隧道智慧化升级探索实践及关键技术
随着我国交通行业的迅速发展，隧道作为高速公路的关键构造物，如何利用信息技术提升隧道的运行效率、提高用户体验，成为关注重点。多地依托数字孪生、AI等新技术助力推进隧道智慧化建设发展：近期湖南高速株洲高速炎陵2号隧道的隧道跟随式照明智能调光节能系统投入运营；宜遂高速先锋顶隧道基于隧道壁智能诱导灯的隧道交通综合感知与联动预警系统进行试点运行……
据媒体报道，近期“基于隧道壁智能诱导灯的隧道交通综合感知与联动预警系统”在江西宜（春）遂（川）高速公路的先锋顶隧道进行试点运行。该系统通过隧道壁诱导灯的智能感知，可实现车型识别数据、诱导灯感知数据融合展示及交通状态实时展现还原等功能。该系统通过在隧道内按照15米的间距部署隧道壁智能诱导灯，实时跟踪监测车辆位置，再结合软件平台对各类数据的汇总与展示，实现对智慧公路云—边—端的多层次全方位智能联动响应，全面感知隧道内的交通、路况信息。
近期“跟随式照明智能调光节能系统”在株洲高速炎陵2号隧道正式投入运营。隧道跟随式照明采用激光雷达、视频检测及实时控制技术构建智能调光节能系统，重点适用于长度长且车流小的隧道，系统通过智能控制设备，结合科学隧道照明调光技术，做到“适需照明、跟随照明、科学照明”。隧道跟随式照明控制系统开启时，系统通过对来往车辆实时变化因素进行检测，采集车辆行驶数据，从而对隧道照明进行实时运行管理，实现分段独立控制。无车辆通行时，系统使照明亮度降至低限水平；车辆通行时，隧道照明设备跟随车辆行驶轨迹分段调光，亮度逐渐恢复至原有标准水平。当设备故障或隧道内发生车辆事故等应急事件时，隧道现场应急控制系统启动，即时获取中断或异常信号，随即，控制照明系统的工作状态调整为灯具全开状态，以保证行车安全。
今年9月，浙江省首个数字孪生隧道试点项目在杭金衢高速新岭隧道完成建设，并上线投入使用。新岭隧道数字孪生全息感知平台是一套将高精地图和三维模型相结合的可视化应用系统，将交通实景和事件信息在系统上进行数字重构，提供与真实场景时空基准一致的数字化映射。在隧道中，通过布设多个智慧基站，将分段、独立的感知数据进行关联融合形成全域信息。同时，将数据模型和智能算法相结合，依托全息感知网，对全隧道交通数据进行汇聚、交互、交换转发等处理，实现事件识别、统计分析和处理加工，从而构建隧道数字孪生底座。据了解，基于数字孪生底座可以建设多个数字化应用场景，如提供“两客一危”等特种车辆全域跟踪，实时呈现车辆的位置、速度、航向角等信息，并可以对隧道内违规停车、变道、逆行等多种交通事件信息进行动态展示，实现对隧道的智能化、数字化管理。
透过多地的实践探索可以看出，基于数字孪生、大数据、雷视感知等技术与产品进行隧道智慧化升级，提升了隧道安全保障能力、通行效率与服务水平。
数字孪生。数字孪生技术能够为实时交通感知、道路交通安全预警、异常事件应急救援等应用提供新的解决思路。通过终端多元传感器信息采集，获取隧道内部环境数据、运行设备数据等，基于GIS地理信息系统、北斗导航系统和多种传感器获取的隧道基础信息数据，与隧道设计、施工、竣工相关数据进行链接，构建隧道本体模型、隧道周边环境模型和隧道内设备设施模型等隧道模型。结合VR技术的应用，还可多种工况情景下的应急演练，为公路运营管理单位提供专业化的隧道运营以及交通安全服务项目。
GIS+BIM。通过对隧道前期基础BIM数据、隧道基础设备设施信息采集、建立BIM模型和三维GIS模型，对隧道的实际场景进行立体化呈现，多维度仿真隧道交通运行以及设备实时状态，并进行动态感知和智能分析，实现对隧道立体化、精细化、可视化管控。以隧道综合管控为导向，提升设备控制效率、消防监控、事件预警、应急处置等业务能力，有利于运维管理人员全方位掌握隧道运行状况、及时调整运营策略以及安全管控，有效推动交通行业数字化转型。
雷视感知。随着新型智慧交通、主动交通管控等概念的逐步落地，以及智慧隧道、车路协同等需求的增加，雷视感知技术与设备逐渐成为公路隧道运行监控领域广受关注的技术，能够为主动预警、非机动车大数据管理、智慧市政设施等信息化智慧交通提供解决方案。雷视感知技术通过毫米波雷达、高清AI监控技术在数据采集与处理进行深度融合，集合了视频监控与雷达两大技术的优势，能够对公路隧道进行全气候、高精准、超视距的交通运行状况检测，实现公路隧道的机动车辆以及道路环境的全息感知，有效提升公路隧道安全预警、紧急救援指导等管控工作。雷视感知技术可有效解决路侧感知单元数据分散、实时性差、融合困难等问题，为交通行业信息化、数字化、智能化发展提供精准数据基础。
智能巡检机器人。智能巡检机器人采用边缘计算对隧道结构、安全检测、机器人终端采用集装贝莱、黄外热像仪等新型传感器设备进行数据采集，三者紧密配合构建了智慧隧道安全管控以及隧道养护管控模式。搭建隧道集群式管理，运用数据对隧道进行至关展现，有效分析隧道运行状况。智能巡检机器人系统具有以下优势：交通运行可控，运用机器人搭载的收音麦克风系列，以空间音频监测尖锐的刹车声以及碰撞声等事故声音信息，对事故进行定位；紧急事故可及时救援，隧道火灾发生初期多种应急情况下的救援功能，可支撑音视频对讲、消防弹灭火、应急物资投放等；对本体结构检测，将采集的信息通过网络通信传输至云存储，应用深度学习算法对结构的危险程度进行实时分析，提供决策支撑，针对海量结构危害图片进行学习与续联，对视频图像中的危害信息进行快速识别；机电设备系统可管，搭配传感器以及通信设施对隧道内机器设系统的运行状态进行实时检测、管理以及控制。