文／許正鵬 云南云嶺高速公路交通科技有限公司 云南昆明 650000

引言：

智能化、自動化作為時代發(fā)展的代名詞，不斷充斥于人們生活的各領域中，對社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要的作用。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)精準、客觀收集及分析各類信息，并及時將各類信息完成終端傳輸存儲，針對異常狀況可及時報警，提高各類故障響應度。公路監(jiān)控系統(tǒng)電氣應用自動化，可促使內(nèi)部單元實現(xiàn)一體化，達成信息共享目標，整個系統(tǒng)運行更具高效性及可靠性。

1、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的任務目標和構(gòu)成

高速公路監(jiān)控主要是開展公路監(jiān)視和控制工作，從其自身實際性能分析，監(jiān)視功能主要體現(xiàn)在日常高速公路運營實際狀況，對路面數(shù)據(jù)進行檢測、設備運行狀況；控制主要是指針對監(jiān)測傳輸相應的數(shù)據(jù)做好統(tǒng)一化分析，以此為基礎制定相應的決策。實施高速公路監(jiān)控系統(tǒng)應參考氣候條件、交通行車流量、路面形成狀況等做好系統(tǒng)性監(jiān)控，以此制定相適應的控制方法進一步優(yōu)化改善交通形成環(huán)境，顯著提升公路服務水平。公路監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成包含三個模塊，即管理中心、通信模塊及控制中心，三個模塊實際功能不盡相同，體現(xiàn)在以下幾方面：首先，管理中心主要肩負相關數(shù)據(jù)信息收集、分析的功能，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)實施中需充分具備應急處理、攝像顯示功能；其次，通信模塊主要是保證各模塊間通信業(yè)務，將收集匯總相關數(shù)據(jù)進行分類上傳，將此類信息存儲于數(shù)據(jù)庫內(nèi)，保證其內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)信息格式統(tǒng)一；最后，控制中心模塊——作為監(jiān)控系統(tǒng)的“大腦”，通過統(tǒng)一性做好調(diào)配進一步完善公路監(jiān)控正常運行。

2、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)電氣自動化功能要求及特征

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)電氣自動化，為保證獲取良好的應用成效，需積極掌握其自身基本功能要求，為后續(xù)合理化應用提供保證，主要體現(xiàn)在兩方面：第一，安全高效率。公路監(jiān)控系統(tǒng)作為一個綜合系統(tǒng)，其充分應用電氣自動化，內(nèi)部包含多個系統(tǒng)，主要為實現(xiàn)機電工程和運輸車輛分工，保證上下層處于協(xié)調(diào)狀態(tài)，以此確保其高效運營。當下高速公路監(jiān)控系統(tǒng)電氣自動化實際應用過程中，仍存在部分不穩(wěn)定因素，所以需注重安全高效控制。第二，可靠性要求。高速工程初期施工和運行過程中，采取多種措施保證供電可靠性，但其僅適用于部分公路工程，未來發(fā)展中應用電氣自動化，需充分保證其可靠性。公路監(jiān)控系統(tǒng)利用電氣自動化特征如下：①一體化。道路監(jiān)控融入電氣自動化，從本質(zhì)突破原有系統(tǒng)內(nèi)部各單元獨立運行不足，將子系統(tǒng)完美進行銜接，同時查看相應的操作數(shù)據(jù)進行。②兼容性。高度公路監(jiān)控系統(tǒng)電氣自動化，保證計算機系統(tǒng)自身兼容基礎上，實現(xiàn)移動終端瀏覽，最終實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)高效化管控。系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)管理可保證動態(tài)化傳輸，達成實時分析、報警同步化，為高速公路監(jiān)控管理人員提供便捷性。③誠信化。該系統(tǒng)全面覆蓋高速公路實際建設監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)，對關鍵信息進行合理化管控，以此滿足監(jiān)控系統(tǒng)信息化基本需求。

3、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)實施電氣自動化方式

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)全面貫徹電氣自動化，作為一項綜合性管理體系，高速公路正式運營過程中，主要以分散、集中化管控、信息共享為核心主趨，以區(qū)域化監(jiān)控管理通過現(xiàn)場實現(xiàn)總線銜接，最終匯集于后臺。電氣自動化高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)監(jiān)控方法優(yōu)勢更為凸顯，結(jié)構(gòu)實際安裝具有靈活性、便捷性，可從本質(zhì)層面保證公路監(jiān)控系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。

3.1 遠程監(jiān)控方式

遠程監(jiān)控方式針對初期研發(fā)自動化系統(tǒng)具有良好的優(yōu)勢，其核心應用思想在于模擬電路，主要是由多個硬件構(gòu)成，此種工作模式下主要是依附硬件完成相關信息收集和判斷，針對當下產(chǎn)生問題難以完成運行控制。遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)可充分依托網(wǎng)絡管理采集站，靈活切換并控制任意一個監(jiān)控點現(xiàn)場，實施總體監(jiān)控，進一步對整個區(qū)域內(nèi)做好視頻監(jiān)控。針對集中式監(jiān)控模式，此種監(jiān)控方式不受其中內(nèi)部某一設備異常終止工作，所以實際應用可靠性進一步提升，應用更具靈活性及可靠性。此種監(jiān)控方式主要不足在于，僅適用于小范圍內(nèi)監(jiān)控工作，相較于整個系統(tǒng)電氣自動化監(jiān)控裝置，其自身仍存在很大差距。

3.2 集中監(jiān)控系統(tǒng)

集中式監(jiān)控系統(tǒng)實際應用具有一定的便捷性，且正式投產(chǎn)使用后運維工作便捷，對監(jiān)控系統(tǒng)自身防護要求較低，從經(jīng)濟、功能等層面均存在顯著優(yōu)勢。集中監(jiān)控端可將多個網(wǎng)絡攝像機畫面處于一個畫面中進行集中監(jiān)控和管理的監(jiān)控軟件，自身傳輸圖像畫面較為流暢、清晰度較高，通過遠程調(diào)看相應的食品圖像和監(jiān)控視頻等功能，為高速公路提供更高效的管理方法，提高經(jīng)營管理水平。但因多元化功能交由同一個處理器工作，加劇其自身實際工作負擔，整體操作具有一定的復雜性，不利于整個系統(tǒng)運行可靠性及穩(wěn)定性。原有線路較多，線路維護層面易產(chǎn)生問題，隔離刀閘若選取為硬接線，易導致設備難以處于正常工作狀態(tài)，此種設備實現(xiàn)二次連線復雜性加劇，以及實際操作中插線存在較大失誤，導致設備難以處于正常運行中，增加人員維護工作量[1]。

3.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

現(xiàn)場總線實際應用過程中，不僅從本質(zhì)層面升級改善遠程監(jiān)控方法，而且其監(jiān)控方法更具針對性，不同間隔的監(jiān)控功能存在差異性，結(jié)合有效時間間隔狀況，布設相應的功能顯示工作，如此可提供相應的質(zhì)量控制措施。因選用模式存在差異性，選取間隔段可靈活性實現(xiàn)裁剪，如此可有效節(jié)省相應的線路費用支出。作為一類智能化設備，各裝置間存在一定的獨立性，且依托網(wǎng)絡完成銜接，確保網(wǎng)絡組態(tài)自身具有靈活性和功能性。需強調(diào)的是，整個系統(tǒng)間功能均是獨立的，其中任何一個裝置產(chǎn)生故障，雖然一定程度上影響設備元件，但是不會造成設備癱瘓，所以應用更具便捷性。

4、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的電氣自動化應用

4.1 自動化監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)主要包含兩大模塊，即中央監(jiān)控系統(tǒng)、區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)，不同模塊內(nèi)部構(gòu)成不盡相同，所承擔的主要職能差異性較大，實現(xiàn)該系統(tǒng)電氣自動化，運行人員可及時掌握相關設備運行狀況，針對可能出現(xiàn)故障部位進行預先估測，以此為基礎采取有效的控制措施，有助于高效性完成管控工作。

4.1.1 中央監(jiān)控系統(tǒng)

(1）系統(tǒng)構(gòu)成

中央監(jiān)控系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)構(gòu)成，不僅包含監(jiān)控計算機、顯示設備，而且包含打印設備等，依托環(huán)境參數(shù)檢測、監(jiān)視、報警等系統(tǒng)形成一個完整回路，動態(tài)化獲取有關交通、環(huán)境異常等數(shù)據(jù)信息，將該信息實時傳輸至計算機控制中心內(nèi)，交由其發(fā)布相應的指令，對現(xiàn)場區(qū)域內(nèi)各模塊進行控制，實現(xiàn)多元化功能目標。

(2）系統(tǒng)功能

為從本質(zhì)層面吻合公路管理、控制中心改造基本要求，設計過程中充分依托發(fā)布多個指令，對交通運行過程中存在異常信息做好控制。中央監(jiān)控系統(tǒng)控制方式包含兩種，即自動化控制、人為干預，不同控制方式特征不一，最終獲取成效不盡相同，通過實現(xiàn)系統(tǒng)電氣自動化，可全面、高效完成高速公路區(qū)域內(nèi)所有相關設備，并保證其自身功能處于正常狀況。系統(tǒng)進入自動化控制狀態(tài)，正常工作過程中，遇見異常狀況，系統(tǒng)會第一時間中斷正常運行工作流程，靈活性調(diào)整至緊急處理工作狀態(tài)，系統(tǒng)性分析上述異常工作核心因素，以此為基礎，積極調(diào)出相應的控制方案和指令，同時動態(tài)化進行報警，為相關管理人員提供警示，待工作人員信息確認之后，方可開展后續(xù)控制方案。該系統(tǒng)實現(xiàn)電氣自動化控制功能如下：第一，報警自動化管理功能。處于高速公路各類設備中應用預警系統(tǒng)，可對全過程范圍內(nèi)設備進行動態(tài)化檢索，動態(tài)化監(jiān)測該設備實際云頂狀況，結(jié)合實際狀況布設初期正常范圍數(shù)值，若受外界因素影響導致系統(tǒng)難以處于正常工作，可進行動態(tài)化預警。針對各類異常狀況，均可實現(xiàn)動態(tài)化警報，如火災、交通擁堵、C0 濃度與煙霧濃度異常等，通過該系統(tǒng)實時傳輸相關信息，促使終端可在第一時間接收相關信息，及時辨識異常狀況，精準性確定相關異常狀況，結(jié)合實際狀況制定合理化解決措施，為啟動控制方案提供保證。第二，場區(qū)設備遠程、分級、聯(lián)動自動化控制，該系統(tǒng)可積極匯總現(xiàn)場信息視頻信號，以顯示屏為核心傳輸媒介，客觀、完整呈現(xiàn)現(xiàn)場實際狀況，可對現(xiàn)場視頻信號顯示、切換等功能，具有較強的防御功能。第三，自行完成環(huán)境、交通等相關數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計，將其與以往歷史數(shù)據(jù)進行比對，最終以圖形呈現(xiàn)交通運行狀況。可高度仿真模擬當下實際公路交通運行狀況，定期生成相應的匯總圖表數(shù)據(jù)，以此確定交通運輸特征及規(guī)律，結(jié)合實際狀況發(fā)布相關交通信息數(shù)據(jù)，保證信息共享。以日、月為核心周期，按照初期相關固定格式，定期發(fā)送相應的統(tǒng)計報表。將數(shù)據(jù)自動化備份，盡可能恢復多個功能，自動檢測系統(tǒng)內(nèi)各類設備、軟件運行狀況，若一經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)相關異常狀況，可在自行發(fā)送相關警報的同時，出具相應的診斷報告，為相關人員確定故障和制定解決措施提供強有力的參考[2]。

4.1.2 區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)

區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)主要是由觸摸屏構(gòu)成，承擔針對場區(qū)內(nèi)外設備全面控制和監(jiān)視，區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)可持續(xù)性匯集相關信息，以此為基礎結(jié)合其實際方案，完成與之相關聯(lián)交通控制設備監(jiān)控功能。

4.2 現(xiàn)場控制系統(tǒng)

4.2.1 系統(tǒng)組成

現(xiàn)場控制主要是由隧道內(nèi)區(qū)域控制器、變電所所構(gòu)成，不同構(gòu)成模塊自身承擔相關職責不盡相同，前者核心功能在于對隧道內(nèi)相關設備進行全方位控制，以此判定其是否存在異常狀況，后者主要是針對變電所內(nèi)部配電設備的運行、故障等多個功能監(jiān)控。將全部區(qū)域內(nèi)控制器主要通過以太網(wǎng)進行銜接，將隧道內(nèi)場外設備實際運行狀態(tài)、故障等信息動態(tài)化傳輸至中央監(jiān)控系統(tǒng)，中央監(jiān)控系統(tǒng)接收相關信息，結(jié)合初期設定流程，對其信息進行綜合性分析，結(jié)合當下實際運行狀況，由中央監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送相應的指令，保證后續(xù)多元化功能的達成。

4.2.2 系統(tǒng)功能

現(xiàn)場控制系統(tǒng)實現(xiàn)電氣自動化，其自身具有的功能較多，主要體現(xiàn)在以下幾方面：首先，處于正常狀況下，應按照系統(tǒng)內(nèi)部自身配置控制方案，從本質(zhì)層面實現(xiàn)自動化控制，若實際運行過程中存在特殊狀況，會第一時間向操作人員發(fā)送警報，結(jié)合異常狀況信息，同步為管控人員提供相應的解決控制方案，待工作人員結(jié)合其他相關信息進行確認之后，發(fā)送相應的控制指令。其次，系統(tǒng)控制主要包含自動、手動方式，前者可動態(tài)化收集匯總相關參數(shù)信息，用于判定交通運輸實際狀況，進行自動化控制，通信產(chǎn)生異常狀況下，可實現(xiàn)手動和自動聯(lián)合應用，保證區(qū)域內(nèi)監(jiān)控安全性；后者主要以觸摸屏為核心實施功能[3]。

4.3 工業(yè)控制網(wǎng)絡系統(tǒng)

工業(yè)控制網(wǎng)絡包含現(xiàn)場總線網(wǎng)絡、工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，不同構(gòu)成實現(xiàn)功能存在一定的差異性。一方面，現(xiàn)場總線網(wǎng)絡，從本質(zhì)實現(xiàn)控制器、測檢測器等設備數(shù)據(jù)間共享，并實時將設備實際運行狀況第一時間傳輸至區(qū)域內(nèi)控制器，發(fā)送相應的控制指令，完成區(qū)域內(nèi)設備動態(tài)化控制，保證更佳實現(xiàn)執(zhí)行監(jiān)控功能。另一方面，工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)。監(jiān)控中心與控制區(qū)域器進行有效銜接，多選用以太環(huán)網(wǎng)，保證監(jiān)控中心模塊與區(qū)域內(nèi)控制器進行數(shù)據(jù)共享，同時動態(tài)化將相關設備實際運行狀態(tài)、故障等信息持續(xù)性輸送至中央監(jiān)控系統(tǒng)，交由其完成各項指令的下發(fā)。

4.4 場外設備系統(tǒng)

場外設備系統(tǒng)是由多個模塊構(gòu)成，實現(xiàn)電氣自動化，可進一步達成多個功能。首先，現(xiàn)場總線設備。此類設備主要核心在于本體控制器，實現(xiàn)不同設備與該控制器間數(shù)據(jù)共享和交換目標。其次，照明和交通控制系統(tǒng)。通過電氣自動化實現(xiàn)該控制系統(tǒng)自身信號動態(tài)化采集、控制等功能，尤其針對交通控制中車道信號、可變限速標識均實現(xiàn)智能化，對其實際運行狀況進行全生命周期控制。第三，通信系統(tǒng)和閉路電視系統(tǒng)。通信系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)核心構(gòu)成，其在信息數(shù)據(jù)交換中發(fā)揮關鍵性作用。其可動態(tài)化將隧道內(nèi)、監(jiān)控分中心等內(nèi)部產(chǎn)生數(shù)據(jù)進行交換，以此保證數(shù)據(jù)信息動態(tài)化共享。閉路電視主要以視頻方式，直觀、完整呈現(xiàn)相關信息，為后續(xù)工作實施提供保證。最后，事故報警系統(tǒng)?；馂牡犬惓顩r發(fā)生，均需監(jiān)控系統(tǒng)第一時間發(fā)現(xiàn)，采取有效措施發(fā)送指令，減少異常狀況產(chǎn)生不利影響，可積極獲取內(nèi)部信號，以此實現(xiàn)信號采集、控制和監(jiān)視等功能。該系統(tǒng)具備以下幾方面功能：（1）監(jiān)控報警功能。監(jiān)控設備可動態(tài)化收集火災探測器內(nèi)電流數(shù)值、溫度數(shù)值，保證在某種狀態(tài)下可現(xiàn)實并保持報警數(shù)值，報警數(shù)值設定范圍內(nèi)其允許誤差不建議超過5%。（2）監(jiān)控設備發(fā)現(xiàn)火災等故障，可第一時間顯示故障部位，接受火災探測器發(fā)來的故障信號。（3）信息顯示和查詢功能。監(jiān)控設備以文字、字幕等方式顯示相關狀況，需保證以時間順序顯示，不能同步顯示所有監(jiān)控報警信息時，可選取手動方式查找相關信息。

5、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設應用策略

為進一步建設高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，最大限度發(fā)揮其自身功效，需積極采取強有力的應用措施，體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）結(jié)合實際靈活性調(diào)整技術標準。結(jié)合當下我國公路施工技術標準，高速公路自身服務水平可劃分為多個基準，且應結(jié)合道路狀況、交通等因素，動態(tài)化監(jiān)控不同設備，合理分類高速公路工程監(jiān)控系統(tǒng)實際范圍，需結(jié)合道路交通自身數(shù)量、交通狀況，做好路段監(jiān)控劃分，布設相應的收費站客觀、完整呈現(xiàn)收費能力狀態(tài)，結(jié)合服務水平科學、合理設計規(guī)模，獲取完整的調(diào)查結(jié)果。

（2）完善實時工作系統(tǒng)。公路工程監(jiān)控系統(tǒng)自身所配置相關軟件，最為核心的特征便為實時化工作軟件，為動態(tài)化獲取相關道路信息提供保證，系統(tǒng)性分析此類信息，可真實反映高速公路整體車輛運行狀況，有利于數(shù)據(jù)高效化傳輸及加工處理。道路運輸過程中一經(jīng)發(fā)生交通事故，監(jiān)控人員將在第一時間匯總計算機內(nèi)信息，并以此為基礎確定處理方案。公路監(jiān)控系統(tǒng)建設完成之后，相關人員操作之前可進行系統(tǒng)性培訓，進一步增強其自身操作專業(yè)水平，保證其嚴格依照相關規(guī)程進行操作，以免人為因素導致監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障。此外，完善實時工作系統(tǒng)還可保證數(shù)據(jù)動態(tài)化完成歸檔，避免產(chǎn)生交通事故，動態(tài)化監(jiān)控道路狀況。

（3）選取集成系統(tǒng)提高網(wǎng)速。系統(tǒng)內(nèi)部程序操作不僅依附于單一性設備，而是將多個設備組合使用，也是電氣自動化發(fā)展主趨，需積極選用分布式系統(tǒng)、開放式系統(tǒng)和信息系統(tǒng)，對系統(tǒng)內(nèi)部信息進行處理分析，以此保證道路交通處于正常范圍內(nèi)。

結(jié)語：

伴隨網(wǎng)絡技術持續(xù)性提高，電氣自動化應用愈發(fā)廣泛，尤其為高速公路監(jiān)控系統(tǒng)，其內(nèi)部構(gòu)成較多，不同模塊承擔功能存在差異性，需投入較大的人力及物力。應用電氣自動化，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)可保證各類設備運行、故障等信息動態(tài)化掌握，以此為基礎對故障進行估測，提出強有力的措施，保證高速公路監(jiān)控系統(tǒng)運行可靠性及穩(wěn)定性，促進高速公路良好發(fā)展。