淺析高速公路機(jī)房智能管理系統(tǒng)實(shí)施方案

蘇江峰

【摘 要】“十二五”期間，隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施的大力發(fā)展，我國的高速公路里程不斷的增長，高速公路主骨架網(wǎng)絡(luò)也趨于完善。同時，隨著高速公路信息化建設(shè)的不斷深入開展，高速公路機(jī)房內(nèi)各種動力及路況信息處理終端構(gòu)成的信息化核心設(shè)備對運(yùn)行環(huán)境的要求也愈發(fā)嚴(yán)格，尤其是現(xiàn)代化的高速公路機(jī)房建設(shè)更應(yīng)該實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字化監(jiān)控管理。因此，高速公路機(jī)房的智能管理系統(tǒng)得到了日益廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】高速公路；機(jī)房；智能管理系統(tǒng)

0 引言

近年來，我國的高速公路建設(shè)進(jìn)入了跨越式發(fā)展的時期，年均增漲量在幾千公里。隨著高速公路的不斷延伸，為道路運(yùn)輸行業(yè)的迅速發(fā)展創(chuàng)造了有利的基礎(chǔ)條件，成為我國拉動內(nèi)需、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要因素之一。伴隨著我國高速公路的快速發(fā)展，不斷有新的高速公路監(jiān)控機(jī)房和變電所投入使用，由于高速公路機(jī)房普遍存在分布零散、距離較遠(yuǎn)、所處地理環(huán)境一般比較復(fù)雜、不利于人工管理維護(hù)等客觀情況。因此，高速公路對機(jī)房環(huán)境、安防及管理問題提出了新的需求。

高速公路機(jī)房的內(nèi)部設(shè)備處于高速公路信息化發(fā)展建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是高速公路機(jī)電系統(tǒng)中承擔(dān)動力、信息采集上傳的核心部分，其運(yùn)行環(huán)境及安防管理等問題不容忽視。機(jī)房內(nèi)設(shè)備運(yùn)行和數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性及安全性同機(jī)房內(nèi)工作環(huán)境存在很大的聯(lián)系，迫切需要實(shí)現(xiàn)對機(jī)房浸水、煙霧、溫濕度、門禁、照明及通風(fēng)控制等信息的集中監(jiān)控管理和統(tǒng)計(jì)分析。

本文將結(jié)合十堰至天水高速公路甘肅段沿線機(jī)房的動力環(huán)境及安防監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施方案，綜合運(yùn)用監(jiān)控、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信、系統(tǒng)集成等多項(xiàng)專業(yè)領(lǐng)域，探索基于物聯(lián)網(wǎng)思維的高速公路機(jī)房智能管理系統(tǒng)技術(shù)方案。

1 機(jī)房智能管理系統(tǒng)技術(shù)方案

高速公路機(jī)房智能管理系統(tǒng)主要由以下3個部分組成，分別是終端設(shè)備層、通信傳輸層及監(jiān)控管理層。

1.1 終端設(shè)備層

1.1.1 環(huán)境監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集

終端設(shè)備層主要包含環(huán)境監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集，可以通過模擬量或數(shù)字量實(shí)現(xiàn)對機(jī)房內(nèi)浸水、煙霧、溫濕度、門禁、照明及通風(fēng)回路等信息的數(shù)據(jù)采集，并處理和上傳至遠(yuǎn)端的監(jiān)控管理中心，其具有如下特點(diǎn)：

（1）業(yè)務(wù)控制指令的上傳下達(dá)、信息數(shù)據(jù)（報(bào)警數(shù)據(jù)、實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)等）的分析、處理、上報(bào)等；

（2）具備接收遠(yuǎn)程控制指令并對本地設(shè)備實(shí)施相應(yīng)操作的能力；

（3）終端主機(jī)將實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給由交換機(jī)、光傳輸網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成的通信傳輸系統(tǒng)。

1.1.2 機(jī)房照明監(jiān)控

通過TS-IP-PDU/MOD8可實(shí)現(xiàn)對機(jī)房的照明智能化管理。除了在監(jiān)控管理中心可以遠(yuǎn)程監(jiān)測機(jī)房照明狀態(tài)以及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)控制，機(jī)房本地也可以手動開關(guān)照明回路。可最大化的降低機(jī)房照明本身的運(yùn)營成本，延長照明系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命，進(jìn)一步提高運(yùn)營費(fèi)效比。

TS-IP-PDU/MOD-8可實(shí)現(xiàn)8個照明回路的控制，通過擴(kuò)展模塊能夠?qū)崿F(xiàn)更多照明回路的集中監(jiān)控管理。

1.1.3 機(jī)房風(fēng)機(jī)監(jiān)控

通過TS-IP-PDU/MOD-8可實(shí)現(xiàn)對機(jī)房風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的智能化管理。根據(jù)機(jī)房內(nèi)外部的溫差等環(huán)境因素，通過空氣置換的方式對機(jī)房進(jìn)行降溫處理，從而達(dá)到在常年大多數(shù)條件下替代空調(diào)制冷的效果，避免了空調(diào)長時間運(yùn)行所造成的電能浪費(fèi)，有效降低變電站空調(diào)的運(yùn)行時間，實(shí)現(xiàn)降低機(jī)房電能消耗的目的。

TS-IP-PDU/MOD-8帶有風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測功能，整個系統(tǒng)通過DC24V電源供電，帶有4～8個電源輸出，可以帶動8路AC/DC風(fēng)機(jī)工作。

1.2 通信傳輸層

終端設(shè)備層、監(jiān)控管理層設(shè)備、軟件等全部通過以太網(wǎng)連接，采用以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)易于擴(kuò)展，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在?shí)際實(shí)施階段也可采用冗余環(huán)網(wǎng)。

考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕跈C(jī)房智能管理系統(tǒng)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間采用了硬件防火墻，通過監(jiān)測、限制和更改跨越安全網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)流，屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)；并通過檢測阻斷威脅、數(shù)據(jù)加密等方式來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和信息的安全，防范非法入侵。

1.3 監(jiān)控管理層

監(jiān)控管理層是機(jī)房智能管理系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)分析、處理的核心部分，主要由監(jiān)控管理軟件、服務(wù)器及業(yè)務(wù)工作站等機(jī)房設(shè)備構(gòu)成。

監(jiān)控管理軟件作為系統(tǒng)的維護(hù)管理及操作平臺，給管理人員提供了一個直觀、簡便的人機(jī)交互界面，系統(tǒng)的各項(xiàng)功能也集中的以圖形化的方式體現(xiàn)，管理業(yè)務(wù)日常的監(jiān)控、維護(hù)工作都是通過監(jiān)控管理軟件來完成的。

監(jiān)控管理軟件能夠?qū)崟r接收終端設(shè)備層通過通信傳輸層上報(bào)的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)及反饋信號，根據(jù)各子系統(tǒng)的具體情況對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)、歸檔，實(shí)時反映各設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀況（如報(bào)警信號、回路開閉、環(huán)境數(shù)據(jù)等）并上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。系統(tǒng)具備設(shè)置可定制化、系統(tǒng)聯(lián)動性迅速、數(shù)據(jù)可靠、穩(wěn)定等特點(diǎn)。

監(jiān)控管理軟件的操作界面中主要包含如下內(nèi)容，其中：

（1）左側(cè)的導(dǎo)航按鈕可切換到具體的傳感器畫面，查看其狀態(tài)或操作控制；

（2）下方的報(bào)警信息反饋界面具備報(bào)警信息的查看、確認(rèn)、導(dǎo)出等操作；

（3）主畫面上溫濕度顯示實(shí)時采集數(shù)據(jù)，門禁系統(tǒng)通過動畫顯示開關(guān)狀態(tài)；

（4）主畫面上報(bào)警元素通過閃爍圖標(biāo)來表示報(bào)警信號。

2 機(jī)房智能管理系統(tǒng)實(shí)施后的功能性

十堰至天水高速公路甘肅段機(jī)房智能管理系統(tǒng)實(shí)施一年多以來，實(shí)現(xiàn)了以下功能，達(dá)到了對沿線變電所、機(jī)房監(jiān)控管理、無人值守的目的。

2.1 環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測

高速公路機(jī)房內(nèi)運(yùn)行著大量的精密貴重設(shè)備，這些設(shè)備的正常運(yùn)行，對周圍環(huán)境的要求非常高，要求環(huán)境長時間保持在一個相對較小的變化范圍內(nèi)，否則會影響設(shè)備壽命或?qū)е聯(lián)p壞。根據(jù)機(jī)房的使用需求及運(yùn)營單位的實(shí)際工作情況，配置了浸水探測器、溫濕度傳感器、煙霧感應(yīng)器等環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，各類傳感器通過TS-IP-PDU總線集中接入監(jiān)控終端設(shè)備后完成采集信息的上傳。管理人員可以對沿線各機(jī)房的實(shí)時運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管；同時，系統(tǒng)對機(jī)房內(nèi)的溫度、濕度、水侵、煙霧等環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理及歸檔，可按用戶需求生成各類曲線和報(bào)表，方便了管理人員檢查調(diào)用、歷史查詢和統(tǒng)計(jì)匯報(bào)等業(yè)務(wù)需求。

2.2 遠(yuǎn)程控制

監(jiān)控管理軟件通過對各機(jī)房環(huán)境采集數(shù)據(jù)的分析自動生成報(bào)警信號，報(bào)警信號通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)能彈出告警窗口，并配合電子地圖第一時間向管理人員顯示；監(jiān)控管理人員可配合視頻監(jiān)控平臺軟件對機(jī)房內(nèi)的門禁、照明、通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，必要時可安排管養(yǎng)維護(hù)人員赴現(xiàn)場及時處理相關(guān)事宜。

2.3 門禁對講

系統(tǒng)在各機(jī)房的門禁刷卡處配置了語音對講設(shè)備。當(dāng)管養(yǎng)維護(hù)人員忘記帶門禁卡時，可通過對講設(shè)備呼叫管理中心內(nèi)的管理人員開啟門禁設(shè)施，能夠節(jié)省等待時間，提高管養(yǎng)工作效率。

2.4 配置維護(hù)

機(jī)房終端設(shè)備處理單元具備遠(yuǎn)程訪問功能，可實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備接入單元校時、重啟、參數(shù)設(shè)置、軟件升級、遠(yuǎn)程維護(hù)等功能。管理人員不必到達(dá)機(jī)房現(xiàn)場，就能夠修改設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，提高設(shè)備的維護(hù)效率。

3 結(jié)論

10天高速公路機(jī)房智能管理系統(tǒng)通過對沿線各機(jī)房環(huán)境參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、安防門禁等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控管理并記錄歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)房環(huán)境參數(shù)、監(jiān)控設(shè)備等的“集中監(jiān)控、集中維護(hù)、集中管理”的維護(hù)管理目標(biāo)要求，獲得了直觀的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告。

同時，系統(tǒng)采用先進(jìn)的“預(yù)警”維護(hù)方式取代了以往被動的人工維護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)了故障點(diǎn)的精確定位，提高了高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，也提高了高速公路的管理及維護(hù)效益和自動化管理水平，有效降低了管理及維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度、降低了運(yùn)營維護(hù)成本。作為高速公路信息化建設(shè)持續(xù)改進(jìn)的一部分，值得在今后的高速公路運(yùn)管工作中大力推廣并不斷深入優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)更加高效、節(jié)能、綠色的高速公路機(jī)房運(yùn)營管理方式。

[責(zé)任編輯：湯靜]