高速公路機(jī)電智能化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

季佳俊

甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司 甘肅蘭州 73000

高速公路的發(fā)展是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，一方面高速公路的發(fā)展促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，反過(guò)來(lái)講隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也加快了高速公路事業(yè)的發(fā)展速度，比如隨著高速公路的發(fā)展，使區(qū)域之間的溝通更加便利，完成了材料和產(chǎn)品的集散，城鄉(xiāng)之間的資源互換，總之高速公路的發(fā)展極大的推動(dòng)了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1 高速公路機(jī)電設(shè)備智能化管理的重要意義

其意義主要有以下兩點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)功能的全面性，將設(shè)備、人員、車輛等所有數(shù)據(jù)、信息納入該系統(tǒng)框架中，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入管理、設(shè)備狀態(tài)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理、備品備件在線式共享管理、維修管理、費(fèi)用管理、維護(hù)人員及車輛精確化管理等。

（2）系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，系統(tǒng)打通了與微信企業(yè)號(hào)的數(shù)據(jù)互通接口，在提高系統(tǒng)使用人員的溝通效率的同時(shí)降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約了維護(hù)成本、提升了服務(wù)質(zhì)量[1]。

2 高速公路機(jī)電智能化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

2.1 高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般指安全監(jiān)視和遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域內(nèi)用于特定應(yīng)用的IP監(jiān)視系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用戶能夠通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)視及視頻圖像的錄像、以及相關(guān)的報(bào)警管理。

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可基于NVR或基于服務(wù)器+磁盤陣列的構(gòu)架。其中，基于NVR架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)約了存儲(chǔ)服務(wù)器等的成本，并可實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)功能。NVR架構(gòu)主要適用于中小型監(jiān)控方案，對(duì)于大型監(jiān)控方案該構(gòu)架顯得捉襟見肘。

基于服務(wù)器+IPSAN架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)以流媒體服務(wù)器為其架構(gòu)的核心設(shè)備，提供前所未有的流媒體轉(zhuǎn)發(fā)能力，由存儲(chǔ)服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列共同完成視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，存儲(chǔ)的設(shè)備可在物理上集中或分散分布，這大大擴(kuò)展了系統(tǒng)在物理上的鏈接范圍，因此使系統(tǒng)的構(gòu)架變得更加靈活。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的管理構(gòu)架一般包括三個(gè)層級(jí)，依次為省級(jí)監(jiān)控中心、路段監(jiān)控（分）中心和基層監(jiān)控單元（隧道管理站等）。而從實(shí)現(xiàn)的功用來(lái)劃分，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要分為收費(fèi)監(jiān)控和交通狀況監(jiān)控兩個(gè)子系統(tǒng)，而交通狀況子系統(tǒng)又可分為道路監(jiān)控和隧道監(jiān)控兩部分[2]。

由于早期高速公路受技術(shù)發(fā)展的限制，其監(jiān)控系統(tǒng)往往采用模擬監(jiān)控，而模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)不便于大規(guī)模的應(yīng)用管理，智能得到有限區(qū)域的事實(shí)視頻圖像，且依靠管理人員的肉眼與經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行路況的監(jiān)測(cè)與管理。

因此新建的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)往往采用最新的基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，便于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的監(jiān)控、系統(tǒng)互連及智能管理。新一代智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在為高速公路提供車牌識(shí)別、車速測(cè)量、逆行警告和流量統(tǒng)計(jì)等多種智能化可選功能，并正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

2.2 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)不同區(qū)段路況的變化限速來(lái)進(jìn)行處理，在保證駕駛安全的前提下，最大限度的利用區(qū)段通行能力，后者是通過(guò)收集的信息進(jìn)行分類、顯示，通知過(guò)往車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。

2.3 高速公路支付系統(tǒng)

ETC作為智能交通的重要組成部分，雖然進(jìn)入我國(guó)較晚，但經(jīng)過(guò)近20年的應(yīng)用推廣，逐漸顯示出快速高效的通行優(yōu)勢(shì)。首先是在高速公路上得到廣泛使用，近幾年又陸續(xù)在普通公路收費(fèi)站推廣使用，提高了征費(fèi)效率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

高速公路ETC自助收費(fèi)系統(tǒng)具體工作流程簡(jiǎn)單整理如下：

（1）待處理車輛進(jìn)入系統(tǒng)感應(yīng)區(qū)域的范圍內(nèi)時(shí)，地下埋置的線圈會(huì)感受到振蕩頻率的變化（有金屬物體時(shí)振蕩頻率升高），此時(shí)線圈振蕩頻率的變化會(huì)將讀寫天線啟動(dòng)。

（2）讀寫天線接收到工作指令后會(huì)將相應(yīng)的信號(hào)向車輛內(nèi)置的電子標(biāo)簽傳遞，完成傳遞后就信息進(jìn)行反饋。信息反饋存在有效與無(wú)效兩種模式，有效模式可進(jìn)入下一步工作中，無(wú)效則會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)預(yù)警并將相關(guān)信息向車道阻擋系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)送，車道呈封閉狀態(tài)。

（3）交易順利時(shí)車道控制系統(tǒng)會(huì)將抬桿指令發(fā)送給車道阻擋系統(tǒng)，此時(shí)車道為開放狀態(tài)，顯示器將車型、交易費(fèi)用等具體信息進(jìn)行顯示。

（4）車輛駛?cè)胱ヅ姆秶笙到y(tǒng)自動(dòng)發(fā)出抓拍指令，字符疊加器會(huì)將抓拍信息向收費(fèi)管理機(jī)完成傳遞。

（5）車輛駛?cè)肼錀U線圈范圍內(nèi)時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出落桿指令，此時(shí)欄桿落下。車輛完成通過(guò)之后，系統(tǒng)會(huì)就其信息進(jìn)行保存，并完成向服務(wù)器的及時(shí)上傳，此時(shí)整個(gè)操作流程完成[3]。

2.4 報(bào)表管理

報(bào)表管理即對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)變化進(jìn)行記錄，并根據(jù)此數(shù)據(jù)制作報(bào)表，最終呈現(xiàn)給用戶。統(tǒng)計(jì)報(bào)表涉及范圍非常廣泛，不僅包含設(shè)備與倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存管理報(bào)表，而且還包含設(shè)備使用、維修以及故障分析報(bào)表等。

2.5 基礎(chǔ)管理

為保證公路機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行，首先要對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的維護(hù)。包括對(duì)公路路段的管理以及路段的名稱、編號(hào)、終點(diǎn)等多項(xiàng)信息。除此之外，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還包括收費(fèi)站、監(jiān)控室以及各生產(chǎn)廠家的信息錄入等。只有保證各類數(shù)據(jù)的維護(hù)工作順利開展，才能保證高速公路的整體運(yùn)行。除此之外，用戶權(quán)限管理在保證用戶權(quán)益的同時(shí)又對(duì)高速公路起到了一定的規(guī)范作用，構(gòu)成用戶權(quán)限管理的子模塊包含用戶、角色以及機(jī)構(gòu)管理等。

3 結(jié)語(yǔ)

從目前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，成熟的機(jī)電技術(shù)、完善的機(jī)電設(shè)備和合理搭配的機(jī)電系統(tǒng)已經(jīng)與高速公路智能化的發(fā)展密不可分了，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，未來(lái)的高速公路將實(shí)現(xiàn)完全意義上的智能化管理，因此加強(qiáng)對(duì)機(jī)電系統(tǒng)智能化升級(jí)研究有著重要現(xiàn)實(shí)意義。