本论文基于一个实际的工程项目—重庆上界高速公路监控系统，是对作者所完成的隧道监控系统的概括总结的基础上完成的。 论文首先简要介绍了上界高速公路监控系统及其子系统—隧道监控子系统的特点、功能和体系结构。然后，研究了目前工控领域中最常见的控制网络技术—现场总线技术，分析了PROFIBUS现场总线技术在隧道监控系统的应用，同时对OPC技术做了深入的研究。在此基础上，对上界高速公路隧道监控系统的网络体系结构进行了分析设计。论文在深入研究统一建模语言(UML)的基础上，采用UML软件建模工具对隧道监控系统软件进行了详细的需求分析与总体设计，建立了隧道监控系统的设备类，设计了系统的数据库，重点分析设计了监控中心隧道监控模块系统软件。最后，给出了系统的具体实现，并深入研究了隧道系统开发过程中的关键技术—组件技术。 本课题的研究与设计综合了网络技术、计算机控制技术、现场总线技术、面向对象设计方法、数据库设计、组件技术等技术。通过对高速公路隧道监控系统的软硬件进行分析设计及实现，论证了PROFIBUS现场总线技术在隧道监控系统应用的优点和可行性，并用实例说明了将UML应用于隧道监控系统软件分析设计中的可行性及其方法。这些理论和方法对隧道监控系统的设计与应用都提供了有益的参考。