探讨机电一体化技术在公路工程中的应用

邓瑞明

（甘肃陇南公路局应急抢险保障中心，甘肃 陇南746000）

1 机电一体化技术在公路工程应用的概况

机电一体化是电和机械在系统上进行科技式结合的新型工业生产模式，在学术上又称为机械电子工程，是机械工程与自动化的一种。从人为操作的机电一体化设备，经过科学技术的日益革新，已经从人工化转为了智能化，生产线上也脱离了人为的重复操作，转入了无人的生产线，最终实现动态化的控制，形成自动化、智能化和绿色化的机电一体化总系统。在公路工程实际的应用上，以公路作业上的施工压力、天气环境因素、人为因素的特点等等，机电一体化的自动化、智能化都为公路工程上的总体工作提供了便利的技术支撑，更有效地推进公路工程的总体实施，克服了公路工程中平时会遇到的困难与阻碍，从而成功构建起了公路工程流程化的生产线，实现了机电一体化技术在公路工程中的精准应用。

2 机电一体化技术在公路工程应用中的意义

2.1 能够进行全方位的自我检测

机电一体化由于是计算机进行精准计算的结果，能够更好地设置可验证、可进行自我检测的程序，在检测中更迅速地检测错误，及时修正，保证工程的稳定进行，也为工程的运行实现动态化的监控模式，进行全方位、无死角的监控，精准把握好公路工程的进展。

除此之外，可感应化的数据传感原理形成的监控系统不仅应用便利，也能更及时地向相关人员发出提醒的警报，迅速发现存在问题的部分，让检修人员及时、迅速地检测并修正问题，防患于未然，提高安全作业的精度和强度，降低公路工程的总体风险，及时规避危险，保证施工作业的稳定运作。

2.2 提高了公路工程内的实施精度

全国范围内的公路工程不断展开，对于质量和长久使用性的要求也不断提高。公路工程本身的施工难度大，较多地受天气影响，在平时的人为检测中检测结果也容易受影响。而机电一体化的应用，结合了科学技术的最新成果，不受天气的影响，能够更精准的检测，提高作业的总体精度。在平时的公路作业中，程序化、流程化的人为施工精度参差不齐，机电一体化无视人为因素，能够更好地形成一个固定的程序和流程，按照计算结果直接运作，更好地规避了公路作业上的难点和各路隐患，保证了公路施工的精度[1]。

2.3 使公路工程的施工更加高效化

在对机电一体化的相关调查里，“按照路桥调度使用标准要求，由节点层完成数据运行控制标准，加快了各种机电一体化与控制系统升级，形成更具稳定性的现场作业工具控制平台。”机电一体化在公路工程上的应用让机电以及人机进行更好的融合，稳固提高着公路工程施工的效率，缩减不必要的时间成本，实际按照精密计算的结果完成任务，不仅精密性高，也高效率地完成了公路工程的实际应用，将公路工程的发展推动到现代化进程中，因此也能大范围地推广到全国，并且更为迅速地搭建好中国的公路系统。

2.4 降低能源的损耗，提高资源的可利用率

燃油使用率在以前都是人为调控，通过局部性的调整来简单调整机器的输出功率。但因人为因素的不确定，往往会出现能源损耗、变换程度少的情况，不利于整个公路工程的可持续发展。能源损耗不断加深，燃油使用率不断的降低，不仅大大增加了工程的资源成本，也加重了财政负担，越滚越大，最终阻碍到了工程作业本身的进度。机电一体化可以利用电子控制技术进行精密的计算与对比，能够有效降低工作效率，提高燃油的使用率，将成本大大降低，能够将省下来的成本用到工程的别处，完善公路工程的整体搭建，提高总体工程作业的质量。在控制流程上，也实现了最优化的操作，在一体化的操作上提高现场的作业效率，减少不必要的资源损耗。

3 机电一体化技术在公路工程中的应用

3.1 以传感器系统为主的监控系统应用

智能化技术的不断延展，处理器速度的提高以及微机高性能化，智能控制算法的集成与传感器系统的智能化，都有力地推动着机电一体化产品向着智能化的方向发展。机电一体化在传感器系统智能化上的发展，为监控系统的进步提供了重要的技术资源。在公路监控系统里，一般分为外场及内部，而在总体上又分为监控站、监控分中心及监控总中心。总体架构又以视频监控系统建设为基础，主要分为前端电视监控系统、专用网络传输系统、指挥监控系统等5大部分，都通过传感器系统在智能化上的深入不断提高。在以前，人为的监控管控容易出现纰漏，无法有效捕捉隐患。机电一体化在公路监控系统上的应用，以高性能的处理器及高质量的微机为基础，提高监控和信息处理、报警系统的敏感度和精准度，一旦有问题发生，工作异常，监控系统就会通过预警传递给控制人员，迅速遏制住隐患的源头。

3.2 机电一体化的智能化应用

机械智能化，指的是对机械制造的整个周期内，无需人类逐一设计，而是由智能系统自行作出决断，以高精准度的计算速度执行，以此来提高总体的生产效率以及生产质量。机电一体化朝着智能化的方向发展，能够在公路工程的施工上不断通过计算调整来适应复杂多变的工况作业，在勘察、测量、设计、施工、养护、管理等工作展开智能化的工序，为公路工程的构造提供更为便利的服务性技术。对于气候、地形、土质、运输、场地的因素影响，机电一体化的智能化能够更好地规避，减少不必要的因素影响而产生的各种损耗。而在路基的夯实上，机电一体化的实施也能够更加精准地划分好路基的路况，根据大数据计算出合适的方案。在排水系统上，也能通过智能化上的改善不断优化排水系统，从总体上改善排水系统受各种因素影响而不利的地方。在设备调控上，对于各种辅助作业的机械与设备可实现微操上的精准调控，对于设备后期的处理和保护都起到了重要的作用[2]。

3.3 机电一体化的模块化作业应用

控制模式上的优化以及操作模式上的简化，都为机电一体化的模块化作业提供了更好的运行条件。随着智能模块化的实施，机电一体化可以利用固定的程序模块与机械设备进行有机的组合，进行特定工况的作业。在铺设道路的工况上，可以采用相关的设备来进行模块化的作业，根据不同的路况以及铺设需求来进行不同模块上的模式设定，在不同的工段上设置好相关固定的效率、速度、程序等等。减少自然因素和人为因素等等不稳定的情况，公路工程本身能够在无干扰的环境下进行模块化的作业工作，在监控系统的智能化管理中，也能更好实现工作及被监管的工作程序，将公路工程的施工过程实现无人化、自动化的运行，更好地交给机械本身来处理，减少因不稳定因素而产生的错误的发生。

3.4 机电一体化的绿色化应用

机电一体化的绿色化，能够最大限度减少对生态环境的影响。降低能源的损耗，提高能源的利用率，让未来的机电一体化朝着节能环保的方向发展。机电一体化的智能化、模块化、自动化使用，都对资源的节约起到了很大的作用。只用少量的智能化计算，就可以实现大量的工程计算，简化了计算过程，也提高了计算效率。用精密的计算推动工程的发展，机电一体化的绿色化应用，减少对环境的破坏，也最大程度上保护了环境本身。高效率的机械作业，降低了不必要的损耗度，不仅是机械本身的损耗，也是能源上的损耗。并且，机电设备应用于网络化控制体系，也为控制流程的最优化提供了可实现的可能性，让机电设备本身的损耗率降低，同样也为绿色环境的改善提供了有力的条件。

4 机电一体化技术在公路工程中的具体应用

4.1 在高速公路通信系统中的应用

随着中国信息化建设的不断加快，在进行高速公路的现代化建设过程中，不断地向智能化、信息化、高效化发展。机电一体化技术在高速公路的建设过程中逐渐被深入应用，具体的应用范围包括通信系统、电子缴费系统、供电系统以及监控系统等。其中最主要的应用环境就是通信系统中的应用，机电一体化在这过程中作为一种主流技术参与高速公路网络通信的建设。通过信息传送以及网络传递体系的构建，将高速公路的各个子系统，也就是信息处理中心、道路安全管理部门、缴费系统、监控系统、供电照明系统等进行连接和信息传递。最大程度上提高中国交管部门对高速公路整体运行状况的管理和干预，大大提高了道路交通工程设施的运行效率和稳定性。可以说，通信系统是机电一体化技术应用的主流环境，将高速公路工程设施运行的实际情况通过数字信息化处理和信息传送实时传递。真正意义上实现中国高速公路数据资料的数字化处理，提高人们日常通行的安全性和可靠性。

4.2 在高速公路电子缴费系统中的应用

随着中国基础建设能力的不断提高，高速公路的总里程数和规模越来越大。因此，交通设施体系也在不断地进行完善升级。越来越多的人们在出行方式上选择高速公路，尤其是近年来私有车辆规模的不断扩大，极大地增加了中国高速公路的运行压力。为促进中国高速公路的正常运营，并进一步提高运营效率，必须要在交通工程设施中实行电子缴费。目前中国大多数高速公路都需要进行缴费，以半自动化收费和电子收费为主。汽车数量的不断增加，增大了中国高速公路的运行压力。半自动化的收费方式仍然需要人工进行干预，这无疑增加了时间成本和人力成本，在节假日等高峰期极容易造成堵塞以及交通事故的发生。为保证中国高速公路的正常运行以及缴费工作的高效率开展，将机电一体化技术在高速公路的缴费工作中应用开来，目前电子缴费系统已经逐渐取代了泛自动化的收费系统。相关部门可以通过高速公路各个路段的监控系统以及通信系统，准确地对高速公路用户总里程进行详细的记录和数据展示。在缴费的方式上也更加多样化，除去可以通过纸币缴费之外，还可以通过第三方支付平台以及网络缴费系统进行缴费，取代了传统人工的缴费模式，最大程度上提高了中国高速公路的运行效率[3]。

4.3 在高速公路照明供电系统中的应用

照明供电系统是中国进行现代化高速公路建设过程中必不可少的重要组成部分，尤其是中国目前运输压力正以极快的速度上升。高速公路在夜间的车流量逐年递增。高速公路工程的建设拉近了各个地区的经济距离，促进了不同地区的综合发展和文化交流，但也增大了高速公路的交通安全隐患，夜间交通事故的发生率也逐渐上升。为了进一步提高高速公路夜间行车的安全性和便利性，通过机电一体化技术将照明供电系统进行进一步的完善，加强监控系统、消防设施、通风以及照明等基础设施的建设和完善。同时，为了更好地提高高速公路夜间应急处理能力，必须建立完善可行的网络信息管理体系，采用目前最先进的供电系统，促进夜间供电的稳定运行。防止由于供电不良导致夜间交通事故的发生。

4.4 在高速公路监控系统中的应用

在高速公路所有的功能系统中，监控系统是机电一体化技术应用的关键环节。监控系统也是连接高速公路运行状况以及交管部门之间的纽带。目前，中国高速公路监控系统在组成上，主要以监控站、外场设备、监控总中心以及监控分中心等工程设施组成。监控系统不断完善，可以最大程度上对整体的车流量以及运营状况进行实时的监控和记录。目前，在中国高速公路的各个路段，无论是隧道还是山区，都有着监控系统的覆盖和应用。机电一体化技术的飞速发展，让中国高速公路的监控系统不断升级更新，帮助中国交管部门以及安全管理中心可以针对高速公路中的突发情况及时进行应急处理。除此之外，在高峰期时还可以对交通堵塞进行提前的预警和及时疏导，最大程度上降低中国高速公路事故的发生概率。在节假日旅游的高峰期出现拥堵情况以及交通状况不佳的高频期，会严重影响到中国交通运输的效率和驾乘人员的生命安全，因此为了进一步提高中国高速公路各个路段的管理能力以及交通拥堵的疏导，必须进一步对中国高速公路的监控系统进行升级改善，让监控设备和网络通信系统相结合，提高视频信息传输的效率，快速对高速公路车辆的状况进行应急处理，保障高速公路长期稳定运行。

5 机电一体化技术在中国交通工程设施中的发展态势

随着中国交通网络体系的不断完善，高速公路的总里程和覆盖范围逐年递增，为了进一步提高中国高速公路的现代化建设，加强机电一体化技术在交通工程设施中的应用，必须进一步深入研究，最大程度上提高中国交通工程设施的安全性以及运输的效率。交通运输业是中国的基础性行业，提高覆盖面和现代化程度能够最大程度上提高人民群众的出行体验。机电一体化技术参与了中国各个行业的发展，具有十分良好的发展前景。因此，在未来，机电一体化技术会不断对中国交通运输的模式和运营效率进行改良升级。机电一体化技术会对系统的整体结构进行二次优化和改良，将通信系统中融入场外的不同交通工程设施，同时，对各个子系统进行相应接口的连接，从而实现在通信系统的管理过程中将收费和监控共同进行管理，最大程度上提高运营的效率，减少人力成本上的投入。

6 结束语

机电一体化在公路工程的应用前景无疑是宽广的。随着科学技术时代的发展，高新技术随着大数据时代的到来而得到进一步提升，方便人们生活的同时，也为各种工程的展开提供了技术上的稳固帮助。机电一体化的高效化、智能化、自动化、模块化、绿色化，提高了公路工程的总体质量，也为作业本身减少了很多不稳定因素的阻力。随着工程的大量实施，机电一体化在工程方面的作业将会不断地被普遍推广并运用，占据技术时代的全自动化优势。