從上個世紀(jì)90年起，中國的高速公路建設(shè)進(jìn)行了大規(guī)模的建設(shè)和發(fā)展。2010年以來，我國平均每年新增的公里里程超過10萬公里，并長年在通車?yán)锍躺衔痪邮澜绲谝弧?br />

截止2021年底，中國公路總里程是528.07萬公里，其中高速公路里程16.9萬公里。高速公路配套的監(jiān)控和信息系統(tǒng)也歷經(jīng)了標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、信息化到數(shù)字化的發(fā)展，并立志于構(gòu)建下一代的智慧化高速公路體系。

 基于光纖環(huán)網(wǎng)的控制方案

作為高速公路比較特殊的地形段，高速公路隧道一直對現(xiàn)場感知和行車安全獲取最為重要的地段。隧道監(jiān)控系統(tǒng)也是整個高速公路信息系統(tǒng)中較為復(fù)雜的環(huán)節(jié)，涉及到電氣、控制、網(wǎng)絡(luò)、消防等諸多方面。整個監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展也從最早的專機(jī)控制到通用性的PLC集中控制，再隨著隧道規(guī)模和單隧道長度的增加變?yōu)榛�于光纖環(huán)網(wǎng)的控制方案。

該經(jīng)典的架構(gòu)方案以其簡單、可靠的特點，一直作為高速隧道監(jiān)控方案的基本框架并沿用了幾十年。隨著整個高速公路數(shù)字化、智慧化等的要求原來越高，傳統(tǒng)的控制方案越來越難以適應(yīng)新的需求：
 

隧道采用了通用性的PLC作為控制節(jié)點，核心控制器產(chǎn)品的安全可靠能夠有所保證。但是每家廠家的控制器采用單獨的開發(fā)軟件和界面，定制的控制柜根據(jù)現(xiàn)場的不同設(shè)備而不同，無法模塊化和對象化。

整個監(jiān)控系統(tǒng)無論從硬件還是軟件上，在確定采用哪家產(chǎn)品的時候就確定該監(jiān)控的使用軟件和界面，并只能通過既定通訊接口獲取設(shè)定的采集信息。每一個控制節(jié)點都是一個黑盒，無法兼容IT的軟件和數(shù)據(jù)信息

每一個控制節(jié)點只能按既定的通訊方式與可視化和上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。一旦脫離整個系統(tǒng)，單個節(jié)點的控制無法實現(xiàn)。

 # 菲尼克斯電氣智慧隧道監(jiān)控解決方案 #

 結(jié)合IT/OT技術(shù) 

菲尼克斯電氣一直致力于數(shù)字化引領(lǐng)自動化，致力于開拓新的技術(shù)和方案來更好的滿足智慧化高速公路的建設(shè)。

2016年菲尼克斯首先提出開放自動化的概念，并推出了市場第一個面向未來的PLCnext控制技術(shù)平臺，基于該理念并結(jié)合IT/OT的技術(shù)和智慧化隧道監(jiān)控的實際要求，探索著全新的未來隧道監(jiān)控系統(tǒng)框架需求：

01、開放性

邊緣控制節(jié)點作為控制端，必須具備更開放式的軟硬件架構(gòu)，能夠同時滿足OT/IT的技術(shù)要求。每一個控制器以開源的Linux操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，支持通用的高級語言和控制模型，部署不同的通訊方式和應(yīng)用。

02、獨立性

控制和通訊以邊緣節(jié)點為單元，進(jìn)行獨立實時控制。采用事件觸發(fā)機(jī)制，利用訂閱發(fā)布方式進(jìn)行通訊。每一個邊緣控制節(jié)點需具備多種信息接入和反饋方式（有線、無線），設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)化，控制架構(gòu)更加獨立和扁平化。

03、 感知性

邊緣控制節(jié)點必須具備感知性。能夠?qū)崟r記錄任何現(xiàn)場設(shè)備的故障信息和動作事件，并以數(shù)據(jù)記錄的方式存在本地數(shù)據(jù)庫中或上傳給監(jiān)控中心。比對歷史數(shù)據(jù)與異常信息動作，可以就地做出快速響應(yīng)。

04、安全性

邊緣控制節(jié)點必須具備控制、通訊的安全性。整個設(shè)備在硬件、軟件和通訊接口都需要滿足國際、國內(nèi)對信息安全的要求。任何非法、無認(rèn)證的信息和命令控制必須過濾，相關(guān)信息必須記錄上下位數(shù)據(jù)庫中。針對異常的、頻繁的操作及時屏蔽和報警。

05、維護(hù)性

邊緣控制節(jié)點必須具備可維護(hù)性，能夠監(jiān)控與該節(jié)點鏈接的所有設(shè)備，并自動檢測設(shè)備的運行狀態(tài)是否正常。節(jié)點可以遠(yuǎn)程和就地進(jìn)行有線、無線安全連接，實時獲取現(xiàn)場設(shè)備信息，并且根據(jù)維護(hù)信息和要求，定期進(jìn)行設(shè)備的全自動自我檢測和感知，并發(fā)送檢測結(jié)果數(shù)據(jù)供相關(guān)人員參考。

同時為了能夠更好的滿足隧道區(qū)域控制的要求，我們設(shè)定了區(qū)域協(xié)同節(jié)點，用于監(jiān)控和管理該隧道內(nèi)各個邊緣控制節(jié)點。

設(shè)定區(qū)域協(xié)同節(jié)點，需要監(jiān)控各個邊緣控制節(jié)點設(shè)備的自身控制器狀態(tài)信息、外圍設(shè)備狀態(tài)，同時針對整個控制網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)、通訊端口和數(shù)據(jù)流量的監(jiān)控并針對異常進(jìn)行記錄和報警。而上下位機(jī)的日常設(shè)備動作、設(shè)備能耗信息和日常維護(hù)記錄都可以在此節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和歸檔。同時利用上層對日常數(shù)據(jù)的分析和挖掘，完成對現(xiàn)場設(shè)備的控制建模參數(shù)優(yōu)化，利用協(xié)同節(jié)點對整個隧道進(jìn)行模型控制。

  基于面向未來的PLCnext控制技術(shù)平臺 

菲尼克斯電氣基于PLCnext的開放式系統(tǒng)架構(gòu)控制平臺，底層是開源的Linux操作系統(tǒng)加載preempt_rt實時補(bǔ)丁，不僅能夠滿足基于OT的實時控制的要求，而且快速融合基于IT的各種資源。PLCnext支持高級語言，并可以部署基于容器的技術(shù)架構(gòu)，使得移植和下載特定的應(yīng)用更加方便，內(nèi)置的SQL數(shù)據(jù)庫接能夠?qū)崟r記錄設(shè)備信息。基于TPU的機(jī)器學(xué)習(xí)單元，能夠更好地利用日常數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和特征分析，用于設(shè)備的控制優(yōu)化和預(yù)測性維護(hù)。PLCnext的App Store技術(shù)能夠更好額滿足對實際應(yīng)用的需求和功能分享。而支持直接上云（ProfiCloud）和MQTT技術(shù)能夠讓控制通訊接口更加豐富。

菲尼克斯電氣一直在嘗試基于PLCnext框架下的新硬件體系的項目實施。部分隧道的項目設(shè)計中已經(jīng)采用了最新的開放式控制器，并嘗試新技術(shù)的探索。

在這智慧化，軟件化的趨勢下，基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)架構(gòu)和產(chǎn)品也會隨著需求提升而不僅限于簡單的控制和數(shù)據(jù)采集。基于開放式的硬件平臺，融合OT和IT的技術(shù)方向，自動化和數(shù)字化的完美結(jié)合的體系架構(gòu)才能夠支撐起未來智慧交通系統(tǒng)。

全電氣社會（Empowering the All Electric Society）是菲尼克斯電氣基于打造宜居世界提出的宏偉愿景。菲尼克斯電氣正竭盡所能，以數(shù)字化技術(shù)解決來自未來世界的挑戰(zhàn)。

菲尼克斯電氣提供AES全面解決方案，促進(jìn)所有工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全面的電氣化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化。通過行業(yè)耦合，能源和信息可以在行業(yè)之間分享，從而實現(xiàn)能源效率提升、發(fā)電和用電之間的平衡、通過綠色儲能提供靈活性能源。

作為賦能全電氣社會的先行者，菲尼克斯電氣始終堅定不移地踐行著可持續(xù)發(fā)展的理念。未來，菲尼克斯電氣將與更多伙伴攜手，助力中國雙碳目標(biāo)的實現(xiàn)！