朱晶

隨著我國交通運輸業(yè)的不斷發(fā)展進步，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在高速公路領(lǐng)域中得到了廣泛運用，使得高速公路機電工程越來越效率化和智能化。本文先對當前高速公路機電系統(tǒng)現(xiàn)狀進行論述，然后就互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在高速公路監(jiān)控、收費、通信以及隧道機電工程系統(tǒng)的運用展開分析，以期能夠為提升高速公路機電系統(tǒng)信息化水平提供一些思考，從而推動我國交通運輸業(yè)的穩(wěn)定向前發(fā)展。

高速公路機電系統(tǒng)，是交通工程基礎(chǔ)管理設(shè)施的重要組成部分，在推動高速公路運輸業(yè)穩(wěn)定有序發(fā)展、保障高速公路運輸安全等方面發(fā)揮著重要作用。一般而言，高速公路機電系統(tǒng)主要包含了監(jiān)控、收費、通信以及隧道等系統(tǒng)類型。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，將信息化元素融入高速公路機電系統(tǒng)已是大勢所趨，但如何對高速公路機電系統(tǒng)進行優(yōu)化和創(chuàng)新，使得互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的優(yōu)勢和價值能夠在高速公路運輸業(yè)方面得到最大限度的發(fā)揮，是企業(yè)必須要重點思考的問題，也是實現(xiàn)高速公路機電系統(tǒng)信息化的前提和基礎(chǔ)。

一、高速公路機電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

互聯(lián)網(wǎng)時代的到來進一步改變了人們的生產(chǎn)生活方式，也推動了高速公路機電系統(tǒng)的發(fā)展進步。時至今日，全國大部分城市的高速公路已經(jīng)安裝了信息化、智能化的機電設(shè)備，并采用一些先進的計算機設(shè)備來輔助管理，如紅外攝像頭、自動報警系統(tǒng)等，以此提高機電系統(tǒng)的智能化水平，提高高速公路運行的效率與安全水平。但值得注意的是，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在高速公路機電系統(tǒng)中的運用時間較短，還處于探索發(fā)展關(guān)鍵期，故而高速公路機電系統(tǒng)信息化尚未達到預(yù)期的要求和效果，還存在諸多亟待解決的問題，比如有些機電設(shè)備發(fā)生故障后未能得到及時修理，還有些機電設(shè)備到達一定使用年限后未能及時進行更換，這些潛在的隱患都有可能影響到高速公路運行的安全。

除此之外，很多地區(qū)的高速公路管理部門并沒有結(jié)合實際情況來對高速公路機電系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，只是盲目照搬照抄其他地區(qū)的經(jīng)驗，從而導(dǎo)致信息技術(shù)的優(yōu)勢在高速公路機電系統(tǒng)中得不到全面的體現(xiàn)，這也是未來高速公路機電系統(tǒng)創(chuàng)新過程中必須要面對和克服的問題。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下高速公路機電系統(tǒng)的創(chuàng)新分析

1.監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)屬于高速公路機電系統(tǒng)的重要組成部分，主要作用就是對高速公路各路段的情況進行實時監(jiān)控和交通控制，并對采集到的信息進行實時分析、處理和預(yù)測，從而對駕駛者的駕駛行為進行適當約束，以此降低各類交通事故、交通堵塞等發(fā)生率，保證高速公路通行的順暢。此外，當高速公路上發(fā)生交通事故或道路環(huán)境變化而導(dǎo)致交通阻塞時，管理單位可以第一時間通過監(jiān)控系統(tǒng)查看到現(xiàn)場情況，并及時采取行之有效的措施進行緩解和排除，使得交通盡快恢復(fù)正常，進而提高了路網(wǎng)運行的利用效率和安全性。施工單位在對監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計時，應(yīng)從監(jiān)控系統(tǒng)的價值和功能出發(fā)，并根據(jù)高速公路的走向、周圍環(huán)境等對設(shè)計方案進行創(chuàng)新和優(yōu)化，使得監(jiān)控系統(tǒng)的作用能夠得到全面發(fā)揮。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展進步，傳統(tǒng)的高速公路監(jiān)控設(shè)備已經(jīng)難以滿足現(xiàn)實需求，故而需要對傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備進行更新?lián)Q代，通過優(yōu)化設(shè)備設(shè)施來進一步發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的價值。具體而言，先進的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)存儲功能，設(shè)計人員在安裝監(jiān)控系統(tǒng)時設(shè)置一個大容量數(shù)據(jù)庫，專門用于存儲攝像頭拍攝到的畫面，當高速公路上發(fā)生交通事故或其它事故時，可以通過調(diào)取數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)畫面信息來了解事故發(fā)生的前因后果，使得交通執(zhí)法更具有科學(xué)性和說服力。此外，因為高速公路所經(jīng)之處的環(huán)境較為復(fù)雜、天氣變幻莫測，為了最大限度降低天氣對行車安全的影響，有些先進的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)具備監(jiān)測天氣的功能，具體表現(xiàn)在氣象檢測器可以實時對所在位置的能見度、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水量進行監(jiān)測，并將檢測到的數(shù)據(jù)及時傳送到處理器上，并以顯示屏的方式顯示出來，從而及時為途經(jīng)該路段的駕駛員提供氣象預(yù)警。最為重要的是，氣象檢測終端設(shè)備還能與當?shù)貧庀笳具M行數(shù)據(jù)連接，以此核驗氣象監(jiān)測器所檢測到的各項數(shù)據(jù)信息是否準確，從而提高了氣象監(jiān)測的準確性。

圖1 氣象檢測器安裝流程

2.通信系統(tǒng)

高速公路會經(jīng)過一些荒無人煙的地區(qū)，比如峽谷、山區(qū)等，這些地區(qū)的信號不是特別好，這就涉及到一個通信通暢的問題。在現(xiàn)實當中，高速公路機電通信系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面是保證駕駛員在駕駛過程中與外界實時處于聯(lián)系暢通的狀態(tài)，避免車輛出現(xiàn)故障或發(fā)生事故時無法在第一時間報警求援；另一方面是保證收費站能夠?qū)崟r監(jiān)測和掌握車輛的行駛狀態(tài)，以此進行科學(xué)計費，并保持高速公路管理部門之間業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)通信的暢通，以此確保高速公路運行始終處于暢通狀態(tài)。

當前，盡管互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)已經(jīng)基本實現(xiàn)全覆蓋，但在偏遠地區(qū)還是存在一定的局限性。高速公路通信系統(tǒng)的重難點在于覆蓋范圍太小，以及有些區(qū)域的信號不是特別穩(wěn)定，故而在對通信系統(tǒng)進行優(yōu)化和創(chuàng)新的過程中，技術(shù)人員需要重點解決信號覆蓋面小、信號不佳的問題。時至今日，有些高速公路通過在各個加油站、服務(wù)區(qū)等地方實行wifi全覆蓋，使得車主能夠?qū)崟r通過無線網(wǎng)與外界進行聯(lián)系，也便于高速公路管理部門實時掌握車輛信息，從而擴大高速公路信號覆蓋面。除此之外，技術(shù)人員還需要針對高速公路的走向、各路段環(huán)境等來對局域網(wǎng)進行優(yōu)化設(shè)計，比如在高速公路信號較差但靠近村鎮(zhèn)的地區(qū)安裝信號基站，在高速公路途經(jīng)的山區(qū)、峽谷以及隧道等信號不佳的區(qū)域安裝信號增幅器，并通過光纜來進行信號傳輸，從而提高通信傳播的速度。但值得注意的是，光纜傳輸線的主要特點在于較為纖細，遇到雷雨天氣時容易出現(xiàn)信號傳輸不暢的問題，故而在設(shè)計和施工過程中需要特別注意，在預(yù)埋光纜管道時，施工人員需要對施工線路進行檢查，確保施工環(huán)境以及線纜保護措施完備；在進行光纜接續(xù)和接地工作時，可以采取熔接法進行光纜接續(xù)，光纖熔接完成并測試合格后應(yīng)立即做增強保護措施．增強保護方法可采用熱可縮套管法；在進行光纜成端與配線架安裝、接線時，ODF架應(yīng)當具有光纜引入、固定和接地保護裝置，成端光纜和光纜終端接頭引出的單芯軟光纖要求進行保護和綁扎，以確保光纜能夠發(fā)揮出應(yīng)有的通信效果。

圖2 光纜安裝流程

3.收費系統(tǒng)

高速公路收費系統(tǒng)主要由收費計算機系統(tǒng)、車道系統(tǒng)（含出口計重）、收費閉路電視系統(tǒng)、對講系統(tǒng)和緊急報警系統(tǒng)等構(gòu)成。但傳統(tǒng)的收費系統(tǒng)存在工作效率低、計費復(fù)雜等問題，主要體現(xiàn)在節(jié)假日期間，很多高速公路出入口容易出現(xiàn)嚴重的交通擁堵，從而在一定程度上降低了人們的通行體驗。時至今日，高速公路收費系統(tǒng)已經(jīng)得到了一定的優(yōu)化和創(chuàng)新，最令人拍手稱贊的便是建立了ETC（電子不停車收費系統(tǒng)），該系統(tǒng)的運用原理是先在車輛身上安裝身份識別裝置，將車輛的有關(guān)信息如車牌號、車型、車主姓名、電話以及對應(yīng)的銀行賬戶等固定信息寫入電子標簽中，并將存儲賬號、金額等可變信息寫入CPU卡，同時將這些數(shù)據(jù)記錄并匯總至本收費中心的電子標簽及預(yù)付卡數(shù)據(jù)管理服務(wù)器，當車輛通過高速公路電子收費口時，便能夠通過收費口通信天線與車載設(shè)備之間的通信來實現(xiàn)電子結(jié)算收費，從而大幅度提高了高速公路通行效率，避免高速公路出入口發(fā)生堵塞。因此，高速公路管理單位在對高速公路機電系統(tǒng)進行創(chuàng)新過程中，應(yīng)將ETC作為創(chuàng)新點之一。

除此之外，收費計重設(shè)備也屬于高速公路收費系統(tǒng)的重要組成部分，長期以來，我國的高速公路計重收費始終堅持公平合理、簡便易行等原則，故而在對收費系統(tǒng)進行優(yōu)化創(chuàng)新的過程中，應(yīng)著重提高計重的穩(wěn)定性與準確性。比如在進行基坑開挖時，應(yīng)檢查車道路面質(zhì)量，測量縱橫坡度、平整度是否符合施工要求，確保稱重設(shè)備上平面和收費車道基本處于一個平面內(nèi)，確保計重位置的穩(wěn)定性；又比如在安裝傳感器時,緊固板和框架之間的連接處以及螺母孔上都需用密封，以保證稱重數(shù)據(jù)所得數(shù)據(jù)能夠及時通過傳感器傳送到對應(yīng)的設(shè)備上。

圖3 收費計重設(shè)備施工流程

4.隧道機電系統(tǒng)

隧道機電工程系統(tǒng)屬于高速公路機電工程系統(tǒng)的重要組成部分。眾所周知，高速公路工程施工在迫不得已的情況下需要穿山而過，該工程建筑物便被稱之為隧道，隧道具有狹長、封閉等特點，通信信號、行駛環(huán)境、光線環(huán)境等都比較差，故而在進行隧道機電工程系統(tǒng)施工過程中，需要對隧道的監(jiān)控、通信以及消防等系統(tǒng)進行創(chuàng)新升級，最大限度保證車輛在隧道行駛過程中的安全。

具體而言，在對隧道監(jiān)控系統(tǒng)施工時，可在隧道洞口變電所內(nèi)設(shè)置隧道管理站，站內(nèi)設(shè)置計算機控制顯示系統(tǒng)，隧道內(nèi)攝像機、廣播、緊急求助終端、車輛檢測器、情報板等設(shè)備的數(shù)據(jù)可通過光纖環(huán)網(wǎng)傳輸至隧道管理站，管理站則對相關(guān)數(shù)據(jù)進行接收和處理，從而通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對隧道運營設(shè)施實時進行監(jiān)控與管理。同時，在隧道內(nèi)安裝能見度測量儀、火災(zāi)報警系統(tǒng)等，此類系統(tǒng)均已聯(lián)網(wǎng)，當儀器檢測到隧道內(nèi)出現(xiàn)異常情況時，可以將通過聲光等方式出來，并將相關(guān)異常信號及時傳輸至控制系統(tǒng)，確保異常情況能夠得到及時處理和解除。此外，為保證隧道通信系統(tǒng)的暢通性，隧道左、右兩側(cè)每隔200米設(shè)置一個緊急電話分機，隧道左、右洞洞口各安裝一個揚聲器，廣播方向朝隧道出（入）口，并在每部電話分機處安裝功放模塊，每個功放模塊有唯一的地址碼，可以同時控制所屬轄區(qū)內(nèi)的4套揚聲器，控制臺可以呼叫任何一套揚聲器，也可進行片呼和群呼。

三、結(jié)語

總而言之，高速公路機電系統(tǒng)的設(shè)計直接關(guān)系到高速公路通行的安全性、有序性與高效性，故而在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下，我們需要不斷對系統(tǒng)進行創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計，使得高速公路的監(jiān)控、收費、通信以及隧道機電工程系統(tǒng)能夠真正實現(xiàn)信息化、數(shù)據(jù)化和智能化，從而推動我國公路交通運輸業(yè)高效發(fā)展。