近年来，“智慧高速公路”应用让人眼前一亮。智慧高速公路让路网运行更安全舒畅、出行更便捷愉快、管理更高效智能、道路更绿色经济。

隧道是高速公路的重要组成部分，因隧道是特殊的地下管状构造物，存在着耗能大、费用高、易出事故、导航盲区等诸多问题，运营管理者十分关注。然而，隧道的运营管理是一个比较复杂的系统工程，涉及到多部门、多种设备、多种先进管理技术等多方面的因素。

作为运营管理者来说，迫切希望通过高速公路智慧隧道的建设，达到以下三个方面的目标：

l 在确保隧道安全通行的前提下，实现节能，降低运营费用；

l 实现运营管理智能化，降低隧道事故发生率，防止事故扩大、减少事故损失；

l 实现“三客一危”车辆在隧道内的全程监测。

鉴于隧道对无线通信、导航信号有显著的阻隔效果，而隧道照明具有数量多、位置好、天生带电、扩展方便等特点，是隧道物联网的主要载体。

本方案紧紧围绕“安全”这个核心，紧扣“低碳节能、科技智能、高效安全”时代特点，以隧道照明物联网为主要载体，利用“一网多用、一物多能”的特性，对“三客一危”车辆进行智能化升级，对隧道内的环境参数（照度、环境、有害气体、空气质量等）、机电设备（包括通风、照明、消防、监控、低压供配电等）和人员（人员信息和位置动态等）进行采集和智能控制，并融合双链路通信（高速公路以太网和3G/4G移动通信网），同步把隧道运行态势数据上传至监控指挥中心，最终实现隧道本地智控管理、远程运维管理、“三客一危”车辆的全程监控等三个方面的功能，有效地增强隧道运营管理的安全性，降低能耗和日常运维成本，提高智能化管控水平。

基于WF-IoT的高速公路智慧隧道系统的原理图

基于WF-IoT的高速公路智慧隧道系统的拓扑结构图

2.1隧道本地智控管理

1）“灯光随车移动”的隧道照明控制

通过车辆感应器、照度传感器等无线智能传感器和智能LED灯，自动调节灯的光输出，实现不依赖于监控中心的照明自适应控制，为隧道通行车辆提供良好的照明。

2）机电设备的自适应控制

通过烟雾传感器、温湿度传感器、有害气体采集器、空气质量检测器等无线智能传感器和无线智能控制器/执行器，对消防设备和通风设备实现不依赖于监控中心的自动启动与关闭；

3）简单方便的移动管控

工作人员在隧道移动过程中，通过智能移动终端实现下列功能：

①.实时查看：交通流量动态、机电设备运行状态、环境参数（温湿度、有害气体、空气质量等）、工作人员的位置、能耗以及各类报警等；

②.日常管理：现场确认事故、上报故障、检修登记等；

③.控制管理：照明控制（手动开关、分组控制、场景控制等）、控制通风设备；

④.通行调度：改变交通引导、指示，给出交通信息显示，开辟紧急通道等，以便应急处置。

4）高效的视频监控联动

系统利用视频监控的移动侦测功能，实现按需照明，即“车来灯亮，车走灯暗”，在实现节能的同时，保障安全驾驶，监控摄像头获得清晰的画面，提高隧道安防水平。

5）智慧的亮化景观

系统对隧道轮廓灯、发光字、线条灯、投光灯、主动式隧道轮廓标等进行控制，实现动态发光效果，缓解司机的驾驶疲劳，提升用户体验。

6）高效的应急照明

采用专用应急电源，无需专门的控制回路，当紧急断电时，仍可对隧道应急照明系统进行智能化控制，实现应急照明，并为应急处置和紧急救援等提供无线通信能力。

2.2 远程运维管理

1）远程监测能力

监控指挥中心对隧道内的交通流量动态、机电设备运行状态、环境参数（温湿度、有害气体、空气质量等）、工作人员的位置、能耗等具有远程监测能力；

2）远程控制能力

监控指挥中心对机电设备具有远程开关控制能力；

3）远程调度能力

监控指挥中心可以远程改变交通引导、指示，给出交通信息显示，开辟紧急通道等，实现远程调度，以便应急处置；

4）警报实时感知

隧道实时向监控指挥中心上报隧道内出现火灾、交通事故、空气质量超标、有害气体、设备故障等情况。

2.3 “三客一危”车辆的全程监控

1）运行监控不中断

在车上安装专用识别卡，与隧道内商用照明物联网组成识别定位网，使“全国重点营运车辆联网联控系统”持续不间断地监控车辆的运动轨迹。

2）危险警示更充分

当装有专用识别卡的车辆进入隧道时，该车道上的照明以随车运动方式改变灯的颜色，以指示该车道有“三客一危”车辆正在运行，同时隧道显示屏自动给出“前/后面有‘三客一危’车辆正在通行，请注意避让”的提示信息。

1）行驶环境改善

隧道内交通流量不大时，通过调节灯具的光输出获得较好的照度均匀度，而不必按传统方法让灯具隔灯开或关闭一侧灯具，为驾驶人提供舒适的光环境，减少事故的发生。

2）能耗大幅降低

采用高效节能灯具以及智慧照明控制系统等节能策略，隧道照明用电量显著减少，经济效益和节能社会效益显著提高。

3）建设施工简单

所有的智能灯、智能传感器、智能控制器/执行器等设备均是无线通信，就近取电，不改变供电回路，不用布设控制线路，无需大规模施工，不破坏隧道装修，施工周期短，建设成本低。

4）运维管理方便

由于回路简单、线缆接头少，排除故障极为简单，另外可以在线监测设备的工作状态，即使没有人工定期巡检，也可以使隧道设备得到及时管护。

5）系统可靠性高

采用了双链路通信和云管控技术，即使隧道中断，智能隧道管理系统仍能可靠工作。

6）安全明显提高

隧道运营管理自动化、信息化、网络化，“三客一危”车辆得到全程监控，隧道安全水平明显提升。