G7京新高速公路金盆湾隧道智慧提升专项养护工程

　　一、总体介绍

　　(一)工程基本情况

　　金盆湾隧道位于京新高速乌兰察布市察哈尔右翼中旗境内，隧道全长3375米，双向六车道。

　　为积极响应交通运输部关于推进公路数字化转型、加快智慧公路建设的号召，践行低碳绿色可持续发展理念，内蒙古交通集团对G7金盆湾隧道实施智慧化改造升级及分布式光伏建设，以此推动隧道运营向智能化、低碳化转型。

　　(二)工程的创新性和可借鉴性

　　1.创新性

　　(1)理念与模式创新

　　首次在内蒙古地区提出“智慧化+低碳化”双转型理念，以“1+7+1+1”模式：(1个集成化管理平台、7项智慧提升子系统、1个专项改造工程、1个分布式光伏工程)构建隧道全生命周期管理体系，打破了传统隧道“单一功能运维”的局限，实现了从“被动应对”到“主动感知、智能决策”的跨越式转变。

　　(2)能源与功能融合创新

　　将分布式光伏工程与隧道运营深度结合，通过光伏棚洞解决隧道进出口“黑白洞效应”，同时为照明供电，实现“遮光节能+清洁能源利用”双重功能，开创了高速公路隧道光伏应用的新场景。

　

图1 光伏棚洞-1

图2 光伏棚洞-2

图3 分布式光伏

　　(3)技术应用创新

　　以分布式控制执行器替代传统PLC，突破了传统PLC协议封闭、维护复杂的技术瓶颈，提升了运维效率。引入自动射流灭火系统作为消火栓系统的补充，结合红外与图像复合探测技术实现“自动定位-精准灭火-远程监控”一体化，为特长隧道主动灭火提供了全新解决方案。

　　2.可借鉴性

　　本项目“1+7+1+1”模式为同类隧道提供标准化改造框架，核心集成平台破解系统孤立难题。光伏棚洞减光节能技术，可适配高光照地区低成本转型。分布式执行器与无线运维方案，可解决老旧隧道PLC维护痛点。三级应急指挥体系与数据驱动运维模式，适用于跨区域协同处置。能源优化、系统集成与安全防控实践，为公路交通数字化转型提供可落地的参考样本，具备全国推广价值。

　　二、主要做法

　　本项目运用多种先进技术,在隧道运营管理及绿色发展理念上实现了多维度突破。

　　(一)能源结构优化：针对隧道能耗高的问题，实施分布式光伏项目，利用太阳能发电为隧道提供持续、稳定的电力供应。

　　(二)系统智能化升级：针对隧道管理系统软件智能化水平低的问题，构建一个集中管理和控制隧道内监控、通风、照明、消防等系统的集成化管控平台。

　　(三)安全与应急响应能力增强：针对隧道安全与应急响应能力不足的问题，完善紧急电话和广播系统，确保在紧急情况下能够及时、有效地传递信息和指导疏散。同时，安装自动喷水系统、气体灭火系统等主动灭火设备，提高火灾防控能力。

　　(四)节能减排与环保：通过优化能源结构、提高系统智能化水平等措施，降低隧道运营的能耗和碳排放。

　　(五)持续改进与创新：通过收集和分析隧道运营数据，不断优化管理策略和措施，提高隧道运营的效率和安全性。

　　通过以上措施，将项目打造为内蒙古示范“智慧隧道”工程，不仅为隧道自身的安全高效运营提供保障，更将为后续全区乃至全国隧道的智慧化、低碳化改造提供可复制、可推广的经验与借鉴，助力公路交通领域的数字化与可持续发展转型。

　　三、实施效果或取得的经济社会效益

　　(一)隧道集成化管理平台实施效果

　　在隧道集成化管理平台方面，实现了信息采集、传输、分析、决策、报警和立体化展示的深度融合，构建起集智能管控、养护管理、应急指挥等功能于一体的应用平台，通过多系统联动与应急预案结合，为隧道运营提供了高效的决策指挥支撑，达成了隧道管理从分散到集成的转变。

　　(二)7项智慧提升子系统实施效果

　　1.隧道应急指挥管理系统实施效果

　　应急指挥管理系统采用三级管理模式，隧道级可现场处置和设备联动，分公司级实现多方应急调度，集团级达成一张网管控与数据汇聚，完善了突发事件应急管理体系。

　　2.视频感知分析系统实施效果

　　视频感知分析系统性能优异，事件检测准确率≥95%，车辆检测准确率≥90%，交通参数综合检测率≥95%，同时系统对重点车辆进行实时跟踪，支持生成行驶轨迹刻画，为交通管控提供数据支撑，降低了交通事件造成的损失。

　　3.隧道紧急电话与广播系统实施效果

　　实现对终端设备的分区管理、终端状态检测、调度操作、排队管理、音乐管理、广播管理、录音监听、记录查询、视频联动、预案管理等功能，提升应急通信效率，减少通信不畅导致的处置延误损失。

　　4.隧道边缘控制系统实施效果

　　分布式控制器替换集中PLC，控制执行器组成光纤环网，支持ModbusTCP网络通信协议，设备具有现场手持终端“一碰传”等功能，极大提升运维效率。巡检终端近场直连设备，不受网络限制，本地闭环控制检测，巡查效率提升，I/O线缆省80~90%，安装/维护工时省60%，实现分钟级定障，有效降低运维成本。

　　5.消防管网安全监测系统实施效果

　　数字远传压力表、数字远传流量计布设在隧道消防主干管上，采集管道水压实时数据和管道流量，超出阈值报警。水泵房消防水泵进出水管上设置数字远传压力表，监测消防水泵进出水管压力和水泵进出水管流量。有效保障消防系统可靠运行。

　　6.隧道结构健康监测系统实施效果

　　具备高密度测点应变信号、温度场信号、断面收敛信号、加速度信号、关键断面区段拱顶位移、隧道全线渗漏水同步实时监测功能。同时具备监测数据实时显示、历史监测数据回查、调用、初始监测数据预处理、风险预警生成监测报表的功能，为隧道结构安全保驾护航。

　　7.隧道能源管控系统实施效果

　　接入电表、逆变器、并网柜、微机保护、UPS、EPS、ATS、SVG等变配电与发电的智能设备，对设备故障告警分析、能耗趋势分析、电力运行分析、经济运行分析、绿色低碳分析、光伏发电分析以及多能源协同分析，定期提出能源管控报告，并给出节能建议，助力节能降耗与绿色运营。

图4 能源管控系统平台

　　(三)隧道机电设备专项工程实施效果

　　1.安全性能显著提升

　　视频监控事件检测系统相比人工巡查，事件发现时间大幅缩短，为应急处置争取了宝贵时间。通风与消防系统高效联动、供配电与照明系统稳定运行，进一步降低安全事故发生率，节约事故处理成本。

　　2.运营效率大幅优化

　　交通管理智能化、设备维护便捷化、实时掌握设备运行参数，如风机转速、水泵压力、照明亮度等，有效提升了运营维护效率。

　　(四)隧道分布式光伏取得的经济社会效益

　　光伏电站年发电量由第1年的159.16万kWh，折合成可利用小时数为1675.11h，下降到第25年的141.60万kWh，折合成可利用小时数为1490.51h。按25年运营期考虑，总发电量约为3759.19万kWh，年均发电量约为150.37万kWh，折合成可利用小时数约为1582.82h。节省了电费支出的同时，还减少了传统能源消耗，助力实现绿色低碳发展，在推动能源结构优化方面发挥了积极作用。