務器和操作站進行交互，交互的變量數量上萬。能夠進行大數據量快速記錄，并且，操作站查詢時響應時間快。同時，記錄的數據支持操作站端進行的歷史趨勢曲線查看與打印、報表查看與打印、歷史報警查看與打印等操作。能夠滿足用戶對數據的記錄、查看和統(tǒng)計等各種需要。 　　數據服務器要求在整個系統(tǒng)運行期間不關機，并支持大數據量的記錄和查詢。因而，要求查詢響應快，并且系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠。“易控（INSPEC）”的先進技術，也為系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性、快速響應提供了更好的保障。 　　“易控（INSPEC）”開發(fā)的隧道交通監(jiān)控系統(tǒng)，在進行數據記錄的同時，允許1臺IO服務器和5臺客戶端同時與其進行交互操作，并且操作正常。 　　2.4操作站設計 　　5臺操作站，分別安裝“易控（INSPEC）”軟件，運行操作站工程，工程不包含“IO通信”配置。通過與IO服務器和數據服務器通信來獲取或記錄數據，通過IO服務器與各系統(tǒng)進行交互。 　　操作站工程按監(jiān)控的內容分成不同的系統(tǒng)，包括：交通系統(tǒng)、設備系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、網絡系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)。 　　“易控（INSPEC）”實現的系統(tǒng)，風格簡潔、操作方便，系統(tǒng)畫面由主標題區(qū)、副標題區(qū)、主導引區(qū)、導航區(qū)、工作區(qū)、狀態(tài)欄組成。各系統(tǒng)按鈕位于畫面右側的導航區(qū)內，操作員可以通過單擊按鈕進入相應的監(jiān)控系統(tǒng)，副標題區(qū)顯示目前工作區(qū)所在的系統(tǒng)，位于畫面底部的狀態(tài)欄顯示操作員、通信狀態(tài)等信息。 　　監(jiān)控系統(tǒng)的畫面使操作人員能夠更加準確直觀的了解實際現場的工作狀態(tài)，“易控（INSPEC）”具有專業(yè)級的圖形處理能力。通過“易控（INSPEC）”組態(tài)的系統(tǒng)，能夠準確全面的展現現場情況，并能實時顯示現場參數，實現了畫面與現場情況通過。 　　對于包含設備較多的系統(tǒng)，采用總貌圖加分區(qū)方式：先以總貌圖展現，便于整體了解?？偯矆D上進行分區(qū)處理，鼠標移動到相應區(qū)域，該區(qū)域會反色顯示，點擊可進入相應分區(qū)?？梢暬牟僮?，操作員使用將更加方便快捷。 　　分區(qū)中詳細標注各種設備所在位置，模擬實際現場效果，能夠更加直觀準確了解現場信息。 [align=center] 圖2總貌圖[/align] 　　2.4.1交通系統(tǒng) 　　分為12個區(qū)，主要對交通情況進行信號監(jiān)控，比如交通流量、車型速度、車道占有率，同時對可變情報板、可變限速標志、交通信號燈、啟閉車道等進行監(jiān)控，并提供各種預案，實現對交通事故處理、道路分流等科學的控制和管理。 [align=center] 圖3交通區(qū)[/align] 　　操作站上，點擊任意畫面的任意交通信號燈，出現下圖下拉控制界面： [align=center] 圖4交通燈控制[/align] 　　控制界面中，選中任意一種方式，就能改變相應交通信號燈的狀態(tài)為：直行、禁行、左并線、右并線。操作時，改變相應的變量，變量值通過網絡傳遞給IO服務器，IO服務器把相應的變量值寫入控制該燈的相應PLC的寄存器中，改變寄存器狀態(tài)，從而改變交通信號燈的狀態(tài)。與下位PLC交互過程對用戶透明，操作員只需要在操作站運行工程中進行可視化操作，就能完成交通信號燈控制操作，方便快捷。而且，從操作到信號燈狀態(tài)改變的過程非?？焖佟? 　　同時，監(jiān)控系統(tǒng)實際運行過程中，監(jiān)控系統(tǒng)自動切換到出現異常情況的畫面，顯示事故類型，并把異常位置顯示在綜合顯示大屏上，便于及時了解和處理各種交通情況，加入的交通預案，使監(jiān)控更加自動化。 　　點擊畫面中的情報板，打開相應情報板的設定畫面?？梢愿鶕枨?，設定各種導航信息，包括信息內容、字體、中英文、顏色等。輸入信息后，只需點擊按鈕，就能完成情報板信息的更換。 　　2.4.2設備系統(tǒng) 　　分為12個區(qū)，主要是對射流風機、送排風機、排水泵、消防泵、供電等設備進行監(jiān)控，還包括對隧道內一氧化碳濃度、可見度等環(huán)境參數進行監(jiān)控。 [align=center] 圖5設備區(qū)[/align] 　　點擊任意排風機，出現風機信息畫面： [align=center] 圖6風機控制[/align] 　　各種狀態(tài)燈從IO服務器獲取控制設備的相應PLC中相應寄存器的值，根據各種寄存器狀態(tài)值，調整狀態(tài)燈顏色與實際一致，對應的狀態(tài)燈為綠色，為風機當前狀態(tài)。 　　當點擊按鈕控制風機的轉動方向和轉速時，相應變量的值傳遞給IO服務器，服務器把相應變量值寫入控制設備的相應PLC的寄存器，從而改變現場風機狀態(tài)。 　　畫面上能直觀看到各種設備的工作情況，如需了解更多設備參數或者更改設備工作狀態(tài)，只需點擊畫面相應設備，打開數據畫面，就能輕松完成。 　　設備區(qū)中還能看到各一氧化碳監(jiān)測點CO實時濃度，各能見度監(jiān)測點的實時能見度。監(jiān)測點采集的信息通過PLC直接傳送給IO服務器，服務器把相應值傳送給操作站，操作站按照公式運行，顯示實際監(jiān)測點的濃度或者可見度。 　　2.4.3消防系統(tǒng) 　　分為12個區(qū)，主要對各種消防器件進行監(jiān)控。當出現消防報警時，報警情況直接反應在畫面中各個區(qū)的報警設備上，同時自動啟動發(fā)生警報區(qū)的廣播系統(tǒng)，進行消防廣播。該系統(tǒng)還包括其他消防預案，例如：車輛禁行、車輛分流控制等。 　　2.4.4通信系統(tǒng) 　　分為緊急電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)。緊急電話系統(tǒng)，當有緊急電話撥入監(jiān)控中心時，系統(tǒng)會自動切換到主叫電話所在區(qū)域，并且能夠實時顯示撥號、通話和掛機等狀態(tài)，以及執(zhí)行其他預案;無線通信系統(tǒng)包括廣播廣播主機系統(tǒng)，廣播直放站、調度直放站;廣播系統(tǒng)可以選擇需要進行廣播播音的區(qū)域、選擇各種不同聲源、調節(jié)音量等。 [align=center] 圖7廣播主畫面[/align] 　　操作站在畫面的操作改變變量的值，傳遞給IO服務器，服務器把值寫入到廣播服務，改變相應的指令，使現場按照操作站給出的指令工作。 　　當現場緊急電話被摘機后，信號傳遞給電話服務器，服務器將信號傳給IO服務器，服務器改變變量值傳遞給操作站，實時顯示相應電話的不同狀態(tài)，包括：摘機、撥號、通話、掛機等，為了直觀，分別以不同的狀態(tài)圖片表示電話狀態(tài)。 　　無線通信，可以改變頻率值，在不同波段廣播信息。 　　2.4.5供電系統(tǒng) 　　包括主配電室和5個分配電室。能夠實時監(jiān)視每一個配電室中設備工作情況，包括：各種電壓、電流等。 　　同時監(jiān)控64臺高低壓柜，12臺變壓柜，1個直流屏，7臺UPS。 　　點擊配電站中的設備，查看設備的各種參數： [align=center] 圖9 配電室參數圖[/align] 　　IO服務器按照設定的查詢時間，定時從PLC讀取配電室中各設備的電壓、電流等值，并且傳遞給操作站，在操作站畫面上實時顯示各設備的供電情況。 　　2.4.6網絡系統(tǒng) 　　主要負責監(jiān)視22個光環(huán)網交換機，包括每個交換機的供電情況、光纖溫度、端口狀態(tài)等。把所有光環(huán)網交換機的參數顯示在同一個畫面，并以信號燈標識，各交換機工作正常與否，一目了然。 　　2.4.7CCTV系統(tǒng) 　　主要對64個監(jiān)視器和8塊DLP大屏的監(jiān)控，可以通過工程把指定攝像頭的圖像切換到指定的監(jiān)視器或者大屏上顯示，在操作畫面輸入需要查看的攝像頭編號，點擊相應的監(jiān)視器或者大屏，中控室中監(jiān)視器上就出現攝像頭捕捉到的實時畫面。由于監(jiān)視器數量很大，采用按比例縮小顯示實際現場方式，方便管理人員的操作。另外，可以更換大屏顯示模式，例如單屏顯示、2×2模式、全屏模式等，同時可以在畫面上調節(jié)帶云臺的攝像頭的視角、焦距、縮放等。 [align=center] 圖10 CCTV圖[/align] 　　通過對操作站畫面的操作改變變量的值，并把值傳遞給IO服務器，與矩陣進行交互，從而能夠改變帶云臺攝像頭的視角、焦距、縮放。并且能夠把攝像頭捕獲的實時畫面顯示在相應監(jiān)視器或者大屏上。 3、結束語 　　由“易控（INSPEC）”實現的地下交通監(jiān)控系統(tǒng)，對奧林匹克中心區(qū)的照明、交通、電力、環(huán)境設施都進行了全面的監(jiān)控，規(guī)模十分龐大，集成度非常高，下位設備廠商眾多，設備數量超過100個，工程畫面100多幅，I/O點數近3萬點。系統(tǒng)能夠及時快速獲取和發(fā)布信息，達到了奧林匹克中心區(qū)工程和管理方面的要求，而且，系統(tǒng)運行良好，畫面精美，操作方便、維護簡單等得到了一致好評。通過“易控（INSPEC）”組態(tài)的人機界面具有強大的自動控制和數據管理功能，使監(jiān)控系統(tǒng)的具有更高的可靠性和安全性，為用戶提供了全方位的信息化解決方案，能夠使更多復雜、大型的工藝實現自動化監(jiān)控。