为完成隧道监控任务，监控系统布置在隧道内，可分为10个子系统，它们是隧道中央计算机管理子系统； 隧道检测子系统； 隧道通风控制子系统； 隧道照明控制子系统； 隧道交通感应和控制子系统； 隧道火灾探测和火灾报警子系统； 隧道闭路电视监控子系统； 隧道紧急电话和广播子系统； 隧道电力监控子系统； 隧道供电设施、防火卷帘门和水幕控制。

根据隧道长度、交通量和地理位置，某些子系统可能会被省略。 分布在隧道监控系统中的各种设备，包括信号灯、信息板、车道指示器、车辆检测器、CO/VI检测、通风、照明和卷帘门等，通过本地控制器和网络均匀分布在隧道内。 这些子系统有机地连接起来，共同完成隧道的监控任务（图1）。

隧道内一般每隔300-700m设置一个就地控制器，现代多采用PLC作为就地控制器。 隧道内本地控制器前后的各种受控对象，如风扇、信号灯、车道指示灯、照明灯具、车辆检测器、CO/能见度计等，称为外场设备，与就近的本地控制器相连。

高速公路隧道监控网络系统一般认为分为三级：第一级为隧道群监控中心； 第二层是各隧道的监控分中心（一般设在隧道两端的配电室）； 第三层是区域控制器内的隧道监控中心。 系统监控任务是通过将区域控制器上的各种开关量、模拟量和RS232/485通讯口与现场的各种设备连接起来完成的。

第三层是PLC作为本地控制器的层。 对于每条隧道内的网络，可以采用大家最为熟悉的光纤以太网环网，也可以采用较为可靠的光纤冗余Profinet环网。

历史上公路隧道交通发生过多次重大事故。 欧洲阿尔卑斯山下有许多隧道。  2001年，在瑞士的世界第二长隧道中，两辆卡车相撞，事故现场温度高达1000℃。 超过10人死亡，23辆汽车被毁。 早在1999年，穿越阿尔卑斯山的勃朗峰隧道发生火灾，造成41人死亡，并造成43辆汽车被烧毁的重大交通事故。  2003年6月6日上午，在韩国首都首尔的一条隧道内，一辆公共汽车与一辆吉普车相撞，引发火灾，约30人受伤。 隧道火灾烟雾大、温度高。 由于隧道断面小，道路狭窄，疏散和灭火难度大，危害性很大。

隧道安全不仅仅是隧道设计和消防方面的考虑，隧道监控系统的可靠性也成为事故源头以及事故发生后能否迅速处理的重要因素。 作为隧道监控系统的核心，本地控制器和网络系统（交换机）成为系统安全可靠的核心。

隧道工作环境空间狭小，湿度变化大，电磁干扰强，大部分地区雷击频繁。 特别是汽车发动机排出的烟尘中含有大量的碳粉，附着在控制电路的印制板上时容易引起。 短路，会导致控制设备工作不正常，甚至损坏控制设备。

隧道监控系统的特点是分布式网络控制系统。 从每个本地控制器的角度来看，控制点的数量是很少的。 一般每个站只有几十个数字输入/输出，几个模拟和串口。 从这些功能要求来看，使用小型PLC完全可以满足要求。 但由于小型PLC结构紧凑，这种PLC很难在隧道内潮湿、油烟、电磁干扰等恶劣环境下长期稳定运行。 因此，从隧道安全的角度出发，隧道监控系统普遍采用中大型PLC。 对于隧道变电站或控制站的主控PLC，往往需要采用双CPU冗余双机热备系统，进一步提高系统可靠性。 一般情况下，隧道内的本地控制器可以是不带CPU的RTU终端，也可以是带CPU的PLC。

现代隧道监控系统的网络一般采用环形光纤冗余以太网结构。 随着网络技术的进步，实时以太网现场总线技术（Field Bus）将更加适用于隧道监控系统，如Phoenix的Profinet网络将成为隧道监控网络的最佳选择。

本地控制器及其网络是隧道监控系统的核心。 其类型的选择和方案的合理性影响隧道监控系统的效率和稳定性，关系到整个隧道的安全。 选型不仅要从本地控制器功能的实现出发，还要从保证隧道监控安全可靠的角度来考虑。

此外，在隧道监控系统中还有一个简单的问题经常被忽视，那就是安装就地控制器和开关的控制箱的密封性。 为了防止烟尘，大多数隧道监控系统设计单位在设计文件中都注明了控制柜的防护等级在IP65以上。 但实际上，许多系统制造商所使用的控制柜远未达到IP65防护等级。 另外，在现场安装过程中，控制柜变形，出线口密封不当，导致控制柜实际上失去了保护能力。