高速公路機電智能化管理系統設計研究

季佳俊

甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司 甘肅蘭州 73000

高速公路的發展是我國經濟發展的必然產物，一方面高速公路的發展促進了我國經濟的快速發展，反過來講隨著經濟的快速發展也加快了高速公路事業的發展速度，比如隨著高速公路的發展，使區域之間的溝通更加便利，完成了材料和產品的集散，城鄉之間的資源互換，總之高速公路的發展極大的推動了我國國民經濟的發展。

1 高速公路機電設備智能化管理的重要意義

其意義主要有以下兩點：

（1）系統功能的全面性，將設備、人員、車輛等所有數據、信息納入該系統框架中，實現基礎數據統一接入管理、設備狀態在線實時監測、預防性養護管理、備品備件在線式共享管理、維修管理、費用管理、維護人員及車輛精確化管理等。

（2）系統的可擴展性，系統打通了與微信企業號的數據互通接口，在提高系統使用人員的溝通效率的同時降低了人員勞動強度、節約了維護成本、提升了服務質量[1]。

2 高速公路機電智能化管理系統設計研究

2.1 高速公路視頻監控系統

網絡視頻監控系統一般指安全監視和遠程監控領域內用于特定應用的IP監視系統，該系統使用戶能夠通過IP網絡實現視頻監視及視頻圖像的錄像、以及相關的報警管理。

網絡視頻監控系統可基于NVR或基于服務器+磁盤陣列的構架。其中，基于NVR架構的網絡視頻監控系統節約了存儲服務器等的成本，并可實現云存儲功能。NVR架構主要適用于中小型監控方案，對于大型監控方案該構架顯得捉襟見肘。

基于服務器+IPSAN架構的網絡視頻監控系統以流媒體服務器為其架構的核心設備，提供前所未有的流媒體轉發能力，由存儲服務器和存儲陣列共同完成視頻數據的存儲，存儲的設備可在物理上集中或分散分布，這大大擴展了系統在物理上的鏈接范圍，因此使系統的構架變得更加靈活。高速公路監控系統的管理構架一般包括三個層級，依次為省級監控中心、路段監控（分）中心和基層監控單元（隧道管理站等）。而從實現的功用來劃分，高速公路監控系統主要分為收費監控和交通狀況監控兩個子系統，而交通狀況子系統又可分為道路監控和隧道監控兩部分[2]。

由于早期高速公路受技術發展的限制，其監控系統往往采用模擬監控，而模擬視頻監控系統不便于大規模的應用管理，智能得到有限區域的事實視頻圖像，且依靠管理人員的肉眼與經驗來進行路況的監測與管理。

因此新建的高速公路監控系統往往采用最新的基于網絡技術的視頻監控系統，便于實現大規模的監控、系統互連及智能管理。新一代智能視頻監控系統正在為高速公路提供車牌識別、車速測量、逆行警告和流量統計等多種智能化可選功能，并正在發揮著越來越重要的作用。

2.2 信息顯示系統

信息顯示分系統主要是指交通信息顯示分系統，作為信息采集分系統的一種輔助手段，主要包括變化限速引導系統和情報顯示板系統兩個部分：前者是對不同區段路況的變化限速來進行處理，在保證駕駛安全的前提下，最大限度的利用區段通行能力，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出警戒、禁止通行等攔截信息。

2.3 高速公路支付系統

ETC作為智能交通的重要組成部分，雖然進入我國較晚，但經過近20年的應用推廣，逐漸顯示出快速高效的通行優勢。首先是在高速公路上得到廣泛使用，近幾年又陸續在普通公路收費站推廣使用，提高了征費效率，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

高速公路ETC自助收費系統具體工作流程簡單整理如下：

（1）待處理車輛進入系統感應區域的范圍內時，地下埋置的線圈會感受到振蕩頻率的變化（有金屬物體時振蕩頻率升高），此時線圈振蕩頻率的變化會將讀寫天線啟動。

（2）讀寫天線接收到工作指令后會將相應的信號向車輛內置的電子標簽傳遞，完成傳遞后就信息進行反饋。信息反饋存在有效與無效兩種模式，有效模式可進入下一步工作中，無效則會啟動自動預警并將相關信息向車道阻擋系統進行發送，車道呈封閉狀態。

（3）交易順利時車道控制系統會將抬桿指令發送給車道阻擋系統，此時車道為開放狀態，顯示器將車型、交易費用等具體信息進行顯示。

（4）車輛駛入抓拍范圍后系統自動發出抓拍指令，字符疊加器會將抓拍信息向收費管理機完成傳遞。

（5）車輛駛入落桿線圈范圍內時系統會發出落桿指令，此時欄桿落下。車輛完成通過之后，系統會就其信息進行保存，并完成向服務器的及時上傳，此時整個操作流程完成[3]。

2.4 報表管理

報表管理即對設備運行過程中所產生的數據變化進行記錄，并根據此數據制作報表，最終呈現給用戶。統計報表涉及范圍非常廣泛，不僅包含設備與倉庫庫存管理報表，而且還包含設備使用、維修以及故障分析報表等。

2.5 基礎管理

為保證公路機電設備的正常運行，首先要對設備基礎數據進行必要的維護。包括對公路路段的管理以及路段的名稱、編號、終點等多項信息。除此之外，基礎數據還包括收費站、監控室以及各生產廠家的信息錄入等。只有保證各類數據的維護工作順利開展，才能保證高速公路的整體運行。除此之外，用戶權限管理在保證用戶權益的同時又對高速公路起到了一定的規范作用，構成用戶權限管理的子模塊包含用戶、角色以及機構管理等。

3 結語

從目前的發展狀況來看，成熟的機電技術、完善的機電設備和合理搭配的機電系統已經與高速公路智能化的發展密不可分了，機電設備的技術先進程度已經對智能化管理產生了深遠影響，未來的高速公路將實現完全意義上的智能化管理，因此加強對機電系統智能化升級研究有著重要現實意義。