港珠澳大桥集成监控调试技术的研究与应用

聂春辉

摘 要 港珠澳大桥交通工程包含子系统众多，同时与港、澳及珠海三方业务进行数据互通。建立集成监控平台来统筹管理各子系统，能够保障系统的稳定运行。为缩短后期平台与各设备连接的调试时间，以宝信iCentroView5.0作为集成平台，利用BIM建立港珠澳项目设备运行模型，提前发现并解决调试阶段的兼容性问题，为后期作技术储备。

关键词 港珠澳大桥;集成监控;调试;设备兼容性;BIM

引言

港珠澳大桥交通工程包含子系统众多，同时与港、澳及珠海三方业务进行数据互通。为保障港珠澳大桥的稳定运行，建立集成监控平台来统筹管理各分支是十分必要的。目前在高速监控系统领域，美、加、欧、日等国家走在世界前列。由于我国地理条件多变，交通组成复杂，在学习国外先进经验的同时必须结合我国国情，研究适合国情的集成监控平台，而国内的高速公路机电系统还未将各子系统全部纳入一个集成监控平台的案例，因此无实例可借鉴。

1港珠澳大桥系统集成监控平台的模型搭建

港珠澳大桥交通工程包括系统集成、监控、通信、收费、照明、给排水、通风、消防、供配电等12个子系统，各子系统紧密相连。同时，还需与结构健康监测系统、除湿机子系统、港方业务、澳方业务及珠海方业务进行接口连接及数据互通。

该平台以宝信iCentroView5.0作为集成平台，结合与BIM三维图像输出的简要三维模型做综合展示，纳入的有通风子系统、给排水子系统、供配电子系统、环境气象监测子系统、交通信号子系统、交通诱导子系统、视频检测子系统、微波检测子系统、车牌识别子系统、照明监控子系统、视频监控子系统等子系统[1]。

2集成监控平台与接入设备的兼容性问题

2.1 环境监测设备与通风控制

（1）问题分析

通风系统在正常运营工况下用于维持行车孔内驾车环境的安全性及舒适性需求，集成监控平台通过隧道环境监测设备采集风速大小、CO、VI、NO2含量，根据通风联动控制预案启动风机、风阀。

经测试，存在的问题表现在三个方面：环境监测设备数值无变化;位置相近的风速风向检测器风向相反;环境监测设备数值错误。

（2）解决方案

為查找原因，现场通过数据线与装有专用软件的电脑连接，利用此软件对探头检测的数据进行处理和计算，并通过软件对NO、CO、VI检测器进行校直、标定、增益调节、故障诊断等一系列设置，并记录区段内的数值;再在本地控制器端用万用表读取传输电流，发现部分设备电流无变化、本地控制器端测得的电流出现跳变的情况。

经观察后发现，屏蔽控制电缆在接入本地控制器前与供电电缆一起出现，可能受到电磁干扰。检查屏蔽电缆屏蔽层接地情况，并无问题。之后接入信号隔离器，信号隔离器可抑制高、低频信号的干扰。接入后，现场测量设备端电流数值与本地控制器端电流数值无较大偏差、无跳变情况。

位置相近的风速风向检测器风向相反是因为，检测器前后有新增设备挡住风;NO、CO、VI检测器发射机与接收机之间也有新增设备[2]。

2.2 视频卡顿或黑屏

（1）问题分析

视频卡顿或黑屏表现为三方面：大屏显示的某个或多个视频图像不流畅，存在卡顿现象;大屏出现整体黑屏，之后又自动恢复;大屏出现某路图像始终黑屏，无法投屏。

按照该路由的顺序从后向前排查问题的根源，每个问题单独分析。

①解码器端排查

在海康解码器上进行抓包，抓包文件提取出的视频，采用播放器进行播放，无卡顿无跳秒，说明解码器在抓包的时间段内收到的视频流是正常的，可以推测在发生卡顿时，没有发生视频丢包，网络是正常的。

在一台上墙画面的解码器上查看解码状态，发现存在帧数跳变，偶尔会出现0帧率和100+帧率的情况，且已解码视频帧的数量一直较少，没有观察到上千的情况出现，这对应了上墙画面卡顿跳秒现象。由此调出视频流IO图像进行观察，如图1所示。

②大屏解码服务程序排查

通过在大屏解码服务程序增加日志，发现问题是由状态显示界面模块造成的，该模块在写视频文件时，会影响发送给海康解码器的视频流的均匀性。

针对该模块写视频文件的问题，修改写视频文件方式，依旧保留状态显示界面模块原有功能。起初视频播放正常，运行几天后出现卡顿，依旧由视频流写文件造成。于是将视频流写文件的大小缩短，运行一段时间后依然存在卡顿情况，最后在不影响大屏上墙显示的前提下，将状态显示界面模块删除。

当在网络波动时，视频转发服务到大屏解码服务之间的连接状态出现异常，导致某路图像黑屏。在此情况下，关闭当前大屏解码器服务端这一路所有打开的视频，重新建立连接，使该路的所有图像投上屏幕。

同一路视频在大屏的多块窗口同时显示时，此时网络波动，因为只关闭了该路图像的其中一个窗口，没有同时关闭当前大屏解码器服务端该路视频的多个，程序无法建立重连，进而导致该路图像的一个窗口始终黑屏，无法投屏。

（2）解决方案

通过上述分析，做出及时的调整与改进。针对问题一，删除状态显示界面模块，协调海康解码器厂家进行固件版本升级;针对问题二，删除状态显示界面模块即可;针对问题三，监控平台每30秒自动进行一次检测，检测是否有视频黑屏，且该路图像的所有打开的视频都是黑屏。如都是黑屏，将关闭当前大屏解码器服务端的同一路所有打开的视频，重新建立连接，该路图像被恢复，否则不做处理[3]。

3结束语

通过对集成监控调试技术的研究，解决了大屏解码图像卡顿、集成软件解码异常、环境数据不准影响通风控制等问题。建立了港珠澳项目设备运行模型，提前发现并解决联调联试阶段的技术难题，为后期联调联试进行技术储备，优化了技术方案，极大缩短了交通工程联调联试时间，保障了项目的正常交工验收及试运营。为后续类似工程积累经验提供借鉴，丰富和发展我国在高速公路机电设施系统集成方面的研究与应用。

参考文献

[1] 范双成.高速公路全程视频监控模式及技术研究[D].西安：长安大学，2001.

[2] 罗世兰，朱其义.高速公路机电设备故障成因及预防控制措施[J].西部交通科技，2011，（5）：135-138.

[3] 尚青青.多场所多路高清视频监控中心的设计与实现[D].南京：南京邮电大学，2013.