隧道安全是高速公路运营管理工作中的重要内容,尤其是对于火灾工况及交通流运行状态的监测,目前各种监控手段的效果仍不尽如人意。本文提出一种数据驱动的公路隧道运营监控系统设计方法,从监控数据采集与处理、隧道异常工况判别、监控联动与监控预案生成、监控数据管理等四个方面展开研究。(1)隧道监控数据采集与处理针对隧道监控系统目的及隧道异常工况特点,制定了监测量的选择标准,并分别选取了隧道内环境状态与交通状态监测量;应用云计算技术实现了隧道运营监控的信息共享,并通过实验仿真,验证了监控数据预处理及数据融合方法,为隧道安全态势评估提供了有效的数据支持。(2)隧道异常工况判别与安全态势评估分析了公路隧道常见异常工况及其影响,通过监督学习方法对清洗后的隧道监控数据进行训练,提出了用于火灾和交通阻滞两种异常工况判别的先验知识模型;建立了隧道安全评价指标体系与基于BP神经网络算法的隧道安全态势评估方法,并实例验证了判别模型与态势评估方法的有效性与准确性。(3)隧道监控联动与监控预案生成分析了数据驱动的多源异构监控联动机制及关键技术,提出了包括信息采集、信息处理、信息传输以及信息反馈四部分的公路隧道异常事件信息处置方案;针对隧道实例建立了基于范例推理的公路隧道监控预案生成方法,实现了公路隧道监控预案的自动生成。(4)隧道运营监控数据管理针对隧道运营监控数据管理问题,在分析系统功能需求的基础上,设计了由设备层、设备控制层、通讯层、存储层、数据处理层和监控管理层构成的监控数据管理系统总体结构及各功能模块;设计实现了基于B/S架构的公路隧道运营监控数据管理系统,并给出了各功能界面。