高速公路監控系統的電氣自動化應用運用

許正鵬

【摘要】高速公路作為我國基礎設施之一，伴隨科技水平不斷提升，為人們生產、生活帶來較大便捷性。電氣自動化作為新興科學技術產物，逐步滲透于人們生活中，公路監控系統作為高速公路內部重要模塊，通過不斷開發應用先進技術，以及增設新設備數量，進一步促進電氣自動化獲取質的飛躍。將電子自動化用于高速公路監控系統中，以保證各環節工作貫徹更具規范化，構建完善的公路監控管理體系，減少人力、物力等過度投入，實現對高速公路直接管控目標。

【關鍵詞】電氣自動化;公路監控系統;應用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.08.030

引言：

智能化、自動化作為時代發展的代名詞，不斷充斥于人們生活的各領域中，對社會經濟發展具有重要的作用。高速公路監控系統精準、客觀收集及分析各類信息，并及時將各類信息完成終端傳輸存儲，針對異常狀況可及時報警，提高各類故障響應度。公路監控系統電氣應用自動化，可促使內部單元實現一體化，達成信息共享目標，整個系統運行更具高效性及可靠性。

1、高速公路監控系統的任務目標和構成

高速公路監控主要是開展公路監視和控制工作，從其自身實際性能分析，監視功能主要體現在日常高速公路運營實際狀況，對路面數據進行檢測、設備運行狀況;控制主要是指針對監測傳輸相應的數據做好統一化分析，以此為基礎制定相應的決策。實施高速公路監控系統應參考氣候條件、交通行車流量、路面形成狀況等做好系統性監控，以此制定相適應的控制方法進一步優化改善交通形成環境，顯著提升公路服務水平。公路監控系統構成包含三個模塊，即管理中心、通信模塊及控制中心，三個模塊實際功能不盡相同，體現在以下幾方面：首先，管理中心主要肩負相關數據信息收集、分析的功能，高速公路監控系統實施中需充分具備應急處理、攝像顯示功能;其次，通信模塊主要是保證各模塊間通信業務，將收集匯總相關數據進行分類上傳，將此類信息存儲于數據庫內，保證其內部存儲數據信息格式統一;最后，控制中心模塊——作為監控系統的“大腦”，通過統一性做好調配進一步完善公路監控正常運行。

2、高速公路監控系統電氣自動化功能要求及特征

高速公路監控系統實現電氣自動化，為保證獲取良好的應用成效，需積極掌握其自身基本功能要求，為后續合理化應用提供保證，主要體現在兩方面：第一，安全高效率。公路監控系統作為一個綜合系統，其充分應用電氣自動化，內部包含多個系統，主要為實現機電工程和運輸車輛分工，保證上下層處于協調狀態，以此確保其高效運營。當下高速公路監控系統電氣自動化實際應用過程中，仍存在部分不穩定因素，所以需注重安全高效控制。第二，可靠性要求。高速工程初期施工和運行過程中，采取多種措施保證供電可靠性，但其僅適用于部分公路工程，未來發展中應用電氣自動化，需充分保證其可靠性。公路監控系統利用電氣自動化特征如下：①一體化。道路監控融入電氣自動化，從本質突破原有系統內部各單元獨立運行不足，將子系統完美進行銜接，同時查看相應的操作數據進行。②兼容性。高度公路監控系統電氣自動化，保證計算機系統自身兼容基礎上，實現移動終端瀏覽，最終實現監控系統高效化管控。系統內部數據管理可保證動態化傳輸，達成實時分析、報警同步化，為高速公路監控管理人員提供便捷性。③誠信化。該系統全面覆蓋高速公路實際建設監控、生產數據分析等環節，對關鍵信息進行合理化管控，以此滿足監控系統信息化基本需求。

3、高速公路監控系統實施電氣自動化方式

高速公路監控系統全面貫徹電氣自動化，作為一項綜合性管理體系，高速公路正式運營過程中，主要以分散、集中化管控、信息共享為核心主趨，以區域化監控管理通過現場實現總線銜接，最終匯集于后臺。電氣自動化高速公路監控系統，相較于傳統監控方法優勢更為凸顯，結構實際安裝具有靈活性、便捷性，可從本質層面保證公路監控系統安全、穩定運行。

3.1 遠程監控方式

遠程監控方式針對初期研發自動化系統具有良好的優勢，其核心應用思想在于模擬電路，主要是由多個硬件構成，此種工作模式下主要是依附硬件完成相關信息收集和判斷，針對當下產生問題難以完成運行控制。遠程視頻監控系統可充分依托網絡管理采集站，靈活切換并控制任意一個監控點現場，實施總體監控，進一步對整個區域內做好視頻監控。針對集中式監控模式，此種監控方式不受其中內部某一設備異常終止工作，所以實際應用可靠性進一步提升，應用更具靈活性及可靠性。此種監控方式主要不足在于，僅適用于小范圍內監控工作，相較于整個系統電氣自動化監控裝置，其自身仍存在很大差距。

3.2 集中監控系統

集中式監控系統實際應用具有一定的便捷性，且正式投產使用后運維工作便捷，對監控系統自身防護要求較低，從經濟、功能等層面均存在顯著優勢。集中監控端可將多個網絡攝像機畫面處于一個畫面中進行集中監控和管理的監控軟件，自身傳輸圖像畫面較為流暢、清晰度較高，通過遠程調看相應的食品圖像和監控視頻等功能，為高速公路提供更高效的管理方法，提高經營管理水平。但因多元化功能交由同一個處理器工作，加劇其自身實際工作負擔，整體操作具有一定的復雜性，不利于整個系統運行可靠性及穩定性。原有線路較多，線路維護層面易產生問題，隔離刀閘若選取為硬接線，易導致設備難以處于正常工作狀態，此種設備實現二次連線復雜性加劇，以及實際操作中插線存在較大失誤，導致設備難以處于正常運行中，增加人員維護工作量。

3.3 現場總線監控方式

現場總線實際應用過程中，不僅從本質層面升級改善遠程監控方法，而且其監控方法更具針對性，不同間隔的監控功能存在差異性，結合有效時間間隔狀況，布設相應的功能顯示工作，如此可提供相應的質量控制措施。因選用模式存在差異性，選取間隔段可靈活性實現裁剪，如此可有效節省相應的線路費用支出。作為一類智能化設備，各裝置間存在一定的獨立性，且依托網絡完成銜接，確保網絡組態自身具有靈活性和功能性。需強調的是，整個系統間功能均是獨立的，其中任何一個裝置產生故障，雖然一定程度上影響設備元件，但是不會造成設備癱瘓，所以應用更具便捷性。

4、高速公路監控系統的電氣自動化應用

4.1 自動化監控系統

監控系統主要包含兩大模塊，即中央監控系統、區域監控系統，不同模塊內部構成不盡相同，所承擔的主要職能差異性較大，實現該系統電氣自動化，運行人員可及時掌握相關設備運行狀況，針對可能出現故障部位進行預先估測，以此為基礎采取有效的控制措施，有助于高效性完成管控工作。

4.1.1中央監控系統

（1）系統構成

中央監控系統是由多個子系統構成，不僅包含監控計算機、顯示設備，而且包含打印設備等，依托環境參數檢測、監視、報警等系統形成一個完整回路，動態化獲取有關交通、環境異常等數據信息，將該信息實時傳輸至計算機控制中心內，交由其發布相應的指令，對現場區域內各模塊進行控制，實現多元化功能目標。

（2）系統功能

為從本質層面吻合公路管理、控制中心改造基本要求，設計過程中充分依托發布多個指令，對交通運行過程中存在異常信息做好控制。中央監控系統控制方式包含兩種，即自動化控制、人為干預，不同控制方式特征不一，最終獲取成效不盡相同，通過實現系統電氣自動化，可全面、高效完成高速公路區域內所有相關設備，并保證其自身功能處于正常狀況。系統進入自動化控制狀態，正常工作過程中，遇見異常狀況，系統會第一時間中斷正常運行工作流程，靈活性調整至緊急處理工作狀態，系統性分析上述異常工作核心因素，以此為基礎，積極調出相應的控制方案和指令，同時動態化進行報警，為相關管理人員提供警示，待工作人員信息確認之后，方可開展后續控制方案。該系統實現電氣自動化控制功能如下：第一，報警自動化管理功能。處于高速公路各類設備中應用預警系統，可對全過程范圍內設備進行動態化檢索，動態化監測該設備實際云頂狀況，結合實際狀況布設初期正常范圍數值，若受外界因素影響導致系統難以處于正常工作，可進行動態化預警。針對各類異常狀況，均可實現動態化警報，如火災、交通擁堵、C0濃度與煙霧濃度異常等，通過該系統實時傳輸相關信息，促使終端可在第一時間接收相關信息，及時辨識異常狀況，精準性確定相關異常狀況，結合實際狀況制定合理化解決措施，為啟動控制方案提供保證。第二，場區設備遠程、分級、聯動自動化控制，該系統可積極匯總現場信息視頻信號，以顯示屏為核心傳輸媒介，客觀、完整呈現現場實際狀況，可對現場視頻信號顯示、切換等功能，具有較強的防御功能。第三，自行完成環境、交通等相關數據分類統計，將其與以往歷史數據進行比對，最終以圖形呈現交通運行狀況。可高度仿真模擬當下實際公路交通運行狀況，定期生成相應的匯總圖表數據，以此確定交通運輸特征及規律，結合實際狀況發布相關交通信息數據，保證信息共享。以日、月為核心周期，按照初期相關固定格式，定期發送相應的統計報表。將數據自動化備份，盡可能恢復多個功能，自動檢測系統內各類設備、軟件運行狀況，若一經檢測發現相關異常狀況，可在自行發送相關警報的同時，出具相應的診斷報告，為相關人員確定故障和制定解決措施提供強有力的參考。

4.1.2 區域監控系統

區域監控系統主要是由觸摸屏構成，承擔針對場區內外設備全面控制和監視，區域監控系統可持續性匯集相關信息，以此為基礎結合其實際方案，完成與之相關聯交通控制設備監控功能。

4.2 現場控制系統

4.2.1 系統組成

現場控制主要是由隧道內區域控制器、變電所所構成，不同構成模塊自身承擔相關職責不盡相同，前者核心功能在于對隧道內相關設備進行全方位控制，以此判定其是否存在異常狀況，后者主要是針對變電所內部配電設備的運行、故障等多個功能監控。將全部區域內控制器主要通過以太網進行銜接，將隧道內場外設備實際運行狀態、故障等信息動態化傳輸至中央監控系統，中央監控系統接收相關信息，結合初期設定流程，對其信息進行綜合性分析，結合當下實際運行狀況，由中央監控系統發送相應的指令，保證后續多元化功能的達成。

4.2.2 系統功能

現場控制系統實現電氣自動化，其自身具有的功能較多，主要體現在以下幾方面：首先，處于正常狀況下，應按照系統內部自身配置控制方案，從本質層面實現自動化控制，若實際運行過程中存在特殊狀況，會第一時間向操作人員發送警報，結合異常狀況信息，同步為管控人員提供相應的解決控制方案，待工作人員結合其他相關信息進行確認之后，發送相應的控制指令。其次，系統控制主要包含自動、手動方式，前者可動態化收集匯總相關參數信息，用于判定交通運輸實際狀況，進行自動化控制，通信產生異常狀況下，可實現手動和自動聯合應用，保證區域內監控安全性;后者主要以觸摸屏為核心實施功能。

4.3 工業控制網絡系統

工業控制網絡包含現場總線網絡、工業以太網環網，不同構成實現功能存在一定的差異性。一方面，現場總線網絡，從本質實現控制器、測檢測器等設備數據間共享，并實時將設備實際運行狀況第一時間傳輸至區域內控制器，發送相應的控制指令，完成區域內設備動態化控制，保證更佳實現執行監控功能。另一方面，工業以太網環網。監控中心與控制區域器進行有效銜接，多選用以太環網，保證監控中心模塊與區域內控制器進行數據共享，同時動態化將相關設備實際運行狀態、故障等信息持續性輸送至中央監控系統，交由其完成各項指令的下發。

4.4 場外設備系統

場外設備系統是由多個模塊構成，實現電氣自動化，可進一步達成多個功能。首先，現場總線設備。此類設備主要核心在于本體控制器，實現不同設備與該控制器間數據共享和交換目標。其次，照明和交通控制系統。通過電氣自動化實現該控制系統自身信號動態化采集、控制等功能，尤其針對交通控制中車道信號、可變限速標識均實現智能化，對其實際運行狀況進行全生命周期控制。第三，通信系統和閉路電視系統。通信系統作為整個系統核心構成，其在信息數據交換中發揮關鍵性作用。其可動態化將隧道內、監控分中心等內部產生數據進行交換，以此保證數據信息動態化共享。閉路電視主要以視頻方式，直觀、完整呈現相關信息，為后續工作實施提供保證。最后，事故報警系統。火災等異常狀況發生，均需監控系統第一時間發現，采取有效措施發送指令，減少異常狀況產生不利影響，可積極獲取內部信號，以此實現信號采集、控制和監視等功能。該系統具備以下幾方面功能：（1）監控報警功能。監控設備可動態化收集火災探測器內電流數值、溫度數值，保證在某種狀態下可現實并保持報警數值，報警數值設定范圍內其允許誤差不建議超過5%。（2）監控設備發現火災等故障，可第一時間顯示故障部位，接受火災探測器發來的故障信號。（3）信息顯示和查詢功能。監控設備以文字、字幕等方式顯示相關狀況，需保證以時間順序顯示，不能同步顯示所有監控報警信息時，可選取手動方式查找相關信息。

5、高速公路監控系統建設應用策略

為進一步建設高速公路監控系統，最大限度發揮其自身功效，需積極采取強有力的應用措施，體現在以下幾方面：

（1）結合實際靈活性調整技術標準。結合當下我國公路施工技術標準，高速公路自身服務水平可劃分為多個基準，且應結合道路狀況、交通等因素，動態化監控不同設備，合理分類高速公路工程監控系統實際范圍，需結合道路交通自身數量、交通狀況，做好路段監控劃分，布設相應的收費站客觀、完整呈現收費能力狀態，結合服務水平科學、合理設計規模，獲取完整的調查結果。

（2）完善實時工作系統。公路工程監控系統自身所配置相關軟件，最為核心的特征便為實時化工作軟件，為動態化獲取相關道路信息提供保證，系統性分析此類信息，可真實反映高速公路整體車輛運行狀況，有利于數據高效化傳輸及加工處理。道路運輸過程中一經發生交通事故，監控人員將在第一時間匯總計算機內信息，并以此為基礎確定處理方案。公路監控系統建設完成之后，相關人員操作之前可進行系統性培訓，進一步增強其自身操作專業水平，保證其嚴格依照相關規程進行操作，以免人為因素導致監控系統出現故障。此外，完善實時工作系統還可保證數據動態化完成歸檔，避免產生交通事故，動態化監控道路狀況。

（3）選取集成系統提高網速。系統內部程序操作不僅依附于單一性設備，而是將多個設備組合使用，也是電氣自動化發展主趨，需積極選用分布式系統、開放式系統和信息系統，對系統內部信息進行處理分析，以此保證道路交通處于正常范圍內。

結語：

伴隨網絡技術持續性提高，電氣自動化應用愈發廣泛，尤其為高速公路監控系統，其內部構成較多，不同模塊承擔功能存在差異性，需投入較大的人力及物力。應用電氣自動化，高速公路監控系統可保證各類設備運行、故障等信息動態化掌握，以此為基礎對故障進行估測，提出強有力的措施，保證高速公路監控系統運行可靠性及穩定性，促進高速公路良好發展。

參考文獻：

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