高速公路機(jī)電智能化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了高速公路機(jī)電系統(tǒng)的組成和現(xiàn)狀，論證了高速公路機(jī)電設(shè)備智能化管理的實(shí)際意義，并針對(duì)高速公路路網(wǎng)的管理系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。從目前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看,高速公路機(jī)電系統(tǒng)走向智能化已成為必然趨勢(shì)，機(jī)電設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)程度已經(jīng)對(duì)智能化管理產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，研究成果對(duì)未來(lái)的高速公路全面實(shí)現(xiàn)智能化管理以及機(jī)電系統(tǒng)智能化升級(jí)有著重要意義。

關(guān)鍵詞：機(jī)電管理；高速公路；智能管理；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

隨著“一帶一路”在全世界的大力推廣，國(guó)家在高速公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面加大了建設(shè)力度，更密集的高速公路路網(wǎng)管理系統(tǒng)正在逐漸完善[1]。由于機(jī)電設(shè)備分布零散，傳統(tǒng)高速公路機(jī)電系統(tǒng)中存在管理效率低、應(yīng)急反應(yīng)不及時(shí)等問(wèn)題。因此，若能通過(guò)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，搭建出現(xiàn)代化的智能化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)高速公路機(jī)電設(shè)備的集中管理控制，對(duì)高速公路的安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義[2]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于高速公路機(jī)電管理系統(tǒng)展開(kāi)了大量研究，如吳昊[3]討論了高速公路智能化對(duì)機(jī)電系統(tǒng)的影響，對(duì)于高速公路的機(jī)電系統(tǒng)具體標(biāo)準(zhǔn)性要求、使用以及建設(shè)方向給出了相關(guān)建議。王嶺[4]闡述了高速公路機(jī)電設(shè)備智能化管理在提高事故應(yīng)急反應(yīng)的實(shí)時(shí)性、增強(qiáng)機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)管理的主動(dòng)性、獲得直接經(jīng)濟(jì)效益等方面的意義。譚宇[5]探討了在高速公路管理涉及的工作相對(duì)較多，傳統(tǒng)管理模式無(wú)法達(dá)到管理要求情況下將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用其中便可促進(jìn)高速公路管理水平的全面提升。隨著現(xiàn)代科技尤其是通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及智能化在各個(gè)領(lǐng)域的普及，先進(jìn)的高速公路通信網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的智能化控制功能在理論上和技術(shù)上已經(jīng)有了顯著突破，但對(duì)于高速公路機(jī)電智能化管理還存在局限性，基于此，本文深入研究了高速公路機(jī)電智能化管理的設(shè)計(jì)理念，并針對(duì)機(jī)電設(shè)備全面實(shí)現(xiàn)智能化管理給出了相關(guān)建議。

1高速公路機(jī)電系統(tǒng)組成及現(xiàn)狀

高速公路機(jī)電系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的組織運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，其高效管理運(yùn)營(yíng)是高速公路信息化和現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。高速公路機(jī)電系統(tǒng)能夠使交通運(yùn)營(yíng)達(dá)到安全、舒適、高效的狀態(tài)。高速公路機(jī)電系統(tǒng)一般由監(jiān)控、通信、供配電和隧道機(jī)電系統(tǒng)等部分組成，具體如圖1所示。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)高速管理養(yǎng)護(hù)公司對(duì)機(jī)電系統(tǒng)的管理養(yǎng)護(hù)重視程度較低，存在設(shè)備檢修不及時(shí)、管理無(wú)規(guī)則、管養(yǎng)經(jīng)費(fèi)欠缺等問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)針對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)費(fèi)用預(yù)算的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致上級(jí)部門(mén)對(duì)高速機(jī)電系統(tǒng)管理不夠完善。因此，深入研究高速公路機(jī)電管理系統(tǒng)具有重要意義。

2高速公路機(jī)電設(shè)備智能化管理的意義

2.1提高應(yīng)急反應(yīng)能力

若高速公路機(jī)電設(shè)備均能實(shí)現(xiàn)智能化管理，實(shí)際搶修中常出現(xiàn)的“無(wú)法定位設(shè)備故障點(diǎn)”發(fā)生頻率將極大程度上得到降低，運(yùn)用智能化管理系統(tǒng)(見(jiàn)圖2)可以迅速定位設(shè)備發(fā)生故障部位，相關(guān)部門(mén)可以快速、有針對(duì)性地進(jìn)行處理和采取應(yīng)急措施。在機(jī)電設(shè)備的實(shí)踐應(yīng)用中，智能化管理高效傳遞、處理和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。比如，當(dāng)高速公路中出現(xiàn)的收費(fèi)站點(diǎn)或某路段停電事故時(shí)，智能化管理系統(tǒng)的集控平臺(tái)會(huì)及時(shí)得到精確站點(diǎn)或者路段的停電訊息，并快速通知距離最近的備勤部隊(duì)進(jìn)行維護(hù)、搶修。在跨江、跨海大橋中的電梯操作中，曾出現(xiàn)過(guò)大橋工人甚至游客被困電梯的情況，因此，在電梯中運(yùn)用實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)能夠及時(shí)確定電梯發(fā)生的故障部位及原因，方便管理人員采取應(yīng)急措施，保障被困人員的安全。

2.2提高管理水平

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，各行業(yè)都已進(jìn)入到信息化的共享時(shí)代，大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。同樣，機(jī)電設(shè)備智能化管理平臺(tái)的大數(shù)據(jù)管理也提上了日程。通過(guò)對(duì)各個(gè)終端收集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以有效得到許多相關(guān)信息，同時(shí)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、對(duì)策制定及分析，提高管理者的實(shí)際管理水平，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損耗。如通過(guò)對(duì)歷年來(lái)的設(shè)備故障情況的統(tǒng)計(jì)，可以幫助管理者更好地對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、更新、換代等操作；通過(guò)對(duì)功率損耗的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)，可以對(duì)損耗較大的硬件部位采取維護(hù)措施，以提高電能傳輸質(zhì)量、節(jié)約能源。

2.3數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

在大數(shù)據(jù)的前提下，如何實(shí)現(xiàn)高速公路路網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息即時(shí)共享，建立一個(gè)面向整個(gè)路網(wǎng)的建筑信息模型，已成為現(xiàn)階段的研究發(fā)展方向。信息模型建筑，既有助于基層操作人員更好了解路段情況，也對(duì)高層管理人員制定新的對(duì)策方針提供了方向，同時(shí)也為以后的機(jī)電設(shè)備人員的招聘和發(fā)展提供了新的思路，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了設(shè)備管理流程的變革和重組。雖然高速公路路網(wǎng)的設(shè)備智能化管理逐步邁向新的發(fā)展水平，但在實(shí)踐應(yīng)用中依然存在許多困難和問(wèn)題，且需要考慮的角度和影響因素也在增多，比如對(duì)具體設(shè)備的控制方式、特殊環(huán)境的限制等技術(shù)上的因素，對(duì)管理單位的人員招聘、組織模式等行政機(jī)關(guān)上提出新的要求，以及隨著智能化設(shè)備增多而帶來(lái)的設(shè)備安全問(wèn)題、設(shè)備經(jīng)濟(jì)問(wèn)題等。

3高速公路機(jī)電智能化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

3.1高速公路路網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

在現(xiàn)代的高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)中，采用監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集路況信息的作業(yè)手段，已經(jīng)成為一種基礎(chǔ)但也必可少的技術(shù)手段。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)技術(shù)發(fā)展的成熟傳感器和攝像頭來(lái)捕捉信息，借助中端媒介，將收集到的消息發(fā)送到處理室的計(jì)算機(jī)上，以達(dá)到對(duì)信息收集、綜合和處理的目的。監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)的“眼”、“腦”和“口”，通過(guò)眼收集信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)和人腦的處理，最終通過(guò)實(shí)時(shí)通訊手段下達(dá)到各單位，實(shí)現(xiàn)對(duì)道路實(shí)況的指揮和控制，在提高公路運(yùn)營(yíng)率的同時(shí)，減少了公路運(yùn)營(yíng)成本，形成了科學(xué)的管理控制方案和管理-指揮-反饋的良性循環(huán)。在監(jiān)控系統(tǒng)的作用下，可以和交管部門(mén)實(shí)行聯(lián)動(dòng)，針對(duì)性調(diào)整實(shí)施交通路況，按照具體的功能需求以及實(shí)際設(shè)備的功能特點(diǎn)，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下分系統(tǒng)組成：(1)信息采集系統(tǒng)信息采集分系統(tǒng)是現(xiàn)代高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)的“眼”，通過(guò)監(jiān)控?cái)z像頭、傳感器、測(cè)速儀等設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，組成路面交通數(shù)據(jù)即時(shí)收集系統(tǒng)，獲取高速公路的各路段的實(shí)時(shí)路況、交通信息、車(chē)輛數(shù)據(jù)等，其中最主要設(shè)備是車(chē)輛超聲波檢測(cè)設(shè)備。(2)信息顯示系統(tǒng)信息顯示分系統(tǒng)主要是指交通信息顯示分系統(tǒng)，作為信息采集分系統(tǒng)的一種輔助手段，主要包括變化限速引導(dǎo)系統(tǒng)和情報(bào)顯示板系統(tǒng)兩個(gè)部分：前者是對(duì)車(chē)道路況的變化限速來(lái)進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)車(chē)道、車(chē)速的最優(yōu)配置，確保不同車(chē)速的車(chē)輛能夠完美利用車(chē)道，后者是通過(guò)收集的信息進(jìn)行分類(lèi)、顯示，通知過(guò)往車(chē)輛前方路況信息并在需要時(shí)發(fā)出警戒、禁止通行等攔截信息。(3)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)相當(dāng)于現(xiàn)代高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)的“腦”，是整個(gè)信息采集分系統(tǒng)的匯聚地，也是指揮、控制其他系統(tǒng)的樞紐。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)連接網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他分系統(tǒng)，形成整個(gè)現(xiàn)代高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)的構(gòu)件一樣，分為主要軟件和硬件兩部分，主機(jī)、輔助設(shè)備等硬件在設(shè)備層面上支撐著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)，與其匹配的監(jiān)控系統(tǒng)終端軟件、網(wǎng)絡(luò)通信連接設(shè)備、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等軟件負(fù)責(zé)具體路段的操作。(4)交通控制系統(tǒng)高速公路交通控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是現(xiàn)代高速公路路網(wǎng)系統(tǒng)的“口”，通過(guò)信息采集分系統(tǒng)發(fā)送信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)的處理后，指令傳遞到交通控制分系統(tǒng)并進(jìn)行實(shí)施。交通控制分系統(tǒng)由于交通控制的差異性，分為選擇目標(biāo)、確定方法和參數(shù)設(shè)置等三方面，可以提前根據(jù)選擇目標(biāo)和確定方法的不同，進(jìn)行不同的參數(shù)設(shè)置，也可以提前設(shè)置好各種路況信息，由實(shí)況的交通控制分系統(tǒng)根據(jù)道路信息自我調(diào)控。其中參數(shù)中最主要的是流量控制，通過(guò)流量控制的不同，將實(shí)際的控制方法也需劃分為高速匝道控制以及高速主干道控制兩大類(lèi)和定時(shí)調(diào)節(jié)控制、整發(fā)牛頭灣郵輪碼頭和金井郵輪碼頭，通過(guò)對(duì)已建貨運(yùn)泊位的技術(shù)改造滿足郵輪靠泊需求，以節(jié)約投資，擴(kuò)大產(chǎn)出效能。牛頭灣郵輪碼頭重點(diǎn)發(fā)展郵輪始發(fā)港航線；金井、澳前郵輪碼頭以始發(fā)港航線起步，重點(diǎn)發(fā)展訪問(wèn)港航線；瑯岐及福鼎郵輪碼頭重點(diǎn)發(fā)展沿海郵輪的訪問(wèn)港航線。

參考文獻(xiàn)

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作者：郭書(shū)翊 單位：山西交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司