王治剛

（中咨泰克交通工程集團有限公司，北京100089）

1 智慧化建設(shè)相關(guān)概述

智慧化建設(shè)是各企業(yè)未來的發(fā)展趨勢，如高速公路建設(shè)企業(yè)可以改變原有高速公路機電系統(tǒng)的運維模式，即通過智慧化的手段監(jiān)控和監(jiān)測機電系統(tǒng)中的故障問題，并將故障及時上報維修部門，以此得到維修部門的快速響應。

就實際操作而言，將智慧化建設(shè)具體應用到高速公路機電系統(tǒng)中，可以使其運行規(guī)律更容易被掌握，從而將本應事后處理的故障轉(zhuǎn)變?yōu)榱耸虑邦A測。這不僅可以提高機電系統(tǒng)的在線率，還可以保證機電系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行。

當前，機電系統(tǒng)已成為為高速公路上最集中的區(qū)域，而傳統(tǒng)高速公路的建設(shè)標準已難以滿足當前營運的基本需求。就目前來看，我國高速公路建設(shè)正處于“智慧建設(shè)”發(fā)展的關(guān)鍵時期，這對于機電系統(tǒng)的運行來說既是機遇也是挑戰(zhàn)。

2 高速公路機電系統(tǒng)組成的現(xiàn)狀

高速公路機電系統(tǒng)是一個集復雜與系統(tǒng)的組織運營系統(tǒng)。對其進行智慧化建設(shè)，是讓該系統(tǒng)可以實現(xiàn)信息化與現(xiàn)代化管理的重要基礎(chǔ)和前提條件，從而有效保證車輛的運行達到安全、舒適的狀態(tài)。但是，現(xiàn)階段我國部分高速公路在管理上仍存在對智慧化建設(shè)重視程度較低、檢修不及時、管理無規(guī)則、經(jīng)費欠缺以及機電系統(tǒng)養(yǎng)護缺乏統(tǒng)一標準等問題。鑒于此，研究并重視高速公路機電系統(tǒng)的智慧化建設(shè)，已成為目前形勢下的重要趨勢。

3 智慧化建設(shè)在高速公路機電系統(tǒng)的具體應用

3.1 車路協(xié)同應用場景

2018年12月底，華為技術(shù)有限公司與奧迪公司共同研發(fā)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車在延崇高速公路（北京段）車路協(xié)同與自動駕駛模式的演示工作會議上進行了首次演示，此時演示實現(xiàn)了高速公路區(qū)域內(nèi)前方緊急制動預警、安全事故預警、異常情況闖入預警、自動緊急停車以及違章停車預警等的場景展示。

在此之前，盡管高速公路機電系統(tǒng)作為未來時期內(nèi)智慧化建設(shè)主要領(lǐng)域的趨勢已較為明顯，但由于受政策限制、場地條件等因素的影響和制約，其始終未能及時開展大規(guī)模的車路協(xié)同應用場景。但是，在此次演示結(jié)束之后，更多的高速公路的管理養(yǎng)護公司開始投入到對于在高速公路機電系統(tǒng)中應用智慧化建設(shè)的工作中。

從理論層面理解，車路協(xié)同是基于無線通信技術(shù)和傳感探測技術(shù)對車路進行信息獲取的一種全新的模式，其通過車與車、車與路之間的協(xié)同和配合，可達到合理利用機電系統(tǒng)資源，從而在提高高速公路運行安全的同時，實現(xiàn)了減少高速公路交通擁堵這一目標（見圖1）。就目前的情況來看，車路協(xié)同應用場景主要包括安全類、效率類和信息服務類幾種模式，并在逐漸地向著自動駕駛車路協(xié)同的應用場景演進。

圖1 高速公路車輛通行路段示意圖

3.2 微電網(wǎng)應用場景

3.2.1 微電網(wǎng)的簡述及功能

微電網(wǎng)也被稱為微網(wǎng)，是新時期科學技術(shù)背景下產(chǎn)生的一種全新的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，是一種由微電源、負荷、儲能系統(tǒng)以及控制裝置共同構(gòu)成的系統(tǒng)單元。另外，微電網(wǎng)還是一種自我控制、自我保護和自我管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)共同運行，也可以單獨運行，進而有效促進了分布式電源與可再生能源的接入，能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路機電系統(tǒng)多種能源形式的供給，可以說是傳統(tǒng)電網(wǎng)向著智能電網(wǎng)的重要過渡。

3.2.2 微電網(wǎng)應用場景

微電網(wǎng)應用場景（見圖2）主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

圖2 微電網(wǎng)應用場景模式圖

1）將高速公路區(qū)域內(nèi)所有的分布式供電系統(tǒng)相互連接于一起，在保證太陽能、風能等自然能源充足的情況下，優(yōu)先使用太陽能和風能發(fā)電[1]。

2）在太陽能和風能等自然資源不充足的情況下，優(yōu)先使用蓄電池發(fā)電。

3）在蓄電池電能不充足的情況下，應當從遠程供電系統(tǒng)中獲得電能；如果有需要，還應當及時對機電系統(tǒng)中的蓄電池進行充電。

3.2.3 微電網(wǎng)的優(yōu)勢分析

就目前來看，微電網(wǎng)主要有以下幾個方面的優(yōu)勢：

1）由于微電網(wǎng)是航天FMEA故障模式技術(shù)下應運而生的一種新型技術(shù)，因此將航天中這一供電技術(shù)引用到民用建設(shè)過程中，能夠有效保證高速公路機電系統(tǒng)的安全性與可靠性。

2）環(huán)保節(jié)能、遠程監(jiān)控以及維護成本低。

3）其電纜通過硅芯管敷設(shè)，安全性能高且建設(shè)成本低。

4）與傳統(tǒng)高速公路機電系統(tǒng)相比，微電網(wǎng)可以解決蓄電池損壞的問題。其能夠利用太陽能、風能互補來保證機電系統(tǒng)的正常運行；此外，即使是在蓄電池全部損害且無法及時維修的情況下，其還可以利用太陽能、風能等的自然能源轉(zhuǎn)化成電力，保證機電系統(tǒng)正常運行。

3.3 智慧桿件應用場景

3.3.1 多桿合一

傳統(tǒng)的2G、3G、4G具有機電占地面積較大，集成化程度較低等的眾多缺點。但是，隨著近些年來基站中有源設(shè)備的集成化和小型化的不斷發(fā)展，智慧桿件與各類型的社會桿塔之間實現(xiàn)了資源的整合，形成了雙向開放的發(fā)展主流。至此，移動通信系統(tǒng)中的基站桿塔資源在向園林綠化、市政項目以及交通運輸?shù)阮I(lǐng)域開放的同時，各個部門中所屬的桿塔資源也向5G基站實現(xiàn)了全面的開放。故而，在保證安全和可靠的前提下，智慧桿件實現(xiàn)了開放與共享。

大量實踐證明，多功能的智慧桿件可集路燈、信號燈、監(jiān)控、一鍵報警于一體，能夠形成高速公路智慧建設(shè)一張網(wǎng)，從而為智慧化建設(shè)在高速公路機電系統(tǒng)的具體應用打下堅實基礎(chǔ)[2]。

3.3.2 優(yōu)勢

對于智慧化建設(shè)的高速公路機電系統(tǒng)來說，智慧桿件正是5G應用及推廣過程中的一個有利的市場機會，有條件的城市地區(qū)，可以借助智慧桿件，優(yōu)化和完善高速公路中已有的機電系統(tǒng)，不論是高速公路入口處的多功能電警，還是區(qū)域內(nèi)新建的道路停車視頻監(jiān)控、違章停車抓拍都可以借助智慧桿件實現(xiàn)。

3.4 公路機電系統(tǒng)應用場景

高速公路機電系統(tǒng)因種類繁多，所以故障類型也不盡相同。傳統(tǒng)的管理模式已無法從根本上保證機電系統(tǒng)全部得到有效管理。而智慧化建設(shè)能夠?qū)C電設(shè)備中的故障信息以圖片、文字等的方式記錄下來，使不同崗位的維修人員形成統(tǒng)一的認知。這樣一來，即使是遇到了安全事故，也可以做到有據(jù)可依和有章可循，并能細化故障類型和維修流程，從而讓數(shù)據(jù)信息更加的真實和可靠。

具體來說，智慧化建設(shè)在高速公路機電系統(tǒng)中的具體應用，能夠使機電系統(tǒng)的故障和響應的效率得到大幅度提升，進而在很大程度上提升智慧化建設(shè)城市的效果。基于此，維修人員無須親臨故障現(xiàn)場，就可以對故障產(chǎn)生的原因進行分析，并能準確定位故障的具體位置，以進一步對高速公路機電系統(tǒng)做出故障診斷。

不僅如此，將智慧化建設(shè)應用于高速公路機電系統(tǒng)還可以大大節(jié)省維修人員的時間成本。比如，維修人員通過公路機電系統(tǒng)，可以分析機電系統(tǒng)故障，并針對系統(tǒng)中信號丟失、顏色異常、畫面干擾等的情況準確判斷機電系統(tǒng)的故障類型。與此同時，同樣可以將智慧化建設(shè)應用到公路機電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息收集和分析過程中，這可以幫助維修人員通過對數(shù)據(jù)信息的分析來及時發(fā)現(xiàn)機電系統(tǒng)中存在的不足和問題，讓智慧化建設(shè)得到更進一步的優(yōu)化，從而更好地為公眾的出行創(chuàng)造良好的條件[3]。

為了更好地實現(xiàn)智慧化建設(shè)在高速公路機電系統(tǒng)的應用優(yōu)勢，公路機電系統(tǒng)必須注意的要點有：應當具備開放性的標準接口，并能夠及時地接收機電系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)信息，進而自動生成詳細的智慧化報告，因此，這可以有效幫助維修人員自行地制定具體的維修策略。

4 智慧化建設(shè)應用優(yōu)勢

智慧化建設(shè)在高速公路機電系統(tǒng)中的具體應用，離不開各個部門、各位工作人員之間的良好配合。換言之，如果不能對機電系統(tǒng)中的故障問題進行智慧化建設(shè)，那么智慧化建設(shè)也就無法對機電系統(tǒng)實施智慧管理，進而有可能對機電系統(tǒng)的正常運行帶來不容忽視的重要影響。比如，機電系統(tǒng)中的某一設(shè)備如果出現(xiàn)了多次維修的現(xiàn)象，維修人員就需要認真地記錄檢修的過程和次數(shù)，以及零件的更換和處理情況，這能為同類設(shè)備的檢修提供重要的理論依據(jù)。

由此可見，智慧化建設(shè)能夠?qū)Ξ斍盎蛘呶磥硪欢螘r間內(nèi)機電系統(tǒng)是否處于良好的運行狀態(tài)進行全面與系統(tǒng)的分析，從而更好地保證機電系統(tǒng)的高效運行。

5 結(jié)語

智慧化建設(shè)在高速公路機電系統(tǒng)中的具體應用，需要通過車路協(xié)同、微電網(wǎng)、智慧桿件、公路機電系統(tǒng)的共同幫助。將智慧化建設(shè)當作高速公路機電系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，利用智慧信息提供數(shù)據(jù)服務，可以促使維修人員通過數(shù)據(jù)信息提高工作效率與縮短故障處理時間。