1实时数据库在隧道监控系统中的应用
近年来，我国交通道路在迅猛发展中，其重要的组成部分隧道数量也在不断上升。由于我国地理环境比较复杂，隧道集中监控系统在公路的运营和管理以及紧急预案处理中发挥着极其重要的作用。因此，隧道监控系统成为工程单位和公路营运管理单位共同关心的问题，建设稳定、先进、经济以及扩展性强的监控系统成为当前道路监控的首要目标。
隧道监控系统包含对通风、交通、照明、消防等子系统的统一管理和监控功能。需要配置一套综合监控图形界面系统，以满足监视道路和隧道的交通运行状况，及时发现有车辆故障、交通事故等引起的各种交通异常情况，实时做出判断和确定实施处理方案，平滑交通流、控制车速，减少交通拥挤和阻塞，防止二次事故的发生，以保证道路的服务水平、通行能力，减少行车延误。
本方案根据隧道监控系统的具体需求结合庚顿实时数据库的功能特点，介绍庚顿实时数据库在该系统中的应用。
1.1系统架构
隧道群多地处偏远山区并且地理位置分散，隧道的管理部门行政层级多并且要求集中管理统一调度，针对这些特点和需求，本方案的设计要从整体出发同时兼顾各级部门的具体管理需求。
本系统采用集中与分散相结合多级管理模式，实现对多区域各路段不同子系统的统一管理调度平台。
1.1.1边缘监控终端
边缘监控终端系统位于本地设备室，负责各个设备（包含有交通监控、通风检测、照明检测、火灾报警、语音广播、视频监控）的实时数据采集、存储、上传，实现本地监控功能。其主要功能如下：
- 数据采集：采集交通状况信息，紧急电话有线广播信息。交通控制方案，可变情报板，车道指示灯显示信息，隧道火灾事故报警信息，一氧化碳含量及能见度信息，隧道照明及通风机运行信息，摄像机监视区段信息；
- 数据存储：完成数据本地化存储，至少保存最近一个月的历史数据，即可支持本地历史画面回放、历史图表曲线绘制功能，也是作为数据多级容灾备份的一部分而存在。
- 数据上传：将汇总的实时数据镜像至监控分中心实时数据库。
- 监控功能：对隧道交通状况进行模拟显示，模拟火灾现状及发展趋势，各类检测信息的图表及变化曲线。
1.1.2监控分中心
监控分中心位于区域监控分中心，服从监控中心总部的调度管理，实时对本路段隧道交通运行及安全救援的管理和调控，集中控制辖区内隧道的机电设施：变配电、照明、通风、安全、火灾、交通运行、电视监视等检测控制的自动运行，调度各隧道救援维护组织，通过实时数据库的镜像功能完成实时数据和控制命令的上传下达，为现场调试维护隧道设备及火灾紧急现场救援提供便利，实现数据的本地化存储（数据多级容灾备份）。监控分中心内设监控室，监控室配备设备主要有数据库服务器、应用发布服务器、主区域控制器，火灾报警主机、紧急电话主机、视音频控制设备、通信网络设备、打印机、光盘刻录、硬盘录像机、大屏幕无缝拼装投影屏、UPS等外围设备。
1.1.3总部监控中心
总部监控中心部署HA高可靠架构，同步逐级上传的实时数据并完成海量数据存储。由总部中心统一有序的调配管理下辖所有分中心子系统，在各种情况下准确、可靠、迅速做出反应，及时处理。总部监控中心系统为协调各子系统工作，达到实时监控的目的至少应包含以下功能模块：
- 设备监控系统：承担隧道通风、水泵、照明等设备的监视、控制与检测，设备发生故障时告警，并在正常与非正常情况下采取相应控制措施。
- 交通临控系统：应具有完备、实用、可行的交通监测与控制功能，能快速、准确检测出各项交通参数并及时处理，保证隧道安全畅通。
- 防灾报警监控系统：应能迅速地检测出隧道内险情，如火灾、车祸等，自动联动相关设备，在中央计算机统一指挥下，协调各系统采取相应的紧急措施，防止灾情蔓延。
- 闭路电视监控系统：应能对全隧道及道口实现全范围、全断面的监视。通信监控系统实现隧道内外以及相关区域或交通线的信息交流。
- 广播系统：应能进行日常业务广播和紧急疏散、急救广插，与火灾报警系统联动广播，当隧道发生阻塞、交通事故或火灾事故等紧急情况时，中控室操作人员能通过本系统对有关人员发布通知，进行调度、组织和疏散工作。
1.2实时数据库在本系统中的功能
1.2.1数据采集与传输
- 采集隧道内交通信息（包括流量、占有率、时速以及异常事件）；采集隧道洞内的CO浓度、烟雾浓度等空气质量数据；采集隧道洞内的风向、风速等环境指标数据；采集气象信息；采集紧急电话报警求救信息；采集隧道洞内火灾报警信息；采集照明、通风等设备工作状况信息；采集隧道维护区段的信息；采集隧道闭路电视监视系统对隧道事故，火灾的确认信息。
- 通过数据镜像、压缩传输、跨网闸传输，将采集到的实时数据、报警信息等逐层逐级汇聚直至总部监控中心，同时通过通信功能可以实现对现场的远程控制。
1.2.2数据存储和处理
- 海量数据存储，生产调度系统中的数据经过逐级汇聚至总公司，实时数据库规模可达到几百万甚至千万点级别。
- 对各种来源、各种类型的数据进行标准化组织管理。
- 大量实时计算前置于实时数据库中，提高应用系统处理效率。
- 大规模读写操作并发处理，高效的数据查询策略，保证数据入库、出库高效迅速。
- 先进数据压缩/解压技术，在有限存储设备中完成更多、更长期的数据存储。
1.2.3数据展现
- 隧道控制：包括通风控制、照明控制、横通道、消防控制等，远程遥控、本地控制等功能。一般情况下，采用硬件既PLC系统实现全自动控制，即根据采集到的有关信息和信息处理结果，系统自动产生相应的控制方案，完成对相应外场设备的控制。软件控制分为远程遥控和本地控制两种。两级监控中心可以实现远程遥控，即根据采集到的有关信息和信息处理结果，系统调取相应的控制预案，经操作员认可或者修改后，完成对相应外场设备的控制。边缘监控终端与监控中心计算机网络失去通信后，可以实现本地控制，边缘监控终端自带实时数据库可以存储其挂接设备所采集的信息，可以通过该终端向其挂接设备发出控制命令。
- 交通状况实时显示：对全线交通运行状况进行模拟显示，用不同颜色表示道路交通状况。
- 曲线图表：提供了多种曲线和图表组件用于对数据进行可视化显示，如交通数据及环境数据分类统计表，交通量、环境参数等历史（日、月、年）对比图（如柱状图或者饼图等），按预先规定的格式和内容，定时进行日、月、年或者周、旬、季报表的统计处理，并且可以进行自动打印。
- 报警自动管理：当系统发生隧道洞内火灾报警、隧道洞内C0浓度超高和烟雾浓度超高报警、交通拥挤报警、紧急电话摘机报警，消防水池水位过低、雨水集水池水位过高时，均将报警信息自动发送到综合控制台上放置的监控管理计算机。监控中心接到上述报警信息后，自动弹出报警窗口，并可实现视频联动显示，同时驱动声光报警器进行声光报警。出现报警后，系统能自动记录报警事件。
- 事件管理：系统记录车辆信息，进行分析判断；人工键入部分路况信息，包括：事故、道路养护、气象信息等。
- 信息发布：可变情报板，可变限速标志，交通信号灯，疏散指示标志。
- Web功能：主要负责针对管理人员操作、监控、查询等， WEB发布的内容包括过程监控操作画面、报表。通过不同的权限各级操作、管理员对通风、照明、交通、消防、电力等各系统进行操作和管理。
1.2.4数据访问
- 支持C++、JAVA、ODBC等多种语言的二次开发接口，用户可选择最熟悉的编程语言开发基于实时数据库的应用程序。
- 提供的API/SDK接口库支持丰富的函数功能，满足不同业务应用对实时、历史、计算结果等数据的读写、订阅的需求。
1.2.5安全管理
- 对用户分角色分权限的管理，对不同管理人员分别设置不同的使用权限，设置不同的操作口令和密码，对值班员的操作进行记录。
- 对访问链接安全管理，支持网络链接黑名单。防止病毒侵入，保证系统安全运行。
