從上個世紀90年起，中國的高速公路建設進行了大規模的建設和發展。2010年以來，我國平均每年新增的公里里程超過10萬公里，并長年在通車里程上位居世界第一。

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。高速公路配套的監控和信息系統也歷經了標準化、系統化、信息化到數字化的發展，并立志于構建下一代的智慧化高速公路體系。

 基于光纖環網的控制方案

作為高速公路比較特殊的地形段，高速公路隧道一直對現場感知和行車安全獲取最為重要的地段。隧道監控系統也是整個高速公路信息系統中較為復雜的環節，涉及到電氣、控制、網絡、消防等諸多方面。整個監控系統的發展也從最早的專機控制到通用性的PLC集中控制，再隨著隧道規模和單隧道長度的增加變為基于光纖環網的控制方案。

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

隧道采用了通用性的PLC作為控制節點，核心控制器產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軟件和界面，定制的控制柜根據現場的不同設備而不同，無法模塊化和對象化。

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

每一個控制節點只能按既定的通訊方式與可視化和上位機進行數據交互。一旦脫離整個系統，單個節點的控制無法實現。

 # 菲尼克斯電氣智慧隧道監控解決方案 #

 結合IT/OT技術 

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

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控制技術平臺，基于該理念并結合IT/OT的技術和智慧化隧道監控的實際要求，探索著全新的未來隧道監控系統框架需求：

01、開放性

邊緣控制節點作為控制端，必須具備更開放式的軟硬件架構，能夠同時滿足OT/IT的技術要求。每一個控制器以開源的Linux操作系統為基礎，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用。

02、獨立性

控制和通訊以邊緣節點為單元，進行獨立實時控制。采用事件觸發機制，利用訂閱發布方式進行通訊。每一個邊緣控制節點需具備多種信息接入和反饋方式（有線、無線），設備接口標準化，控制架構更加獨立和扁平化。

03、 感知性

邊緣控制節點必須具備感知性。能夠實時記錄任何現場設備的故障信息和動作事件，并以數據記錄的方式存在本地數據庫中或上傳給監控中心。比對歷史數據與異常信息動作，可以就地做出快速響應。

04、安全性

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

05、維護性

邊緣控制節點必須具備可維護性，能夠監控與該節點鏈接的所有設備，并自動檢測設備的運行狀態是否正常。節點可以遠程和就地進行有線、無線安全連接，實時獲取現場設備信息，并且根據維護信息和要求，定期進行設備的全自動自我檢測和感知，并發送檢測結果數據供相關人員參考。

同時為了能夠更好的滿足隧道區域控制的要求，我們設定了區域協同節點，用于監控和管理該隧道內各個邊緣控制節點。

設定區域協同節點，需要監控各個邊緣控制節點設備的自身控制器狀態信息、外圍設備狀態，同時針對整個控制網絡的狀態、通訊端口和數據流量的監控并針對異常進行記錄和報警。而上下位機的日常設備動作、設備能耗信息和日常維護記錄都可以在此節點進行數據記錄和歸檔。同時利用上層對日常數據的分析和挖掘，完成對現場設備的控制建模參數優化，利用協同節點對整個隧道進行模型控制。

  基于面向未來的PLCnext控制技術平臺 

菲尼克斯電氣基于PLCnext的開放式系統架構控制平臺，底層是開源的Linux操作系統加載preempt_rt實時補丁，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架構，使得移植和下載特定的應用更加方便，內置的SQL數據庫接能夠實時記錄設備信息。基于TPU的機器學習單元，能夠更好地利用日常數據進行學習和特征分析，用于設備的控制優化和預測性維護。PLCnext的App Store技術能夠更好額滿足對實際應用的需求和功能分享。而支持直接上云（ProfiCloud）和MQTT技術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。部分隧道的項目設計中已經采用了最新的開放式控制器，并嘗試新技術的探索。

在這智慧化，軟件化的趨勢下，基礎設施的系統架構和產品也會隨著需求提升而不僅限于簡單的控制和數據采集。基于開放式的硬件平臺，融合OT和IT的技術方向，自動化和數字化的完美結合的體系架構才能夠支撐起未來智慧交通系統。

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，以數字化技術解決來自未來世界的挑戰。

菲尼克斯電氣提供AES全面解決方案，促進所有工業和基礎設施領域實現全面的電氣化、自動化、網絡化和數字化。通過行業耦合，能源和信息可以在行業之間分享，從而實現能源效率提升、發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發展的理念。未來，菲尼克斯電氣將與更多伙伴攜手，助力中國雙碳目標的實現！