高速公路机电工程监控系统应用

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摘要：针对具体工程实例，对高速公路监控系统的建设、机电设备自动巡检技术的完善和高速公路机电系统监控水平的提高加以探讨，以促进高速公路监控系统管理功能的不断提高。

关键词：高速公路；机电工程；监控系统

0引言

高速公路机电工程种类多且涉及领域广泛，科技含量高。当前我国高速公路机电监控系统仍处在人工定期巡检的粗放式经营管理阶段，信息技术应用并不广泛，这加剧了高速公路发展建设速度的加快和安全运营水平有待提高之间的矛盾。本文结合具体工程，对高速公路机电工程监控系统的应用进行了探讨。

1工程概况

某高速公路项目线路全长118km，设计车速100km/h，路基宽度为28m。本工程由全线监控系统、通信系统、收费系统和隧道内通风、照明及供配电系统组成，项目机电工程合同属于工程总承包合同，联合设计、材料设备供货运输、交付安装、开通调试、培训等责任由投标人承担。本高速公路机电工程技术复杂且集成度与运行安全度要求较高，主要包括通风、照明、火灾预警、紧急呼救、交通检测、闭路电视、配电消防等工程组成。

2高速公路机电工程监控系统建设

高速公路机电工程监控系统的应用能够加强对行驶车辆的有效控制，方便监管的同时推动高速公路运行效率的提升。

2.1高速公路机电工程监控系统结构

本高速公路工程监控系统包括收费站管理所、监控分站和公路管理局三个层级构成，有两处匝道收费站、收费亭及相关的道路车辆收费摄像设备全部上传至收费站管理所监控系统，各路段监控中心主要对本路段车辆收费情况和道路运行情况进行监控，并负责将所采集的图像视频信息传输至分中心，由省公路管理部门进行统一管理，并将视频影像信息传输至省监控中心。2.1.1场外主线监控系统。场外主线监控系统包括高速公路场外摄像设备、车辆检测仪器、LED信息屏和可变信息标志等设备构成，高速公路机电工程中配备多色度监控摄像机和车辆道路检测系统，将所拍摄的数据影像信息实时传输至监控中心系统，通过计算机进行数据信息参数的分析和处理后对道路运输情况和车辆状态加以评价，自动生成控制预案，并将预案传输至场外设备（如可变信息显示设备、路侧广播、电子屏等）实时[1]，通信系统通过采集和有效传输交通信息进行高速公路机电工程监控系统的连接和管理。2.1.2隧道监控系统。隧道监控由交通信号灯、道路车辆检测装置、道路标志标线、出入段光强检测仪器、火灾预警系统等组成，隧道火灾预警系统比高速公路其他火灾预警系统具有更加敏锐的烟雾温度感应能力，如遇火灾，预警系统便会发出警报，并将信息实时传送至监控中心，电气设备电源自动切断，防止损失的进一步扩大。隧道监控系统与控制器由网路连接，可以将监控设备所搜集到的视频影像信息实时传输至配电房和通信站，再将数据信息传送至监控中心。2.1.3监控中心。高速公路监控中心包括计算机网络、视频影像采集系统、监视器系统和不间歇电源、操作台等部分，监控中心的计算机网络可以实现数据信息的实时传递，由此形成高速公路信息采集与传输监控以太网（Ethernet），收费闭路监视监控系统和计算机无线控制系统。高速公路运行过程中离不开气象监测、道路车辆检测和摄像设备，以便对于路况信息、天气状况和车辆运行情况信息进行大数据收集分析和加工处理，高速公路通信、收费、路段监控用电、养护用电、照明等均属耗电方面，所以供电系统始终贯穿高速公路机电工程所有分部分项工程，本工程电力监控系统设计主要采用分布式设计模式与单模光纤所组成光纤环网的主干管理，在电力管理设备较为集中区域通过现场子网加强高速公路机电工程电力监控，工程电力监控系统主要包括配电站、通信系统及数据传输线路、监控中心等部分[2]。

2.2高速公路机电工程监控系统方案

结合本高速公路工程实际及其机电设备与全过程监控系统的网络连接状态，其监控设备分为全过程监控网内部设备和外部设备两类。定期自动巡检方案主要适用于全过程监控网络包括情报显示器、检测气象和事件装置等设备，此类设备本身也时刻处于全过程监控范围，通过预先设计的巡检软件将其搜集到的数据图像视频等信息借助网络实时传输并检测机电设备运行状态，结合数据分析结果对潜在故障进行初步诊断和预警，该系统进行故障检查时将对外场设备断电、外场设备故障和通讯链路故障等进行提示，并对监控系统服务器和情报板通讯等系统失效发出预警。这种自动巡检系统简便经济，硬件投入较少，但是对自动巡检软件功能及其精准性要求较高，必须针对工程实际进一步完善其故障查找、定位和诊断功能。此外，本工程隧道部分采用嵌入式远程自动化监控系统技术，主要用于高低压配电、场外电力电缆及其余场外设备等未连接全过程监控网络的机电工程设备，通过嵌入式远程监控技术保证设备运行状态数据的采集与预处理，并运用嵌入式实时通信技术模块对场外设备实时监控的实现。

3高速公路机电系统监控关键技术

3.1自动巡检技术

高速公路机电工程自动巡检监控技术能实现场外设备运行状态数据的定期收集，对其运营状态实时监测并预警，通过系统的专家诊断功能，对故障所在位置进行精准定位、提示及性质的判断。自动巡检技术工作时首先比对和判断巡检间隔时间的合理性，如果间隔时间不合理则自动返回初始状态重新定位间隔时间，重新进行自动巡检，并结合检测对象属性调用适用的检测程序，最后将所采集到的车辆道路信息提交专家诊断程序，并选择诊断故障的基本方法，诊断后出具巡检结果报告，红灯表示预警，黄灯表示危险，绿灯表示信息正常[3]。

3.2网络传输技术

高速公路机电设备的远程监控必须借助内嵌式通信模块发挥功能，为便于机电设备与远程数据网络传输系统实现有线或无线连接，本工程机电设备接口设计了光纤网接口、以太网接口和无线通讯接口等各种通讯接口以及辅助性配件，如遇通信网络故障或中断，机电设备状态信息将自动存录于监测设备，直至网络故障恢复后信息将自动上传。这种嵌入式网络传输技术是传统网络技术与监控技术的有机结合，能够确保所有的机电设备上网与信息处理功能的完善。嵌入式网络远程监控与传输技术主要由监控终端系统（即服务器）、数据传输系统以及场外设备监控系统三个相互独立而又自成体系的模块组成，分工协作共同完成高速公路运行信息的采集、分析与管理。

3.3监控技术硬件体系

高速公路机电工程监控系统硬件体系由特征信号归类提取模块、现场监控设备、执行器组、信号调理与缓存、数模信号传送器及嵌入式系统通信接口等部分组成。特征信号归类提取模块主要根据机电设备性能自动抽取设备特征信息并归类处理，为传感器型号的选定和监测点的布设提供便利。通信接口模块则是高速公路机电工程监控信息采集的核心设备，该系统将模拟信号值转化为数字信号并将其传输至嵌入式控制器，便于信号分析。小型数据库模块则将所采集的数据和历史故障信息统统保存在数据库中，通过数据的比对与分析，为常见故障提供完善和优化策略，也可以利用远程传输将数据交由远程服务器处理，充分发挥已有的硬件及网络资源优势，监控中心服务器功能较为具体，采集数据分析指令，切换通道指令并进行信号收集、数据分析、存储，完成网络通信。

4结语

高速公路机电工程监控系统是公路管理方加强监管完善服务的重要手段，必须在高速公路建设的同时不断完善监控系统技术，不断加深对机电系统建设和管理认识的深度，正确处理公路管理方、使用者和收益方之间的利益关系，在确保高速公路极大促进区域经济发展的同时，为高速公路监控系统管理功能的不断成熟服务。

参考文献：

[1]唐霖，张瑞.刍议高速公路机电工程监控系统[J].甘肃科技纵横，2017，46（8）：13-15，58.

[2]翟振明.高速公路机电工程的监控系统探析[J].交通建设与管理，2014（18）：192-194.

[3]刘善辉.浅谈高速公路机电工程的监控系统[J].中国外资，2012（4）：161.

作者:刘凤成 单位:河北省高速公路京承管理处