高速公路機電管理系統中物聯網技術的應用

趙學利

（河北高速公路集團有限公司大廣分公司，河北石家莊 050000）

1 物聯網技術的內涵

互聯網以計算機、服務器為終端，物聯網技術是互聯網技術的延伸，其終端主要是嵌入式計算機系統及配套的傳感器設備。計算機技術廣泛應用于環境監控設備、虛擬現實設備、家庭智能設備、數控系統等各種服務形態，在物聯網技術中，只要末端設備或設施有硬件與網絡連接，發生數據傳輸，就能夠實現智能化的識別、定位、監控、追蹤等。物聯網主要是通過信息傳感設備將所有物品轉變成數字信號傳輸到互聯網中，實現物品的智能管理及識別，簡言之就是將多個傳感器與互聯網建立連接。高速公路通常處于人流稀少、地勢開闊的地區，機電設備系統也多在戶外環境中運行，時間、環境、地域等因素會直接影響到機電設備的正常運行，利用物聯網技術能提高高速公路機電設備系統的管理效率，從而提高機電系統運行的安全性與穩定性。

2 高速公路中常見的機電設備

高速公路機電設備包含范圍廣、涉及種類多，比如高速路口的收費系統、照明系統、監控系統、通信系統等均與機電設備相關，在整個高速公路系統中，各個領域的機電設備并不是獨立存在，而是通過互聯網聯系在一起，設備與設備之間、物與物之間構成了完整的物聯網系統。高速公路中常見的機電設備包括以下3 種：

（1）收費系統中的機電設備。高速公路的收費系統的主要作用是收集車輛信息，包括車牌號、載重信息、車輛駛入或駛出高速的信息等，系統通過閘桿控制系統、收費顯示系統、沖卡報警系統、車輛分離器、信號燈等多個模塊收集上述車輛信息，再對這些數據進行整合、歸納，形成統一的數據庫，幫助管理部門加強高速公路中車輛的管理。

（2）監控系統中的機電設備。高速公路監控系統的作用是對車輛的違規、違法行為進行監管，警示機動車駕駛人嚴格按照交通法規行車，保證高速公路上車輛的安全行駛。監控系統包括測速系統，對車輛的行駛速度進行監控，此外，監控系統還會對整個高速公路路況進行監測，收集車輛的號牌信息、載重信息、違章信息、路況信息等，將這些信息錄入數據庫，其是車輛管理的重要依據。

（3）通信系統中的機電設備。通信系統主要通過光纖傳輸、數字控制、圖像影音等信息傳輸實現各個機電設備的信息傳遞，其是整個機電設備系統中的關鍵模塊，通信系統遍布高速公路中的各個系統模塊，是物聯網技術應用于高速公路中的基礎。

3 高速公路機電設備管理系統中物聯網技術的應用

3.1 收費系統中物聯網技術的應用。

高速公路的收費系統包括停車閘桿控制系統、收費顯示系統、沖卡報警系統、車輛分離器、信號燈等。車輛經過收費系統會收集到車輛的車牌號、載重信息、車輛駛入及駛出高速的時間等信息，高速公路中分布大量的機電設備，這些設備會隨時采集車輛信息，物聯網技術將這些信息實時、準確的收集在一起實現數據整合，最后歸納形成統一的數據庫。物聯網技術的應用將高速公路上機電設備的功能充分發揮出來，實現各路信息充分、靈活、實時的傳輸，提高收費站工作人員的工作效率。物聯網技術會將高速公路中車輛的行駛時間、車輛種類、車輛載重等信息傳輸到收費站，收費系統根據這些信息確定收費情況。此外，收費站系統所采集到的車輛信息不僅應用于收費系統，還能應用于執法部門的執法操作，比如公安系統會與收費站系統聯網，將違法車輛信息錄入收費站系統，一旦違法車輛駛入高速公路，收費站就會及時采集到車輛信息，再將車輛信息及時傳輸到公安系統，警察就可以根據高速公路系統中收集到的大量數據追蹤違法車輛。

3.2 監控系統中物聯網技術應用

高速公路系統中監控系統的作用是收集路況信息及車輛在行駛過程中的信息，監控系統是高速公路機電設備管理系統中收集基礎數據的重要組成部分，監控系統收集到路況信息及車輛行駛信息后，通過物聯網將這些數據實時傳送至管理部門，管理部門以這些信息為依據制定合理的管理方案。高速公路系統中常見的監控設備包括行車車速檢測設備及應急車道監測設備，應急車道監測設備的作用是對應急車道被占用情況進行監測，應急車道是在高速公路發生事故時供救援車輛快速實施救援的重要途徑，如果被正常行駛的車輛長時間點用，會導致應急車道失去其作用，延誤救援，因此要做好應急車道的路況監測工作；行車車速監測設備的作用是對高速公路中正在行駛的車輛進行監測，車輛行駛在高速公路上需要保持合理的車速，車速過高或過低都有可能會影響到道路安全，因此車速監測系統是督促駕駛員駕駛車輛保持高速限定車速的重要措施。隨著信息技術及遠程監控技術的不斷發展，高速公路監控系統數據傳輸的效率及準確性也越來越高，各個系統車輛信息的交互也越來越簡便快捷，提高了管理人員的工作效率。

3.3 通信系統中物聯網技術的應用

通信系統是高速公路機電設備管理系統中的關鍵部分，所有系統模塊的信息數據均是通過通信系統實現信息交換。高速公路機電設備管理系統通過光纖傳輸、數字控制、圖像影音等技術實現數據信息的實時通信，機電管理系統中所有的裝置都要與通信設備連接在一起，通信系統是連接高速公路中各個功能模塊的數據傳輸線路，收費系統、監控系統等均通過通信系統連接在一起，它們遍布高速公路系統中各個部位，在其支持下物聯網技術的優勢被充分發揮出來，一旦通信系統發生故障，高速公路中部分系統模塊就會受到直接影響，嚴重者可能會導致高速公路陷入癱瘓。

4 設備巡檢維護中物聯網技術的應用

傳統的高速公路機電設備管理中設備的巡檢維護是工作重點，也是難點，隨著信息技術的發展，物聯網技術在高速公路管理系統中的應用，提高了機電設備巡檢維護的工作效率，降低了設備維護巡檢的難度。在機電設備巡檢維護中物聯網技術的應用主要包括以下4 個方面：

（1）建立統一的設備編碼標準。機電設備管理系統是高速公路管理系統中的核心模塊，其具有設備種類多、部件數量大、設備分布跨度廣泛的特點，且多暴露在戶外運行，這些都加大了機電設備的維護管理難度。為了提高數量眾多機電設備的管理效率，實際管理中應用物聯網技術對各種設備建立統一的編碼標準，根據設備的運行范圍、設備數量、設備功能等確定設備管理對象，實現這些設備的統一管理，包括信息查詢、設備檢修及維護等。

（2）建立完善的機電系統管理模式。GPS 定位是物聯網技術中的重要技術，巡檢人員利用GPS 定位及時確定機電設備的具體位置、損壞程度及檢查情況，再通過設備終端將這些信息及時傳輸到管理系統中；利用物聯網技術還可以追蹤機電設備的維修歷史信息，設備發生故障后，維護人員可以通過手持終端設備讀取機電設備上的RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）標簽，即可獲取設備的基礎信息、歷史信息、供應商信息等，設備維修人員通過分析這些資料可以提高設備維護質量。

（3）動態跟蹤維修人員的管理工作情況。GPS 技術可以實現對工作人員位置的實時定位，并記錄工作人員的移動數據；移動設備、智能手機可以幫助維修人員將巡檢情況實時、準確的反饋至管理中心，遇到現場人員無法排除的復雜故障，移動設備還可以遠程指導技術人員進行事故處理，保證高效、妥善解決故障問題。

（4）機電設備管理系統巡檢報告的管理。系統巡檢報告是機電設備管理系統形成的重要文件，利用物聯網射頻芯片再結合上述統一的設備編碼，可以實現對監測報告數據的傳輸及分析。技術人員在對每臺設備進行巡檢時，都需要填寫對應的檢測報告，檢查完畢后即生成一份基礎報告，再將基礎報告上傳至監控中心，監控中心對所有的設備報告進行整合、分析，形成完整的巡檢報告，并將巡檢報告反饋至巡檢技術人員。此外，日常的設備檢修及維護數據會在物聯網中形成一個強大的數據庫，監控中心分析系統檢修數據庫中的設備故障信息，可以對技術人員的檢修工作進行指導，排除系統故障后，系統能夠將故障報告、檢修程序、檢修結果等自動錄入系統中，形成新的歷史數據。

5 結語

在高速公路機電設備管理系統中應用物聯網技術提高了機電設備管理的效率，優化了高速公路管理質量，因此在實際管理中要根據實際情況開發合適的管理平臺，將物聯網技術的優勢充分發揮出來；加強管理平臺的運行維護，做好日常檢測及軟件升級，不斷優化物聯網系統的綜合性能。當然，物聯網系統中設備所采集的信息通常為靜態信息，未來可以利用設置于高速公路各處的智能化設備預留端口實時發送動態信息，包括設備運行狀態信息、歷史數據信息等，高速公路管理單位、設備維護單位等可以通過移動終端動態接受機電設備管理信息，系統將會根據這一功能升級開發出報告編制、巡檢預案生成、設備狀態評估等綜合功能，進一步實現故障設備的精準定位，做好高速公路機電設備的預防性維護作業，為提高高速公路機電設備管理系統的管理質量和效率打下堅實的基礎。