電氣自動化在公路監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用

牛志華

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的出行需求也日益高漲，公路運(yùn)營面臨的形勢更為嚴(yán)峻，為了能夠?qū)崟r掌握公路運(yùn)營情況，必須要做好公路監(jiān)控的建設(shè)工作。在監(jiān)控系統(tǒng)中，電氣自動化主要是將公路的各個控制系統(tǒng)的環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，并從監(jiān)控系統(tǒng)自身來實(shí)現(xiàn)多方面的發(fā)展要求，保證公路監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行能夠安全、快捷的顯示，因此受到頗多研究人員重視。本文主要針對電氣自動化在公路監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用措施進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；公路監(jiān)控；控制中心；作用

中圖分類號：U495 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）15-0038-02

公路監(jiān)控系統(tǒng)是保證公路正常運(yùn)行的重要交通系統(tǒng)，對公路交通建設(shè)的發(fā)展起著重要的影響作用。在我國公路建設(shè)快速發(fā)展的背景下，對公路質(zhì)量的要求也越來越高，從公路監(jiān)控系統(tǒng)的角度就是保證公路運(yùn)營能夠安全、有效，便于管理。電氣自動化在公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢，因此電子自動化在公路監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)中對公路運(yùn)營管理方面取得了良好的效果。正因?yàn)槿绱耍诮窈蟮墓ぷ髦羞€要進(jìn)行科學(xué)的管理控制措施，建立一個完善的綜合性的自動化公路監(jiān)控管理系統(tǒng)，提升公路運(yùn)營的使用效率，實(shí)現(xiàn)電氣自動化對整個公路監(jiān)控系統(tǒng)使用的管理與控制，提升公路監(jiān)控系統(tǒng)自身的性能，促進(jìn)監(jiān)控系統(tǒng)朝著安全、直觀的管理方向發(fā)展。

1 公路監(jiān)控系統(tǒng)的目的和構(gòu)成

公路監(jiān)控可以稱為對公路的監(jiān)視與控制工作，從公路監(jiān)控系統(tǒng)自身的性能來看，監(jiān)視主要體現(xiàn)在對日常公路運(yùn)營情況的了解與查看，主要體現(xiàn)在路面數(shù)據(jù)的檢測、數(shù)據(jù)收集以及設(shè)備運(yùn)行狀況等；而控制主要是針對監(jiān)測傳輸出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的分析，并作出相應(yīng)的決策判斷的過程。從中央系統(tǒng)傳輸出來的判斷來調(diào)節(jié)和控制道路交通狀況。實(shí)施公路監(jiān)控系統(tǒng)就是參考?xì)夂驐l件、交通行車流量、路面行車狀況等通過一系列的監(jiān)視得出的結(jié)論，得出的控制方法來改善交通行車環(huán)境、提升公路的整理服務(wù)水平。在實(shí)際的應(yīng)用中，采取相應(yīng)的措施減少公路的擁擠路段，減少道路事故發(fā)生，充分發(fā)揮公路運(yùn)營所產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

公路監(jiān)控系統(tǒng)自身的構(gòu)成主要分為管理中心、通信模板以及控制中心模塊三個方面。這三個方面體現(xiàn)在不同的范疇?wèi)?yīng)用上。

（1）管理中心主要承擔(dān)著對各種信息數(shù)據(jù)的收集、分析梳理的功能，管理中心必備的兩大要素主要是在公路監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施中需要有應(yīng)急處理功能和實(shí)施的攝像顯示功能等一些列的功能要求。（2）通信模塊主要是負(fù)責(zé)各個模塊之間的通信業(yè)務(wù)，主要是把收集到的路況數(shù)據(jù)信息分類進(jìn)行上傳，并將上傳好的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一進(jìn)行轉(zhuǎn)換保存到數(shù)據(jù)庫，保證所存儲信息的格式一致性。（3）控制中心模塊作為公路監(jiān)控信息的核心模塊，是對整個公路線路綜合整治的過程。相當(dāng)于公路監(jiān)控系統(tǒng)的核心大腦功能，通過其統(tǒng)一調(diào)配來完善公路監(jiān)控的正常運(yùn)行。

2 實(shí)施電氣自動化的公路監(jiān)控方式

在公路監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施電氣自動化是一個綜合性的智能管理控制體系，在公路實(shí)施運(yùn)營中，以分散控制、集中管理、信息共享的發(fā)展方向，以區(qū)域化的監(jiān)控管理通過現(xiàn)場達(dá)到總線連接，統(tǒng)一匯總至后臺，實(shí)施電氣化公路監(jiān)控系統(tǒng)對比傳統(tǒng)的監(jiān)控方法具有一定的優(yōu)勢，在結(jié)構(gòu)上具有安裝簡單，靈活，維護(hù)方便等作用，保證公路監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、有效的目標(biāo)。

2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式主要適用于早期研發(fā)的自動化系統(tǒng)功能，主要體現(xiàn)在模擬電路，由電話繼電器、電子管等分立原件組成，在這一種方式的使用中主要是靠硬件來對收集進(jìn)行收集和判斷的，但針對發(fā)生的問題等無法進(jìn)行信息傳輸和遠(yuǎn)程的控制，相對于集中式監(jiān)控模式，這種監(jiān)控系統(tǒng)的方式不會因?yàn)槠渲械娜魏我慌_設(shè)備出現(xiàn)故障而停滯，因此在使用上比較可靠，大大節(jié)省了電纜的使用量，連接起來也比較方便，使用上有一定的靈活性和可靠性，在成本控制上也有一定的控制措施，但在應(yīng)用上的局限性只能適合小范圍的系統(tǒng)監(jiān)控工作，與全系統(tǒng)的電氣自動化監(jiān)控裝置相比，明顯存在一定的不足。

2.2 集中監(jiān)控系統(tǒng)

集中式的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用起來比較方便，而且投入使用之后方便運(yùn)行和維護(hù)工作，對于監(jiān)控系統(tǒng)所要求的防護(hù)也不高，無論是成本考慮以及運(yùn)行簡單靈活等都具有明顯的優(yōu)勢，但由于其所有的功能都出自于一臺的處理器，負(fù)擔(dān)較重，不管是系統(tǒng)升級操作還是增加新的監(jiān)控對象，操作起來比較復(fù)雜，尤其是原有的線路就比較多，布線就存在一定的難度，若是再進(jìn)行調(diào)配，容易造成主機(jī)的負(fù)擔(dān)加重，不利于整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于原有線路較多，在線路的維護(hù)上容易出現(xiàn)問題，隔離的刀閘采用的是硬接線，若是輔助的節(jié)點(diǎn)不到位，就容易導(dǎo)致設(shè)備無法進(jìn)行。而且這種設(shè)備的二次連線接線比較復(fù)雜，查線不方便，由于在操作中查線或者傳動的過程中操作失誤等也可能導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行，因此在二次接線上，大大增加了一些維護(hù)量。

2.3 現(xiàn)場總線的監(jiān)控方式

現(xiàn)場總線在應(yīng)用上除了具備一定的遠(yuǎn)程式監(jiān)控的優(yōu)勢以外，針對現(xiàn)場總線的監(jiān)控方式的設(shè)計(jì)工作有更強(qiáng)的針對性。不同的間隔的監(jiān)控存在不同的功能，根據(jù)有效的間隔情況依據(jù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)進(jìn)行不同間隔區(qū)的功能顯示工作，這樣在應(yīng)用上還可以提供一定的質(zhì)量控制措施，由于所采用的的模式的不同，不用的間隔段也可以進(jìn)行任意的裁剪，同時不同的裁剪節(jié)點(diǎn)還可以進(jìn)行任意剪裁，這樣在應(yīng)用上也能節(jié)省一部分的線路費(fèi)用。另外作為智能設(shè)備，各裝置之間存在著獨(dú)立性，而且可以通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行連接，保證網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的靈活性和功能性。更重要的是整個系統(tǒng)之間的功能都是相對獨(dú)立的，任何一個裝置出現(xiàn)故障問題只會影響設(shè)備的原件，不至于導(dǎo)致設(shè)備的癱瘓，因此在應(yīng)用上較為便利。

3 電氣自動化在公路監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

自實(shí)現(xiàn)了電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用之后，運(yùn)行人員能夠及時、有效的掌握一定的設(shè)備運(yùn)行情況，針對可能出現(xiàn)故障的位置提前做出分析與判斷工作，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，這在公路監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用上有了更高級別的應(yīng)用與發(fā)展，并得到了有效的提升。在設(shè)備診斷的時候能夠預(yù)測出現(xiàn)故障的部位自動發(fā)動警告，并提示具體的操作系統(tǒng)上故障信息，給運(yùn)行人員提供檢測參考，節(jié)省了操作時間的同時，方便操作人員能夠開展其他方面的工作。

電氣自動化的監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式可以分為就地控制和分布式系統(tǒng)控制方式兩種，而且針對操作系統(tǒng)上的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)還需要進(jìn)行優(yōu)先控制的方式，主要是就地的操作優(yōu)先，然后再進(jìn)行分布式的控制系統(tǒng)方法，將本地的監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程的監(jiān)控系統(tǒng)能夠得到有效的結(jié)合，并能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時的監(jiān)督與控制工作，卻把監(jiān)控系統(tǒng)的管控命令的穩(wěn)定性、安全性和一致性。公路監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制模塊是對公路的全線進(jìn)行綜合管理模式，在公路監(jiān)控系統(tǒng)的整體運(yùn)行上更能體現(xiàn)控制方式的整合性。

3.1 中央監(jiān)控系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

為了滿足公路管理與控制中心的改造要求，在設(shè)計(jì)的過程中還應(yīng)通過發(fā)布不同的控制指令進(jìn)行相應(yīng)交通及環(huán)境異常的信息控制工作，在滿足實(shí)際需要的基礎(chǔ)上，對公路監(jiān)控系統(tǒng)的各個監(jiān)控設(shè)施組成中央監(jiān)控系統(tǒng)，通過實(shí)施緊急電話系統(tǒng)或者是交通環(huán)境參數(shù)的檢測系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)以及火災(zāi)檢測等自動化報(bào)警系統(tǒng)的收集與分析，并通過計(jì)算機(jī)向外界發(fā)布應(yīng)急性指令，實(shí)現(xiàn)對道路以及各類設(shè)備的控制與監(jiān)管工作。

中央的監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用上具有多功能性，一般情況下利用中央監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警自動化，主要顯示在交通擁堵報(bào)警、隧道內(nèi)火災(zāi)報(bào)警或者是系統(tǒng)發(fā)生故障等情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程與聯(lián)動結(jié)合的方式，并將損失降到最低。

在實(shí)際的應(yīng)用中未能能夠滿足公路監(jiān)控系統(tǒng)需要，通過分析已經(jīng)生成的環(huán)境參數(shù)以及交通數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，自動生成交通歷史的對比表，對交通運(yùn)行狀況模擬顯示，并及時的檢測網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)異常，自動備份相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，自動報(bào)警并打印診斷報(bào)告。

3.2 區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)

區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)主要是針對外場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控所采取的模式，區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)主要是變電所的觸摸屏來組成的。區(qū)域的監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠收集現(xiàn)場控制系統(tǒng)中的交通與環(huán)境的相關(guān)信息化控制工作，一個典型的功能就是能夠根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部來確定好的控制方案并實(shí)現(xiàn)自動控制。還能對與之縣關(guān)聯(lián)的交通控制設(shè)備進(jìn)行有效的控制與監(jiān)控，保證公路監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。全部的區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)將外場設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況及時的上傳至中央監(jiān)控系統(tǒng)，并接受中央監(jiān)控系統(tǒng)的各類控制指令。

3.3 現(xiàn)場控制系統(tǒng)

現(xiàn)場的控制系統(tǒng)主要是區(qū)域的控制其與變電所區(qū)域控制組成的。在應(yīng)用上，區(qū)域控制器主要采用的是對外場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視與控制的工作，而后者主要是通過對配電設(shè)備的監(jiān)控進(jìn)行有效實(shí)施的。采取的控制方式主要是手動控制方式和自動控制方式兩種形式。出現(xiàn)故障等監(jiān)控系統(tǒng)無法進(jìn)行自動控制的時候，及時向操作人員進(jìn)行預(yù)警，并提供必要的控制方案并提供必要的控制方案供參考，待工作人員確認(rèn)或者修正之后，及時下發(fā)控制指令。手動的控制是在觸摸屏上進(jìn)行的。在自動化控制中，不斷收集交通控制參數(shù)，判斷交通情況并進(jìn)行自動控制的形式，節(jié)省操作人員的操作時間。

3.4 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

現(xiàn)場的總線網(wǎng)絡(luò)不僅實(shí)現(xiàn)了外場設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換情況，并將各類的外場設(shè)備的運(yùn)行情況能及時上傳到區(qū)域的控制器，并通過區(qū)域的控制器的指令下發(fā)到相應(yīng)的外場設(shè)備。

一般情況下監(jiān)控中心與區(qū)域控制器之間都會采用100M工業(yè)級以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，并使用單模光纖連接，一般都會實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換與信息的交流工作，并將設(shè)備運(yùn)行情況及時上送到中央監(jiān)控系統(tǒng)中，由中央監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令下發(fā)到區(qū)域的控制器。

3.5 外場設(shè)備的設(shè)置

對于外場的設(shè)備需要進(jìn)行科學(xué)的控制工作，對于通信系統(tǒng)而言，主要針對隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備控制中，避免出現(xiàn)活塞風(fēng)等現(xiàn)象，并且能根據(jù)有效的控制措施達(dá)到節(jié)能的目的。通風(fēng)與照明系統(tǒng)一般都會將通風(fēng)和照明系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行信號采集工作，達(dá)到對公路運(yùn)行信息的監(jiān)視與控制功能。若是在運(yùn)行過程中的發(fā)生火災(zāi)檢測報(bào)警系統(tǒng)，對信息進(jìn)行采集、監(jiān)視和控制工作，緊急求助與報(bào)警等過程進(jìn)行傳輸和處理等。

4 結(jié)語

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷提高，電氣自動化的監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，并日趨成熟。在電氣自動化的應(yīng)用過程中還應(yīng)根據(jù)必要的情況來設(shè)定公路系統(tǒng)的監(jiān)控，提高自動預(yù)警模式，加強(qiáng)電氣自動化公路監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)與發(fā)展，并在未來的監(jiān)控系統(tǒng)上發(fā)揮更高的作用。通過積極開發(fā)相應(yīng)技術(shù)并增加設(shè)備的數(shù)量，使電氣自動化在公路監(jiān)控系統(tǒng)邁向更大的進(jìn)步。

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