高速公路三大系统(监控通信收费)整体设计

高速公路三大系统(监控通信收费)整体设计

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 石黄公路沧州至黄骅港段高速公路机电工程监控系统施工图设计 设计说明 1 工程概述 石黄公路沧州至黄骅港段高速公路是我省“五横、六纵、七条线”公路主骨架的重要组成 部分，是省会石家庄联系黄骅港以及晋煤东运的重要通道，是我省“十五”期重点建设项目。 以下简称沧黄高速公路。 沧黄高速公路全长93.585Km。本路段设沧州西互通、沧州东互通、黄骅南互通、八里庄互 通、黄骅枢纽互通共五座互通。全线按高速公路标准设计，设计时速120km。 沧黄高速公路采用两级管理管理体制，即高速公路管理处--收费站、养护工区两级机构。 沧黄高速公路监控、通信、收费中心设在沧州西互通的高速公路管理处，负责全线的三大 系统的管理。在沧州西互通、沧州东互通、黄骅南互通、八里庄互通设匝道收费站，在路东端 设主线收费站。 全线监控系统采用集中管理模式：全线设置一个监控中心，设置在沧黄高速公路管理处， 负责全线的交通监视和运营管理。监控外场设备子系统向监控中心上传路况信息。 沧黄高速公路监控系统工程主要是监控系统涉及到的系统设计、设备提供、运输、安装、 调试、开通、试运行、培训、提供资料、交付使用、保修、提供备件等各项工作。 2 设计依据 （1） 石黄公路沧州至黄骅港段高速公路机电工程施工合同招标文件技术规范 （2） 石黄公路沧州至黄骅港段高速公路机电工程施工合同投标文件技术方案 （3） 石黄公路沧州至黄骅港段高速公路机电工程施工合同 （4） 建设单位提供的土建、房建、管道图纸 （5） 现场堪查测量的资料 （6） 国家及部颁的有关标准。 3 设计内容、范围、编排 3.1 设计内容、范围 《石黄公路沧州至黄骅港段高速公路机电工程监控系统施工图》共包括四大部分内容： 3.2 设计说明 用文字说明整个监控系统图纸的设计思路。系统运行和功能实现的方式和方法参见本文件 的第一册《石黄公路沧州至黄骅港段高速公路机电工程监控系统方案设计》。如图纸中标明的 设备型号和数量与设备清单不一致时，以清单为准。 3.3 系统图 描述整个系统的结构，和设计说明部分相互配合，把整个系统内的层次关系、数据流向直 观的表现出来。 3.4 监控中心施工图 这部分内容包括沧黄监控中心施工中涉及到的设备布置、安装、接线的相关图纸。 通过这部分的图纸，详细说明了监控系统每项功能实现的具体过程、方式和相关的设备。 以及相关设备的各种接口和连接。 3.5 外场设备施工图 在外场设备施工图部分，说明了监控系统各种外场设备的线缆敷设、基础制作、配件加工、 设备安装与接线的技术参数、施工规范和工艺要求。 3.6 图号编排 CH JK 1 01 沧黄 监控系统 图纸类别 序号 图纸类别： 1--------系统图纸 2--------中心施工图纸 3--------外场设备施工图纸 4--------服务区保安监控系统施工图纸 4 设计分册及界面划分 4.1 设计分册 《石黄公路沧州至黄骅港段高速公路机电工程联合设计文件》共六册，本设计分册为第二册。 4.2 界面划分 （1）与房建承包人的界面： 各专业机房内的预留壁槽(竖井),电缆爬架,预留管箱以及各机房间缆线连接所需的管洞, 穿管等,由房建承包人负责完成。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 由房建专业提供路监控中心的接地装置,接地电阻不大于1欧姆。 （2）与土建专业的界面 土建专业应根据监控系统的要求做预留的通信管道和分歧,以及需预埋的供电、监控与通信 专业的横穿钢管和过桥钢管。 （3）与供电专业的界面 由房建和供电专业提供监控、通信、收费系统各机房所用的三相380V电源及220V单相交流 电源。 （4） 与通信系统的界面 在监控外场设备处,通信系统与监控系统的界面划分在光端机和调制解调器,通信系统负责 把通信光缆或通信电缆从通信机房敷设到监控外场设备基础附近的路肩手孔内,并在手孔内盘 留20米。光端机、调制解调器等设备及其引线、熔接,由监控系统负责。在路监控中心、通信系 统与监控系统的界面划分在路通信中心的光配线架(ODF)和音频配线架上,并终接在配线架的内 线侧。光配线架外线侧的尾纤及光端机和调制解调器由监控系统负责。 按照河北省高速公路机电系统联网技术要求，沧黄高速公路监控中心需上传1路监控数据到 省监控中心，需要通信系统提供传输通道。 监控系统设置了各摄像机的图像和控制信号通过数字视频复用光端机,经通信系统提供的 光缆传到路监控中心。光端机设备由监控系统负责。 在外场,通信系统负责把光缆引到摄像机设置处的路肩手孔内,并盘留20米。 （5） 与收费系统的界面 在各收费站，监控外场设备电源均引自收费系统专用配电箱，配电箱由收费系统提供，电 缆由监控系统负责，界面在配电箱为外场设备供电的空开下口处。 在收费、监控中心，监控系统设备安装在由收费系统提供的19”标准机柜内。收费、监控 中心设备间和监控室的线槽由收费系统提供。收费、监控中心闭路电视系统所用的视频切换矩 阵、主控键盘、通道扩展器、码分配器、视频分配器和主监视器由监控系统负责。收费、监控 中心电视墙由收费中心负责，电视墙上的监视器由收费、监控系统各自负责。监控中心硬盘录 像机由监控系统提供，只用来录制监控系统的摄像机上传的视频。 5 图纸单位 本册图纸统一采用毫米（mm）为单位。 6 总体架构 6.1 总体构成 沧黄高速公路监控系统设一个监控中心，位于沧州西互通附近的沧黄高速公路管理处内。 监控中心计算机系统构成计算机局域网。该局域网在监控中心经路由器和通信系统提供的光传 输链路与省监控中心相联。系统联接如下图示： 以太网交换机 通信计算机 彩色图形计算机 交通监控计算机 系统服务器 中心路由器 省监控中心其它路段监控分中心 收费中心 计算机系统 监控系统外场设备 通信系统 通信计算机 （与省中心通信） 打印机 多串口卡 6.2 监控系统的构成 监控系统包括监控中心计算机网络、数据传输系统和外场设备组成。 监控中心计算机网络通过通信系统提供的传输通道与其管理的外场设备通讯。外场设备以 RS-232接口连接专线调制解调器，再通过通信电缆与相应通信站的综合业务接入设备连接，传 输到路监控中心。沧州东、黄骅南、八里庄和黄骅主线站的UPS通过通信系统提供的子速率通道 将监控数据传输到路段监控中心。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 监控中心的计算机局域网络在监控中心由路由器经通信系统提供的光传输链路可与省 监控总中心和其它道路的监控中心相联。监控中心与收费中心同在一处，监控中心计算机局 域网与收费中心局域网经交换机对等互连。 6.3 闭路电视系统的构成 监控系统有一套闭路电视监视系统。闭路电视监控系统由控制室设备、传输网络、外场设备 等组成。 控制室设备将外场送来的图像信息控制显示，包括视频切换控制矩阵、监视器和硬盘录像机 等设备。监控中心闭路电视系统的视频输入信号共30路，分别为监控系统的6台外场遥控摄像机 的视频、两个服务区上传的4路视频和收费系统5个收费站上传的20路视频。这30路视频输入每 路对应1台1分4路视频分配器，从视频分配器输出后，1路到监控中心电视墙的21”的监视器，1 路到视频切换控制矩阵，监控系统10路视频经分配后还有1路到硬盘录像机，最后1路备用。此 外在中心控制台设置1台21”的主监视器，在电视墙上设置大屏幕投影机2台，均连接到视频切 换控制矩阵的视频输出端口。监控中心的视频切换控制矩阵通过单路视频加反向数据的光端机 控制外场的遥控摄像机，通过和服务区、收费站矩阵的级联控制所有连接的收费系统的前端摄 像机。 外场遥控摄像机通过单路视频/单路反向数据的光端机及光缆将传输视频信号传输到监控中 心和并控制信号传输到遥控摄像机。 外场设备由彩色遥控摄像机系统和相应的立杆、基础、电气防护装置等组成，彩色遥控摄像 机系统包括防护罩、镜头、云台、摄像机、解码器等。 由于监控中心和收费中心设置于一个大厅，所以监控系统和收费系统的闭路电视系统在监控 中心的控制设备共用一套，除由收费系统提供20台监视器外均由监控系统负责提供。包括视频 切换控制矩阵、硬盘录像机、视频分配器及电视墙。 6.4 外场设备分布 从《监控设施外场设备布设图》上可知外场设备主要有车辆检测器、可变限速标志、可变信 息标志、遥控摄像机、能见度检测器组成。其分布位置大都在互通立交区段和服务区附近，确 切数量和位置详见《监控设施外场设备布设图》。 由《监控设施外场设备布设图》可见车辆检测器将封闭式高速公路分为若干个路段。由检测 器数据采集以及收费系统的交通量数据可得知各路段内的车流状态。 6.5 数据传输 所有外场设备与监控中心的通讯采用统一的通讯协议。在本项目中，沧州西互通的监控设备、 站内UPS通过调制解调器和通信电缆，将数据传输到监控中心，通过调制解调器恢复为RS-232接 口后，连接在监控系统通讯工作站上。其它各互通的监控设备通过调制解调器和通信电缆，将 外场摄像机 VT1 DR1 VR1 DT1 监控中心 视频信号 控制信号 视频信号光纤 控制信号 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 数据传输到就近的通信站，通过通信系统提供的音频通道传输到通信中心，在监控中心用调制 解调器恢复为RS-232接口后，连接在监控系统通讯工作站上。沧州东、黄骅南、八里庄和黄骅 主线站的UPS用RS-232接口连接到通信系统提供的子速率接口上，在通过通信站和通信中心之间 的子速率通道将监控数据传输到路段监控中心。 6.6 中心设备构成 监控中心系统由系统服务器、功能工作站、以太网交换机、路由器、打印机、综合控制台等 设备组成，由以太网络交换机联接为一个局域网络，采用不间断电源为上述设备供电。通过路 由器同省监控中心计算机系统交换信息，通过通讯工作站接收外场设备送来的信息，通过系统 服务器处理后向其发送控制命令。 监控分中心的计算机、打印机、以太交换机等产品的选型以及产品的详细指标见《河北省沧 黄高速公路机电工程联合设计第一册监控系统方案设计》第四章《计算机及其外围设备》。 系统工作机理：交换机的100M端口接至服务器，外场设备做为该局域网的虚拟远端客户访问 和登录信息在服务器，供网内各职能计算机调用。 监控中心各职能子系统的控制方案在各自的计算机上实现，一个综合的控制方案则由监控模 块实现。综合控制方案是指在如交通事故等类情况发生时需要各子系统联动的方案，如交通事 故发生后需改变外场设备的控制方式和/或显示内容以及切换视频画面等。上述动作或同时、或 顺序操作，可由监控模块根据设定自动给出并由人工确定后下发执行，或由人工设计下发执行。 正常运行时的信息采集及外场设备控制是由各职能计算机（或子系统）执行，如根据交通流量 的检测，改变外场信息提示设备的显示诱导内容，检测各类外场设备工作状态等，均由各职能 计算机（或子系统）完成。图形模块将系统采集到的信息用图形的方式显示，并可选择向模拟 显示设备输出显示。信息处理模块完成对数据库的各类信息整理，报告及报表的编制输出等工 作。 7 系统主要技术指标 高速公路监控系统主要技术指标如下： a． 系统数据采样周期：10 秒-5 分钟，可根据不同类别设备调整 b． 控制周期：30 秒 c． 控制命令最大延时：≤3 秒 d． 交通事故检测时间：≤5 分钟 e． 系统检测状态查询周期：同系统数据采样周期 f． 系统传输误码率：≤1X10-6 8 数据传输与供电 8.1 数据传输 监控外场设备到路段监控中心需要传输各种数据信息，本项目中采用一对一的传输方式。从 外场设备到临近通信站，外场设备的通讯接口RS-232通过调制解调器和电缆连接到通信站，再 通过通信系统综合接入网提供的数据传输通道连接到路段监控中心，通过调制解调器接入路段 监控中心的通信计算机的多用户卡的一个端口。 位于沧州西互通处的外场设备VD1和SCMS1的数据，通过调制解调器直接传送到沧黄高速公路 监控中心。位于沧州西站的UPS3、UPS4的数据，也通过调制解调器直接传送到沧黄高速公路监 控中心。位于沧黄监控中心的UPS1、UPS2的数据直接通过RS-232接到通信计算机。 沧州东、黄骅南、八里庄和黄骅主线站UPS监控数据通过通信系统提供的子速率通道传输到 监控中心。 如下图示： 路段监控中心与省监控中心以及相邻其它高速公路监控中心的联网则通过通信系统提供的 2M数字通道和路由器连接。并按《河北省高速公路机电系统联网暂行技术要求-监控系统》指定 的格式进行数据交互。 8.2 室内设备供电 监控中心室内设备包括服务器、计算机、交换机、路由器、打印机、闭路电视监控设备、大 屏幕投影仪等以及其它设备。各设备功率如下表示： 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 序号 设备名称 数量 用电容量（max） 1 服务器 1 380W 2 工作站 3 200W×3=600W 3 通信计算机 1 250W 4 路由器 1 67W 5 以太网交换机 1 12W 6 激光打印机 1 330W 7 针式打印机 1 120W 8 彩色喷墨打印机 1 45W 9 光盘机 1 40W 10 视频切换控制矩阵 1 50W 11 21”彩色监视器 19 85W×11=1105W 12 硬盘录像机 1 300W 13 大屏幕投影仪 2 1040W 合计 3691W 上表中各设备的用电容量是设备的消耗功率，电源的配置与选择还应考虑上电冲击的冗余 量。计算机和网络通信设备采用监控、收费中心的在线式UPS供电。 8.3 外场设备供电 外场设备的供电线路引自附近收费站的收费系统配电箱。 电力电缆选用铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铠装电力电缆，直埋敷设，产品满足GB12706 标准。 电力电缆施工以前，检查电缆的出厂前盘测标签。 电力电缆敷设完后，其芯线之间、芯线对地之间的绝缘电阻用1000V兆欧表测，应保证温度 在20℃时，不小于50兆欧/公里。 外场设备中的电源采用单相220V和三相380V交流电源。 9 防雷接地系统 监控系统的防雷接地系统包括外场设备的防雷接地和监控机房的防雷接地。 外场设备的电源线采用直埋或管道敷设方式，其金属外层或金属管道应接到设备的地线上； 电源线和通讯线的避雷器接地线以及设备机箱都连接在设备的地线上，但接地方式采用单点接 地方式。设备的地线连接到该设备的专用地网上。 监控机房的各类接地也采用单点接地方式连接到机房内的接地排上，包括线缆避雷器的地 线、设备的保护接地、设备的工作地逻辑地等，但为了防止交流电源的干扰，交流电源的中性 线不能连接在该地排上。地排采用专线连接在专用的地网上。 地网的制作按有关的标准制作并在局前井或外场设备接线井内预留断接卡。 10电缆线路路由说明 10.1 电缆线路路由 本工程电缆路由主要为直埋路由，从各站配电箱出来，一侧沿站内管道至主干分支井，再沿 路侧隔离带直埋进入相应的监控设备，另一侧沿站内管道从站区出来，沿路侧隔离带内直埋进 入相应的监控设备。 10.2 过桥处理 电缆直埋遇桥时，沿边坡上行在桥侧架钢管保护过桥再沿边坡至路基，继续直埋。 11施工技术要求 11.1 线路敷设施工要求 （1） 施工方法：人工敷设 （2） 电缆布放时及安装后，其受到张力、侧压力和曲率应符合电缆的规定。 （3） 接头重叠长度 5.2m，牵引端 2.7m，尾端 2.5m。 （4） 人井（手孔）内弯曲增长 1～2m （5） 接头处预留：10m （6） 局内预留：20m （7） 电缆敷设通过线缆井时及开井盖时不能损伤井内的其它已敷设线缆，占用远离信号缆 的管孔。 （8） 施工作业区必须设置交通管制区，施工人员必须穿反光衣。 （9） 施工前电缆单盘检测内容： 核对单盘电缆的规格、程式及长度 外观检查： a 电缆盘包装 b 电缆外皮 检查出厂的质量合格证和测试记录。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 12需说明的问题 由于本设计文件设计过程中，相关的站区和主干管道工程尚未开工，不具备现场勘测条件。 因此本设计文件的相关数据如设备桩号和路由长度等取自管道工程的相关图纸，待相关的管道 工程完工或具备勘查条件后，需再次勘定核实。