從上個(gè)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(gè)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(gè)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)榛诠饫w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(diǎn)，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(gè)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(diǎn)，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(dú)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(gè)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(shí)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(gè)控制節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)黑盒，無法兼容IT的軟件和數(shù)據(jù)信息
每一個(gè)控制節(jié)點(diǎn)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(gè)系統(tǒng)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的控制無法實(shí)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(dòng)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(dòng)化的概念，并推出了市場第一個(gè)面向未來的PLCnext控制技術(shù)平臺(tái)，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(shí)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(diǎn)作為控制端，必須具備更開放式的軟硬件架構(gòu)，能夠同時(shí)滿足OT/IT的技術(shù)要求。每一個(gè)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(dú)立性
控制和通訊以邊緣節(jié)點(diǎn)為單元，進(jìn)行獨(dú)立實(shí)時(shí)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(gè)邊緣控制節(jié)點(diǎn)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(dú)立和扁平化。
03、 感知性
邊緣控制節(jié)點(diǎn)必須具備感知性。能夠?qū)崟r(shí)記錄任何現(xiàn)場設(shè)備的故障信息和動(dòng)作事件，并以數(shù)據(jù)記錄的方式存在本地?cái)?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(dòng)作，可以就地做出快速響應(yīng)。
04、安全性
邊緣控制節(jié)點(diǎn)必須具備控制、通訊的安全性。整個(gè)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(shí)屏蔽和報(bào)警。
05、維護(hù)性
邊緣控制節(jié)點(diǎn)必須具備可維護(hù)性，能夠監(jiān)控與該節(jié)點(diǎn)鏈接的所有設(shè)備，并自動(dòng)檢測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。節(jié)點(diǎn)可以遠(yuǎn)程和就地進(jìn)行有線、無線安全連接，實(shí)時(shí)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(dòng)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(shí)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(diǎn)，用于監(jiān)控和管理該隧道內(nèi)各個(gè)邊緣控制節(jié)點(diǎn)。
設(shè)定區(qū)域協(xié)同節(jié)點(diǎn)，需要監(jiān)控各個(gè)邊緣控制節(jié)點(diǎn)設(shè)備的自身控制器狀態(tài)信息、外圍設(shè)備狀態(tài)，同時(shí)針對整個(gè)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(bào)警。而上下位機(jī)的日常設(shè)備動(dòng)作、設(shè)備能耗信息和日常維護(hù)記錄都可以在此節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和歸檔。同時(shí)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(diǎn)對整個(gè)隧道進(jìn)行模型控制。
基于面向未來的PLCnext控制技術(shù)平臺(tái)
菲尼克斯電氣基于PLCnext的開放式系統(tǒng)架構(gòu)控制平臺(tái)，底層是開源的Linux操作系統(tǒng)加載preempt_rt實(shí)時(shí)補(bǔ)丁，不僅能夠滿足基于OT的實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)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(xiàng)目實(shí)施。部分隧道的項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(huì)隨著需求提升而不僅限于簡單的控制和數(shù)據(jù)采集�；陂_放式的硬件平臺(tái)，融合OT和IT的技術(shù)方向，自動(dòng)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(huì)（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(dòng)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(shí)現(xiàn)能源效率提升、發(fā)電和用電之間的平衡、通過綠色儲(chǔ)能提供靈活性能源。
作為賦能全電氣社會(huì)的先行者，菲尼克斯電氣始終堅(jiān)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(shí)現(xiàn)！
