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过去,隧道的安全和运维主要依赖于烟雾探测器、风速计、照度计等基础传感器,它们把监测结果传回控制中心,由人工或自动逻辑控制来启动通风、照明或紧急措施。
而设想中的智慧隧道,能够整合各类传感器,并利用智能执行器实时数据处理和动态风险评估,实现对隧道状态的全面感知与即时响应; 此外,通过智能系统,还可以将天气状况、交通数据等非传感器数据纳入决策考虑之中。这不仅提升了安全性,还兼顾了能效优化,例如: 通过分析交通和天气数据进行实时风险评估,并以此为依据实时调整优化照明和通风策略,降低能耗。
隧道SCADRA系统是意大利团队正在研究的一种持续监测隧道状态的系统。该系统会收集可能影响隧道安全状况的变量(设备和结构状态、交通数据以及环境参数),并定期和在收集到的数据发生突变时进行动态风险分析。如果推算出的隧道整体风险水平接近危险阈值或出现异常数据波动,SCADRA系统将报警并建议在隧道内启动必要的安全措施,直到隧道恢复常规的风险水平; 相反,如果风险水平在一段时间内一直较低,SCADRA会建议调整节能策略,以对隧道照明和通风设备进行能源管理。
目前,意大利团队研究的隧道SCADRA系统数据分析步骤是由专业软件进行处理的。在正常运营期间,软件每隔10~15 min进行一次分析; 当有特殊情况发生时,软件也能进行紧急情况分析。
尽管SCADRA系统已经能够基本实现实时风险评估,但它依然属于“被动响应型”工具。下一步,团队将借助迅速发展的人工智能技术,让风险管理迈入预测时代。人工智能技术的优势在于可以利用实时监测数据和过往的历史数据进行预测分析,还可以进行图像识别,直接从影像数据中发现隧道内的障碍物、烟雾和液体泄漏。最终,人工智能将提供决策支持,结合预测分析帮助管理人员制定更合理的应急预案或节能措施。