基于物聯網的高速公路機電設備遠程監測與維護

莫廣全

（廣西交通投資集團崇左高速公路運營有限公司，廣西 崇左 532200）

高速公路是現代交通體系的核心組成部分，對區域經濟的繁榮發展起到不可或缺的作用[1]。高速公路的機電設備作為保障道路順暢運行的基礎設施，為駕乘人員提供高效、安全的出行服務，為進一步提升高速公路機電設備的運行效率和質量，應高度重視對機電設備的監測與運維管理[2-3]。通過引入先進的信息化技術實現對機電設備的實時監控和預警，及時發現并解決潛在的問題，提升高速公路的整體運營效率，為社會經濟的持續發展注入新的活力。

1 物聯網概述

1.1 物聯網技術的含義

物聯網技術，其核心依托于互聯網技術，通過紅外感應器、GIS 及激光掃描器等傳感設備，將各類物品與互聯網緊密相連。基于這一連接狀態下，將與物品相關的信息可以流暢地交換和獲取信息，同時也能對物品進行細致的識別、定位、查詢和監控管理，實現設備的遠程高效、安全管理[4]。

1.2 物聯網在高速公路中的應用

物聯網技術其核心構成包括物品電子編碼、互聯網和電子標簽等，在高速公路機電設備的管控中應用物聯網技術，不僅可以提高設備運行和維護的效率，而且能增強其可靠性，降低管控成本，并減少對人力和物力資源的依賴。在將物聯網技術融入高速公路機電管理系統時，首先需要對機電設備進行二維碼的編制，確保每個物品都擁有獨特的編碼，并保證編碼的唯一性。通過使用終端設備掃描機電設備的二維碼，技術人員可以輕松獲取與高速公路機電設備相關的所有信息[5]。其次，可利用北斗定位系統得知機電設備所處的精確位置。同時，通過運行原理圖實時監控設備的狀態，為機電維護人員提供關鍵的參考信息。最后，在物聯網技術的助力下構建一套數字化的采集系統，以實現全周期的機電設備運維管理，通過專網集成平臺有效解決傳統模式下機電設備的管理與養護問題，實時監控機電設備的運行狀態，對異常情況及時預警，并提供維修建議，以確保高速公路設備的持續、穩定運行。

2 高速公路機電設備的運維需求

當前，高速公路機電設備的故障維修仍然存在一些問題，由于缺乏有效的故障處理全過程跟蹤機制，無法準確評估運維人員的工作完成情況。在智慧高速公路的建設過程中，雖然實現對新型科技的有效應用，可使高智能化機電設備得到廣泛的應用，但這也帶來了更高的管理挑戰。為了更好地進行機電設備管理，必須依賴于各類數據資料的支持。然而，目前機電設備管理制度的制定并不完善，導致數據信息的搜集和利用效率低下，從而影響機電設備的管理效果。在高速公路機電設備的運維管理中，應進行全生命周期的管理工作，涵蓋機電設備的采購、安裝、調試、運行以及維護等各個環節，確保在機電設備出現問題時能迅速并有效地采取相應的措施來處理，從而延長公路機電設備的應用周期。同時，需要對高速公路機電設備進行實時監測與預警，一旦機電設備發生故障，運維人員可及時發現問題，并向工作人員發出預警信號，有助于運維人員快速定位問題，降低安全事故的發生概率。此外，運維人員應充分利用現代技術，如遠程控制和智能化管理，來提升機電設備的管理效率，當設備發生故障時借助遠程操作及時進行處理，避免運維人員需要長距離奔波，也能避免因處理不及時而產生的不良影響。

3 基于物聯網的高速公路機電設備遠程監測與維護體系設計

3.1 平臺結構設計

在高速公路機電設備遠程監測與維護平臺的設計階段，需全面考慮物聯網技術、大數據分析技術以及實時監控的應用要素，為運維人員提供機電設備的實時運行數據，從而確保機電設備的穩定、高效運行。為了滿足這一目標，在設計平臺時著重考慮用戶體驗需求，便于運維人員輕松訪問各個設備數據庫，實時了解設備運行狀態。此外，平臺還應根據用戶需求調整顯示內容及預警設置，確保機電設備的敏感信息得到妥善保護。在高速公路機電系統的設計中，應致力于對各個子系統進行數字化改造，以滿足日益增長的業務需求，有效整合資源，提升系統運行效率，并降低維護成本，為高速公路機電設備的遠程監測與維護提供一個高效、安全的平臺，從而為高速公路的安全、順暢運行提供有力保障。系統體系結構層次為物理層、網絡層以及平臺層。（如圖1 所示）

圖1 結構設計

3.2 機電設備管理系統中物聯技術的應用

3.2.1 收費系統

高速公路收費系統設備是高速公路運營中的核心組成部分，主要包括計重設備、收費顯示屏、報警器和通行信號燈等。其主要職責是對所有通行車輛進行合理、公正的收費。借助物聯網技術，該系統能夠精確地采集車輛的交通狀況、車牌和車型等信息，并基于既定的收費標準進行費用計算。收費票據會由系統自動留存，同時為車主提供一份。此外，收費系統不僅僅是簡單的收費工具，還能將與公路收費相關的各類數據信息進行整合、收集和處理，這些信息經過系統的分析處理后，會上傳至管理中心和系統中心。基于不同的業務需求，相關數據信息可以進一步被處理、整合并生成報表，而所有處理過的數據都會被妥善保存、備份，以備后續使用和查詢。此外，收費系統還能與監控中心進行聯動。一旦監控中心發出指令，收費系統可以迅速對高速公路上的車輛進行調控，為交通指揮提供強有力的數據支持。

3.2.2 監控系統

在高速公路監控系統中，攝像頭和傳感器發揮著至關重要的作用，二者類似于人類的眼睛和感知器官，時刻監測著路況和車速，確保道路安全和順暢。相關監控設備通過物聯網技術緊密相連，構建一個龐大的物聯網系統，計算機技術在其中則扮演著大腦的角色，通過匯總并處理來自不同線路的車況、路況和擁堵等信息，將數據信息被上傳至后臺服務器，并傳遞給交通管理部門，有效提升高速公路的運行管理效率，為道路運營單位提供了有力支持。同時，計算機網絡系統在高速公路監控系統也可將各個監控分系統緊密連接在一起，確保數據的流暢傳輸，確保關鍵性指標數據被應用于各種場景需求分析中，調度相關資源進行數據重構。此外，監控設備的設置位置也是經過精心設置，收費站和公路沿線是兩個關鍵點，前者主要用于監控收費情況，確保收費公平合理；而后者則專注于機電設備的運行狀況和車輛通行情況，為交通安全保駕護航。通過系統集成軟件的自動化處理，監控系統能夠根據需求將各種場景智能化地呈現在界面上，為道路運營單位的管理提供有力支持，能夠減少車輛的通行時間，降低車輛尾氣的排放，為建設高效環保的交通體系做出貢獻。

3.2.3 通信系統

在高速公路的通信系統中，設備可以分為有線通信設備和無線通信設備兩類。其中，有線通信設備主要由交換機、傳輸光纜和管道等關鍵部件組成。借助物聯網技術，該通信系統能夠實現交通數據、圖像以及語音信息的高速傳輸，為高速公路的運營和管理提供了強有力的支持。高速公路通信系統不僅負責傳遞收費數據信息，還處理通話信息和收費圖像等信息。通過物聯網技術的運用，各種通信機電設備得以有效結合，運維人員可以實時監控通信機電設備的運行狀態。一旦某個設備出現異常情況，系統會立即向運維人員發送故障信息，確保問題能夠得到及時處理。

3.3 設備巡視檢查維護中物聯技術的應用

在實施基于物聯網技術的高速公路機電設備維護管理時，所面臨的是一個龐大而復雜的系統，通過整合物聯網、GIS、GPS 等先進技術，能夠實現高速公路機電設備的精細化、智能化維護管理，確保其穩定、高效運行，為公眾提供安全、便捷的交通環境。由于高速公路涉及的機電設備種類繁多，部件數量龐大，提升維護管理水平變得至關重要。首先，構建統一的機電設備編碼標準成為關鍵，這有助于全面掌握各區域機電設備的數量和運行狀況。其次，運維管理系統也需借助GIS 技術和GPS 技術等前沿技術，以輔助高速公路機電管理系統進行機電設備的位置定位，幫助運維人員開展設備損壞程度檢查工作，通過采集的數據信息傳輸至管理系統，利用物聯網技術和數據庫追蹤設備的維修信息。一旦發現高速公路機電設備出現運行故障，工作人員可通過手持終端設備讀取機電設備上的RFID 信息，快速獲取相關的基礎信息和歷史維修信息，顯著提升維護效率。此外，利用定位技術對設備和運維人員進行實時定位，可以精準記錄維修人員的移動數據，進而對機電設備的維護工作狀況進行評估。同時，運維管理人員還應在信息系統中詳細記錄更換的設備信息、采取的故障解決措施及機電設備的具體故障問題等，為后續的機電設備故障解決提供寶貴的參考。最后，在高速公路機電系統的管理中，通過實施標準化的管理程序，我們可以確保機電設備的巡檢與維護工作走向流程化、規范化，從而顯著提升機電設備的運行品質。同時，在運維管理的過程中引入智能化技術，為運維人員提供真實、詳盡且有效的維護信息。此外，技術人員還可以獲取其他維護人員的養護記錄，為后續的檢修工作提供了極大的便利，不僅能提升工作效率，也能確保機電設備的穩定運行。

3.4 智能化設計應用

在高速公路機電系統的設計中，物聯網和大數據等信息技術被廣泛應用，為運維管理帶來顯著的提升，不僅有助于降低運維管理成本，也為管理系統提供了有力的數據和信息支持，通過精準化的分析能夠對機電設備的運行狀態進行精確判斷，進而制定出更為精準的決策。以視頻自動故障識別技術為例，該技術能夠在視頻中快速找到異常畫面和信號，并采集相關攝像機的參數，如靈敏度和亮度等，從而準確判斷攝像機是否存在故障問題。此外，光纖在線檢測系統也得到廣泛的應用。在對通信光纜的運行狀態進行監測時，該系統通過比較其運行情況與參考曲線，可以得出光纜的衰減曲線。結合GIS 地理信息系統，光纖的具體故障區域可以被精確定位，并觸發報警信息。

3.5 云數據管理中心設計

云數據管理中心具備高度的智能化特性，能夠根據自動監測所得的數據信息，每日自動生成巡檢報告，可減輕運維人員日常的巡檢工作負擔，同時在高速公路機電系統的監測中，所有的數據信息都會被精準地傳輸至運輸管理中心，不僅能實現實時告警推送，還能構建自動化的運維平臺工單生成機制。而對于歷史故障數據可以進行詳盡的查詢與統計，為后續的運維工作提供有力的數據支撐，提升運維工作的效率，實現對機電設備運維故障的閉環管理。

4 結束語

高速公路機電設備遠程監測與維護環節中應用物聯網技術，可確保機電系統的正常運行，提升機電系統運維管理質量。為此，技術人員需利用物聯網技術優化高速公路機電設備管理系統，對機電設備信息實施檢測與數據采集，更好地掌握機電設備的運行狀態，預測可能出現的問題，并提前制定相應的維護策略，為司乘提供更加穩定、安全的道路環境。