基于端边云协同的智慧隧道大数据决策集控平台及方法与流程

1.本发明一种基于端边云协同的智慧隧道大数据决策集控平台及方法，属于隧道管控技术领域。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，公路及公路隧道的建设项目与日俱增，隧道安全运营问题显得越来越突出，除隧道本身的土建施工质量外，隧道的监视与控制管理成为公路隧道安全正常运行的重要课题。从20世纪60年代开始，国外就相继开始研究先进的隧道控制系统，欧洲、美国、日本等西方发达国家先后开发了相应的隧道控制系统，随着计算机技术、图像处理技术、通讯技术、控制技术的发展，隧道管控尤为重要，而随着我国隧道规模越修越长，对隧道控制系统要求越来越高，而目前系统的需求、设计、结构以及相应的控制方式仍然存在不完善的地方。


技术实现要素：

3.本发明克服了现有技术存在的不足，针对控制方式、需求、设计以及结构进行了完善，提供了一种基于端边云协同的智慧隧道大数据决策集控平台及方法。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于端边云协同的智慧隧道大数据决策集控平台，包括工业边缘计算与控制管理平台，所述工业边缘计算与控制管理平台的输出端电信号连接有隧道照明系统、隧道监控管理系统、通排风系统、交通诱导与控制系统以及大数据智能分析系统，所述隧道监控管理系统的输出端电信号连接有实时监控模块、设备故障报警模块、设备与维护模块与设备智能管理模块；
5.所述大数据智能分析系统的输出端电信号连接有传感器终端采集数据、机电控制系统、隧道数据孪生基础数据、设备运行数据、人员定位数据、事件及警情数据以及消防设施资源数据；
6.所述工业边缘计算与控制管理平台支持软件定义plc集中控制，边缘通用控制器热备冗余机制，实现控制、计算、网络以及云服务技术的融合统一。
7.所述通排风系统通风控制保证隧道内具有良好的行车环境，并在发生火灾时，根据不同地点，进行相应的火灾排烟处理，以保证隧道的安全及运行环境的舒适性，隧道照明系统采用两种方式进行控制，一种是时间区段控制，另一种为亮度值控制，两种方式或进行任意切换，其操作由值班人员完成，或由边缘通用控制器检测到照度传感器故障后，进行自动切换，亮度值控制主要通过光强度检测器对洞内外光照亮度值的检测，通过本地软plc的照明控制系统，实现在不同天气不同亮度值情况下隧道内照明系统的实时控制，减少不必要的能源浪费。
8.所述大数据智能分析系统可以实现机电设备故障分析与预测性维护，并对处于生命期末期的设备进行及时预警和更换，避免隐患发生，该系统同时执行移动端的预警信息提示，同时大数据智能分析系统可以全面汇聚高速公路隧道各传感器终端采集数据、机电
控制系统及设备运行数据、人员定位数据、隧道数字孪生基础数据、事件及警情数据、消防设施等应急资源数据以及其他内外部管理数据等，深度挖掘分析潜在关联规律，宏观掌控智慧隧道运营状态与态势并给出分析决策建议。
9.所述工业边缘计算与控制管理平台可以研发手机app系统，并将管理平台的数据采用高速隧道3d可视化展示模型与数字孪生应用，达到可实时动态监控各系统运行状态、事件及警情信息以及三维立体呈现隧道安全状态，全面提升隧道安全管理水平和应急处置的功能。
10.本发明一种基于端边云协同的智慧隧道大数据决策集控方法，包括以下步骤，
11.s1平台建立：采用基于端边云协同的工业级边缘计算与控制管理平台技术架构，并搭载国产自主可控的intewell工业操作系统和maview组态与控制编程软件，支持软件定义plc集中控制、边缘通用控制器热备冗余机制、ot层与it层的协同统一与双向交互，实现设备实时数据上云；
12.s2流程控制：通过工业边缘计算与控制管理平台对所有的异常事件与运行状态报警实时发现并预警、多信息通道传递到相关责任人并进入派单工作流程、事件的处置状态和进展实时3d可视化呈现、事件的处置结果进行及时总结和通报等，使得隧道安全事件的事前、事中以及事后全部纳入流程管控；
13.s3智能化控制：通过大数据智能分析系统，帮助用户定期安排设备的检修维护与管理，并合理保有备品备件，为用户提供各种统计数据，帮助用户进行科学的决策，平台系统能够显著提高跨分区、分布式设备的管理和运行水平，提高平台在系统建设应用中的综合利用率，实现对业务管理与应用的综合效能。
14.本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
15.1、本发明通过工业边缘计算与控制管理平台可以研发手机app系统，并将管理平台的数据采用高速隧道3d可视化展示模型与数字孪生应用，达到可实时动态监控各系统运行状态、事件及警情信息以及三维立体呈现隧道安全状态，全面提升隧道安全管理水平和应急处置的功能，同时配合隧道照明系统、隧道监控管理系统、通排风系统、交通诱导与控制系统以及大数据智能分析系统全方便的对控制方式、需求、设计以及结构进行了完善。
16.2、本发明通过设置隧道照明系统与通排风系统，可以通风控制保证隧道内具有良好的行车环境，并在发生火灾时，根据不同地点，进行相应的火灾排烟处理，以保证隧道的安全及运行环境的舒适性，隧道照明系统可以采用两种方式进行控制，一种是时间区段控制，另一种为亮度值控制，两种方式可以进行任意切换，其操作由值班人员完成，也可由边缘通用控制器检测到照度传感器故障后，进行自动切换，亮度值控制主要通过光强度检测器对洞内外光照亮度值的检测，通过本地软plc的照明控制系统，实现在不同天气不同亮度值情况下隧道内照明系统的实时控制，减少不必要的能源浪费。
17.3、本发明通过数据智能分析系统可以实现机电设备故障分析与预测性维护，并对处于生命期末期的设备进行及时预警和更换，避免隐患发生，该系统同时执行移动端的预警信息提示，同时大数据智能分析系统可以全面汇聚高速公路隧道各传感器终端采集数据、机电控制系统及设备运行数据、人员定位数据、隧道数字孪生基础数据、事件及警情数据、消防设施等应急资源数据以及其他内外部管理数据等，深度挖掘分析潜在关联规律，宏观掌控智慧隧道运营状态与态势并给出分析决策建议。
附图说明
18.下面结合附图对本发明做进一步的说明。
19.图1为本发明的系统结构示意图。
20.图2为本发明中隧道监控管理系统的结构示意图。
21.图3为本发明中大数据智能分析系统的结构示意图。
具体实施方式
22.如图1、图2和图3所示，本发明一种基于端边云协同的智慧隧道大数据决策集控平台，包括工业边缘计算与控制管理平台，工业边缘计算与控制管理平台的输出端电信号连接有隧道照明系统、隧道监控管理系统、通排风系统、交通诱导与控制系统以及大数据智能分析系统，隧道监控管理系统的输出端电信号连接有实时监控模块、设备故障报警模块、设备与维护模块与设备智能管理模块。
23.大数据智能分析系统的输出端电信号连接有传感器终端采集数据、机电控制系统、隧道数据孪生基础数据、设备运行数据、人员定位数据、事件及警情数据以及消防设施资源数据。
24.工业边缘计算与控制管理平台支持软件定义plc集中控制，边缘通用控制器热备冗余机制，实现控制、计算、网络以及云服务技术的融合统一。
25.通排风系统可以通风控制保证隧道内具有良好的行车环境，并在发生火灾时，根据不同地点，进行相应的火灾排烟处理，以保证隧道的安全及运行环境的舒适性，隧道照明系统可以采用两种方式进行控制，一种是时间区段控制，另一种为亮度值控制，两种方式可以进行任意切换，其操作由值班人员完成，也可由边缘通用控制器检测到照度传感器故障后，进行自动切换，亮度值控制主要通过光强度检测器对洞内外光照亮度值的检测，通过本地软plc的照明控制系统，实现在不同天气不同亮度值情况下隧道内照明系统的实时控制，减少不必要的能源浪费。
26.大数据智能分析系统可以实现机电设备故障分析与预测性维护，并对处于生命期末期的设备进行及时预警和更换，避免隐患发生，该系统同时执行移动端的预警信息提示，同时大数据智能分析系统可以全面汇聚高速公路隧道各传感器终端采集数据、机电控制系统及设备运行数据、人员定位数据、隧道数字孪生基础数据、事件及警情数据、消防设施等应急资源数据以及其他内外部管理数据等，深度挖掘分析潜在关联规律，宏观掌控智慧隧道运营状态与态势并给出分析决策建议。
27.工业边缘计算与控制管理平台可以研发手机app系统，并将管理平台的数据采用高速隧道3d可视化展示模型与数字孪生应用，达到可实时动态监控各系统运行状态、事件及警情信息以及三维立体呈现隧道安全状态，全面提升隧道安全管理水平和应急处置的功能。
28.一种基于端边云协同的智慧隧道大数据决策集控方法，包括以下步骤：
29.s1平台建立：采用端基于端边云协同的工业级边缘计算与控制管理平台技术架构，并搭载国产自主可控的intewell工业操作系统和maview组态与控制编程软件，支持软件定义plc集中控制、边缘通用控制器热备冗余机制、ot层与it层的协同统一与双向交互，实现设备实时数据上云。
30.s2流程控制：通过工业边缘计算与控制管理平台对所有的异常事件与运行状态报警实时发现并预警、多信息通道传递到相关责任人并进入派单工作流程、事件的处置状态和进展实时3d可视化呈现、事件的处置结果进行及时总结和通报等，使得隧道安全事件的事前、事中以及事后全部纳入流程管控。
31.s3智能化控制：通过大数据智能分析系统，帮助用户定期安排设备的检修维护与管理，并合理保有备品备件，为用户提供各种统计数据，帮助用户进行科学的决策，平台系统能够显著提高跨分区、分布式设备的管理和运行水平，提高平台在系统建设应用中的综合利用率，实现对业务管理与应用的综合效能。
32.上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。