試論高速公路收費站機電設備的監(jiān)控及可視化管理

納日格勒

摘要：根據國家發(fā)改委數據統(tǒng)計，截至2015年，我國高速公路通車里程數高達12.3萬公里。面對龐大的高速公路運輸系統(tǒng)，必須采用現代化的機電設備監(jiān)控和可視化管理，降低收費站工作人員的工作壓力。文章首先對機電設備的監(jiān)控工作進行了概述，隨后分析了高速公路機電設備系統(tǒng)的主要特點，最后對加強可視化管理方面提出了建議。

關鍵詞：高速公路；收費站；機電設備；監(jiān)控系統(tǒng)；可視化管理 文獻標識碼：A

中圖分類號：U495 文章編號：1009-2374（2016）32-0097-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.048

在高速公路迅速發(fā)展和機電系統(tǒng)信息化建設的雙重推動下，我國高速公路的管理質量和管理效率都有了極大的提升。收費站機電設備系統(tǒng)的正常運行，不僅能確保整個高速公路運營通暢，而且能夠確保收費站各項工作職能的穩(wěn)定發(fā)揮。因此，高速公路收費站機電設備的監(jiān)控管理，必須要不斷引進新技術、新設備和新理念，不斷完善機電設備自身的優(yōu)化升級，為提高機電設備的監(jiān)控和可視化管理提供必要的保障。

1 高速公路機電設備監(jiān)控管理概述

1.1 加強收費站機電設備監(jiān)控管理的重要性

現代高速公路不僅通車里程數和建設規(guī)模都有了一定程度的增加，并且高速公路內部結構也日趨復雜化。收費站機電設備的主要功能是完成高速公路的收費、監(jiān)控、通信等工作，因此機電設備的現代化程度將直接決定了整個道路的運行安全。傳統(tǒng)的高速公路收費站管理工作中，機電設備的應用范圍相對較小，功能結構單一，往往只是輔助收費站管理人員完成簡單的收費和監(jiān)控工作。但是隨著相關技術的發(fā)展，機電設備系統(tǒng)的現代化功能得到了極大的豐富，為保障高速公路運輸安全提供了信息支持?；诟咚俟吩谖覈洕ㄔO中的重要推動作用，未來一段時間內國內高速公路的建設規(guī)模仍然會不斷擴大，高速公路收費站機電設備監(jiān)控和可視化管理的應用范圍也會不斷增加，因此不斷研發(fā)和創(chuàng)新監(jiān)控管理技術，確保機電設備運行安全，是現階段高速公路收費站管理工作的重要內容。

1.2 高速公路收費站機電設備管理面臨的問題

現階段，我國高速公路收費站機電設備管理系統(tǒng)總體上已經趨于成熟和完善，無論是在機電系統(tǒng)內部構造還是具體功能的實現上，都已經滿足了高速公路安全管理的基本需要。但是也應當看到，與國外一些發(fā)達國家相比，我國高速公路收費站機電設備管理仍然存在一些亟待改進的地方，大致可分為以下兩類：一是單體資金投入有待提高。近年來，國家加強了對高速公路建設的資金投入，但是多數資金都用于高速公路修建、維護等工作上，真正花費在收費站機電設備建設上的資金相對不足。而以信息技術為支撐的機電設備監(jiān)控和可視化管理系統(tǒng)，對于設備維護、系統(tǒng)更新等工作要求較高，需要大量的技術、資金做支持，如果資金投入不足，則會影響到收費站現代化建設的正常進程；二是設備維護困難。高速公路本身環(huán)境相對復雜，尤其是一些高精尖的機電設備，很容易在使用過程過程中出現各種各樣的故障問題，一方面由于高速公路總里程數龐大，給維修工作帶來很大困難，另一方面維修花費和成本高昂，也給機電設備的養(yǎng)護帶來了諸多不便。

2 高速公路機電設備系統(tǒng)功能分析

從功能劃分上看，高速公路機電系統(tǒng)主要分為四大系統(tǒng)，即收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、配電照明系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。其中收費系統(tǒng)是整個機電設備系統(tǒng)的核心，主要負責車輛收費，為后期高速公路的養(yǎng)護工作提供經濟支持；監(jiān)控系統(tǒng)一方面是對高速公路各個路段進行實時、動態(tài)檢測，確保道路運行通暢和安全，另一方面也能夠采集高速公路信息，為后期進行道路指導提供信息數據；配電照明系統(tǒng)和通信系統(tǒng)是機電系統(tǒng)的基礎組成部分。只有協調好四大職能系統(tǒng)的同步運行，才能確保高速公路收費站機電設備各項監(jiān)控和管理職能的有效

發(fā)揮。

2.1 收費系統(tǒng)

收費系統(tǒng)的最前端是不同功能的傳感器和拍照攝像設備。這些設備將高速公路的信息以二進制形式存儲起來，并定期進行上傳發(fā)送。這些初始初級信息被發(fā)送到計算機控制中心后，經過分類、加工、整理等過程，最后被存儲到中央計算機的數據庫內。隨后通過以太網交換機連接成網絡，將這些信息發(fā)送給相應的運營公司，運營公司將所接受的數據信息與數據庫內的收費標準進行配對，得出最終的應收款額，并將最終數據反饋給收費站。從整體運行流程上看，收費系統(tǒng)的費用計算沿用傳統(tǒng)的“數據收集→收費站處理→運營公司收費處理→收費結算”四級收費體制。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)是由監(jiān)控中心和場外設備組成的復合系統(tǒng)。其中監(jiān)控中心的主要由計算機系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、攝影攝像設備、電子信息系統(tǒng)等組成，監(jiān)控中心不僅負責對各種數據信息進行處理，而且要根據信息類型制定相應的動作指令，確保監(jiān)控信息能夠得到及時的反饋。場外設備主要是指收費站或高速公路上的一些抓拍設備，這些設備全天候工作，在收集現場信息的基礎上還可以進行初步的信息加工和篩選，從而降低了數據存儲量，減輕了后期監(jiān)控中心的數據分析壓力。

2.3 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)是整個高速公路收費站機電系統(tǒng)中的基礎部分，主要負責為監(jiān)控、收費系統(tǒng)提供必要的信息傳遞和圖像、視頻傳輸。目前，我國高速公路收費站機電設備所應用的主要是第四代通信系統(tǒng)，在傳輸線路主體材料的選擇上以SDH光纖為主，不僅極大地提升單位時間內的數據傳輸速率，而且能夠確保音頻、視頻、圖像的清晰度。同時，通過架設高速公路以太網絡，收費站機電設備的管理人員可以隨時查看監(jiān)控，極大地提高了工作效率。近年來，隨著國內高速公路區(qū)域間的互聯性逐漸增強，構建局域以太網成為了可能。在未來一段時間內，高速公路收費站機電設備的監(jiān)控基本上能夠實現多地同步、異地控制，對于提高國內高速公路管理效率有很好的推動作用。

高速公路機電設備系統(tǒng)主要分布于高速公路的全線各個環(huán)節(jié)，在高速公路信息跟蹤、信息反饋及信息的發(fā)布過程中起到主要作用。高速公路機電系統(tǒng)一般具有以下三個特點：（1）技術集成度高。高速公路機電系統(tǒng)不僅涉及到電子技術、自動化控制技術，也涉及通信技術、電路技術、計算機技術以及交通機械工程等多門學科技術，只有各個學科技術科學融合、集成，才能確保該套系統(tǒng)的正常運行。高集成度的機電設備系統(tǒng)，不僅可以提高系統(tǒng)運算效率，而且有利于控制指令的及時傳達；（2）分布范圍廣，涉及面較大。高速公路機電系統(tǒng)分布于高速公路沿線的各個收費站、地段、管理中心以及各個隧道橋梁中，分布范圍十分廣泛，也是這樣的廣泛分布才能確保信息的及時、準確的傳遞；（3）故障率高，更新速度快。由于高速公路機電系統(tǒng)的各個設備廣泛分布于全線的各個地段，受到開放環(huán)境影響，其發(fā)生故障的可能性極大，加上這些設備技術含量高、靈敏度高，更容易受到環(huán)境的影響而導致其出現不能正常工作的情況。

3 收費站機電設備可視化管理的設計流程

3.1 繪制分布圖及軟件布局

平面分布圖能夠更加直觀地反映出收費站各個機電設備的分布位置，從而在后期布控中能夠降低工作難度。繪制分布圖應當以設備的實際坐標為基礎，按照繪圖比例尺進行同標準縮小。鑒于機電設備在高速公路中的分布相對零散，并且相互之間的間隔密度不規(guī)則，因此在繪制分布圖時，需要相關工作人員沿線采集數據信息，同時調用各個收費站點的基礎資料，為提高分布圖的精確性提供必要保障。在系統(tǒng)軟件的布局上，應當將每個收費站視作一個獨立的結構單元，分別設置一個窗口，并且在每個窗口內用sstab編輯軟件定義頁面，為后期進行軟件設計和布局提供實施載體。

3.2 圖標設計及處理

設計專用的符號或圖標，并對其進行詳細的標注和解釋，用來代替繁瑣的設備模型，一方面能夠便于系統(tǒng)管理人員進行操作；另一方面也極大地降低了系統(tǒng)占用空間，提高了整個機電信息系統(tǒng)的運行速率。在平面結構設計時，通常利用形象化的圖標來代替某一個或某一類設備，同時將該圖標支撐Ico圖標控鍵，并在控鍵圖標下設置對應的單片機控制器。當管理人員按下圖標控鍵時，與控鍵相連的單片機開關閉合，系統(tǒng)通電運行，自動完成相應的功能。這些設計圖標被單獨保存在中央計算機的某一存儲器內，并且能夠隨時調用和更新，滿足了收費站機電設備可視化管理的需要。

4 機電設備監(jiān)控及可視化管理的實現

4.1 系統(tǒng)的實現

高速公路收費站機電設備的監(jiān)控及可視化管理系統(tǒng)是一種集無線通信技術、局域網技術及地理信息技術等現代先進技術的信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)可借助監(jiān)控中心服務器以及終端設備進行機電設備運行狀況的實時監(jiān)控與可視化管理。通過終端設備，把機電設備的位置、運行狀態(tài)等信息實時傳遞給高速公路監(jiān)控中心，再通過服務器將接收到的信息轉化成可視化的形式，并直觀地顯示在電子地圖中。而且還能對其預設狀況及相關參數之間進行比較，從而達到全天候實時監(jiān)控的目的，可為監(jiān)控人員提供實時、可視化的監(jiān)控信息。另外，該系統(tǒng)還可以借助服務器的功能進行機電設備相關信息的檢索、查詢，從而能夠實現對設備的實時監(jiān)控與可視化管理。

4.2 管理系統(tǒng)建設分析

現階段，雖然我國開發(fā)高速公路機電設備管理系統(tǒng)的企業(yè)非常多，但由于受開發(fā)科技水平因素的影響，導致管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實用性存在差異。在高速公路收費站機電設備管理系統(tǒng)的組建和應用中，高速公路運營單位必須要對高速公路機電設備管理系統(tǒng)產品進行分析及論證。以該管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性、檢測效果等作為產品質量的考核點，并結合其價格等因素進行綜合分析。

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（責任編輯：小 燕）