高速公路機電系統(tǒng)維護管理中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

（貴州中南交通科技有限公司，貴州 貴陽 550007）

一、什么是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的延伸，互聯(lián)網(wǎng)的終端是計算機(PC、服務(wù)器)，而物聯(lián)網(wǎng)的終端則是嵌入式計算機系統(tǒng)及其配套的傳感器設(shè)備?；ヂ?lián)網(wǎng)是科技發(fā)展的必然結(jié)果，計算機技術(shù)為了提供更好的服務(wù)顯現(xiàn)出了各種形態(tài)，例如環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、虛擬現(xiàn)實設(shè)備、家庭智能設(shè)備、數(shù)控系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)是無處不在的設(shè)施及末端設(shè)備，只要有硬件或產(chǎn)品通過有線或無線方式連接網(wǎng)絡(luò)，發(fā)生數(shù)據(jù)互相傳輸，實現(xiàn)智能化識別、追蹤、定位、監(jiān)控等，就可以稱為物聯(lián)網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最早在1999年被提出，它的理念是通過射頻識別等信息傳感設(shè)備的方式，將所有物品轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)信號與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)所有物品的智能識別和管理，簡單來說，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將各種物體等同于一個個傳感器并與互聯(lián)網(wǎng)建立連接的一種技術(shù)。

機電工程是高速公路施工的重要組成部分，其施工質(zhì)量關(guān)系到高速公路工程施工的成敗。高速公路常建于地勢開闊、人流稀少的地區(qū)，高速公路機電系統(tǒng)設(shè)備也常年暴露于戶外，受時間、環(huán)境、地域等因素影響，機電系統(tǒng)設(shè)備極容易遭到干擾，同時由于高速公路跨度比較大，加大了機電系統(tǒng)設(shè)備的管理難度。對此，可以采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高管理效率，緩解管理壓力，確保高速公路機電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

二、高速公路機電系統(tǒng)

高速公路機電系統(tǒng)主要由三大系統(tǒng)（監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、通信系統(tǒng)）及隧道機電系統(tǒng)組成。監(jiān)控系統(tǒng)主要包括收費站監(jiān)控和道路監(jiān)控兩部分，隧道機電系統(tǒng)主要由隧道通風(fēng)系統(tǒng)、隧道監(jiān)控系統(tǒng)、隧道報警系統(tǒng)、隧道供電系統(tǒng)四部分組成，監(jiān)控、收費、通信所涉及的技術(shù)如圖1所示。

圖1.監(jiān)控、收費、通信所涉及的技術(shù)

（一）監(jiān)控系統(tǒng)

主要由監(jiān)控中心和外部監(jiān)控設(shè)備組成，監(jiān)控中心設(shè)置計算機系統(tǒng)，確保視頻、語音、數(shù)據(jù)的全天候傳輸，實現(xiàn)多媒體信息平臺。監(jiān)控系統(tǒng)是機電系統(tǒng)的大腦，它利用外部監(jiān)控設(shè)備采集信息再進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，得出相應(yīng)控制方案，實時反映路況信息。監(jiān)控系統(tǒng)管理可以利用物聯(lián)網(wǎng)智能數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實現(xiàn)更加智能化、更準(zhǔn)確、更高效的數(shù)據(jù)采集傳輸。

（二）收費系統(tǒng)

收費系統(tǒng)是高速公路施工保養(yǎng)費用回收的主要途徑，高速公路的收費系統(tǒng)通常采用四級收費體制，即高速公路收費車道、高速公路收費站、運營部收費中心、費用結(jié)算中心等，這些設(shè)備要利用以太網(wǎng)進(jìn)行連接。車道傳感器采集到車輛行駛信息，將其轉(zhuǎn)換成原始收費數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞召M站，收費站將收費信息進(jìn)行整理后，再傳送給運營部收費中心和費用結(jié)算中心，費用結(jié)算中心根據(jù)高速公路收費標(biāo)準(zhǔn)收取通行費。

（三）通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)是機電系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，機電設(shè)備視頻、語音、數(shù)據(jù)的傳輸都離不開通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)Wi-Fi、UWB、NFC、藍(lán)牙（Bluetooth）、ZigBee等技術(shù)實現(xiàn)高速公路的全網(wǎng)絡(luò)無縫隙覆蓋，確保高速公路通信質(zhì)量安全穩(wěn)定。

（四）隧道機電系統(tǒng)

隧道機電系統(tǒng)是車輛在隧道路段正常運行的基礎(chǔ)保障，高速公路隧道能見度低、空間狹小、隧洞內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，是高速公路運營管理的重點，在管理中一旦發(fā)生安全事故，由于環(huán)境限制，交通組織和事故救援難度較大，不易開展救援，可能會發(fā)生重大交通堵塞，引發(fā)更大的交通事故。因此，隧道機電系統(tǒng)的正常運行是隧道內(nèi)安全行車的前提。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在機電系統(tǒng)維護管理中的應(yīng)用

（一）建立統(tǒng)一的設(shè)備編碼標(biāo)準(zhǔn)

高速公路是一個綜合性能較強的建筑施工體系，機電系統(tǒng)作為高速公路的核心系統(tǒng)，設(shè)備種類繁多、部件數(shù)量較多且瑣碎、設(shè)備分布跨度和維護管理難度較大，而利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以建立設(shè)備編碼標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)機電設(shè)備儀器的統(tǒng)一編碼，統(tǒng)一管理。物聯(lián)網(wǎng)可以根據(jù)機電設(shè)備的運行范圍、設(shè)備數(shù)量、設(shè)備功能進(jìn)行分析并確定設(shè)備管理的對象，同時利用建立的儀器編碼，實現(xiàn)機電設(shè)備的信息查詢、檢修、維護等。

（二）建立機電系統(tǒng)管理模式

傳統(tǒng)的高速公路機電系統(tǒng)維護管理效率低下，車流量較大時無法提供較好的道路服務(wù)，極易造成高速公路擁堵。而利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立的管理模式，可以實現(xiàn)高速公路的高效管理，顯著提高管理效率和管理質(zhì)量。例如：利用物聯(lián)網(wǎng)的GPS定位技術(shù)，巡檢人員通過可攜帶設(shè)備終端，能夠?qū)C電設(shè)備的檢查情況、故障位置、損壞程度等信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實現(xiàn)信息的及時傳輸，監(jiān)測中心管理人員根據(jù)故障情況及時安排人員維護，實現(xiàn)機電系統(tǒng)的高效管理。此外，利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)備管理還能起到實時監(jiān)測作用，及時發(fā)現(xiàn)機電設(shè)備問題，及時解決，根據(jù)設(shè)備編碼對機電設(shè)備運行的每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)控，保證高速公路機電系統(tǒng)安全運行。

（三）動態(tài)跟蹤管理工作狀況

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)機電系統(tǒng)維護管理工作的實時追蹤，及時了解設(shè)備和相關(guān)工作人員的工作狀況，物聯(lián)網(wǎng)GPS定位技術(shù)可以實時定位工作人員位置，記錄工作人員行走數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實現(xiàn)高效的員工管理。同時，監(jiān)控中心可以利用GPS定位技術(shù)和移動設(shè)備，實現(xiàn)巡檢情況的實時反饋，監(jiān)控中心根據(jù)反饋結(jié)果進(jìn)行故障分析，對技術(shù)人員的故障排除操作進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和指導(dǎo)，保證故障問題及時妥善解決，有針對地實現(xiàn)管理工作的動態(tài)追蹤。

（四）加強機電系統(tǒng)巡檢報告管理

在高速公路機電系統(tǒng)維護管理時，可以利用物聯(lián)網(wǎng)射頻芯片，結(jié)合設(shè)備的編碼實現(xiàn)監(jiān)測報告數(shù)據(jù)的相互傳輸和報告分析。在檢查前，物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)會顯示空白檢測報告，每篇報告都有相對應(yīng)的設(shè)備編碼。在檢查時，根據(jù)每臺設(shè)備的巡檢情況填寫相應(yīng)的檢測報告，檢查完畢后將巡檢報告?zhèn)鬏數(shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心對所有設(shè)備報告進(jìn)行分析整合，再將檢修結(jié)果反饋給巡檢人員。此外，監(jiān)控中心還可以根據(jù)系統(tǒng)檢修數(shù)據(jù)庫內(nèi)的故障檢修信息指導(dǎo)技術(shù)人員的檢修工作，待系統(tǒng)故障排除后，自動將故障報告、檢修程序、檢修結(jié)果錄入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存檔，方便日后查閱。

四、結(jié)語

機電系統(tǒng)是高速公路建設(shè)的核心工程，隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，高速公路機電系統(tǒng)維護管理也要緊跟時代潮流，與時俱進(jìn)，在建設(shè)管理中加強科技投入，為高速公路機電設(shè)備管理提供強有力的技術(shù)支持。從現(xiàn)實情況來看，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，高速公路機電系統(tǒng)的運行已經(jīng)更加信息化、智能化。