高速公路机电系统维护管理中的物联网技术应用

（贵州中南交通科技有限公司，贵州 贵阳 550007）

一、什么是物联网技术

物联网技术是互联网技术的延伸，互联网的终端是计算机(PC、服务器)，而物联网的终端则是嵌入式计算机系统及其配套的传感器设备。互联网是科技发展的必然结果，计算机技术为了提供更好的服务显现出了各种形态，例如环境监控设备、虚拟现实设备、家庭智能设备、数控系统等。物联网是无处不在的设施及末端设备，只要有硬件或产品通过有线或无线方式连接网络，发生数据互相传输，实现智能化识别、追踪、定位、监控等，就可以称为物联网。

物联网技术最早在1999年被提出，它的理念是通过射频识别等信息传感设备的方式，将所有物品转变成数据信号与互联网连接起来，实现所有物品的智能识别和管理，简单来说，物联网技术是将各种物体等同于一个个传感器并与互联网建立连接的一种技术。

机电工程是高速公路施工的重要组成部分，其施工质量关系到高速公路工程施工的成败。高速公路常建于地势开阔、人流稀少的地区，高速公路机电系统设备也常年暴露于户外，受时间、环境、地域等因素影响，机电系统设备极容易遭到干扰，同时由于高速公路跨度比较大，加大了机电系统设备的管理难度。对此，可以采用物联网技术提高管理效率，缓解管理压力，确保高速公路机电系统安全稳定运行。

二、高速公路机电系统

高速公路机电系统主要由三大系统（监控系统、收费系统、通信系统）及隧道机电系统组成。监控系统主要包括收费站监控和道路监控两部分，隧道机电系统主要由隧道通风系统、隧道监控系统、隧道报警系统、隧道供电系统四部分组成，监控、收费、通信所涉及的技术如图1所示。

图1.监控、收费、通信所涉及的技术

（一）监控系统

主要由监控中心和外部监控设备组成，监控中心设置计算机系统，确保视频、语音、数据的全天候传输，实现多媒体信息平台。监控系统是机电系统的大脑，它利用外部监控设备采集信息再进行数据分析处理，得出相应控制方案，实时反映路况信息。监控系统管理可以利用物联网智能数据采集技术，实现更加智能化、更准确、更高效的数据采集传输。

（二）收费系统

收费系统是高速公路施工保养费用回收的主要途径，高速公路的收费系统通常采用四级收费体制，即高速公路收费车道、高速公路收费站、运营部收费中心、费用结算中心等，这些设备要利用以太网进行连接。车道传感器采集到车辆行驶信息，将其转换成原始收费数据传输到收费站，收费站将收费信息进行整理后，再传送给运营部收费中心和费用结算中心，费用结算中心根据高速公路收费标准收取通行费。

（三）通信系统

通信系统是机电系统运行的基础，机电设备视频、语音、数据的传输都离不开通信系统。通信系统利用物联网Wi-Fi、UWB、NFC、蓝牙（Bluetooth）、ZigBee等技术实现高速公路的全网络无缝隙覆盖，确保高速公路通信质量安全稳定。

（四）隧道机电系统

隧道机电系统是车辆在隧道路段正常运行的基础保障，高速公路隧道能见度低、空间狭小、隧洞内环境复杂，是高速公路运营管理的重点，在管理中一旦发生安全事故，由于环境限制，交通组织和事故救援难度较大，不易开展救援，可能会发生重大交通堵塞，引发更大的交通事故。因此，隧道机电系统的正常运行是隧道内安全行车的前提。

三、物联网技术在机电系统维护管理中的应用

（一）建立统一的设备编码标准

高速公路是一个综合性能较强的建筑施工体系，机电系统作为高速公路的核心系统，设备种类繁多、部件数量较多且琐碎、设备分布跨度和维护管理难度较大，而利用物联网技术可以建立设备编码标准，实现机电设备仪器的统一编码，统一管理。物联网可以根据机电设备的运行范围、设备数量、设备功能进行分析并确定设备管理的对象，同时利用建立的仪器编码，实现机电设备的信息查询、检修、维护等。

（二）建立机电系统管理模式

传统的高速公路机电系统维护管理效率低下，车流量较大时无法提供较好的道路服务，极易造成高速公路拥堵。而利用物联网技术建立的管理模式，可以实现高速公路的高效管理，显著提高管理效率和管理质量。例如：利用物联网的GPS定位技术，巡检人员通过可携带设备终端，能够将机电设备的检查情况、故障位置、损坏程度等信息传输到监控中心，实现信息的及时传输，监测中心管理人员根据故障情况及时安排人员维护，实现机电系统的高效管理。此外，利用物联网进行设备管理还能起到实时监测作用，及时发现机电设备问题，及时解决，根据设备编码对机电设备运行的每一个环节进行实时监控，保证高速公路机电系统安全运行。

（三）动态跟踪管理工作状况

利用物联网技术可以实现机电系统维护管理工作的实时追踪，及时了解设备和相关工作人员的工作状况，物联网GPS定位技术可以实时定位工作人员位置，记录工作人员行走数据，并将这些数据传输到监控中心，实现高效的员工管理。同时，监控中心可以利用GPS定位技术和移动设备，实现巡检情况的实时反馈，监控中心根据反馈结果进行故障分析，对技术人员的故障排除操作进行远程控制和指导，保证故障问题及时妥善解决，有针对地实现管理工作的动态追踪。

（四）加强机电系统巡检报告管理

在高速公路机电系统维护管理时，可以利用物联网射频芯片，结合设备的编码实现监测报告数据的相互传输和报告分析。在检查前，物联网管理系统会显示空白检测报告，每篇报告都有相对应的设备编码。在检查时，根据每台设备的巡检情况填写相应的检测报告，检查完毕后将巡检报告传输到监控中心，监控中心对所有设备报告进行分析整合，再将检修结果反馈给巡检人员。此外，监控中心还可以根据系统检修数据库内的故障检修信息指导技术人员的检修工作，待系统故障排除后，自动将故障报告、检修程序、检修结果录入系统数据库中存档，方便日后查阅。

四、结语

机电系统是高速公路建设的核心工程，随着大数据时代的到来，高速公路机电系统维护管理也要紧跟时代潮流，与时俱进，在建设管理中加强科技投入，为高速公路机电设备管理提供强有力的技术支持。从现实情况来看，随着物联网技术的应用，高速公路机电系统的运行已经更加信息化、智能化。