打造“云边端”协同架构 助推智慧隧道发展“加速度”

人类公路建设史源远流长，近乎可上溯至远古时期。在此中，历经两千多年而不毁的“秦直道”、连接中西方贸易的“丝绸之路”、跨越两大高原的“茶马古道”，无一不彰显公路建设的匠心独运。自古至今，人类用“堑山堙谷”的智慧与毅力不断突破种种限制，以求跨越山海、通达四方。

时间来到科技爆发式发展的今天，如今高速纵横交错、公路枝叶相连，人类已不再只追求道路的四通八达。自动驾驶、车路协同、无限速、全天候通行等概念相继而出，全新智能交通应用场景竞相涌现，更智慧、更便捷、更安全的“未来之路”已近在眼前……

公路中智慧应用如雨后春笋般蓬勃涌现，透过公路重要构造物——隧道的智慧化建设，或能窥见智能交通未来。

智能巡检机器人：隧道的“安全卫士”

四川都汶高速龙池段隧道内侧壁上，一台白色机器正在沿着隧道壁内专属轨道快速移动。遇到车辆违停，它便开启语音提醒：“高速禁止停车，请立即驶离。”

都汶高速公路龙池段是国内首例研究西南山区高速公路场景车路协同关键技术的测试基地，自2020年9月建成以来，数项国内先进的车路协同技术及应用场景在此进行测试。作为智慧公路领域强劲入局者，和利时将智慧隧道解决方案应用于龙池隧道，从而实现隧道的智慧化综合管控，正在运行的这款隧道智能巡检机器人便是该解决方案的吸睛之笔。2022年3月中旬，经过全方位的系统调试，这款“隧道卫士”正式在龙池隧道投入使用。它将全天候智能巡检，持续提升隧道管理效率，为司乘安全出行提供保障。

隧道的运维养护与救援是公路建设中不可忽视的一环，隧道内设备分布广、种类多、数量多、组成复杂，极易发生重大交通事故。因此建设融合数字化管控、实时感知、智能研判、应急联动、出行服务等功能的智慧隧道在智慧公路建设中具有重要意义。“为消除隧道安全隐患，加强隧道管理，建立长期有效的运维及救援机制，和利时提出智能巡检、数字孪生、节能减排和应急联动‘四位一体’的智慧隧道解决方案。”和利时公路交通业务部总经理刘宇环介绍说。和利时进入公路领域后，其中一项重点工作便是研发专门针对隧道智能化管控的解决方案。经过核心技术攻关和实验测试，2021年，和利时隧道智能巡检机器人正式发布。

隧道智能巡检机器人外观上看是一个仅有几十公分见方的扁长形金属车，虽身形小巧，却身手不凡。公路交通业务部系统设计师於明飞介绍说，隧道巡检机器人具有AI智能识别（可见光、红外光、3D雷达）、环境监测（温湿度、风速风向、气体烟雾）、实时对讲、灭火救援、预警联动、无线通信等功能。可及时发现隧道内的影响隧道安全的各种潜在因素，当突发烟雾、火点、路面异常时可自动报警，进行声光预警疏导救援，联动情报板逃生指引和车辆提醒。

譬如，在隧道内出现较大烟、雾等低能见度的情况下，隧道智能巡检机器人化身探路者与领航者，临时疏导、指引车辆安全通行。如遇隧道内封路作业、交通事故、路面抛洒物遗留情况，隧道智能巡检机器人则利用声光预警设备进行警戒。当遇火情，隧道智能巡检机器人通过热成像仪、烟感、摄像机识别火情后，调动灭火机器人对火源喷射灭火剂扑灭火情，或按照远程操控人员指令喷射灭火剂、气溶胶等。

边缘智能控制器：隧道的“神经中枢”

除智能巡检机器人外，边缘智能控制器（EIC）的运用也是和利时智慧隧道解决方案的一大亮点。

公路隧道功能特殊，其机电系统的设计也更加复杂。当前，公路隧道普遍采用传统的PLC架构实现对单一设备的控制，但受限于专有连接、专用软件和许可成本等问题，PLC对高级网络和安全功能的支持较弱，编程维护相对繁琐。以PLC为核心的机电设备管控模式还存在控制器位置分散、重复投资、机电设备状态不可感知等问题。

针对以上现状，和利时将完善的“云边端”协同技术应用在龙池隧道，通过自主研发的边缘智能控制器在隧道变电所的部署，实现数据在网络边缘侧的分析、处理与储存，在减少对云端依赖的同时，提高了数据的安全性。和利时公路交通业务部副总经理黄亮介绍说：“基于边缘智能控制器以及云-网-边-端的架构可优化和精简现有的隧道监控系统架构，提升管理以及数据传输效率，打造统一数据底盘，提升智慧化应用和综合管理水平。”

边缘智能控制器打通隧道交通控制系统、通风系统、照明系统、情报板发布系统、消防系统和视频监控等各子系统数据壁垒，从而对隧道内视频图像、车流车速、通风状态、交通运行状态等进行全方位监测，当遇隧道大雾、交通事故、火情等突发情况，通过自动调用预先设置的应急预案，实现对隧道内广播、行车指示器等各关键设备的有效控制，从而保障隧道内人员、车辆和隧道结构安全。

在边缘智能控制器加持下，隧道内既有摄像头摇身一变成为智能视频采集器。当遇隧道内有车辆逆行、抛锚、抛洒物、人员停留等危急情况，基于事件检测的应急联动系统便及时识别险情并发出预警信息，实现事件秒级识别。

除以上应急联动服务外，基于“云边端”架构的智慧隧道解决方案还可降低各个环节可能存在的无效消耗，实现隧道内提效减碳。边缘智能控制器内部搭载基于交通流量和隧道内环境的AI分析模型，可实时监测隧道内车流情况，根据车流密度实时调控隧道内风机和灯光，达到车来灯亮，车走灯灭的效果，最大限度实现能源高效利用，减少不必要的能源浪费，节能效果达到30%以上。

伴着新基建浪潮的兴起，实现智慧、安全、高效、绿色的隧道建设运营也将成为必然趋势。除智能巡检、应急联动等功能外，“智慧隧道”的智慧还应体现在隧道运营管理的方方面面，智慧隧道的建设任重而道远。虽是新入局者，和利时也争当智慧隧道乃至智慧公路领域的排头兵，努力完成一个又一个“内外兼修”的智能隧道，一条又一条安全可靠的智慧公路，继续向世界展示公路建设史上的中国智慧和中国力量。