杭州灣跨海大橋全長36公里，是國道主干線——沈海高速跨越杭州灣的便捷通道，也是國家高速公路網(wǎng)杭州灣環(huán)線的重要組成部分，其監(jiān)控目標是建立多層次、高效率的橋梁運營狀況監(jiān)控管理系統(tǒng)，為道路的暢通，領(lǐng)導(dǎo)的交通指揮、突發(fā)事件等的管理決策提供全面的信息服務(wù)與決策依據(jù)，實現(xiàn)高速公路運營可視化管理。

圖一 杭州灣跨海大橋

項目介紹

        杭州灣跨海大橋是一座橫跨中國杭州灣海域的跨海大橋，它北起浙江嘉興海鹽鄭家埭，南至寧波慈溪水路灣，全長36公里，于2008年5月1日通車,是目前世界上最長的跨海大橋。大橋位于錢塘江入海的河口海灣，是國道主干線——沈海高速跨越杭州灣的便捷通道，是國家高速公路網(wǎng)杭州灣環(huán)線的組成部分，大橋的開通縮短了寧波至上海間的行程距離120公里。從而大大緩解滬杭甬高速公路的壓力，形成以上海為中心的江浙滬兩小時交通圈。

        杭州灣跨海大橋是集眾多先進工程技術(shù)于一體的民用、觀光型高科技大橋,其交通組織特點有以下幾個方面。[nextpage]

· 杭州灣跨海大橋有36公里長，橋面上僅在大橋中間設(shè)有一個海中平臺，其它沒有上下匝道，車輛一旦上了大橋，就沒有其他方向選擇，交通流向呈現(xiàn)單一的特點；

· 交通流中重載或超重載的車輛會占相當比例，長期運輸會對大橋的路面結(jié)構(gòu)安全造成一定影響；

· 杭州灣跨海大橋入口方向無主線收費站，整體交通控制需要與路網(wǎng)其它路段聯(lián)動；

· 由于整個大橋大部分路段位于海面上，所以大橋交通更容易受氣候如大風，大雨，大霧等惡劣氣候條件的影響；

        因而，監(jiān)控、通信、收費三大系統(tǒng)機電項目工程是杭州灣跨海大橋交通附屬工程中最為重要也最具技術(shù)含量的單位工程之一。

交通監(jiān)控綜合平臺的建設(shè)需求及分析

        建設(shè)單位、設(shè)計單位期望大橋監(jiān)控系統(tǒng)在大橋運營階段能夠?qū)崿F(xiàn)：實時采集大橋交通相關(guān)的各類信息，比較全面地獲取大橋交通運行情況、事故狀況，大橋區(qū)域的氣象情況等，在此基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)據(jù)庫中的配置信息，采取一定的交通誘導(dǎo)控制策略，對大橋各級設(shè)備進行宏觀管理和調(diào)控，為大橋的交通運輸提供快速、安全的服務(wù)，為監(jiān)控管理人員提供決策支持；期望大橋交通監(jiān)控系統(tǒng)在運營管理中發(fā)揮重要作用，并以最大限度地發(fā)揮杭州灣跨海大橋的社會效益和經(jīng)濟效益。

        因此在杭州灣跨海大橋監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)初期，杭州灣跨海大橋建設(shè)單位依據(jù)設(shè)計部門的整體規(guī)劃設(shè)計，提出大橋綜合監(jiān)控系統(tǒng)在大橋建成通車后，必須實現(xiàn)以下幾點功能：

· 中心圖像實時顯示大橋重點路段，海中救援服務(wù)平臺，南北通航孔及非通航孔信息；

· 準確實時采集數(shù)據(jù)：采集大橋的重點路段，海中服務(wù)平臺，南北通航孔及非通航孔，大橋沿線氣象、交通等實時數(shù)據(jù)，并存儲較長時間的歷史數(shù)據(jù)；

· 提供交通決策支持：及時妥當處理交通擁堵，交通事故，道路施工，特殊天氣等情況，提供相應(yīng)交通誘導(dǎo)控制方案；

·  實時監(jiān)控大橋結(jié)構(gòu)健康，大橋負載，橋梁內(nèi)部濕度及航空航道安全等，為大橋自身安全提供保障，實時監(jiān)控電力系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及設(shè)備系統(tǒng)，為大橋監(jiān)控提供物理保障；[nextpage]

·  積累數(shù)據(jù)，離線分析交通流規(guī)律，為大橋長期運營提供支持；

·  與路網(wǎng)監(jiān)控中心，港務(wù)監(jiān)控中心及相鄰路段共享部分數(shù)據(jù)，建立應(yīng)急聯(lián)動機制。

        上海電科智能系統(tǒng)股份有限公司根據(jù)業(yè)主需求和項目整體設(shè)計，在原招標設(shè)計基礎(chǔ)上，深化了具體整體實施方案，并在軟件需求分析階段，通過與業(yè)主和設(shè)計單位的反復(fù)溝通，根據(jù)項目特殊性，提出了有針對性的軟件設(shè)計。

系統(tǒng)組成

        杭州灣跨海大橋交通監(jiān)控系統(tǒng)主要分為通信系統(tǒng)、監(jiān)控外場設(shè)施以及監(jiān)控分中心三部分組成。

通信系統(tǒng)
        杭州灣跨海大橋通信系統(tǒng)分為2個層次，主干通信層和現(xiàn)場接入網(wǎng)通信層。其中主干通信層采用萬兆路由交換機，共有3套骨干設(shè)備分別安裝在南岸通信分中心、海中平臺臨時通信機房、北岸服務(wù)區(qū)通信機房，中心程控數(shù)字交換系統(tǒng)完成路段內(nèi)語音業(yè)務(wù)交換，且本路段主干通信系統(tǒng)經(jīng)過杭州灣跨海大橋南連接線和寧波繞城高速骨干節(jié)點，與省聯(lián)網(wǎng)中心骨干通信聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控和收費數(shù)據(jù)實時上傳省中心。

        現(xiàn)場接入網(wǎng)層面主要由外場2個工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)組成，工業(yè)以太網(wǎng)交換機分為組成南北兩個環(huán)網(wǎng)，北環(huán)通過北岸服務(wù)區(qū)萬兆骨干交換機上傳數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心，南環(huán)直接接入到監(jiān)控中心萬兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機下，兩個環(huán)網(wǎng)通過點對點的單路數(shù)據(jù)光端機將外場設(shè)備數(shù)據(jù)采集并上傳。外場每個通信點分別安裝工業(yè)以太網(wǎng)交換機、數(shù)字光端機、視頻復(fù)用光端機等設(shè)備完成橋上監(jiān)控、收費視頻、圖像與監(jiān)控分中心的傳輸。

        杭州灣跨海大橋通信系統(tǒng)不僅是杭州灣跨海大橋監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)的傳輸平臺，而且負責為橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測、電力監(jiān)控等所有橋上機電設(shè)備監(jiān)控信號上傳服務(wù)，項目初期就對整個網(wǎng)絡(luò)進行了統(tǒng)一規(guī)劃, 使整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層次清晰。

監(jiān)控外場設(shè)施
        監(jiān)控外場設(shè)施由車輛檢測器、監(jiān)控攝像機、氣象檢測設(shè)備、可變情報板和車道控制標志、車牌照識別設(shè)備、動態(tài)秤重、緊急電話及有線廣播系統(tǒng)、霧燈、航空障礙燈等設(shè)備組成。

        車流量檢測設(shè)備介紹——杭州灣跨海大橋橋面共有車流量檢測設(shè)備32套，分別安裝在杭州灣跨海大橋上行和下行方向。視頻車輛檢測器在檢測車流量的同時，自動檢測交通事件，并為管理人員提供報警。

        監(jiān)控外場攝像機——為保證監(jiān)控中心對杭州灣跨海大橋進行全方位的監(jiān)視，在全橋范圍內(nèi)安裝各種類型攝像機共136套。監(jiān)控攝像機的密集安裝，實現(xiàn)了杭州灣跨海大橋視頻監(jiān)控無“盲區(qū)”。[nextpage]

        氣象檢測設(shè)備設(shè)置——能見度/風速風向/路面（結(jié)冰）檢測器、路面（結(jié)冰）檢測器和全要素氣象檢測站等氣象監(jiān)測設(shè)備11套，通過獲取的氣象參數(shù)，作為行車安全誘導(dǎo)的依據(jù)和大橋健康監(jiān)控的依據(jù)。并且大橋氣象檢測器的檢測數(shù)據(jù)與寧波氣象局共享，寧波氣象局會根據(jù)大橋氣象采集數(shù)據(jù)和本地區(qū)氣象信息，為大橋提供全方位的氣象預(yù)警和預(yù)報服務(wù)。

        情報板和車道控制標志設(shè)備——大橋根據(jù)平、縱斷面線性以及有關(guān)的氣象資料和交通控制需要，將全橋劃分為8個控制區(qū)段。安裝5套大型可變情報板和27組車道控制標志，對主橋上的交通流進行調(diào)節(jié)和誘導(dǎo)，使之均勻、穩(wěn)定和安全。

        車牌識別設(shè)備——為了保障行車安全，支持交通執(zhí)法和路政執(zhí)法，配置車牌識別設(shè)備，進行車輛信息采集，獲取微觀交通數(shù)據(jù)，更加具體真實地反映大橋行車情況。

        動態(tài)秤重檢測設(shè)備——為研究超重車輛對杭州灣跨海大橋橋面造成的影響，本項目在南岸出口方向安裝高速動態(tài)秤重檢測設(shè)備，在不影響車輛正常行駛的情況下，快速檢測出超重車輛，并通過配套的車輛抓拍系統(tǒng)及超限報警裝置對超限車輛進行警示及統(tǒng)計。

        緊急電話及有線廣播設(shè)備——項目采用有線廣播和緊急電話綜合利用系統(tǒng)，橋上緊急電話既可向監(jiān)控中心通報緊急時間，又可監(jiān)聽橋上廣播效果，當大橋重點區(qū)域（南航道橋、北航道橋、海中平臺兩側(cè)）發(fā)生交通阻塞、交通事故或火災(zāi)等緊急情況時，監(jiān)控分中心可以通過大橋有線廣播系統(tǒng)在相應(yīng)區(qū)域范圍內(nèi)進行廣播，指揮調(diào)度、疏導(dǎo)交通和組織救援等。

        航空保障燈設(shè)備——項目在三個索塔上分別設(shè)高光強障礙燈6套、霹靂閃光燈18套。

監(jiān)控分中心
        監(jiān)控中心設(shè)備是整個監(jiān)控系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，是交通監(jiān)控、保安監(jiān)控、航空保障、除濕機監(jiān)控、有線廣播、橋梁健康與安全檢測以及公共信息服務(wù)等系統(tǒng)的管理控制中心。監(jiān)控中心將所有數(shù)據(jù)集中處理后，形成公眾信息服務(wù)終端。

        這三部分共同組成了杭州灣跨海大橋監(jiān)控管理系統(tǒng)，監(jiān)控中心管理系統(tǒng)通過通信系統(tǒng)實時采集和發(fā)布信息至外場設(shè)備，同時在監(jiān)控中心各子系統(tǒng)既相對獨立又相互聯(lián)系，共同組成一個具有完整性和綜合性的大橋監(jiān)控系統(tǒng)。

綜合監(jiān)控平臺結(jié)構(gòu)及特點

        杭州灣跨海大橋監(jiān)控系統(tǒng)總體目標是對大橋道路交通、通航道、橋梁自身安全、大橋供配電、照明等各個方面進行綜合監(jiān)控，為大橋的順利運營提供安全保障和決策支持。

圖二 軟件架構(gòu)圖[nextpage]

        杭州灣跨海大橋監(jiān)控管理人員日常監(jiān)控業(yè)務(wù)包括：值班長處置交通事件業(yè)務(wù)；監(jiān)控員處理交通誘導(dǎo)信息發(fā)布業(yè)務(wù)、視頻巡檢業(yè)務(wù)、設(shè)置交保路線的攝像機預(yù)置位業(yè)務(wù)、對設(shè)備的維護保障業(yè)務(wù)；交通分析人員分析歷史數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、運行維護人員管理數(shù)據(jù)質(zhì)量業(yè)務(wù)、維護基礎(chǔ)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、系統(tǒng)維護業(yè)務(wù)等。為了提高監(jiān)控管理人員工作效率，綜合操作平臺必須是一個基于智能交通地理信息系統(tǒng)的綜合性操作平臺。平臺中包含數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備控制、道路狀態(tài)監(jiān)控、交通誘導(dǎo)和指揮、人工確認狀態(tài)的發(fā)布、自動檢測事件和狀態(tài)的確認和發(fā)布、靜態(tài)地理數(shù)據(jù)的查詢及更新、以及報警信息提示等應(yīng)用，是以系統(tǒng)主數(shù)據(jù)庫和GIS應(yīng)用數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的綜合性操作監(jiān)控平臺。因而上海電科智能針對杭州灣跨海大橋提出了綜合性多專業(yè)成套的大橋綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)（SEITS-BISCS）整體解決方案。

        SEITS-BISCS系統(tǒng)以杭州灣大橋運營管理業(yè)務(wù)流程為設(shè)計主線,包括業(yè)務(wù)主線、運維主線、服務(wù)主線。三條主線，既相對平行工作，又互相支持，其中運維是保障，業(yè)務(wù)是核心，服務(wù)是目標。針對這三條工作主線，系統(tǒng)采用了管理中心、區(qū)域控制、現(xiàn)場控制多級管理，子系統(tǒng)之間既互相相對獨立，又在統(tǒng)一的基礎(chǔ)信息設(shè)施和信息共享交換體系之上，組成一個有機的完整的整體,有力地保障了大橋運營的安全、環(huán)保、高效和經(jīng)濟。

后期運營保障規(guī)劃

        杭州灣跨海大橋通車后將縮短寧波至上海間的行程120余公里，形成以上海為中心的江浙滬兩小時交通圈，因而交通流量會非常大，監(jiān)控系統(tǒng)將起到通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺提高預(yù)警和緊急救援質(zhì)量作用。

        首先是突發(fā)事件發(fā)生時，將信息告知給杭州灣跨海大橋的當前出行者或計劃出行者，以降低突發(fā)事件對交通的影響，或避免引發(fā)二次事故，減少事件損失和嚴重程度。事件告知可通過下列方式實現(xiàn)：交通廣播；路側(cè)廣播；可變情報板；電話、短信、互聯(lián)網(wǎng)等。突發(fā)事件的告知通過軟件支撐，例如，提示事件告知的內(nèi)容，提供事件告知的途徑或方式，或通過路側(cè)廣播、可變情報板直接下發(fā)事件告知指令，或借助相應(yīng)的通訊保障，比如利用電話、短信、互聯(lián)網(wǎng)、交通廣播進行應(yīng)急事件信息告知。

        在發(fā)生突發(fā)事件時，杭州灣跨海大橋應(yīng)及時在監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、供水測控自動化系統(tǒng)等系統(tǒng)間進行信息共享，實施應(yīng)急聯(lián)動，并在發(fā)生突發(fā)事件時各盡其責，互通有無，發(fā)揮組合優(yōu)勢。保障信息的及時上傳和指令的有效下達，同時需要掌握杭州灣跨海大橋結(jié)構(gòu)、交通等基礎(chǔ)信息，以及應(yīng)急救援物資、救援機構(gòu)、救援力量、應(yīng)急預(yù)案的準備情況，以便指揮救援時作出有效的應(yīng)急處置措施。

        由于許多突發(fā)事件有相關(guān)的專業(yè)救援部門，有的還涉及到多個部門。例如,主橋上因交通事故導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸，就牽涉到交通、路政、交通管理、消防、醫(yī)院等部門，這時候需要及時聯(lián)系相關(guān)救援部門，協(xié)調(diào)各部門之間的行動，在各部門之間實行信息共享。因而杭州灣跨海大橋在制定內(nèi)部協(xié)作機制時，救援流程堅持流程簡明、責任明確的方針，明確以監(jiān)控中心為總體協(xié)調(diào)，以監(jiān)控綜合平臺軟件為支撐，其它部門支援的策略，減少一切不必要的聯(lián)絡(luò)環(huán)節(jié)，確保救援高效、實用。

結(jié)語

        杭州灣跨海大橋，工程規(guī)模大，自然環(huán)境惡劣，并且建設(shè)目標要求高，集成以及運行管理難度大，在項目建設(shè)初期，項目面臨諸多的挑戰(zhàn)，經(jīng)過努力得以一一克服。目前，該項目經(jīng)過1年多的運行，整體取得了顯著的監(jiān)控、控制效果，提高了大橋管理局監(jiān)控中心管理的工作效率，縮短了聯(lián)動應(yīng)急響應(yīng)時間。

(本文作者現(xiàn)為上海電科智能系統(tǒng)股份有限公司系統(tǒng)方案部工程師)