隧道監(jiān)控管理系統(tǒng)中地理信息技術(shù)的應(yīng)用研究

1、隧道監(jiān)控管理系統(tǒng)中地理信息技術(shù)的應(yīng)用研究引言隨著我國(guó)高速公路的蓬勃發(fā)展，投入運(yùn)營(yíng)的高速公路隧道也越來(lái)越多，建立高效穩(wěn)定的隧道監(jiān)控系統(tǒng)，是消除隧道交通隱患，為事故處理提供強(qiáng)有力的救援，迅速恢復(fù)道路暢通的保障。COMGIS(Component GeographicInformation System)技術(shù)應(yīng)用于隧道監(jiān)控系統(tǒng)，使隧道內(nèi)部各種機(jī)電設(shè)備的空間信息與屬性信息及其設(shè)備之間的信息相互關(guān)聯(lián)，可以為故障定位、事故搶修等提供準(zhǔn)確的位置服務(wù)和有效的控制建議與參考。筆者在成都金隧自動(dòng)化有限公司實(shí)習(xí)期間，在Delphi環(huán)境下，利用基于組件式GIS技術(shù)的開發(fā)軟件MapX和Mapinfo，開發(fā)了鷓鴣山隧道(成

2、都至馬爾康高速公路隧道)機(jī)電設(shè)備管理和維護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了GIS技術(shù)在鷓鴣山隧道監(jiān)控管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。以下就該項(xiàng)目研究與開發(fā)過(guò)程中的主要技術(shù)和開發(fā)情況進(jìn)行闡述。1隧道監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成隧道監(jiān)控系統(tǒng)由兩個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：鷓鴣山隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)(CMcs),u鷓鴣山隧道機(jī)電設(shè)備管理和維護(hù)系統(tǒng)(CDMS)。CMCS是基于分布式和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)隧道內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要包括以下幾個(gè)子系統(tǒng)：通風(fēng)控制與環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，交通檢測(cè)控制系統(tǒng)，火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，照明控制系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有線廣播與緊急電話系統(tǒng)。CDMS基于組件式GIS技術(shù)，利用電隧道監(jiān)控管理系統(tǒng)中地理信息技術(shù)的應(yīng)用研究子地圖的形式形象化的表

3、現(xiàn)各種設(shè)備及其基本屬性，空間分布規(guī)律，空間何置，并且以接口的形式展現(xiàn)設(shè)備之間的連接關(guān)系。在GIS導(dǎo)航模塊中能方便的查詢出設(shè)備的各種屬性和信息。雖然CMCS可以對(duì)隧道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，但是割裂了設(shè)備與其具體地理位置的關(guān)系，難以為故障定位、事故搶修等提供準(zhǔn)確的位置服務(wù)。GIS技術(shù)中的電子地圖、空間分析等功能， 可以對(duì)隧道監(jiān)控提供有效的控制建議、設(shè)備運(yùn)行建議 設(shè)備維護(hù)建議等支持。兩系統(tǒng)相互協(xié)助運(yùn)行，實(shí)行統(tǒng)一的監(jiān)控管理，保證了隧道內(nèi)部交通的安全和暢通。2CDMS系統(tǒng)的主要特點(diǎn)實(shí)用性與先進(jìn)性：本系統(tǒng)是針對(duì)隧道機(jī)電設(shè)備管理的專業(yè)性軟件的特點(diǎn)，采用成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，GIs技術(shù)和大型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。結(jié)合隧道機(jī)電系統(tǒng)的特

4、點(diǎn)，在保證該系統(tǒng)可靠 實(shí)用、穩(wěn)定的基礎(chǔ)上盡量采用目前國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)。開放性與標(biāo)準(zhǔn)化：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用開放性的網(wǎng)絡(luò)體系，以方便同隧道土建維護(hù)系統(tǒng)相連接，并制定統(tǒng)一的隧道機(jī)電維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、隧道機(jī)電維護(hù)規(guī)程和隧道機(jī)電維護(hù)制度，以實(shí)現(xiàn)機(jī)電維護(hù)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化?？煽啃耘c安全性：系統(tǒng)建設(shè)盡量采用主流產(chǎn)品，以保證系統(tǒng)的高質(zhì)量和穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)上，強(qiáng)化權(quán)限管理，所有操作都有嚴(yán)格的口令驗(yàn)證機(jī)制，做到所有操作都有據(jù)可查，保證系統(tǒng)的安全性。經(jīng)濟(jì)性與可擴(kuò)充性：采用圍際、國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)軟、硬件行業(yè)統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)模式和統(tǒng)一的接【，使系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)充性，并預(yù)留 其他隧道信息管理系統(tǒng)的接口，充分利用隧道的通信網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)

5、有設(shè)備確保系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。3組件式GIs集成二次開發(fā)是目前GIS外發(fā)的卞流，尤其是采用ComGIS控件技術(shù)，更是當(dāng)今GIS發(fā)展的潮流，可以實(shí)現(xiàn)高效無(wú)縫的系統(tǒng)集成。ComGIS小依賴于某一種開發(fā)語(yǔ)占， 叮以嵌入通用的開發(fā)環(huán)境(如：V C、V B、D Cl P h i等)中實(shí)現(xiàn)GIS功能，專業(yè)模型可以通過(guò)這些通用開發(fā)環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)。ComGIS提供實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、管理、分析和模擬等功能，采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理空間數(shù)據(jù)，解決了海量空間數(shù)據(jù)的管理問(wèn)題和數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題，也為多用戶并發(fā)操作、歷史空間數(shù)據(jù)的管理提供解決方案。4MapX的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及顯著特征CDMS采用目前國(guó)際上比較流行的基于ComGIS的

6、開發(fā)軟件Mapinfo公司的MapX進(jìn)行GIS的二次開發(fā)。MaPX提供了各種工具、屬性和方法，從橫向分析，它采取的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是基于空間實(shí)體和空間索引相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，能以較快的速度查詢到給定坐標(biāo)范圍內(nèi)的空間實(shí)體及其所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)；從縱向分析，它的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一種分層存放的結(jié)構(gòu)，可以提高圖形的搜索速度，便于各種不同數(shù)據(jù)的靈活調(diào)用、更新和管理。MapX提供的一些基本：1二具，可以很方便的實(shí)現(xiàn)地圖的放大、縮小、居中和移動(dòng)等功能：m a P 1C u r r e n t T 0 0 l：=miZoomInTool；m a P 1C U r r e n t T O O l：一miZoomOutTool；map

7、1CurrentTool：=m icentertool；map1CurrentTool：= miPanTool；5GI8技術(shù)在隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用51系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境CDMS以Delphi70為前端集成開發(fā)環(huán)境，選用Microsoft的大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)SQI server為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，使用組件式GIS開發(fā)平臺(tái)MapX對(duì)隧道內(nèi)部機(jī)電設(shè)備的地理位置、維修維護(hù)信息、設(shè)備接E1信息等建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)。52GIS 系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)_r電子地圖的縮放和漫游以肢設(shè)備對(duì)象的查詢、選中，狀況顯示，設(shè)備故障 爍等功能；能夠方便快捷的顯永設(shè)備的各種屬性信息、如設(shè)備接口信息、設(shè)備維護(hù)信息、設(shè)備維修信息、設(shè)備備件信息

8、、設(shè)備附件信息、設(shè)備聯(lián)接信息、 域設(shè)備分析等。53軟件設(shè)計(jì)部分代碼531定位點(diǎn)對(duì)象實(shí)現(xiàn)方法：If mapl CurrentLayer=。then m aPl Cu r rentI aY e r：- str ayerZD；顯示 前圖層lv r ：= m aP 1I aYe rsItem(Mapl CurrentLayer)；dSt ：一m aP1DatasetSadd(midatasetlayer，lyr)；nds：= dstfields；pnt：一copointCreate；pntSet(xl，y1)；選中圖元ftrs：=lyrSearchAtPoint(pnt)圖元定位f ftrsCount

9、<l then exit：f0r i：=l to ftrsCount dobeginend532設(shè)備或站點(diǎn)的空間和屬性信息關(guān)聯(lián)：空間數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)代號(hào) 名稱 備注Name 設(shè)備或站點(diǎn)名稱MatchlD 索引 設(shè)備或站點(diǎn)編號(hào)ID Maplnfo自編號(hào)InnerID 索引 對(duì)象類型RoadID 備注ridsnamelj】：=ridsitem(j)name；lyrKeyField：=fldsnamelj】；fldsValue1j】：-ftrKeyValue；if(fldsnamelj=Name)then 取名稱f(fldsnamelj= MatchlD)thenbe ginji：=Length(

10、trim(ftrKeyValue)；strPublD：=trim(ftrKeyValue)；取編號(hào)zhanid：=trim(ftrKeyValue)；case ii ofZDIDlong：根據(jù)ID長(zhǎng)度判斷是否為站點(diǎn)SBIDlong：根據(jù)ID長(zhǎng)度判斷是否為設(shè)備X童i啦鼻 一 一一|E示 量 一骼斛阿而 一 ： r- 零一髓方式蹩墮二二 ； 艄方式 瑚繃圓 - _J 蘧眭誨-連接納l圖2設(shè)備連接分析塑II2劃圖3 GIS主界面維普資訊 end533鷹眼功能電子地圖中的鷹眼功能可以協(xié)助隧道內(nèi)部空間的快速定位，從整體上把握隧道的布局和設(shè)備的具體地理位置。監(jiān)控人員通過(guò)點(diǎn)擊隧道內(nèi)部地圖，來(lái)放大查看隧道路段的相關(guān)情況，包括周邊設(shè)施，外場(chǎng)設(shè)備分布，及設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)和各種屬性信息。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，可自動(dòng)產(chǎn)生圖元閃爍報(bào)警。534設(shè)備連接分析功能連接分析功能，可以直接查詢?cè)O(shè)備與其他設(shè)施的連接情況，使設(shè)備信息一目了然，為設(shè)備的維護(hù)和維修提供準(zhǔn)確的服務(wù)。6結(jié)束語(yǔ)鷓鴣山隧道機(jī)電設(shè)備管理和維護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)于2005年l1月已經(jīng)在鷓鴣山隧道安裝運(yùn)行