高速公路機電智能化管理系統(tǒng)設(shè)計

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摘要：本文簡單介紹了高速公路機電系統(tǒng)的組成和現(xiàn)狀，論證了高速公路機電設(shè)備智能化管理的實際意義，并針對高速公路路網(wǎng)的管理系統(tǒng)智能化設(shè)計進行了研究。從目前的發(fā)展?fàn)顩r來看,高速公路機電系統(tǒng)走向智能化已成為必然趨勢，機電設(shè)備的技術(shù)先進程度已經(jīng)對智能化管理產(chǎn)生了深遠影響，研究成果對未來的高速公路全面實現(xiàn)智能化管理以及機電系統(tǒng)智能化升級有著重要意義。

關(guān)鍵詞：機電管理；高速公路；智能管理；系統(tǒng)設(shè)計

引言

隨著“一帶一路”在全世界的大力推廣，國家在高速公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面加大了建設(shè)力度，更密集的高速公路路網(wǎng)管理系統(tǒng)正在逐漸完善[1]。由于機電設(shè)備分布零散，傳統(tǒng)高速公路機電系統(tǒng)中存在管理效率低、應(yīng)急反應(yīng)不及時等問題。因此，若能通過現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，搭建出現(xiàn)代化的智能化網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)高速公路機電設(shè)備的集中管理控制，對高速公路的安全運營具有重要意義[2]。目前，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于高速公路機電管理系統(tǒng)展開了大量研究，如吳昊[3]討論了高速公路智能化對機電系統(tǒng)的影響，對于高速公路的機電系統(tǒng)具體標(biāo)準(zhǔn)性要求、使用以及建設(shè)方向給出了相關(guān)建議。王嶺[4]闡述了高速公路機電設(shè)備智能化管理在提高事故應(yīng)急反應(yīng)的實時性、增強機電設(shè)備養(yǎng)護管理的主動性、獲得直接經(jīng)濟效益等方面的意義。譚宇[5]探討了在高速公路管理涉及的工作相對較多，傳統(tǒng)管理模式無法達到管理要求情況下將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用其中便可促進高速公路管理水平的全面提升。隨著現(xiàn)代科技尤其是通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及智能化在各個領(lǐng)域的普及，先進的高速公路通信網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的智能化控制功能在理論上和技術(shù)上已經(jīng)有了顯著突破，但對于高速公路機電智能化管理還存在局限性，基于此，本文深入研究了高速公路機電智能化管理的設(shè)計理念，并針對機電設(shè)備全面實現(xiàn)智能化管理給出了相關(guān)建議。

1高速公路機電系統(tǒng)組成及現(xiàn)狀

高速公路機電系統(tǒng)是一個比較復(fù)雜的組織運營系統(tǒng)，其高效管理運營是高速公路信息化和現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。高速公路機電系統(tǒng)能夠使交通運營達到安全、舒適、高效的狀態(tài)。高速公路機電系統(tǒng)一般由監(jiān)控、通信、供配電和隧道機電系統(tǒng)等部分組成，具體如圖1所示。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)高速管理養(yǎng)護公司對機電系統(tǒng)的管理養(yǎng)護重視程度較低，存在設(shè)備檢修不及時、管理無規(guī)則、管養(yǎng)經(jīng)費欠缺等問題。目前，國內(nèi)尚無針對高速公路機電設(shè)備養(yǎng)護費用預(yù)算的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致上級部門對高速機電系統(tǒng)管理不夠完善。因此，深入研究高速公路機電管理系統(tǒng)具有重要意義。

2高速公路機電設(shè)備智能化管理的意義

2.1提高應(yīng)急反應(yīng)能力

若高速公路機電設(shè)備均能實現(xiàn)智能化管理，實際搶修中常出現(xiàn)的“無法定位設(shè)備故障點”發(fā)生頻率將極大程度上得到降低，運用智能化管理系統(tǒng)(見圖2)可以迅速定位設(shè)備發(fā)生故障部位，相關(guān)部門可以快速、有針對性地進行處理和采取應(yīng)急措施。在機電設(shè)備的實踐應(yīng)用中，智能化管理高效傳遞、處理和應(yīng)對突發(fā)事件。比如，當(dāng)高速公路中出現(xiàn)的收費站點或某路段停電事故時，智能化管理系統(tǒng)的集控平臺會及時得到精確站點或者路段的停電訊息，并快速通知距離最近的備勤部隊進行維護、搶修。在跨江、跨海大橋中的電梯操作中，曾出現(xiàn)過大橋工人甚至游客被困電梯的情況，因此，在電梯中運用實時監(jiān)控平臺能夠及時確定電梯發(fā)生的故障部位及原因，方便管理人員采取應(yīng)急措施，保障被困人員的安全。

2.2提高管理水平

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，各行業(yè)都已進入到信息化的共享時代，大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)來臨。同樣，機電設(shè)備智能化管理平臺的大數(shù)據(jù)管理也提上了日程。通過對各個終端收集的大量數(shù)據(jù)進行分析，可以有效得到許多相關(guān)信息，同時對相關(guān)信息進行數(shù)據(jù)處理、對策制定及分析，提高管理者的實際管理水平，減少不必要的經(jīng)濟損耗。如通過對歷年來的設(shè)備故障情況的統(tǒng)計，可以幫助管理者更好地對設(shè)備進行維護、更新、換代等操作；通過對功率損耗的長期統(tǒng)計，可以對損耗較大的硬件部位采取維護措施，以提高電能傳輸質(zhì)量、節(jié)約能源。

2.3數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

在大數(shù)據(jù)的前提下，如何實現(xiàn)高速公路路網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息即時共享，建立一個面向整個路網(wǎng)的建筑信息模型，已成為現(xiàn)階段的研究發(fā)展方向。信息模型建筑，既有助于基層操作人員更好了解路段情況，也對高層管理人員制定新的對策方針提供了方向，同時也為以后的機電設(shè)備人員的招聘和發(fā)展提供了新的思路，在一定程度上實現(xiàn)了設(shè)備管理流程的變革和重組。雖然高速公路路網(wǎng)的設(shè)備智能化管理逐步邁向新的發(fā)展水平，但在實踐應(yīng)用中依然存在許多困難和問題，且需要考慮的角度和影響因素也在增多，比如對具體設(shè)備的控制方式、特殊環(huán)境的限制等技術(shù)上的因素，對管理單位的人員招聘、組織模式等行政機關(guān)上提出新的要求，以及隨著智能化設(shè)備增多而帶來的設(shè)備安全問題、設(shè)備經(jīng)濟問題等。

3高速公路機電智能化管理系統(tǒng)設(shè)計研究

3.1高速公路路網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

在現(xiàn)代的高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)中，采用監(jiān)控系統(tǒng)進行實時采集路況信息的作業(yè)手段，已經(jīng)成為一種基礎(chǔ)但也必可少的技術(shù)手段。監(jiān)控系統(tǒng)通過技術(shù)發(fā)展的成熟傳感器和攝像頭來捕捉信息，借助中端媒介，將收集到的消息發(fā)送到處理室的計算機上，以達到對信息收集、綜合和處理的目的。監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)的“眼”、“腦”和“口”，通過眼收集信息，經(jīng)計算機和人腦的處理，最終通過實時通訊手段下達到各單位，實現(xiàn)對道路實況的指揮和控制，在提高公路運營率的同時，減少了公路運營成本，形成了科學(xué)的管理控制方案和管理-指揮-反饋的良性循環(huán)。在監(jiān)控系統(tǒng)的作用下，可以和交管部門實行聯(lián)動，針對性調(diào)整實施交通路況，按照具體的功能需求以及實際設(shè)備的功能特點，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下分系統(tǒng)組成：(1)信息采集系統(tǒng)信息采集分系統(tǒng)是現(xiàn)代高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)的“眼”，通過監(jiān)控攝像頭、傳感器、測速儀等設(shè)備的有機結(jié)合，組成路面交通數(shù)據(jù)即時收集系統(tǒng)，獲取高速公路的各路段的實時路況、交通信息、車輛數(shù)據(jù)等，其中最主要設(shè)備是車輛超聲波檢測設(shè)備。(2)信息顯示系統(tǒng)信息顯示分系統(tǒng)主要是指交通信息顯示分系統(tǒng)，作為信息采集分系統(tǒng)的一種輔助手段，主要包括變化限速引導(dǎo)系統(tǒng)和情報顯示板系統(tǒng)兩個部分：前者是對車道路況的變化限速來進行處理，以實現(xiàn)對各個車道、車速的最優(yōu)配置，確保不同車速的車輛能夠完美利用車道，后者是通過收集的信息進行分類、顯示，通知過往車輛前方路況信息并在需要時發(fā)出警戒、禁止通行等攔截信息。(3)計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)相當(dāng)于現(xiàn)代高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)的“腦”，是整個信息采集分系統(tǒng)的匯聚地，也是指揮、控制其他系統(tǒng)的樞紐。通過計算機網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)連接網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他分系統(tǒng)，形成整個現(xiàn)代高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)和計算機的構(gòu)件一樣，分為主要軟件和硬件兩部分，主機、輔助設(shè)備等硬件在設(shè)備層面上支撐著整個系統(tǒng)的運營，與其匹配的監(jiān)控系統(tǒng)終端軟件、網(wǎng)絡(luò)通信連接設(shè)備、數(shù)據(jù)實時監(jiān)控系統(tǒng)等軟件負責(zé)具體路段的操作。(4)交通控制系統(tǒng)高速公路交通控制監(jiān)測系統(tǒng)是現(xiàn)代高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)的“口”，通過信息采集分系統(tǒng)發(fā)送信息，經(jīng)計算機網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)的處理后，指令傳遞到交通控制分系統(tǒng)并進行實施。交通控制分系統(tǒng)由于交通控制的差異性，分為選擇目標(biāo)、確定方法和參數(shù)設(shè)置等三方面，可以提前根據(jù)選擇目標(biāo)和確定方法的不同，進行不同的參數(shù)設(shè)置，也可以提前設(shè)置好各種路況信息，由實況的交通控制分系統(tǒng)根據(jù)道路信息自我調(diào)控。其中參數(shù)中最主要的是流量控制，通過流量控制的不同，將實際的控制方法也需劃分為高速匝道控制以及高速主干道控制兩大類和定時調(diào)節(jié)控制、整發(fā)牛頭灣郵輪碼頭和金井郵輪碼頭，通過對已建貨運泊位的技術(shù)改造滿足郵輪靠泊需求，以節(jié)約投資，擴大產(chǎn)出效能。牛頭灣郵輪碼頭重點發(fā)展郵輪始發(fā)港航線；金井、澳前郵輪碼頭以始發(fā)港航線起步，重點發(fā)展訪問港航線；瑯岐及福鼎郵輪碼頭重點發(fā)展沿海郵輪的訪問港航線。

參考文獻

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作者：郭書翊 單位：山西交通科學(xué)研究院集團有限公司