一、简述
　　包(头)茂(名)线陕西境安康至毛坝至陕川界高速公路是国家高速公路网规划包头至茂名高速公路在陕西省境内的重要路段。安康至毛坝高速公路起点位于陕西省安康市汉滨区五里镇，接小河至安康高速公路，经恒口、流水，紫阳、终至毛坝，路线全长85.61公里；毛坝至陕川界高速公路起于毛坝，经麻柳，终于巴山隧道，接四川省拟建的万源至达州高速公路，路线全长18.97公里。
　　安康至陕川界高速公路监控设施管理体制分为三级：省监控中心←监控分中心←隧道监控站。本招标项目设有一处监控分中心、三处隧道监控管理站。安康至毛坝至陕川界高速公路机电系统分为12个合同段，本系统为隧道监控系统JD3标段。
　　二、系统功能要求
　　隧道监控站负责管理本路段所有隧道日常的交通数据采集、视频监控以及综合信息处理。监控分中心负责全线道路的运营及管理，并根据隧道管理站上传信息，对整个路段进行管理。全线在安康设监控分中心，设置凤凰山隧道管理站、蒿坪隧道管理站及权河隧道管理站。
　　安康至陕川界高速公路监控系统采用路段监控分中心-隧道监控管理站-外场设备的三级结构，共设置3座隧道监控管理站，分别设在凤凰山隧道口(管理贾家沟、凤凰山、大岭隧道)、蒿坪收费站(管理快活、牛山、瓦仓、大湾、药树梁、火神梁、米溪梁、宋家梁、蚂蝗岭隧道)、权河管理所(管理芭蕉隧道、天生桥隧道、毛坝1号隧道、毛坝2号隧道、麻柳隧道和牛角坪隧道)，它们是隧道监控系统的控制机构，外场设备为监控系统的数据采集和控制命令的执行机构。
　　本系统方案满足了安康监控分中心对全线隧道的监控需求，提供视频、数据传输功能，确保图像、数据通信与交通管理业务的实现。
　　三、系统构成：
　　（一）隧道监控系统
　　本系统通过工业以太网交换机采集隧道内所有现场设备的数据信息，进行分析、处理，并通过区域控制器向隧道内现场设备发布控制信息。
　　由于隧道内距离长、监控点多，采用双绞线不能满足远距离通讯的要求；采用总线型或星型网络拓扑结构不能满足网络通信的可靠性要求，一旦网络中断，则会导致整个通讯的故障，使系统不能正常运转，产生严重的经济损失和社会问题。
　　本通信网络方案根据各隧道的位置、环境特点和性能要求，采用成熟可靠的SIXNET管理型工业以太网交换机，组成光纤冗余环网结构。本系统涉及到的工业以太网具体产品型号和数量如下:
　　如图1所示，在各隧道现场均采用SIXNET管理型工业以太网交换机构建自愈式光纤环网，确保在出现一个网络断点的情况下自动恢复网络的连接，保证骨干网与上位监控系统数据传输的可靠性。隧道内的各种交通管理终端设备，可通过RJ45网口就近接入到区域内的SIXNET管理型工业以太网交换机。

图1隧道监控系统通信网络示意图

    各个隧道内的SIXNET管理型工业以太网交换机组成现场工业以太网，将采集到的隧道内监控系统现场设备数据信息，上传到各隧道管理站交换机，再通过通信系统上传信息到安康监控分中心。安康监控分中心对全线3个隧道管理站(凤凰山隧道管理站、蒿坪隧道管理站、权河隧道管理站)进行统一的调度指挥。
　　（二）闭路电视监视系统
　　本系统通过Omate-10节点式视频数字光端机对隧道现场交通状况进行实时监控，各隧道监控站对隧道图像进行控制、切换显示及录像，并保证在隧道出现异常时可实现全长监视功能。
　　为了保证视频传输的清晰可靠，本系统采用Omate-10节点式视频数字光端机进行前端视频信号的采集，完成监控系统的要求。前端监控点将多路视频信号输入到Omate-10节点机的远端机内，通过一芯光纤逐级传输到隧道监控管理站机房Omate-10节点机的局端机上，然后将管理站节点式视频光端机的视频信号接入相关视频设备(视频分配器等)内。由于Omate-10节点机具有光路保护功能，当一个前端监控点出现故障时不影响其他点位视频图像的上传，充分保证了视频传输的实时可靠性。本系统涉及到的节点式光端机具体产品型号和数量如下:
　　

图2隧道监控系统闭路电视示意图

    如图2所示，隧道现场的视频全部传回对应隧道管理站。以图中链路n各监控点的数据和图象上传到隧道管理站的实现方法为例。具体如下：最远端S1处Omate-10/TB（带光路保护功能）将监控图象转成数字信号，通过光纤传到S2处Omate-10/TB；S2光端机将自身监控的图象转成数字信号和S1的数字信号一起再通过光纤传到S3处光端机Omate-10/TB；这样逐级上传，S4光端机将自身监控的图象转成数字信号和S1至S3的数字信号一起再通过光纤传到隧道管理站机房的Omate-10/R上。中心的Omate-10/R节点式视频光端机将数字信号转化为视频信号接入到相关视频设备。注：其他链路的节点式视频光端机实现传输过程类似图中链路n。
　　四、系统特点
　　（一）监控数据传输系统
　　1、高可靠性
　　所有的交换机都是完全工业级的网络产品，能够抗粉尘、耐高低温、高湿、强震动，工作温度范围为-40℃～＋85℃，符合隧道、公路通信现场的恶劣环境要求；卡轨式交换机采用一体化无风扇设计，具有良好的散热性，提高设备的可用性。
　　牢靠的重负荷设计，性能指标远超过普通的OA网络产品；传输性能更好，设备延时更低，典型值为5微秒，更能满足实时性应用的要求。
　　SIXNET工业以太网交换机符合美国军标MIL-STD-1275浪涌保护标准；平均无故障时间（MTBF）超过1百万小时；通过CE、UL、危险场所防爆、DNV船级社等多种国际认证。
　　2、高冗余的容错性
　　支持冗余环组网方式，采用能够使网络在毫秒级实现重新设置与恢复的技术，一旦隧道监控系统通信网络中断，确保系统网络实现快速可靠自愈。
　　支持单环、双环、耦合环及复杂网状拓扑结构，并支持电口、光口等各种组环方式，以满足隧道监控系统通信网络不同应用场合需求。
　　各子系统采用冗余环技术将多台交换机相联构成100Mbp单模光纤冗余环网，网络的冗余机制能够检测网络故障并瞬时激活备用系统，在传输介质发生局部故障时网络亦能正常工作，环形结构在小于100毫秒的时间内切换成具有全部传输能力的总线结构。
　　3、实时性
　　支持基于端口和Tag的VLAN技术，将隧道监控系统通信网络划分为多个冲突域，以保证重要业务实时传输的带宽资源并限制网络上的广播流量。
　　支持IGMP技术，利用IGMP组播控制限制网络上的组播数据，从而提高网络的传输速度、利用率和工作效率，保证系统的实时性。
　　4、安全性
　　在数据传输链路方面，全部交换机都带有SNMP管理单元，集成了基于WEB的管理系统，支持RMON网管，从而保证了良好的安全性。
　　对交换机的端口和终端设备的MAC地址进行绑定，以防止未授权的用户访问。
　　提供一个附加报警触点，任何端口的线路故障和电源故障均可触发报警，并可把交换机的状态信息直接作为过程数据记录。
　　支持VLAN和工作组管理，可以根据需要将端口自动划分未不同的工作组，从而提供额外的安全性。
　　5、易管理、可扩展和开放性
　　支持SNMP、RMON网络管理功能，完全符合标准的802.3以太网标准，支持光纤/双绞线连接和TCP/IP协议，为各种交通控制现场设备提供的通用传输平台。
　　支持通用网络管理软件如AT-SNMP软件，能够自动发现并显示所有的SIXNET工业网络产品，采取完全可视化的交互式用户界面，方便的以图形化方式显示/设置网络设备的状态。
　　具有故障陷阱处理功能，可对于整个网络或单一设备的故障陷阱历史进行精确跟踪，端口管理器对任意联接进行简单设置即可提供全面的负载和故障分析，具有对标准RMON1-3&9参数（统计、历史、报警和事件）的图形化显示功能。
　　支持OPCServer，可以与工业监控组态软件实现数据通信，从而使网络管理集成到SCADA系统中进行统一管理。
　　（二）监控图像传输系统
　　1、信号综合传输能力
　　视频、音频、数据、以太网信号综合传输
　　2、广播级视频质量
　　视频采用8/10BIT数字非压缩编码，完全实时数字视频传输，视频传输标准超过EIARS-250C短程视频传输要求，在全程传输过程中视频信噪比>70dB
　　3、高速数字光纤传输技术
　　采用高稳定的高速数字光纤传输技术，光纤链路非常稳定可靠。抗干扰能力和稳定性大大高于模拟光端机
　　4、适应苛刻的野外工作条件
　　适用于系列产品可在环境温度范围-40℃~+70℃、工作湿度0~95%（无冷凝）的状态下正常工作，具备防尘、防盐雾、防酸雾等性能，完全适用于工作条件更苛刻的野外环境。
　　5、网络管理功能
　　通过网络管理界面可监测每台设备关键运行参数:如:收无光告警、光失步告警，视频信号丢失告警、网络连接异常告警、异步数据接口告警等；根据需要可任意设置设备地址；轮询的方式查询设备状态，主动判断故障类型和告警位置；开机自动搜索并获取设备状态信息。
　　6、物理参数
　　发射机单独机壳，箱体内安装，独立电源；
　　接收机采用机架式安装，系统可扩容。
　　7、光路保护功能
　　故障节点自动切除和恢复功能，当某节点出现掉电时，由于该节点Omate-10节点式视频光端机具有光路保护功能，故障节点自动切除和恢复功能，不会影响链路中其他的图象传输至中心。