公路隧道监控系统利用工业以太网进行联网通信
概述 系统描述 解决方案 连接示意图 适用产品型号

公路隧道是在高速道路交通中具有缩短公路交通里程,提高运输效益的效果,伴随着国家西部大开发的脚步以及国家经济发展的需要,我国高速公路的建设逐渐由东部沿海平原地区向中西部山区丘陵地带延伸,随着高速公路的建设在中西部地区大规模展开,我国的公路隧道特别是特长特大公路隧道也就越来越多。由于公路隧道通行的机动车数量众多,且隧道在公路交通中处于枢纽位置,隧道通行安全就成为隧道管理的重中之重,隧道内部的交通指挥,通风以及照明方式的选择,不仅影响隧道交通安全以及内部设备的正常运转,还影响到后期的运营管理成本的控制。

系统描述

最早的隧道监控系统都是很多厂家基于现场需求开发的集散控制系统,监控中心与子系统之间采用点对点连接方式,其可靠性差,安装维护复杂,现在的隧道监控系统大多都是基于现场总线技术进行联网通信的,具有高可靠性和易操作性,抗干扰能力强,但是现场总线技术由于存在不同的标准,其开放性和可扩展性较差,随着工业以太网的不断发展以及相关的设备逐步的网络化(比如网络高清摄像机逐渐取代模拟摄像机),工业以太网以其开放性和高扩展性以及低维护成本正在逐渐成为隧道监控系统通信技术的事实标准。

解决方案

某公路隧道全长有3公里左右,采用隧道监控系统对整条隧道进行全方位监控,隧道监控系统包括有视频监控系统,内部照明系统,隧道通风系统,火灾报警系统以及交通指挥和紧急疏散系统。其中视频监控摄像机全部采用高清网络摄像机,内部照明系统控制部分采用PLC控制照明系统的开关,PLC通过工业以太网联网通信交换数据,而隧道监控系统其他部分或已经直接具备以太网通信接口,也有具备现场总线通信接口的相应设备,由于基于现场总线技术通信的设备最终与计算机通信都是通过RS-232串口进行数据交换,我们会在工业以太网交换机上支持RS-232串口与之通信,在下文我们会有相关的详细描述。

由于存在视频监控系统需要将视频图像数据传输至监控中心,且隧道监控系统内部数据交换比较频繁,施工方决定主干通信线路采用千兆光纤通信线路,由于隧道监控系统中的很多设备是基于RS-232串口与计算机进行数据交换,施工方希望工业以太网交换机能够直接支持RS-232串口通信,而不需要串口服务器等相应的设备做数据信号转换,毕竟每增加一台设备不仅增加成本的同时也会增加一个故障点。通过多方面的考察,系统集成商采用深圳市鼎信鸿达科技有限公司的NIES-605-2F-2D型导轨式工业网络交换机以及NIES-7010-3GS型网管型千兆工业以太网交换机来布设隧道内部通信的工业以太网网络。

以上两款交换机都是采用导轨式安装方式,采用工业四级设计以及能够适应-40℃~85℃宽温环境,支持12-48V直流输入,方便在工业现场安装使用。其中NIES-7010-3GS型支持三个千兆SFP光纤接口,七个百兆以太网接口,利用其千兆SFP光纤接口组建千兆骨干光纤环网,而NIES-605-2F-2D型则支持两个百兆SC光纤接口,三个百兆以太网接口以及两个串口服务器接口,利用串口服务器接口,可以直接在工业网络交换机上接入串口信号数据,再将其转换为IP数据通过工业以太网传输至监控中心服务器。

由于该公路隧道为双孔隧道,需要在两条隧道里面布设相应的监控系统,利用NIES-7010-3GS型千兆工业以太网交换机组建千兆光纤环网,其拓扑结构如下:在隧道两端各布设两台交换机,每个隧道孔布设一台,在隧道中间同时布设两台交换机,也是每个孔布设一个,将六台千兆工业以太网交换机的千兆光纤接口连接组成单环网,再利用光纤线路将隧道中间的两台交换机进行连接,以形成更多的冗余链路,这样可以保证隧道内部的主干光纤线路即使同时有两处出现中断,整个工业以太网通信系统也能够在20ms之内自愈恢复通信,也可以保证整个系统的正常通信,相关的拓扑结构可以看连接示意图。

在千兆光纤环网布设好之后,再利用NIES-605-2F-2D型工业交换机将相关的以太网设备以及串口设备进行接入,其中一台交换机的百兆以太网接口与NIES-7010-3GS型交换机的以太网接口连接,在利用其提供的两个百兆光纤接口与其他交换机组建光纤环网,从而能够长距离通信并且同时避免隧道内部的相关设备对其形成的干扰,其自带的以太网接口与以太网设备连接通信(例如网络高清摄像机),而隧道监控系统的串口设备则直接与其自带的串口服务器接口连接通信,使得串口设备能够直接接入至工业以太网无需作相应的转换。

连接示意图
适用产品型号
NIES-605-2F-2D型工业交换机 NIES-7010-3GS工业以太网交换机

 

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