高速公路機電工程監(jiān)控系統(tǒng)應用

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摘要：針對具體工程實例，對高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的建設、機電設備自動巡檢技術的完善和高速公路機電系統(tǒng)監(jiān)控水平的提高加以探討，以促進高速公路監(jiān)控系統(tǒng)管理功能的不斷提高。

關鍵詞：高速公路；機電工程；監(jiān)控系統(tǒng)

0引言

高速公路機電工程種類多且涉及領域廣泛，科技含量高。當前我國高速公路機電監(jiān)控系統(tǒng)仍處在人工定期巡檢的粗放式經(jīng)營管理階段，信息技術應用并不廣泛，這加劇了高速公路發(fā)展建設速度的加快和安全運營水平有待提高之間的矛盾。本文結合具體工程，對高速公路機電工程監(jiān)控系統(tǒng)的應用進行了探討。

1工程概況

某高速公路項目線路全長118km，設計車速100km/h，路基寬度為28m。本工程由全線監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費系統(tǒng)和隧道內通風、照明及供配電系統(tǒng)組成，項目機電工程合同屬于工程總承包合同，聯(lián)合設計、材料設備供貨運輸、交付安裝、開通調試、培訓等責任由投標人承擔。本高速公路機電工程技術復雜且集成度與運行安全度要求較高，主要包括通風、照明、火災預警、緊急呼救、交通檢測、閉路電視、配電消防等工程組成。

2高速公路機電工程監(jiān)控系統(tǒng)建設

高速公路機電工程監(jiān)控系統(tǒng)的應用能夠加強對行駛車輛的有效控制，方便監(jiān)管的同時推動高速公路運行效率的提升。

2.1高速公路機電工程監(jiān)控系統(tǒng)結構

本高速公路工程監(jiān)控系統(tǒng)包括收費站管理所、監(jiān)控分站和公路管理局三個層級構成，有兩處匝道收費站、收費亭及相關的道路車輛收費攝像設備全部上傳至收費站管理所監(jiān)控系統(tǒng)，各路段監(jiān)控中心主要對本路段車輛收費情況和道路運行情況進行監(jiān)控，并負責將所采集的圖像視頻信息傳輸至分中心，由省公路管理部門進行統(tǒng)一管理，并將視頻影像信息傳輸至省監(jiān)控中心。2.1.1場外主線監(jiān)控系統(tǒng)。場外主線監(jiān)控系統(tǒng)包括高速公路場外攝像設備、車輛檢測儀器、LED信息屏和可變信息標志等設備構成，高速公路機電工程中配備多色度監(jiān)控攝像機和車輛道路檢測系統(tǒng)，將所拍攝的數(shù)據(jù)影像信息實時傳輸至監(jiān)控中心系統(tǒng)，通過計算機進行數(shù)據(jù)信息參數(shù)的分析和處理后對道路運輸情況和車輛狀態(tài)加以評價，自動生成控制預案，并將預案傳輸至場外設備（如可變信息顯示設備、路側廣播、電子屏等）實時[1]，通信系統(tǒng)通過采集和有效傳輸交通信息進行高速公路機電工程監(jiān)控系統(tǒng)的連接和管理。2.1.2隧道監(jiān)控系統(tǒng)。隧道監(jiān)控由交通信號燈、道路車輛檢測裝置、道路標志標線、出入段光強檢測儀器、火災預警系統(tǒng)等組成，隧道火災預警系統(tǒng)比高速公路其他火災預警系統(tǒng)具有更加敏銳的煙霧溫度感應能力，如遇火災，預警系統(tǒng)便會發(fā)出警報，并將信息實時傳送至監(jiān)控中心，電氣設備電源自動切斷，防止損失的進一步擴大。隧道監(jiān)控系統(tǒng)與控制器由網(wǎng)路連接，可以將監(jiān)控設備所搜集到的視頻影像信息實時傳輸至配電房和通信站，再將數(shù)據(jù)信息傳送至監(jiān)控中心。2.1.3監(jiān)控中心。高速公路監(jiān)控中心包括計算機網(wǎng)絡、視頻影像采集系統(tǒng)、監(jiān)視器系統(tǒng)和不間歇電源、操作臺等部分，監(jiān)控中心的計算機網(wǎng)絡可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實時傳遞，由此形成高速公路信息采集與傳輸監(jiān)控以太網(wǎng)（Ethernet），收費閉路監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)和計算機無線控制系統(tǒng)。高速公路運行過程中離不開氣象監(jiān)測、道路車輛檢測和攝像設備，以便對于路況信息、天氣狀況和車輛運行情況信息進行大數(shù)據(jù)收集分析和加工處理，高速公路通信、收費、路段監(jiān)控用電、養(yǎng)護用電、照明等均屬耗電方面，所以供電系統(tǒng)始終貫穿高速公路機電工程所有分部分項工程，本工程電力監(jiān)控系統(tǒng)設計主要采用分布式設計模式與單模光纖所組成光纖環(huán)網(wǎng)的主干管理，在電力管理設備較為集中區(qū)域通過現(xiàn)場子網(wǎng)加強高速公路機電工程電力監(jiān)控，工程電力監(jiān)控系統(tǒng)主要包括配電站、通信系統(tǒng)及數(shù)據(jù)傳輸線路、監(jiān)控中心等部分[2]。

2.2高速公路機電工程監(jiān)控系統(tǒng)方案

結合本高速公路工程實際及其機電設備與全過程監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接狀態(tài)，其監(jiān)控設備分為全過程監(jiān)控網(wǎng)內部設備和外部設備兩類。定期自動巡檢方案主要適用于全過程監(jiān)控網(wǎng)絡包括情報顯示器、檢測氣象和事件裝置等設備，此類設備本身也時刻處于全過程監(jiān)控范圍，通過預先設計的巡檢軟件將其搜集到的數(shù)據(jù)圖像視頻等信息借助網(wǎng)絡實時傳輸并檢測機電設備運行狀態(tài)，結合數(shù)據(jù)分析結果對潛在故障進行初步診斷和預警，該系統(tǒng)進行故障檢查時將對外場設備斷電、外場設備故障和通訊鏈路故障等進行提示，并對監(jiān)控系統(tǒng)服務器和情報板通訊等系統(tǒng)失效發(fā)出預警。這種自動巡檢系統(tǒng)簡便經(jīng)濟，硬件投入較少，但是對自動巡檢軟件功能及其精準性要求較高，必須針對工程實際進一步完善其故障查找、定位和診斷功能。此外，本工程隧道部分采用嵌入式遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)技術，主要用于高低壓配電、場外電力電纜及其余場外設備等未連接全過程監(jiān)控網(wǎng)絡的機電工程設備，通過嵌入式遠程監(jiān)控技術保證設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集與預處理，并運用嵌入式實時通信技術模塊對場外設備實時監(jiān)控的實現(xiàn)。

3高速公路機電系統(tǒng)監(jiān)控關鍵技術

3.1自動巡檢技術

高速公路機電工程自動巡檢監(jiān)控技術能實現(xiàn)場外設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的定期收集，對其運營狀態(tài)實時監(jiān)測并預警，通過系統(tǒng)的專家診斷功能，對故障所在位置進行精準定位、提示及性質的判斷。自動巡檢技術工作時首先比對和判斷巡檢間隔時間的合理性，如果間隔時間不合理則自動返回初始狀態(tài)重新定位間隔時間，重新進行自動巡檢，并結合檢測對象屬性調用適用的檢測程序，最后將所采集到的車輛道路信息提交專家診斷程序，并選擇診斷故障的基本方法，診斷后出具巡檢結果報告，紅燈表示預警，黃燈表示危險，綠燈表示信息正常[3]。

3.2網(wǎng)絡傳輸技術

高速公路機電設備的遠程監(jiān)控必須借助內嵌式通信模塊發(fā)揮功能，為便于機電設備與遠程數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)有線或無線連接，本工程機電設備接口設計了光纖網(wǎng)接口、以太網(wǎng)接口和無線通訊接口等各種通訊接口以及輔助性配件，如遇通信網(wǎng)絡故障或中斷，機電設備狀態(tài)信息將自動存錄于監(jiān)測設備，直至網(wǎng)絡故障恢復后信息將自動上傳。這種嵌入式網(wǎng)絡傳輸技術是傳統(tǒng)網(wǎng)絡技術與監(jiān)控技術的有機結合，能夠確保所有的機電設備上網(wǎng)與信息處理功能的完善。嵌入式網(wǎng)絡遠程監(jiān)控與傳輸技術主要由監(jiān)控終端系統(tǒng)（即服務器）、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及場外設備監(jiān)控系統(tǒng)三個相互獨立而又自成體系的模塊組成，分工協(xié)作共同完成高速公路運行信息的采集、分析與管理。

3.3監(jiān)控技術硬件體系

高速公路機電工程監(jiān)控系統(tǒng)硬件體系由特征信號歸類提取模塊、現(xiàn)場監(jiān)控設備、執(zhí)行器組、信號調理與緩存、數(shù)模信號傳送器及嵌入式系統(tǒng)通信接口等部分組成。特征信號歸類提取模塊主要根據(jù)機電設備性能自動抽取設備特征信息并歸類處理，為傳感器型號的選定和監(jiān)測點的布設提供便利。通信接口模塊則是高速公路機電工程監(jiān)控信息采集的核心設備，該系統(tǒng)將模擬信號值轉化為數(shù)字信號并將其傳輸至嵌入式控制器，便于信號分析。小型數(shù)據(jù)庫模塊則將所采集的數(shù)據(jù)和歷史故障信息統(tǒng)統(tǒng)保存在數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)的比對與分析，為常見故障提供完善和優(yōu)化策略，也可以利用遠程傳輸將數(shù)據(jù)交由遠程服務器處理，充分發(fā)揮已有的硬件及網(wǎng)絡資源優(yōu)勢，監(jiān)控中心服務器功能較為具體，采集數(shù)據(jù)分析指令，切換通道指令并進行信號收集、數(shù)據(jù)分析、存儲，完成網(wǎng)絡通信。

4結語

高速公路機電工程監(jiān)控系統(tǒng)是公路管理方加強監(jiān)管完善服務的重要手段，必須在高速公路建設的同時不斷完善監(jiān)控系統(tǒng)技術，不斷加深對機電系統(tǒng)建設和管理認識的深度，正確處理公路管理方、使用者和收益方之間的利益關系，在確保高速公路極大促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的同時，為高速公路監(jiān)控系統(tǒng)管理功能的不斷成熟服務。

參考文獻：

[1]唐霖，張瑞.芻議高速公路機電工程監(jiān)控系統(tǒng)[J].甘肅科技縱橫，2017，46（8）：13-15，58.

[2]翟振明.高速公路機電工程的監(jiān)控系統(tǒng)探析[J].交通建設與管理，2014（18）：192-194.

[3]劉善輝.淺談高速公路機電工程的監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國外資，2012（4）：161.

作者:劉鳳成 單位:河北省高速公路京承管理處