動環監測系統在高速公路行業的應用分析

摘 要：目前高速公路機電設施已實現了電力監控、火災報警、ETC門架設備、收費車道設備等外場設備的數據及狀態監測，在監控中心就可以實時遠程監控。但是對機房的動力及環境監測大多數還停留在傳統的管理模式上，普遍未實現遠程實時在線監測。針對這一問題，本文從高速公路機房現狀、動環監測系統介紹、發展趨勢等多方面進行分析，結合相關的實踐經驗，提出了建設高速公路機房動環監測系統的必要性，實現對機房電源、空調、煙感、水浸、門禁、溫濕度等多方面的實時在線監測，提升高速公路集中運維監控能力及科學化管理水平。

關鍵詞：高速公路;機房;動環監測;智能管理;應用

中圖分類號：TN916.81 文獻標識碼：A

0 前言

在2015年以前，高速公路機房設計理念當中普遍以普通機柜為主，功能比較單一，機柜與機柜之間沒有形成封閉空間管理，設備的通風散熱全靠機房內的空調，特別是運行幾年后，隨著日常運維及后期設備的增加，機房環境已相對惡劣，給設備的正常工作帶來了嚴重的挑戰。

近幾年新建、改擴建高速公路機房設計已由傳統的普通機房向整體式機房過渡，對機房的管理和設備的運行環境提出了更高標準的要求，不僅在監控中心設計整體式機房，在收費站也設置了整體式機房。

1 高速公路機電運維管理現狀

目前高速公路機電設施已實現了電力監控、火災報警、ETC門架設備、收費車道設備等外場設備的數據及狀態監測，在監控中心就可以實時遠程監控。但對機房的UPS電源、空調、煙感、溫濕度等數據的監測大多還停留在人工巡檢的方式上，不僅效率低，而且一旦發生故障無法及時獲知相關信息，在一定程度上制約了機電運維信息化的管理水平。

當前全國高速公路正在加大智慧高速的研究與建設，各種新技術與新設備、創新的管理方式正逐步展示在我們面前，但大多數是面向出行服務方面，而針對機房的智能化管理相對會缺少重視。但隨著高速公路營運信息化的建設，機房的智能化建設將會日趨重要，因此動環監測系統也會展現出更加廣泛的應用前景。

2 動環監測系統介紹

2.1 系統作用

收費站機房和監控中心機房是整個高速公路機電信息系統的核心部分，為保證計算機系統和通訊網絡的安全正常運行，與之配套的動力系統、環境系統、安防系統必須時刻處于穩定受控狀態，否則造成的后果將不堪設想。因此對高速公路各個機房進行實時在線的監控、及時發現存在的隱患是極其必要的。

自動監測高速公路機電系統機房動力環境狀態，在自動采集狀態數據以后，智能分析設備報警發生的原因以及具備智能生成預警，在以網絡鏈路拓撲圖形化、數據列表化的方式為用戶提供直觀狀態及故障瀏覽功能的同時，將狀態信息通過微信企業號實時推送給機電運維人員，同時系統具備自動聯動控制等功能，起到大幅度減少人力物力投入、提高機房運維效率、保障機房良好運行，防止重大故障災害的作用，從而大幅度提升機房運維服務質量。

2.2 系統組成

主要包括動力系統（UPS電源、電池、機柜電源、發電機等），環境系統（空調、溫濕度、漏水監測、煙感等），安防系統（視頻監控、門禁、入侵監測、消防火災等），前端監測主機，中心應用平臺等。

2.3 監測數據類型

（1）UPS：監測輸入/輸出電壓、電流、頻率、功率，蓄電池組的電壓、后備時間、溫度等參數。（2）直流電源：監測輸入市電狀態，蓄電池組的電壓、電流、溫度、容量等參數。（3）普通空調：對普通空調的狀態監測和啟停控制。（4）溫濕度：監測溫濕度傳感器所采集的機房溫度和濕度數據。（5）煙感：采集消防控制器的報警信號或煙感探測器的報警信號。（6）門禁系統：監測門的開關狀態，控制門的開關、門禁系統與CCTV系統聯動對進出機房的人員進行自動錄像等。

2.4 數據傳輸方式

監控主機（監控主機具備采集、存儲及分析處理功能，可獨立運行于本地網絡）對前端設備進行信息采集及進行智能分析處理，實時向中心平臺上傳設備運行數據、狀態及報警信息，中心平臺根據上傳的信息進行綜合分析處理，向微信企業號、PC等終端推送故障及報警信息。

3 動環監測系統在高速公路行業的應用實踐

開陽高速于2003年通車并于2019年進入機電工程的改擴建，因收費站機房結構物利舊等其他原因，收費站機房未采用新的整體式機柜，仍沿用普通式機柜，如何將機房改造美觀及更加智能化成為了我們當時的一個難點。經過業主單位的同意，我們在設計上增加了動環監測系統，在每個收費站部署了UPS電源監測、煙感、溫濕度、紅外探測、漏水檢測等動力環境監測設備。

數據傳輸方式設計為，監控主機采集前端感應器的檢測數據，監控主機連接收費站的監控數據交換機通過通信系統網絡傳輸到監控中心，在監控中心管理平臺讀取各個收費站的動環監測數據。該監測系統實現了對機房的UPS電源、空調、溫濕度、煙感、安防等動力及環境的在線實時監測，可實時向監控中心的數據平臺進行信息推送，改變了以往人工巡檢的傳統模式。同時該系統部署后還有一個亮點，那就是對機房內的空調進行統一的控制，在滿足機房制冷需求的同時，又節約了電能。

動環監測系統的實施，有效提升了開陽高速營運單位的機電管理的專業化、信息化、科學化水平，使開陽高速的機電管理上升到一個新平臺。

4 動環監測系統在高速公路行業應用緩慢的原因分析

首先是由于傳統的行業及技術上的限制，以往的高速公路機電設計很少往機房智能化方面考慮，加上以前的技術沒有那么先進，在設計上不會考慮這方面的內容，從而導致高速公路機房的智能化信息化建設相對沒有那么重視。

其次是高速公路建成通車后通信機房往往十年甚至十多年都不會有很大變動，業主單位也適應了傳統人工巡檢的模式，加上建設動環監測系統需要增加不少的營運費用支出，更加造成了動環監測系統在高速機電行業應用滯后。

最后是動環監測系統本身的發展限制。動環監測系統最早是應用在中國電信等通信行業，監控廠商技術水平差別也很大，無法有效地被高速公路機電行業所應用。

5 動環監測系統在高速公路行業的發展建議

5.1 設計上重視

新建及改擴建項目的設計應當具有前瞻性，結合營運相關的需求及當前高速公路機電信息化建設的需要，提前將機房的設計思路理清，當然業主單位也要有這個意識，從根本上樹立提高機房管理信息化水平的意識。

5.2 技術上重視

監控廠商的技術水平應當不斷加強，提供的軟硬件應能全面兼容機房的現有設備，動環監測系統應當穩定可靠、信息反應快速，融合當前流行的AI人工智能技術、邊緣大數據等先進技術，從而滿足不同業主的不同需求。

5.3 管理上重視

動環監測系統是助于機房智能化、科學化管理的，也能夠快速地為營運單位提供快速響應及決策支持的，因此業主單位應重視動環監測系統所發揮出來的作用，從管理需求方面部署應用動環監測系統。

6 動環監測系統在高速公路行業的發展趨勢

一體化的動環監測系統，可以幫助用戶降本增效、提升運維水平，從而提升用戶效益。基于信息化建設的需要，動環監測系統必將迎來新的發展，市場需求和鞭策也會不斷的要求技術水平的提升。動環監測系統未來在高速行業的發展趨勢將包含四個方面：

第一，高度集成化，行業將會形成以傳感器、數據采集為核心，融合音視頻監控、AI人工智能應用、邊緣大數據分析等領域的高度集成化標準體系。第二，部署安裝簡便化，參考學習通信行業的成熟系統，動環監測系統自身的運維需求將會逐步降低，系統調試、組態配置等將會被自動配置、遠程調試取代，前端設備和系統的部署將會越來越簡單。第三，系統簡易化和3D可視化，動環監測運維數據的結構化存儲和可視化呈現，可以實現快速展示用戶關心的數據。第四，針對前端硬件設備的軟件定義。動環監測是一個以創新為主導的領域，而優秀的動環監測服務需要不斷地對客戶需求深入了解和洞察，還需要企業具有深厚的研發實力和資金支持，跟上整個行業技術發展的潮流，才能推出軟件和硬件完美結合的動環監測產品。

7 結語

隨著人工智能技術的發展，伴隨新基建的熱潮，及建設智慧高速公路口號，傳統的動力環境監測系統將不僅僅局限于機房動力環境設備，后續將結合大數據，形成自主可控的自主化運維，物聯網的物物相連也將成為可能，真正實現智能化、一體化，遠程掌上運維也將會成為未來的運維方式。

因此，隨著智慧高速的建設進程，廣大高速公路營運業主在智能化建設意識上的不斷提高，動環監測系統在高速公路行業的應用將會越來越廣泛，完善建設高速公路機房動環監測系統的重要性將會變得更加迫切。相信在不久的將來，動環監測系統在高速公路機房的應用也將成為高速公路營運智能化管理的一個亮點，將會提升整個高速公路行業的運維監控能力及科學化管理水平。

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作者簡介：葉強強（1987—），男，廣東韶關人，本科，學士，工程師，主要從事高速公路機電工程技術管理工作。