Ze względu na górzystą topografię, infrastruktura drogowa Włochy obfituje w liczne tunele drogowe. W regionie Lombardii firma Gemmo S.p.A. zaprojektowała i wdrożyła nowy system nadzoru i zdalnej kontroli, zapewniający bezpieczeństwo i komfort podróżowania w tunelach o łącznej długości 140 km. Korzysta on z systemu PcVue SCADA dostarczonego przez firmę ARC Informatique.

Fot. 1 – Widok centrum operacyjnego ANAS zlokalizowanego w Bellano w prowincji Lecco

Szeroki łuk Alp przebiegających przez terytorium Włoch jest poprzecinany siecią dróg z licznymi tunelami. Są to tunele budowane w różnych latach i wyposażone w niespójną infrastrukturę informatyczną adaptującą różne technologie. Dzięki nowemu, szeroko zakrojonemu projektowi cała ta sieć jest obecnie nadzorowana i kontrolowana przez jeden system, unikalny ze względu na swoją wielkość i stopień złożoności.

Finansowanie projektu wartości 140 milionów euro

Aplikacja wchodzi w zakres projektu obejmującego technologiczną rekwalifikację i nadzorowanie bezpieczeństwa w około 100 tunelach znajdujących się w ciągach dróg zarządzanych przez firmę ANAS S.p.A z Lombardii. Szeroki zakres przeprowadzonych prac obejmował technologiczną rekwalifikację tuneli oraz standaryzację lub renowację systemów zasilania, oświetlenia, wentylacji, nadzoru wideo i transmisji danych. Długość zmodernizowanych tuneli jedno- i dwunawowych wynosi od 250 m do 5 km.

Fot. 2 – Sieć nadzoru i kontroli, zaprojektowana i wdrożona przez Gemmo S.p.A. korzysta z systemu PcVue SCADA firmy ARC Informatique

Inwestycja wartości około 140 milionów euro została w 50% sfinansowana przez ANAS i w 50% przez sektor prywatny. Tunnel Gest (firma, w której większość udziałów posiada Gemmo S.p.A.) będzie odpowiedzialna za zarządzanie zrealizowanym projektem przez następne 17 lat, począwszy od czerwca 2013 roku, kiedy to nastąpi zakończenie 3-letniego okresu budowy i rekwalifikacji. Ten zakres czasu, określony w planie finansowania projektu zapewni firmie zwrot z inwestycji poprzez świadczenie usług związanych m.in. z utrzymaniem infrastruktury. Za zarządzanie drogami będzie odpowiedzialna firma ANAS.

“Pierwszy stopień modernizacji, bliski zakończenia obejmuje technologiczną rekwalifikację zgodnie z wytycznymi ANAS, adaptującymi europejskie standardy w zakresie bezpieczeństwa tuneli,” mówi inż. Ciro Ascione, menadżer oddziału Systems Business w Gemmo S.p.A. “W zależności od długości, poszczególne tunele są wyposażone w infrastrukturę o różnym stopniu złożoności: od prostego oświetlenia po urządzenia wentylacyjne, czujniki zanieczyszczeń, detektory termiczne, systemy nadzoru wideo i analizy obrazu, instalację alarmową SOS, instalacje audio wykorzystywane w sytuacjach zagrożenia, panele informacyjne i systemy radiokomunikacyjne dla służb ratowniczych”.

Fot. 3 – Strona główna systemu z sygnalizacją alarmów

Każdy z tuneli zawiera własny system automatyki bazujący na sterownikach PLC, połączony z centrum operacyjnym ANAS znajdującym się w Bellano w prowincji Lecco. Łączność zapewnia sieć komunikacyjna WAN korzystająca ze światłowodów i łączy bezprzewodowych. Integrację systemów lokalnych z siecią WAN oparto na szeroko stosowanym protokole Modbus TCP/IP, zapewniającym bezpośrednią i niezawodną kontrolę urządzeń peryferyjnych.

Nadzór i zdalna kontrola

System nadzoru i zdalnej kontroli skonfigurowany przez Gemmo S.p.A., certyfikowanego partnera OEM firmy ARC Informatique, bazuje na wykonanej na zamówienie aplikacji PcVue SCADA. Zarządza ona 50.000 punktów danych, 800 węzłami sieciowymi i ponad 5000 stron graficznych.

Ze strony głównej prezentującej ogólny schemat systemu można uzyskać dostęp do podstron konkretnych tuneli. Po wybraniu jednej z nich zostaje wyświetlone okno informacyjne pomagające w nawigacji w obrębie danej podstrony. Wybranie dowolnego z podsystemów (np. oświetleniowego) powoduje wyświetlenie jego statusu w wybranym tunelu lub we wszystkich tunelach. Wreszcie, po wybraniu okna informacyjnego dowolnego z elementów składowych instalacji, wyświetlany jest jego aktualny status, wartości progowe parametrów, limity alarmowe, notyfikacje alarmów i kontrolki logiczne do zdalnego zarządzania pracą danego urządzenia. Wszystkie reprezentowane tu obiekty mogą pracować w trybie automatycznym lub mogą być nadzorowane zdalnie przez operatora. W razie wystąpienia problemu (np. zagrożenia pożarem lub wykrycia dużego poziomu zanieczyszczeń) automatycznie uruchamiane są odpowiednie procedury, jak również możliwa jest interwencja operatora mogącego lepiej zdiagnozować i rozwiązać potencjalny problem. Przykładowo, po automatycznym uruchomieniu procedury alarmowej wywołanej dużym poziomem zanieczyszczeń operator może monitorować sytuację przez system nadzoru wideo (składający się z około 1500 kamer) oraz w razie potrzeby ręcznie zmieniać ustawienia wentylatorów i komunikaty prezentowane na tablicach informacyjnych, ułatwiając pojazdom opuszczenie tunelu przed jego całkowitym zamknięciem. System obejmuje dwa serwery w konfiguracji hot backup z dodatkowym serwerem zarządzającym bazą danych oraz dwa terminale klienckie dla ANAS, dwa dla Tunnel Gest i jeden dla policji drogowej. Dwa terminale klienckie do prac serwisowych są wykorzystywane przez pracowników firmy Gemmo.

Każda stacja robocza w centrum sterowania została wyposażona w dwa niezależne monitory 42" w konfiguracji side-by-side, pozwalające np. zarządzać systemem SOS w tunelu, równocześnie prowadząc nadzór nad całością systemu.

“Przyłączyliśmy wszystkie instalacje monitorowania tuneli do centrum operacyjnego ANAS w Bellano,” wyjaśnia inż. Ascione. “System SCADA dostarcza operatorowi zestaw planszy graficznych prezentujących status wszystkich urządzeń w czasie rzeczywistym.”

Dzięki połączeniom sieciowym użytkownik ma możliwość komunikowania się z dowolnym kontrolerem. Ponadto, użytkownik lokalny dysponujący komputerem przenośnym może podłączyć się do systemu jako klient PcVue i nawiązać komunikację zarówno z dowolnym kontrolerem, jak i z serwerem sieciowym z poziomu przeglądarki internetowej.

Fot. 4 – Strona główna z sygnalizacją alarmów i oknem informacyjnym dla drogi SS36

Graficzny system nadzoru pozwala operatorowi błyskawicznie uzyskać informacje o miejscu wystąpienia alarmu lub o połączeniu alarmowym zainicjowanym z wnętrza tunelu.

Maksymalne bezpieczeństwo

System zapewnia kilka poziomów zabezpieczeń. W każdym z tuneli zainstalowano redundantną sieć LAN podłączoną do sieci WAN. System automatyki tunelu jest niezależny od centrum sterowania. Wszystkie znajdujące się tu podsystemy komunikują się wzajemnie przez sieć LAN.

“Gdy z dowolnego tunelu zostanie nadany sygnał SOS, nastąpi aktywowanie procedury alarmowej,” mówi inż. Ascione. “Ze strony głównej w maksymalnie dwóch krokach operator może uzyskać dostęp do punktu zainicjowania alarmu.”

Dane historyczne są przechowywane przez około dwa miesiące w zależności od liczby zarejestrowanych zdarzeń alarmowych.

W przypadku pojawienia się dużego poziomu zanieczyszczeń aktywowany jest system wentylacyjny, którego wydajność jest regulowana w zależności od stężenia wykrytego przez czujniki. Równocześnie na tablicach informacyjnych pojawiają się ostrzeżenia dla kierowców oraz może nastąpić aktywowanie alarmowego systemu audio, informującego kierowców o konieczności opuszczenia pojazdów. Wszystkie te informacje są monitorowane przez system SCADA, dając operatorowi możliwość przejęcia zdalnej kontroli nad poszczególnymi systemami. Tunele w większości przypadków zawierają system wentylacji osiowej, natomiast niektóre z nich mogą dodatkowo zawierać system wentylacji krzyżowej.

Na głównej stronie SCADA zbierane są najważniejsze informacje, takie jak poziom nadmuchu, status systemu informacyjnego czy też aktualne stężenie zanieczyszczeń. Prezentowany jest status każdego obiektu. W trybie symulacji można zmieniać poziomy progowe alarmów. Dostępne są tu specjalne algorytmy m.in. zapobiegające powstawaniu oscylacji w systemie wentylacyjnym. Ponadto, możliwe jest zaprogramowanie cykli załączania wentylatorów, tak aby wszystkie równocześnie osiągnęły zbliżoną liczbę przepracowanych godzin kwalifikującą je do przeprowadzenia czynności konserwacyjnych. Zmniejsza to do minimum liczbę godzin potrzebnych na interwencję służb konserwacyjnych, w czasie których konieczne jest zamknięcie tunelu.

Fot. 5 – Strona główna systemu z sygnalizacją alarmów dla tunelu Regoledo

Po wykryciu ognia wentylacja jest sterowana nie tylko przez czujniki przejrzystości powietrza i stężenia CO₂, ale również przez system analizy obrazu i termometryczny. Centrum operacyjne może interweniować wysyłając wiadomości odbierane przez kierowców za pomocą odbiorników samochodowych FM. System gaśniczy bazuje na jednej lub większej liczbie pomp i sprężarek gwarantujących zaopatrzenie w wodę. Zainstalowane zbiorniki zapewniają prędkość przepływu wody wynoszącą od 300 l/m dla tuneli o długości 100...500 m oraz do 600 l/m dla tuneli o długości przekraczającej 1000 m; hydranty są zlokalizowane w punktach SOS zlokalizowanych wewnątrz tuneli w odległości co 150 m. Punkty te wyposażono ponadto w telefony VoIP zintegrowane z siecią.

Zintegrowany system wideo służy nie tylko do prowadzenia nadzoru wizyjnego, lecz również umożliwia automatyczną analizę obrazu. Może być uruchamiany na żądanie operatora lub po wykryciu określonego zdarzenia. Automatyczna analiza obrazu pozwala np. wykryć pojazd unieruchomiony w wyniku awarii lub wypadku, pojazd poruszający się pod prąd, obecność dymu, obecność pieszych na jezdni i inne sytuacje nietypowe.

System wideo jest niezależny, lecz zintegrowany. “Opracowaliśmy dla PcVue interfejsy zapewniające dostęp do obrazów z poszczególnych kamer oraz stworzyliśmy specjalny interfejs do systemu wideo wykorzystywany przez policję drogową mającą siedzibę w Bellano.” mówi inż. Ascione.

Fot. 6 – Strona główna systemu z sygnalizacją alarmów i oknem informacyjnym dla tunelu Regoledo

W pełni otwarty system

“Wybraliśmy system pcVue dostarczany przez ARC Informatique ze względu na jego otwartą architekturę,” mówi Ascione. “Cecha ta ma fundamentalne znaczenie dla nas jako integratora systemów, gdyż daje możliwość jego lepszego dostosowania do naszych specyficznych wymogów i doświadczeń, które nabyliśmy przez 50 lat prac prowadzonych w zakresie infrastruktury drogowej. Korzystając z PcVue łączymy nasze know-how z najbardziej zaawansowaną technologią SCADA osiągając podwójną korzyść: z jednej strony jesteśmy w stanie nieprzerwanie monitorować całą instalację korzystając z przyjaznego dla użytkownika interfejsu dostarczającego wszystkich niezbędnych informacji; z drugiej strony zbieramy szczegółowe dane pozwalające technikom zapewnić maksymalną efektywność systemu.” Firma Gemmo S.p.A. korzysta z jednego narzędzia realizującego dwa odrębne zadania. Operator korzysta z ekranów graficznych pozwalających lepiej zarządzać zdarzeniami drogowymi. Z drugiej strony, technicy zyskują wgląd w szczegółowe dane techniczne ułatwiające diagnostykę i pozwalające zapobiegać awariom. “System zdalnej kontroli zapewniający efektywną pracę instalacji pozwala zapobiegać awariom i umożliwia firmie ANAS realizację ich zadań, mających na celu poprawę bezpieczeństwa użytkowników." mówi inż. Ascione.

Fot. 7 – Podstrona tunelu Poggi znajdującego się w ciągu drogi Strada Statale della Valsassina

Kolejne zalety PcVue ważne dla integratora systemów to możliwość wprowadzania modyfikacji online oraz możliwość edycji graficznych stron w formacie tekstowym, pozwalająca na wprowadzenie wielu zmian w krótkim czasie: w aplikacji o tych rozmiarach możliwość równoległego prowadzenia prac na wielu stronach jest niezwykle istotna.

“Edytor graficzny z PcVue był stosowany również w doskonale nam znanej aplikacji FactoryLink. To kolejny plus dla rozwiązania dostarczanego przez firmę ARC Informatique i jeszcze jeden z powodów, dla których wybraliśmy jej ofertę. Byliśmy w stanie przenieść na tą platformę całe posiadane przez nas know-how oraz rozwiązania opracowane przez nas z wykorzystaniem FactoryLink,” dodaje Ascione.

Przyszłe opracowania

“Nasza aplikacja oparta na PcVue stanowi efektywne narzędzie zarządzania opracowane dla firmy ANAS,” podsumowuje Ascione. Przyszłe rozszerzenia systemu będą dotyczyły zarządzania energią. Pozwolą firmie ANAS monitorować pobór mocy oraz wdrożyć program oszczędnościowy polegający np. na wyłączaniu świateł w tunelu przy umiarkowanym ruchu drogowym czy też na regulowaniu prędkości obrotowej wentylatorów w oparciu o zmierzony wewnątrz tunelu poziom zanieczyszczeń.