高速公路机电管理系统中物联网技术的应用

赵学利

（河北高速公路集团有限公司大广分公司，河北石家庄 050000）

1 物联网技术的内涵

互联网以计算机、服务器为终端，物联网技术是互联网技术的延伸，其终端主要是嵌入式计算机系统及配套的传感器设备。计算机技术广泛应用于环境监控设备、虚拟现实设备、家庭智能设备、数控系统等各种服务形态，在物联网技术中，只要末端设备或设施有硬件与网络连接，发生数据传输，就能够实现智能化的识别、定位、监控、追踪等。物联网主要是通过信息传感设备将所有物品转变成数字信号传输到互联网中，实现物品的智能管理及识别，简言之就是将多个传感器与互联网建立连接。高速公路通常处于人流稀少、地势开阔的地区，机电设备系统也多在户外环境中运行，时间、环境、地域等因素会直接影响到机电设备的正常运行，利用物联网技术能提高高速公路机电设备系统的管理效率，从而提高机电系统运行的安全性与稳定性。

2 高速公路中常见的机电设备

高速公路机电设备包含范围广、涉及种类多，比如高速路口的收费系统、照明系统、监控系统、通信系统等均与机电设备相关，在整个高速公路系统中，各个领域的机电设备并不是独立存在，而是通过互联网联系在一起，设备与设备之间、物与物之间构成了完整的物联网系统。高速公路中常见的机电设备包括以下3 种：

（1）收费系统中的机电设备。高速公路的收费系统的主要作用是收集车辆信息，包括车牌号、载重信息、车辆驶入或驶出高速的信息等，系统通过闸杆控制系统、收费显示系统、冲卡报警系统、车辆分离器、信号灯等多个模块收集上述车辆信息，再对这些数据进行整合、归纳，形成统一的数据库，帮助管理部门加强高速公路中车辆的管理。

（2）监控系统中的机电设备。高速公路监控系统的作用是对车辆的违规、违法行为进行监管，警示机动车驾驶人严格按照交通法规行车，保证高速公路上车辆的安全行驶。监控系统包括测速系统，对车辆的行驶速度进行监控，此外，监控系统还会对整个高速公路路况进行监测，收集车辆的号牌信息、载重信息、违章信息、路况信息等，将这些信息录入数据库，其是车辆管理的重要依据。

（3）通信系统中的机电设备。通信系统主要通过光纤传输、数字控制、图像影音等信息传输实现各个机电设备的信息传递，其是整个机电设备系统中的关键模块，通信系统遍布高速公路中的各个系统模块，是物联网技术应用于高速公路中的基础。

3 高速公路机电设备管理系统中物联网技术的应用

3.1 收费系统中物联网技术的应用。

高速公路的收费系统包括停车闸杆控制系统、收费显示系统、冲卡报警系统、车辆分离器、信号灯等。车辆经过收费系统会收集到车辆的车牌号、载重信息、车辆驶入及驶出高速的时间等信息，高速公路中分布大量的机电设备，这些设备会随时采集车辆信息，物联网技术将这些信息实时、准确的收集在一起实现数据整合，最后归纳形成统一的数据库。物联网技术的应用将高速公路上机电设备的功能充分发挥出来，实现各路信息充分、灵活、实时的传输，提高收费站工作人员的工作效率。物联网技术会将高速公路中车辆的行驶时间、车辆种类、车辆载重等信息传输到收费站，收费系统根据这些信息确定收费情况。此外，收费站系统所采集到的车辆信息不仅应用于收费系统，还能应用于执法部门的执法操作，比如公安系统会与收费站系统联网，将违法车辆信息录入收费站系统，一旦违法车辆驶入高速公路，收费站就会及时采集到车辆信息，再将车辆信息及时传输到公安系统，警察就可以根据高速公路系统中收集到的大量数据追踪违法车辆。

3.2 监控系统中物联网技术应用

高速公路系统中监控系统的作用是收集路况信息及车辆在行驶过程中的信息，监控系统是高速公路机电设备管理系统中收集基础数据的重要组成部分，监控系统收集到路况信息及车辆行驶信息后，通过物联网将这些数据实时传送至管理部门，管理部门以这些信息为依据制定合理的管理方案。高速公路系统中常见的监控设备包括行车车速检测设备及应急车道监测设备，应急车道监测设备的作用是对应急车道被占用情况进行监测，应急车道是在高速公路发生事故时供救援车辆快速实施救援的重要途径，如果被正常行驶的车辆长时间点用，会导致应急车道失去其作用，延误救援，因此要做好应急车道的路况监测工作；行车车速监测设备的作用是对高速公路中正在行驶的车辆进行监测，车辆行驶在高速公路上需要保持合理的车速，车速过高或过低都有可能会影响到道路安全，因此车速监测系统是督促驾驶员驾驶车辆保持高速限定车速的重要措施。随着信息技术及远程监控技术的不断发展，高速公路监控系统数据传输的效率及准确性也越来越高，各个系统车辆信息的交互也越来越简便快捷，提高了管理人员的工作效率。

3.3 通信系统中物联网技术的应用

通信系统是高速公路机电设备管理系统中的关键部分，所有系统模块的信息数据均是通过通信系统实现信息交换。高速公路机电设备管理系统通过光纤传输、数字控制、图像影音等技术实现数据信息的实时通信，机电管理系统中所有的装置都要与通信设备连接在一起，通信系统是连接高速公路中各个功能模块的数据传输线路，收费系统、监控系统等均通过通信系统连接在一起，它们遍布高速公路系统中各个部位，在其支持下物联网技术的优势被充分发挥出来，一旦通信系统发生故障，高速公路中部分系统模块就会受到直接影响，严重者可能会导致高速公路陷入瘫痪。

4 设备巡检维护中物联网技术的应用

传统的高速公路机电设备管理中设备的巡检维护是工作重点，也是难点，随着信息技术的发展，物联网技术在高速公路管理系统中的应用，提高了机电设备巡检维护的工作效率，降低了设备维护巡检的难度。在机电设备巡检维护中物联网技术的应用主要包括以下4 个方面：

（1）建立统一的设备编码标准。机电设备管理系统是高速公路管理系统中的核心模块，其具有设备种类多、部件数量大、设备分布跨度广泛的特点，且多暴露在户外运行，这些都加大了机电设备的维护管理难度。为了提高数量众多机电设备的管理效率，实际管理中应用物联网技术对各种设备建立统一的编码标准，根据设备的运行范围、设备数量、设备功能等确定设备管理对象，实现这些设备的统一管理，包括信息查询、设备检修及维护等。

（2）建立完善的机电系统管理模式。GPS 定位是物联网技术中的重要技术，巡检人员利用GPS 定位及时确定机电设备的具体位置、损坏程度及检查情况，再通过设备终端将这些信息及时传输到管理系统中；利用物联网技术还可以追踪机电设备的维修历史信息，设备发生故障后，维护人员可以通过手持终端设备读取机电设备上的RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）标签，即可获取设备的基础信息、历史信息、供应商信息等，设备维修人员通过分析这些资料可以提高设备维护质量。

（3）动态跟踪维修人员的管理工作情况。GPS 技术可以实现对工作人员位置的实时定位，并记录工作人员的移动数据；移动设备、智能手机可以帮助维修人员将巡检情况实时、准确的反馈至管理中心，遇到现场人员无法排除的复杂故障，移动设备还可以远程指导技术人员进行事故处理，保证高效、妥善解决故障问题。

（4）机电设备管理系统巡检报告的管理。系统巡检报告是机电设备管理系统形成的重要文件，利用物联网射频芯片再结合上述统一的设备编码，可以实现对监测报告数据的传输及分析。技术人员在对每台设备进行巡检时，都需要填写对应的检测报告，检查完毕后即生成一份基础报告，再将基础报告上传至监控中心，监控中心对所有的设备报告进行整合、分析，形成完整的巡检报告，并将巡检报告反馈至巡检技术人员。此外，日常的设备检修及维护数据会在物联网中形成一个强大的数据库，监控中心分析系统检修数据库中的设备故障信息，可以对技术人员的检修工作进行指导，排除系统故障后，系统能够将故障报告、检修程序、检修结果等自动录入系统中，形成新的历史数据。

5 结语

在高速公路机电设备管理系统中应用物联网技术提高了机电设备管理的效率，优化了高速公路管理质量，因此在实际管理中要根据实际情况开发合适的管理平台，将物联网技术的优势充分发挥出来；加强管理平台的运行维护，做好日常检测及软件升级，不断优化物联网系统的综合性能。当然，物联网系统中设备所采集的信息通常为静态信息，未来可以利用设置于高速公路各处的智能化设备预留端口实时发送动态信息，包括设备运行状态信息、历史数据信息等，高速公路管理单位、设备维护单位等可以通过移动终端动态接受机电设备管理信息，系统将会根据这一功能升级开发出报告编制、巡检预案生成、设备状态评估等综合功能，进一步实现故障设备的精准定位，做好高速公路机电设备的预防性维护作业，为提高高速公路机电设备管理系统的管理质量和效率打下坚实的基础。