地下车行通道 环境监控系统

地下车行通道环境监控系统是一个利用嵌入式技术、数据库技术、光纤通信技术、联动控制技术、光纤光栅传感技术等构成的综合管控系统。该系统提供以传感联动技术、大数据技术、互联网+技术为基础，基于集中管理监控模式的自动化、智慧化和高效率的管理控制手段。

该系统主要由监控平台管理子系统、有害气体监测子系统、空气质量监测子系统、光纤光栅隧道健康监测子系统、照明联动子系统、风机联动子系统及数据显示子系统组成。

系统结构示意如图 1 所示：

一 、监控 平台 管理 子 系统

1 1 、方案简介

监控平台管理子系统由数据处理服务器、数据存储服务器和移动终端组成，结构示意如图 2 所示：

（1）数据处理服务器采用标准 C/S 架构、多路复用 IO 模型保证能够实时、准确、完整的接收和处理前端数据。

（2）数据存储服务器采用高速磁盘阵列和传统关系型数据库，能够保存 24 个月以上的原始数据，便于回溯查询或长期趋势分析。

（3）移动终端 APP 软件包括安卓和 IOS 版本，主要用于数据实时查询及紧急报警。

2 2 、平台主要功能

（1）历史数据查询

平台自动保存 24 个月内的各类数据，并提供查询接口，使用户能够方便的对历史数据进行回溯。

（2）数据统计分析

平台将地理信息系统（GIS）与数据相融合，以地图为基础，借助 GIS 强大的图文一体化分析和表现能力，直观地显示有害气体、空气质量、火灾探测温度的分布及监测值，并实现其分布等各种空间相关的信息查询，同时也提供以空间、时间为条件的整体数据统计分析，为管理人员的决策分析、信息查询提供强力支持。

（3）设备远程联动管理

平台支持对照明及风机进行远程管理和控制，方便管理人员在发现问题的第一时间做出反应，节省人力物力，降低安全隐患。

（4）用户权限分层管理

平台采用分层、分级的权限设计方案，用户拥有不同的角色，对应不同的平台操作权限，如管理、控制、查看等。保证了平台的安全性和通用性。

（5）异常报警

在出现异常情况时，平台采用声、光方式报警，提醒监控人员及时处理异常，保证问题在第一时间被发现和解决。

二 、 有害 气体监测 子系统

1、有害气体监测子系统主要用于监测由汽车尾气造成的碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物等有害气体。系统将检测的有害气体数据实时传输到监控平台，监控平台根据大数据逻辑运算结果来判断是否进行风机联动，是否通过移动终端进行报警。

2、系统由供电模块、传输模块及检测模块组成。供电模块为整个子系统提供电源；传输模块采用光缆进行数据传输；检测模块主要进行有害气体检测及逻辑运算。

3、检测模块主要由有害气体检测单元、主控单元、传输单元及报警单元组成。结构示意如图 3 所示：

4、有害气体检测模块安装在地下车行通道内，每 300 米安装一套，系统安装示意如图 4 所示：

三、空气质量监测子系统

1、空气质量监测子系统主要用于实时监测 TSP、PM2.5、PM10、风速、风力、风向等多个空气质量参数。系统将检测的空气质量参数实时传输到监控平台，监控平台根据大数据逻辑运算结果来判断是否进行风机联动，是否通过移动终端进报警。

2、系统由供电模块、传输模块及检测模块组成。供电模块为整个子系统提供电源；传输模块采用光缆进行数据传输；检测模块主要进行空气质量参数检测及逻辑运算。

3、检测模块主要由空气质量检测单元、主控单元、传输单元及报警单元组成。结构示意如图 5 所示：

4、空气质量检测单元主要由 PM 传输器、超声波风速风向仪组成，各传感器功能及测量范围如图 6 所示：

5、空气质量检测模块安装在地下车行通道内，每 300 米安装一套，系统安装示意如图 7 所示：

四、 光纤光栅 隧道健康监测 子系统

1、光纤光栅隧道健康监测子系统主要用于实时分段监测地下车行通道的健康状态，包括结构沉降造成的隧道变形，不同位置的实时温度等。系统将检测的数据实时传输到监控平台，监控平台根据大数据逻辑运算结果，为隧道运营现状、工程服务寿命及运营期结构状况提供评估。及时发现隧道可能存在的损伤和质量退化，保证结构安全。

2、系统由供电模块、传输模块及检测模块组成。供电模块为整个子系统提供电源；传输模块采用光缆进行数据传输；检测模块主要进行分段健康检测及逻辑运算。

3、检测模块主要由光纤光栅温度传感器、光纤光栅应力传感器及光纤光栅健康探测器组成。传感器、探测器参数图8示：

4、光纤光栅健康探测器安装在监控平台，光纤光栅温度、应力传感器安装在通道内，每 50 米安装一个。系统安装示意如图 9 所示：

五 、照明 联动 子系统

1、照明联动子系统主要采用照度传感器采集光强度，通过光缆将照明数据传输到监控平台，监控平台根据大数据逻辑运算结果自动判断是否打开/关闭照明系统（通过配电箱控制器打开/关闭电源实现）。

2、照明联动子系统主要由供电模块、传输模块及检测控制模块组成。供电模块为整个子系统提供电源；传输模块采用光缆进行数据传输；检测控制模块主要进行光强度检测，逻辑运算及控制打开/关闭配电箱电源。

3、检测控制模块主要由光照度传感器、配电箱控制器、主控单元及传输单元组成。结构示意如图 10 所示：

4、照度传感器安装在地下车行通道内，每 500 米安装一套，配电箱控制器安装在配电箱内，系统安装示意如图 11 示：

六 、风机联动子系统

1、风机联动子系统主要是依靠监控平台大数据，根据设定有害气体、空气质量及健康探测的阀值，监控平台自动打开/关闭风机，提高效率，降低安全隐患，节省能源。

2、风机联动子系统主要由供电模块、传输模块及控制模块组成。供电模块为整个子系统提供电源；传输模块采用光缆进行数据传输；控制模块主要进行控制打开/关闭风机。

3、控制模块主要由风机控制器、主控单元及传输单元组成。结构示意如图 12 所示：

4、风机控制模块安装在风机供电处，系统安装示意如图 13 所示：

七 、数据显示子系统

1、数据显示子系统主要用于接收并显示监控平台传来的实时测试的有害气体、空气质量及隧道健康探测数据。

2、数据显示子系统主要由供电模块、传输模块及显示模块组成。供电模块为整个子系统提供电源；传输模块采用光缆进行数据传输；显示模块主要用于显示各种实时测试数据。

3、显示模块主要由全户外表贴 LED 屏、主控单元及传输单元组成。结构示意如图 14 所示：

4、显示模块安装在地下车行通道的入口处。系统安装示意如图15 所示：