鄧瑞明

（甘肅隴南公路局應(yīng)急搶險(xiǎn)保障中心，甘肅 隴南746000）

1 機(jī)電一體化技術(shù)在公路工程應(yīng)用的概況

機(jī)電一體化是電和機(jī)械在系統(tǒng)上進(jìn)行科技式結(jié)合的新型工業(yè)生產(chǎn)模式，在學(xué)術(shù)上又稱為機(jī)械電子工程，是機(jī)械工程與自動(dòng)化的一種。從人為操作的機(jī)電一體化設(shè)備，經(jīng)過科學(xué)技術(shù)的日益革新，已經(jīng)從人工化轉(zhuǎn)為了智能化，生產(chǎn)線上也脫離了人為的重復(fù)操作，轉(zhuǎn)入了無人的生產(chǎn)線，最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的控制，形成自動(dòng)化、智能化和綠色化的機(jī)電一體化總系統(tǒng)。在公路工程實(shí)際的應(yīng)用上，以公路作業(yè)上的施工壓力、天氣環(huán)境因素、人為因素的特點(diǎn)等等，機(jī)電一體化的自動(dòng)化、智能化都為公路工程上的總體工作提供了便利的技術(shù)支撐，更有效地推進(jìn)公路工程的總體實(shí)施，克服了公路工程中平時(shí)會(huì)遇到的困難與阻礙，從而成功構(gòu)建起了公路工程流程化的生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)在公路工程中的精準(zhǔn)應(yīng)用。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在公路工程應(yīng)用中的意義

2.1 能夠進(jìn)行全方位的自我檢測

機(jī)電一體化由于是計(jì)算機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算的結(jié)果，能夠更好地設(shè)置可驗(yàn)證、可進(jìn)行自我檢測的程序，在檢測中更迅速地檢測錯(cuò)誤，及時(shí)修正，保證工程的穩(wěn)定進(jìn)行，也為工程的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的監(jiān)控模式，進(jìn)行全方位、無死角的監(jiān)控，精準(zhǔn)把握好公路工程的進(jìn)展。

除此之外，可感應(yīng)化的數(shù)據(jù)傳感原理形成的監(jiān)控系統(tǒng)不僅應(yīng)用便利，也能更及時(shí)地向相關(guān)人員發(fā)出提醒的警報(bào)，迅速發(fā)現(xiàn)存在問題的部分，讓檢修人員及時(shí)、迅速地檢測并修正問題，防患于未然，提高安全作業(yè)的精度和強(qiáng)度，降低公路工程的總體風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)規(guī)避危險(xiǎn)，保證施工作業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)作。

2.2 提高了公路工程內(nèi)的實(shí)施精度

全國范圍內(nèi)的公路工程不斷展開，對于質(zhì)量和長久使用性的要求也不斷提高。公路工程本身的施工難度大，較多地受天氣影響，在平時(shí)的人為檢測中檢測結(jié)果也容易受影響。而機(jī)電一體化的應(yīng)用，結(jié)合了科學(xué)技術(shù)的最新成果，不受天氣的影響，能夠更精準(zhǔn)的檢測，提高作業(yè)的總體精度。在平時(shí)的公路作業(yè)中，程序化、流程化的人為施工精度參差不齊，機(jī)電一體化無視人為因素，能夠更好地形成一個(gè)固定的程序和流程，按照計(jì)算結(jié)果直接運(yùn)作，更好地規(guī)避了公路作業(yè)上的難點(diǎn)和各路隱患，保證了公路施工的精度[1]。

2.3 使公路工程的施工更加高效化

在對機(jī)電一體化的相關(guān)調(diào)查里，“按照路橋調(diào)度使用標(biāo)準(zhǔn)要求，由節(jié)點(diǎn)層完成數(shù)據(jù)運(yùn)行控制標(biāo)準(zhǔn)，加快了各種機(jī)電一體化與控制系統(tǒng)升級，形成更具穩(wěn)定性的現(xiàn)場作業(yè)工具控制平臺?！睓C(jī)電一體化在公路工程上的應(yīng)用讓機(jī)電以及人機(jī)進(jìn)行更好的融合，穩(wěn)固提高著公路工程施工的效率，縮減不必要的時(shí)間成本，實(shí)際按照精密計(jì)算的結(jié)果完成任務(wù)，不僅精密性高，也高效率地完成了公路工程的實(shí)際應(yīng)用，將公路工程的發(fā)展推動(dòng)到現(xiàn)代化進(jìn)程中，因此也能大范圍地推廣到全國，并且更為迅速地搭建好中國的公路系統(tǒng)。

2.4 降低能源的損耗，提高資源的可利用率

燃油使用率在以前都是人為調(diào)控，通過局部性的調(diào)整來簡單調(diào)整機(jī)器的輸出功率。但因人為因素的不確定，往往會(huì)出現(xiàn)能源損耗、變換程度少的情況，不利于整個(gè)公路工程的可持續(xù)發(fā)展。能源損耗不斷加深，燃油使用率不斷的降低，不僅大大增加了工程的資源成本，也加重了財(cái)政負(fù)擔(dān)，越滾越大，最終阻礙到了工程作業(yè)本身的進(jìn)度。機(jī)電一體化可以利用電子控制技術(shù)進(jìn)行精密的計(jì)算與對比，能夠有效降低工作效率，提高燃油的使用率，將成本大大降低，能夠?qū)⑹∠聛淼某杀居玫焦こ痰膭e處，完善公路工程的整體搭建，提高總體工程作業(yè)的質(zhì)量。在控制流程上，也實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化的操作，在一體化的操作上提高現(xiàn)場的作業(yè)效率，減少不必要的資源損耗。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

3.1 以傳感器系統(tǒng)為主的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

智能化技術(shù)的不斷延展，處理器速度的提高以及微機(jī)高性能化，智能控制算法的集成與傳感器系統(tǒng)的智能化，都有力地推動(dòng)著機(jī)電一體化產(chǎn)品向著智能化的方向發(fā)展。機(jī)電一體化在傳感器系統(tǒng)智能化上的發(fā)展，為監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)步提供了重要的技術(shù)資源。在公路監(jiān)控系統(tǒng)里，一般分為外場及內(nèi)部，而在總體上又分為監(jiān)控站、監(jiān)控分中心及監(jiān)控總中心?？傮w架構(gòu)又以視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)為基礎(chǔ)，主要分為前端電視監(jiān)控系統(tǒng)、專用網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)、指揮監(jiān)控系統(tǒng)等5大部分，都通過傳感器系統(tǒng)在智能化上的深入不斷提高。在以前，人為的監(jiān)控管控容易出現(xiàn)紕漏，無法有效捕捉隱患。機(jī)電一體化在公路監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用，以高性能的處理器及高質(zhì)量的微機(jī)為基礎(chǔ)，提高監(jiān)控和信息處理、報(bào)警系統(tǒng)的敏感度和精準(zhǔn)度，一旦有問題發(fā)生，工作異常，監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)通過預(yù)警傳遞給控制人員，迅速遏制住隱患的源頭。

3.2 機(jī)電一體化的智能化應(yīng)用

機(jī)械智能化，指的是對機(jī)械制造的整個(gè)周期內(nèi)，無需人類逐一設(shè)計(jì)，而是由智能系統(tǒng)自行作出決斷，以高精準(zhǔn)度的計(jì)算速度執(zhí)行，以此來提高總體的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量。機(jī)電一體化朝著智能化的方向發(fā)展，能夠在公路工程的施工上不斷通過計(jì)算調(diào)整來適應(yīng)復(fù)雜多變的工況作業(yè)，在勘察、測量、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、管理等工作展開智能化的工序，為公路工程的構(gòu)造提供更為便利的服務(wù)性技術(shù)。對于氣候、地形、土質(zhì)、運(yùn)輸、場地的因素影響，機(jī)電一體化的智能化能夠更好地規(guī)避，減少不必要的因素影響而產(chǎn)生的各種損耗。而在路基的夯實(shí)上，機(jī)電一體化的實(shí)施也能夠更加精準(zhǔn)地劃分好路基的路況，根據(jù)大數(shù)據(jù)計(jì)算出合適的方案。在排水系統(tǒng)上，也能通過智能化上的改善不斷優(yōu)化排水系統(tǒng)，從總體上改善排水系統(tǒng)受各種因素影響而不利的地方。在設(shè)備調(diào)控上，對于各種輔助作業(yè)的機(jī)械與設(shè)備可實(shí)現(xiàn)微操上的精準(zhǔn)調(diào)控，對于設(shè)備后期的處理和保護(hù)都起到了重要的作用[2]。

3.3 機(jī)電一體化的模塊化作業(yè)應(yīng)用

控制模式上的優(yōu)化以及操作模式上的簡化，都為機(jī)電一體化的模塊化作業(yè)提供了更好的運(yùn)行條件。隨著智能模塊化的實(shí)施，機(jī)電一體化可以利用固定的程序模塊與機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有機(jī)的組合，進(jìn)行特定工況的作業(yè)。在鋪設(shè)道路的工況上，可以采用相關(guān)的設(shè)備來進(jìn)行模塊化的作業(yè)，根據(jù)不同的路況以及鋪設(shè)需求來進(jìn)行不同模塊上的模式設(shè)定，在不同的工段上設(shè)置好相關(guān)固定的效率、速度、程序等等。減少自然因素和人為因素等等不穩(wěn)定的情況，公路工程本身能夠在無干擾的環(huán)境下進(jìn)行模塊化的作業(yè)工作，在監(jiān)控系統(tǒng)的智能化管理中，也能更好實(shí)現(xiàn)工作及被監(jiān)管的工作程序，將公路工程的施工過程實(shí)現(xiàn)無人化、自動(dòng)化的運(yùn)行，更好地交給機(jī)械本身來處理，減少因不穩(wěn)定因素而產(chǎn)生的錯(cuò)誤的發(fā)生。

3.4 機(jī)電一體化的綠色化應(yīng)用

機(jī)電一體化的綠色化，能夠最大限度減少對生態(tài)環(huán)境的影響。降低能源的損耗，提高能源的利用率，讓未來的機(jī)電一體化朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。機(jī)電一體化的智能化、模塊化、自動(dòng)化使用，都對資源的節(jié)約起到了很大的作用。只用少量的智能化計(jì)算，就可以實(shí)現(xiàn)大量的工程計(jì)算，簡化了計(jì)算過程，也提高了計(jì)算效率。用精密的計(jì)算推動(dòng)工程的發(fā)展，機(jī)電一體化的綠色化應(yīng)用，減少對環(huán)境的破壞，也最大程度上保護(hù)了環(huán)境本身。高效率的機(jī)械作業(yè)，降低了不必要的損耗度，不僅是機(jī)械本身的損耗，也是能源上的損耗。并且，機(jī)電設(shè)備應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)化控制體系，也為控制流程的最優(yōu)化提供了可實(shí)現(xiàn)的可能性，讓機(jī)電設(shè)備本身的損耗率降低，同樣也為綠色環(huán)境的改善提供了有力的條件。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在公路工程中的具體應(yīng)用

4.1 在高速公路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著中國信息化建設(shè)的不斷加快，在進(jìn)行高速公路的現(xiàn)代化建設(shè)過程中，不斷地向智能化、信息化、高效化發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)在高速公路的建設(shè)過程中逐漸被深入應(yīng)用，具體的應(yīng)用范圍包括通信系統(tǒng)、電子繳費(fèi)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)等。其中最主要的應(yīng)用環(huán)境就是通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，機(jī)電一體化在這過程中作為一種主流技術(shù)參與高速公路網(wǎng)絡(luò)通信的建設(shè)。通過信息傳送以及網(wǎng)絡(luò)傳遞體系的構(gòu)建，將高速公路的各個(gè)子系統(tǒng)，也就是信息處理中心、道路安全管理部門、繳費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、供電照明系統(tǒng)等進(jìn)行連接和信息傳遞。最大程度上提高中國交管部門對高速公路整體運(yùn)行狀況的管理和干預(yù)，大大提高了道路交通工程設(shè)施的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性?？梢哉f，通信系統(tǒng)是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的主流環(huán)境，將高速公路工程設(shè)施運(yùn)行的實(shí)際情況通過數(shù)字信息化處理和信息傳送實(shí)時(shí)傳遞。真正意義上實(shí)現(xiàn)中國高速公路數(shù)據(jù)資料的數(shù)字化處理，提高人們?nèi)粘Ｍㄐ械陌踩院涂煽啃浴?/p>

4.2 在高速公路電子繳費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著中國基礎(chǔ)建設(shè)能力的不斷提高，高速公路的總里程數(shù)和規(guī)模越來越大。因此，交通設(shè)施體系也在不斷地進(jìn)行完善升級。越來越多的人們在出行方式上選擇高速公路，尤其是近年來私有車輛規(guī)模的不斷擴(kuò)大，極大地增加了中國高速公路的運(yùn)行壓力。為促進(jìn)中國高速公路的正常運(yùn)營，并進(jìn)一步提高運(yùn)營效率，必須要在交通工程設(shè)施中實(shí)行電子繳費(fèi)。目前中國大多數(shù)高速公路都需要進(jìn)行繳費(fèi)，以半自動(dòng)化收費(fèi)和電子收費(fèi)為主。汽車數(shù)量的不斷增加，增大了中國高速公路的運(yùn)行壓力。半自動(dòng)化的收費(fèi)方式仍然需要人工進(jìn)行干預(yù)，這無疑增加了時(shí)間成本和人力成本，在節(jié)假日等高峰期極容易造成堵塞以及交通事故的發(fā)生。為保證中國高速公路的正常運(yùn)行以及繳費(fèi)工作的高效率開展，將機(jī)電一體化技術(shù)在高速公路的繳費(fèi)工作中應(yīng)用開來，目前電子繳費(fèi)系統(tǒng)已經(jīng)逐漸取代了泛自動(dòng)化的收費(fèi)系統(tǒng)。相關(guān)部門可以通過高速公路各個(gè)路段的監(jiān)控系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)，準(zhǔn)確地對高速公路用戶總里程進(jìn)行詳細(xì)的記錄和數(shù)據(jù)展示。在繳費(fèi)的方式上也更加多樣化，除去可以通過紙幣繳費(fèi)之外，還可以通過第三方支付平臺以及網(wǎng)絡(luò)繳費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行繳費(fèi)，取代了傳統(tǒng)人工的繳費(fèi)模式，最大程度上提高了中國高速公路的運(yùn)行效率[3]。

4.3 在高速公路照明供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

照明供電系統(tǒng)是中國進(jìn)行現(xiàn)代化高速公路建設(shè)過程中必不可少的重要組成部分，尤其是中國目前運(yùn)輸壓力正以極快的速度上升。高速公路在夜間的車流量逐年遞增。高速公路工程的建設(shè)拉近了各個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)距離，促進(jìn)了不同地區(qū)的綜合發(fā)展和文化交流，但也增大了高速公路的交通安全隱患，夜間交通事故的發(fā)生率也逐漸上升。為了進(jìn)一步提高高速公路夜間行車的安全性和便利性，通過機(jī)電一體化技術(shù)將照明供電系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的完善，加強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)施、通風(fēng)以及照明等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和完善。同時(shí)，為了更好地提高高速公路夜間應(yīng)急處理能力，必須建立完善可行的網(wǎng)絡(luò)信息管理體系，采用目前最先進(jìn)的供電系統(tǒng)，促進(jìn)夜間供電的穩(wěn)定運(yùn)行。防止由于供電不良導(dǎo)致夜間交通事故的發(fā)生。

4.4 在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在高速公路所有的功能系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。監(jiān)控系統(tǒng)也是連接高速公路運(yùn)行狀況以及交管部門之間的紐帶。目前，中國高速公路監(jiān)控系統(tǒng)在組成上，主要以監(jiān)控站、外場設(shè)備、監(jiān)控總中心以及監(jiān)控分中心等工程設(shè)施組成。監(jiān)控系統(tǒng)不斷完善，可以最大程度上對整體的車流量以及運(yùn)營狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和記錄。目前，在中國高速公路的各個(gè)路段，無論是隧道還是山區(qū)，都有著監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋和應(yīng)用。機(jī)電一體化技術(shù)的飛速發(fā)展，讓中國高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)不斷升級更新，幫助中國交管部門以及安全管理中心可以針對高速公路中的突發(fā)情況及時(shí)進(jìn)行應(yīng)急處理。除此之外，在高峰期時(shí)還可以對交通堵塞進(jìn)行提前的預(yù)警和及時(shí)疏導(dǎo)，最大程度上降低中國高速公路事故的發(fā)生概率。在節(jié)假日旅游的高峰期出現(xiàn)擁堵情況以及交通狀況不佳的高頻期，會(huì)嚴(yán)重影響到中國交通運(yùn)輸?shù)男屎婉{乘人員的生命安全，因此為了進(jìn)一步提高中國高速公路各個(gè)路段的管理能力以及交通擁堵的疏導(dǎo)，必須進(jìn)一步對中國高速公路的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級改善，讓監(jiān)控設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)相結(jié)合，提高視頻信息傳輸?shù)男?，快速對高速公路車輛的狀況進(jìn)行應(yīng)急處理，保障高速公路長期穩(wěn)定運(yùn)行。

5 機(jī)電一體化技術(shù)在中國交通工程設(shè)施中的發(fā)展態(tài)勢

隨著中國交通網(wǎng)絡(luò)體系的不斷完善，高速公路的總里程和覆蓋范圍逐年遞增，為了進(jìn)一步提高中國高速公路的現(xiàn)代化建設(shè)，加強(qiáng)機(jī)電一體化技術(shù)在交通工程設(shè)施中的應(yīng)用，必須進(jìn)一步深入研究，最大程度上提高中國交通工程設(shè)施的安全性以及運(yùn)輸?shù)男?。交通運(yùn)輸業(yè)是中國的基礎(chǔ)性行業(yè)，提高覆蓋面和現(xiàn)代化程度能夠最大程度上提高人民群眾的出行體驗(yàn)。機(jī)電一體化技術(shù)參與了中國各個(gè)行業(yè)的發(fā)展，具有十分良好的發(fā)展前景。因此，在未來，機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)不斷對中國交通運(yùn)輸?shù)哪Ｊ胶瓦\(yùn)營效率進(jìn)行改良升級。機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)對系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次優(yōu)化和改良，將通信系統(tǒng)中融入場外的不同交通工程設(shè)施，同時(shí)，對各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)接口的連接，從而實(shí)現(xiàn)在通信系統(tǒng)的管理過程中將收費(fèi)和監(jiān)控共同進(jìn)行管理，最大程度上提高運(yùn)營的效率，減少人力成本上的投入。

6 結(jié)束語

機(jī)電一體化在公路工程的應(yīng)用前景無疑是寬廣的。隨著科學(xué)技術(shù)時(shí)代的發(fā)展，高新技術(shù)隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來而得到進(jìn)一步提升，方便人們生活的同時(shí)，也為各種工程的展開提供了技術(shù)上的穩(wěn)固幫助。機(jī)電一體化的高效化、智能化、自動(dòng)化、模塊化、綠色化，提高了公路工程的總體質(zhì)量，也為作業(yè)本身減少了很多不穩(wěn)定因素的阻力。隨著工程的大量實(shí)施，機(jī)電一體化在工程方面的作業(yè)將會(huì)不斷地被普遍推廣并運(yùn)用，占據(jù)技術(shù)時(shí)代的全自動(dòng)化優(yōu)勢。