莫廣全

（廣西交通投資集團(tuán)崇左高速公路運營有限公司，廣西 崇左 532200）

高速公路是現(xiàn)代交通體系的核心組成部分，對區(qū)域經(jīng)濟的繁榮發(fā)展起到不可或缺的作用[1]。高速公路的機電設(shè)備作為保障道路順暢運行的基礎(chǔ)設(shè)施，為駕乘人員提供高效、安全的出行服務(wù)，為進(jìn)一步提升高速公路機電設(shè)備的運行效率和質(zhì)量，應(yīng)高度重視對機電設(shè)備的監(jiān)測與運維管理[2-3]。通過引入先進(jìn)的信息化技術(shù)實現(xiàn)對機電設(shè)備的實時監(jiān)控和預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問題，提升高速公路的整體運營效率，為社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展注入新的活力。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的含義

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其核心依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過紅外感應(yīng)器、GIS 及激光掃描器等傳感設(shè)備，將各類物品與互聯(lián)網(wǎng)緊密相連。基于這一連接狀態(tài)下，將與物品相關(guān)的信息可以流暢地交換和獲取信息，同時也能對物品進(jìn)行細(xì)致的識別、定位、查詢和監(jiān)控管理，實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程高效、安全管理[4]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)在高速公路中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)其核心構(gòu)成包括物品電子編碼、互聯(lián)網(wǎng)和電子標(biāo)簽等，在高速公路機電設(shè)備的管控中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不僅可以提高設(shè)備運行和維護(hù)的效率，而且能增強其可靠性，降低管控成本，并減少對人力和物力資源的依賴。在將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入高速公路機電管理系統(tǒng)時，首先需要對機電設(shè)備進(jìn)行二維碼的編制，確保每個物品都擁有獨特的編碼，并保證編碼的唯一性。通過使用終端設(shè)備掃描機電設(shè)備的二維碼，技術(shù)人員可以輕松獲取與高速公路機電設(shè)備相關(guān)的所有信息[5]。其次，可利用北斗定位系統(tǒng)得知機電設(shè)備所處的精確位置。同時，通過運行原理圖實時監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)，為機電維護(hù)人員提供關(guān)鍵的參考信息。最后，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的助力下構(gòu)建一套數(shù)字化的采集系統(tǒng)，以實現(xiàn)全周期的機電設(shè)備運維管理，通過專網(wǎng)集成平臺有效解決傳統(tǒng)模式下機電設(shè)備的管理與養(yǎng)護(hù)問題，實時監(jiān)控機電設(shè)備的運行狀態(tài)，對異常情況及時預(yù)警，并提供維修建議，以確保高速公路設(shè)備的持續(xù)、穩(wěn)定運行。

2 高速公路機電設(shè)備的運維需求

當(dāng)前，高速公路機電設(shè)備的故障維修仍然存在一些問題，由于缺乏有效的故障處理全過程跟蹤機制，無法準(zhǔn)確評估運維人員的工作完成情況。在智慧高速公路的建設(shè)過程中，雖然實現(xiàn)對新型科技的有效應(yīng)用，可使高智能化機電設(shè)備得到廣泛的應(yīng)用，但這也帶來了更高的管理挑戰(zhàn)。為了更好地進(jìn)行機電設(shè)備管理，必須依賴于各類數(shù)據(jù)資料的支持。然而，目前機電設(shè)備管理制度的制定并不完善，導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息的搜集和利用效率低下，從而影響機電設(shè)備的管理效果。在高速公路機電設(shè)備的運維管理中，應(yīng)進(jìn)行全生命周期的管理工作，涵蓋機電設(shè)備的采購、安裝、調(diào)試、運行以及維護(hù)等各個環(huán)節(jié)，確保在機電設(shè)備出現(xiàn)問題時能迅速并有效地采取相應(yīng)的措施來處理，從而延長公路機電設(shè)備的應(yīng)用周期。同時，需要對高速公路機電設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)測與預(yù)警，一旦機電設(shè)備發(fā)生故障，運維人員可及時發(fā)現(xiàn)問題，并向工作人員發(fā)出預(yù)警信號，有助于運維人員快速定位問題，降低安全事故的發(fā)生概率。此外，運維人員應(yīng)充分利用現(xiàn)代技術(shù)，如遠(yuǎn)程控制和智能化管理，來提升機電設(shè)備的管理效率，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時借助遠(yuǎn)程操作及時進(jìn)行處理，避免運維人員需要長距離奔波，也能避免因處理不及時而產(chǎn)生的不良影響。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的高速公路機電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測與維護(hù)體系設(shè)計

3.1 平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計

在高速公路機電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測與維護(hù)平臺的設(shè)計階段，需全面考慮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及實時監(jiān)控的應(yīng)用要素，為運維人員提供機電設(shè)備的實時運行數(shù)據(jù)，從而確保機電設(shè)備的穩(wěn)定、高效運行。為了滿足這一目標(biāo)，在設(shè)計平臺時著重考慮用戶體驗需求，便于運維人員輕松訪問各個設(shè)備數(shù)據(jù)庫，實時了解設(shè)備運行狀態(tài)。此外，平臺還應(yīng)根據(jù)用戶需求調(diào)整顯示內(nèi)容及預(yù)警設(shè)置，確保機電設(shè)備的敏感信息得到妥善保護(hù)。在高速公路機電系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)致力于對各個子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造，以滿足日益增長的業(yè)務(wù)需求，有效整合資源，提升系統(tǒng)運行效率，并降低維護(hù)成本，為高速公路機電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測與維護(hù)提供一個高效、安全的平臺，從而為高速公路的安全、順暢運行提供有力保障。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)層次為物理層、網(wǎng)絡(luò)層以及平臺層。（如圖1 所示）

圖1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2 機電設(shè)備管理系統(tǒng)中物聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用

3.2.1 收費系統(tǒng)

高速公路收費系統(tǒng)設(shè)備是高速公路運營中的核心組成部分，主要包括計重設(shè)備、收費顯示屏、報警器和通行信號燈等。其主要職責(zé)是對所有通行車輛進(jìn)行合理、公正的收費。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，該系統(tǒng)能夠精確地采集車輛的交通狀況、車牌和車型等信息，并基于既定的收費標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行費用計算。收費票據(jù)會由系統(tǒng)自動留存，同時為車主提供一份。此外，收費系統(tǒng)不僅僅是簡單的收費工具，還能將與公路收費相關(guān)的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合、收集和處理，這些信息經(jīng)過系統(tǒng)的分析處理后，會上傳至管理中心和系統(tǒng)中心。基于不同的業(yè)務(wù)需求，相關(guān)數(shù)據(jù)信息可以進(jìn)一步被處理、整合并生成報表，而所有處理過的數(shù)據(jù)都會被妥善保存、備份，以備后續(xù)使用和查詢。此外，收費系統(tǒng)還能與監(jiān)控中心進(jìn)行聯(lián)動。一旦監(jiān)控中心發(fā)出指令，收費系統(tǒng)可以迅速對高速公路上的車輛進(jìn)行調(diào)控，為交通指揮提供強有力的數(shù)據(jù)支持。

3.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)

在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像頭和傳感器發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，二者類似于人類的眼睛和感知器官，時刻監(jiān)測著路況和車速，確保道路安全和順暢。相關(guān)監(jiān)控設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密相連，構(gòu)建一個龐大的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，計算機技術(shù)在其中則扮演著大腦的角色，通過匯總并處理來自不同線路的車況、路況和擁堵等信息，將數(shù)據(jù)信息被上傳至后臺服務(wù)器，并傳遞給交通管理部門，有效提升高速公路的運行管理效率，為道路運營單位提供了有力支持。同時，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)也可將各個監(jiān)控分系統(tǒng)緊密連接在一起，確保數(shù)據(jù)的流暢傳輸，確保關(guān)鍵性指標(biāo)數(shù)據(jù)被應(yīng)用于各種場景需求分析中，調(diào)度相關(guān)資源進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)。此外，監(jiān)控設(shè)備的設(shè)置位置也是經(jīng)過精心設(shè)置，收費站和公路沿線是兩個關(guān)鍵點，前者主要用于監(jiān)控收費情況，確保收費公平合理；而后者則專注于機電設(shè)備的運行狀況和車輛通行情況，為交通安全保駕護(hù)航。通過系統(tǒng)集成軟件的自動化處理，監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)需求將各種場景智能化地呈現(xiàn)在界面上，為道路運營單位的管理提供有力支持，能夠減少車輛的通行時間，降低車輛尾氣的排放，為建設(shè)高效環(huán)保的交通體系做出貢獻(xiàn)。

3.2.3 通信系統(tǒng)

在高速公路的通信系統(tǒng)中，設(shè)備可以分為有線通信設(shè)備和無線通信設(shè)備兩類。其中，有線通信設(shè)備主要由交換機、傳輸光纜和管道等關(guān)鍵部件組成。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，該通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)交通數(shù)據(jù)、圖像以及語音信息的高速傳輸，為高速公路的運營和管理提供了強有力的支持。高速公路通信系統(tǒng)不僅負(fù)責(zé)傳遞收費數(shù)據(jù)信息，還處理通話信息和收費圖像等信息。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用，各種通信機電設(shè)備得以有效結(jié)合，運維人員可以實時監(jiān)控通信機電設(shè)備的運行狀態(tài)。一旦某個設(shè)備出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)會立即向運維人員發(fā)送故障信息，確保問題能夠得到及時處理。

3.3 設(shè)備巡視檢查維護(hù)中物聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用

在實施基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速公路機電設(shè)備維護(hù)管理時，所面臨的是一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，通過整合物聯(lián)網(wǎng)、GIS、GPS 等先進(jìn)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路機電設(shè)備的精細(xì)化、智能化維護(hù)管理，確保其穩(wěn)定、高效運行，為公眾提供安全、便捷的交通環(huán)境。由于高速公路涉及的機電設(shè)備種類繁多，部件數(shù)量龐大，提升維護(hù)管理水平變得至關(guān)重要。首先，構(gòu)建統(tǒng)一的機電設(shè)備編碼標(biāo)準(zhǔn)成為關(guān)鍵，這有助于全面掌握各區(qū)域機電設(shè)備的數(shù)量和運行狀況。其次，運維管理系統(tǒng)也需借助GIS 技術(shù)和GPS 技術(shù)等前沿技術(shù)，以輔助高速公路機電管理系統(tǒng)進(jìn)行機電設(shè)備的位置定位，幫助運維人員開展設(shè)備損壞程度檢查工作，通過采集的數(shù)據(jù)信息傳輸至管理系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫追蹤設(shè)備的維修信息。一旦發(fā)現(xiàn)高速公路機電設(shè)備出現(xiàn)運行故障，工作人員可通過手持終端設(shè)備讀取機電設(shè)備上的RFID 信息，快速獲取相關(guān)的基礎(chǔ)信息和歷史維修信息，顯著提升維護(hù)效率。此外，利用定位技術(shù)對設(shè)備和運維人員進(jìn)行實時定位，可以精準(zhǔn)記錄維修人員的移動數(shù)據(jù)，進(jìn)而對機電設(shè)備的維護(hù)工作狀況進(jìn)行評估。同時，運維管理人員還應(yīng)在信息系統(tǒng)中詳細(xì)記錄更換的設(shè)備信息、采取的故障解決措施及機電設(shè)備的具體故障問題等，為后續(xù)的機電設(shè)備故障解決提供寶貴的參考。最后，在高速公路機電系統(tǒng)的管理中，通過實施標(biāo)準(zhǔn)化的管理程序，我們可以確保機電設(shè)備的巡檢與維護(hù)工作走向流程化、規(guī)范化，從而顯著提升機電設(shè)備的運行品質(zhì)。同時，在運維管理的過程中引入智能化技術(shù)，為運維人員提供真實、詳盡且有效的維護(hù)信息。此外，技術(shù)人員還可以獲取其他維護(hù)人員的養(yǎng)護(hù)記錄，為后續(xù)的檢修工作提供了極大的便利，不僅能提升工作效率，也能確保機電設(shè)備的穩(wěn)定運行。

3.4 智能化設(shè)計應(yīng)用

在高速公路機電系統(tǒng)的設(shè)計中，物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用，為運維管理帶來顯著的提升，不僅有助于降低運維管理成本，也為管理系統(tǒng)提供了有力的數(shù)據(jù)和信息支持，通過精準(zhǔn)化的分析能夠?qū)C電設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行精確判斷，進(jìn)而制定出更為精準(zhǔn)的決策。以視頻自動故障識別技術(shù)為例，該技術(shù)能夠在視頻中快速找到異常畫面和信號，并采集相關(guān)攝像機的參數(shù)，如靈敏度和亮度等，從而準(zhǔn)確判斷攝像機是否存在故障問題。此外，光纖在線檢測系統(tǒng)也得到廣泛的應(yīng)用。在對通信光纜的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測時，該系統(tǒng)通過比較其運行情況與參考曲線，可以得出光纜的衰減曲線。結(jié)合GIS 地理信息系統(tǒng)，光纖的具體故障區(qū)域可以被精確定位，并觸發(fā)報警信息。

3.5 云數(shù)據(jù)管理中心設(shè)計

云數(shù)據(jù)管理中心具備高度的智能化特性，能夠根據(jù)自動監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)信息，每日自動生成巡檢報告，可減輕運維人員日常的巡檢工作負(fù)擔(dān)，同時在高速公路機電系統(tǒng)的監(jiān)測中，所有的數(shù)據(jù)信息都會被精準(zhǔn)地傳輸至運輸管理中心，不僅能實現(xiàn)實時告警推送，還能構(gòu)建自動化的運維平臺工單生成機制。而對于歷史故障數(shù)據(jù)可以進(jìn)行詳盡的查詢與統(tǒng)計，為后續(xù)的運維工作提供有力的數(shù)據(jù)支撐，提升運維工作的效率，實現(xiàn)對機電設(shè)備運維故障的閉環(huán)管理。

4 結(jié)束語

高速公路機電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測與維護(hù)環(huán)節(jié)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可確保機電系統(tǒng)的正常運行，提升機電系統(tǒng)運維管理質(zhì)量。為此，技術(shù)人員需利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化高速公路機電設(shè)備管理系統(tǒng)，對機電設(shè)備信息實施檢測與數(shù)據(jù)采集，更好地掌握機電設(shè)備的運行狀態(tài)，預(yù)測可能出現(xiàn)的問題，并提前制定相應(yīng)的維護(hù)策略，為司乘提供更加穩(wěn)定、安全的道路環(huán)境。