高速公路机电智能化管理系统设计研究

时间：2024-04-25

季佳俊

甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司甘肃兰州 73000

高速公路的发展是我国经济发展的必然产物，一方面高速公路的发展促进了我国经济的快速发展，反过来讲随着经济的快速发展也加快了高速公路事业的发展速度，比如随着高速公路的发展，使区域之间的沟通更加便利，完成了材料和产品的集散，城乡之间的资源互换，总之高速公路的发展极大的推动了我国国民经济的发展。

1 高速公路机电设备智能化管理的重要意义

其意义主要有以下两点：

（1）系统功能的全面性，将设备、人员、车辆等所有数据、信息纳入该系统框架中，实现基础数据统一接入管理、设备状态在线实时监测、预防性养护管理、备品备件在线式共享管理、维修管理、费用管理、维护人员及车辆精确化管理等。

（2）系统的可扩展性，系统打通了与微信企业号的数据互通接口，在提高系统使用人员的沟通效率的同时降低了人员劳动强度、节约了维护成本、提升了服务质量[1]。

2 高速公路机电智能化管理系统设计研究

2.1 高速公路视频监控系统

网络视频监控系统一般指安全监视和远程监控领域内用于特定应用的IP监视系统，该系统使用户能够通过IP网络实现视频监视及视频图像的录像、以及相关的报警管理。

网络视频监控系统可基于NVR或基于服务器+磁盘阵列的构架。其中，基于NVR架构的网络视频监控系统节约了存储服务器等的成本，并可实现云存储功能。NVR架构主要适用于中小型监控方案，对于大型监控方案该构架显得捉襟见肘。

基于服务器+IPSAN架构的网络视频监控系统以流媒体服务器为其架构的核心设备，提供前所未有的流媒体转发能力，由存储服务器和存储阵列共同完成视频数据的存储，存储的设备可在物理上集中或分散分布，这大大扩展了系统在物理上的链接范围，因此使系统的构架变得更加灵活。高速公路监控系统的管理构架一般包括三个层级，依次为省级监控中心、路段监控（分）中心和基层监控单元（隧道管理站等）。而从实现的功用来划分，高速公路监控系统主要分为收费监控和交通状况监控两个子系统，而交通状况子系统又可分为道路监控和隧道监控两部分[2]。

由于早期高速公路受技术发展的限制，其监控系统往往采用模拟监控，而模拟视频监控系统不便于大规模的应用管理，智能得到有限区域的事实视频图像，且依靠管理人员的肉眼与经验来进行路况的监测与管理。

因此新建的高速公路监控系统往往采用最新的基于网络技术的视频监控系统，便于实现大规模的监控、系统互连及智能管理。新一代智能视频监控系统正在为高速公路提供车牌识别、车速测量、逆行警告和流量统计等多种智能化可选功能，并正在发挥着越来越重要的作用。

2.2 信息显示系统

信息显示分系统主要是指交通信息显示分系统，作为信息采集分系统的一种辅助手段，主要包括变化限速引导系统和情报显示板系统两个部分：前者是对不同区段路况的变化限速来进行处理，在保证驾驶安全的前提下，最大限度的利用区段通行能力，后者是通过收集的信息进行分类、显示，通知过往车辆前方路况信息并在需要时发出警戒、禁止通行等拦截信息。

2.3 高速公路支付系统

ETC作为智能交通的重要组成部分，虽然进入我国较晚，但经过近20年的应用推广，逐渐显示出快速高效的通行优势。首先是在高速公路上得到广泛使用，近几年又陆续在普通公路收费站推广使用，提高了征费效率，取得了显著的经济效益和社会效益。

高速公路ETC自助收费系统具体工作流程简单整理如下：

（1）待处理车辆进入系统感应区域的范围内时，地下埋置的线圈会感受到振荡频率的变化（有金属物体时振荡频率升高），此时线圈振荡频率的变化会将读写天线启动。

（2）读写天线接收到工作指令后会将相应的信号向车辆内置的电子标签传递，完成传递后就信息进行反馈。信息反馈存在有效与无效两种模式，有效模式可进入下一步工作中，无效则会启动自动预警并将相关信息向车道阻挡系统进行发送，车道呈封闭状态。

（3）交易顺利时车道控制系统会将抬杆指令发送给车道阻挡系统，此时车道为开放状态，显示器将车型、交易费用等具体信息进行显示。

（4）车辆驶入抓拍范围后系统自动发出抓拍指令，字符叠加器会将抓拍信息向收费管理机完成传递。

（5）车辆驶入落杆线圈范围内时系统会发出落杆指令，此时栏杆落下。车辆完成通过之后，系统会就其信息进行保存，并完成向服务器的及时上传，此时整个操作流程完成[3]。

2.4 报表管理

报表管理即对设备运行过程中所产生的数据变化进行记录，并根据此数据制作报表，最终呈现给用户。统计报表涉及范围非常广泛，不仅包含设备与仓库库存管理报表，而且还包含设备使用、维修以及故障分析报表等。

2.5 基础管理

为保证公路机电设备的正常运行，首先要对设备基础数据进行必要的维护。包括对公路路段的管理以及路段的名称、编号、终点等多项信息。除此之外，基础数据还包括收费站、监控室以及各生产厂家的信息录入等。只有保证各类数据的维护工作顺利开展，才能保证高速公路的整体运行。除此之外，用户权限管理在保证用户权益的同时又对高速公路起到了一定的规范作用，构成用户权限管理的子模块包含用户、角色以及机构管理等。