高速公路隧道监控系统应用软件的设计与实现

王金鑫

辽宁艾特斯智能交通技术有限公司 辽宁沈阳 110000

1 OPC技术产生背景及特点

工业过程控制领域用到大量的现场设备和智能仪表，应用程序需要不断地与这些设备进行数据交互。传统的方式是通过开发设备专有的驱动程序来实现对数据的访问，这就需要耗费大量重复性的劳动，不同设备供应商的驱动程序之间的不一致，硬件性能不能得到广泛的支持，驱动程序不能适应升级后的硬件以及发生存取冲突等诸多问题。解决这些问题的关键在于一个统一的中转数据接口标准，正是基于这种需求产生了OPC技术标准。OPC（OLEforProcessControl）是基 于Microsoft公 司OLE/COM和DCOM技术的通信接口规范，采用C/S结构。OPC规范要求硬件销售商提供他们所发布的每一种新设备和协议的OPC服务器，为设备提供基本的协议接口，并且具有OLE/COM连接。一般用来完成数据采集、通讯归约等的预处理功能的前置处理部分设计成OPC服务器，这样任何符合OPC规范的客户端都能以标准的接口访问方式访问服务器，客户端负责创建服务器对象以及访问OPC服务器暴露给客户的标准访问接口函数进行数据的访问，从而实现系统的开放性，易于实现与其他系统的接口[1]。OPC规范提供了两套接口方案，即Custom接口和自动化接口。Custom接口效率高，通过该接口，客户端能够发挥OPC服务器的最佳性能；自动化接口使用解释性语言和宏语言访问OPC服务器成为可能，然而运行过程中需要进行类型检查，从而牺牲了程序的运行速度，但简化了客户应用程序的实现。OPC作为硬件和软件之间的一个中间接口，使不同的客户端能够访问任意的数据源，为过程控制和工厂自动化提供了真正的即插即用的软件技术，获得了多家硬件制造商和软件开发商的支持，OPC事实上已经成为新一代工业过程控制软件的接口标准。

2 高速公路隧道监控系统应用软件的设计与实现

2.1 数据采集控制模块

数据采集控制模块是隧道监控软件中的基础和核心部分，这一模块的主要任务是负责和具体的监控设备进行通信、对监控设备的监测数据进行采集、执行监控设备的控制命令。通常隧道监控系统的各个监控子系统的绝大多数监测设备是直接连接到PLC的。对于它们的数据采集和控制，可以通过组态软件来实现。通过在组态软件中内嵌与PLC的连接驱动，对组态软件的相应标签进行配置就可以实现设备和控制系统之间的通信，并对设备开关量和模拟量进行实时监控。在系统运行过程中，对标签定时扫描，并把结果存储到内存上，与上个周期的值进行比较，对于发生变化的数值，则存储到数据库的设备状态表中。对于各种模拟量标签值，则以连续多个周期的平均值在模拟量历史表中进行存储[2]。对于系统中采用串口转换模块连接到网络上的设备的数据采集和控制功能，则通过高级语言编程来实现。并在设备采样周期内定时通过串口协议进行数据采集，然后存储到历史数据表。鉴于火灾报警与紧急电话系统的重要作用，应在网络中设立独立的主机。

2.2 监控计算机和子系统通讯

各子系统与中控的远控接口即通讯协议各不相同。子系统通讯接口主要分三类：西门子PLC，欧姆龙PLC，自定义串口协议。LabWindows/CVI的功能强大在于它提供了丰富的函数库，仪器库是LabWin-dows/CVI的特殊资源。它包GPIB、VXI和RS-232仪器的驱动程序。利用Lab-Windows/CVI库函数中RS-232串口通信库函数和相应的通讯协议编写程序和子系统通讯。隧道交通子系统通讯协议采用SIEMENPPI协议，子系统与监控计算机之间的通讯采用主从问答方式。隧道照明和通风子系统采用OMRONHostLink通讯协议和监控计算机通讯，监控计算机遵循通讯协议来读写PLC内部相应的存贮单元，进而实现对相应子系统的控制。隧道火灾监控子系统通讯协议为自定义协议。监控计算机遵循这些通讯协议就可实现对火灾监控子系统控制。子系统还有一些设备的远控接口只能提供模拟量，监控计算机没法直接处理。为此，增加OMRONCJ1MPLC作为本地控制器控制这些设备，监控计算机通过CJ1M的模拟量输入单元CJ1W-AD081-V1和模拟量输出单元CJ1W-DA041控制这些设备[3]。

2.3 远程遥控子系统

如果需要，系统可以根据设备种类的不同，隧道管理救援站操作员一次对单个或一组外场设备进行远程遥控。当采用远程遥控模式时，当要控制的外场设备同系统通讯中断时，系统应提示操作员。如果下发控制指令执行失败，系统也应提示操作员。①隧道通风风机组是操作员对风机控制的最小单位，操作员可以启动或停止一组风机的运行状态。每次启动风机组时系统应建议启动累计运行时间最短的一组，以平均设备的使用寿命。同一组风机的启停次数不应过频，防止风机出现振荡现象，为此系统应控制风机启停的间隔时间，避免操作员频繁操作同一组风机。操作员通过向隧道本地控制器下发风机组编号可以实现隧道通风的远程遥控。②隧道照明正常情况下，远程遥控隧道照明的控制级别分为四类．隧道应急照明：白天和晚上都开启。隧道基本照明：白天和晚上都开启，但夜间右洞左侧基本照明和左洞左侧基本照明关闭。隧道加强照明一：晴天开启，阴天和晚上关闭。隧道加强照明二：白天开启，晚上关闭。操作员通过向隧道本地控制器下发隧道照明级别编号可以实现隧道照明的远程遥控功能，达到调节隧道洞内外光照度的目的。

3 结语

随着科学技术的不断进步，高速公路的隧道监控系统正在向着信息化和智能化迈进。在这一过程中，监控系统的应用软件开发起到了至关重要的作用。本文对相关问题进行了分析，并对高速公路隧道监控系统的应用软件的设计方案和实现方法进行了探讨，希望对高速公路隧道监控系统建设提供一定的参考价值。