高速公路收费站机电设备监控及可视化管理

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摘要：根据国家发改委数据统计，截至2015年，我国高速公路通车里程数高达12.3万公里。面对庞大的高速公路运输系统，必须采用现代化的机电设备监控和可视化管理，降低收费站工作人员的工作压力。文章首先对机电设备的监控工作进行了概述，随后分析了高速公路机电设备系统的主要特点，最后对加强可视化管理方面提出了建议。

关键词：高速公路；收费站；机电设备；监控系统；可视化管理

在高速公路迅速发展和机电系统信息化建设的双重推动下，我国高速公路的管理质量和管理效率都有了极大的提升。收费站机电设备系统的正常运行，不仅能确保整个高速公路运营通畅，而且能够确保收费站各项工作职能的稳定发挥。因此，高速公路收费站机电设备的监控管理，必须要不断引进新技术、新设备和新理念，不断完善机电设备自身的优化升级，为提高机电设备的监控和可视化管理提供必要的保障。

1高速公路机电设备监控管理概述

1.1加强收费站机电设备监控管理的重要性

现代高速公路不仅通车里程数和建设规模都有了一定程度的增加，并且高速公路内部结构也日趋复杂化。收费站机电设备的主要功能是完成高速公路的收费、监控、通信等工作，因此机电设备的现代化程度将直接决定了整个道路的运行安全。传统的高速公路收费站管理工作中，机电设备的应用范围相对较小，功能结构单一，往往只是辅助收费站管理人员完成简单的收费和监控工作。但是随着相关技术的发展，机电设备系统的现代化功能得到了极大的丰富，为保障高速公路运输安全提供了信息支持。基于高速公路在我国经济建设中的重要推动作用，未来一段时间内国内高速公路的建设规模仍然会不断扩大，高速公路收费站机电设备监控和可视化管理的应用范围也会不断增加，因此不断研发和创新监控管理技术，确保机电设备运行安全，是现阶段高速公路收费站管理工作的重要内容。

1.2高速公路收费站机电设备管理面临的问题

现阶段，我国高速公路收费站机电设备管理系统总体上已经趋于成熟和完善，无论是在机电系统内部构造还是具体功能的实现上，都已经满足了高速公路安全管理的基本需要。但是也应当看到，与国外一些发达国家相比，我国高速公路收费站机电设备管理仍然存在一些亟待改进的地方，大致可分为以下两类：一是单体资金投入有待提高。近年来，国家加强了对高速公路建设的资金投入，但是多数资金都用于高速公路修建、维护等工作上，真正花费在收费站机电设备建设上的资金相对不足。而以信息技术为支撑的机电设备监控和可视化管理系统，对于设备维护、系统更新等工作要求较高，需要大量的技术、资金做支持，如果资金投入不足，则会影响到收费站现代化建设的正常进程；二是设备维护困难。高速公路本身环境相对复杂，尤其是一些高精尖的机电设备，很容易在使用过程过程中出现各种各样的故障问题，一方面由于高速公路总里程数庞大，给维修工作带来很大困难，另一方面维修花费和成本高昂，也给机电设备的养护带来了诸多不便。

2高速公路机电设备系统功能分析

从功能划分上看，高速公路机电系统主要分为四大系统，即收费系统、监控系统、配电照明系统和通信系统。其中收费系统是整个机电设备系统的核心，主要负责车辆收费，为后期高速公路的养护工作提供经济支持；监控系统一方面是对高速公路各个路段进行实时、动态检测，确保道路运行通畅和安全，另一方面也能够采集高速公路信息，为后期进行道路指导提供信息数据；配电照明系统和通信系统是机电系统的基础组成部分。只有协调好四大职能系统的同步运行，才能确保高速公路收费站机电设备各项监控和管理职能的有效发挥。

2.1收费系统

收费系统的最前端是不同功能的传感器和拍照摄像设备。这些设备将高速公路的信息以二进制形式存储起来，并定期进行上传发送。这些初始初级信息被发送到计算机控制中心后，经过分类、加工、整理等过程，最后被存储到中央计算机的数据库内。随后通过以太网交换机连接成网络，将这些信息发送给相应的运营公司，运营公司将所接受的数据信息与数据库内的收费标准进行配对，得出最终的应收款额，并将最终数据反馈给收费站。从整体运行流程上看，收费系统的费用计算沿用传统的“数据收集→收费站处理→运营公司收费处理→收费结算”四级收费体制。2.2监控系统监控系统是由监控中心和场外设备组成的复合系统。其中监控中心的主要由计算机系统、闭路电视系统、摄影摄像设备、电子信息系统等组成，监控中心不仅负责对各种数据信息进行处理，而且要根据信息类型制定相应的动作指令，确保监控信息能够得到及时的反馈。场外设备主要是指收费站或高速公路上的一些抓拍设备，这些设备全天候工作，在收集现场信息的基础上还可以进行初步的信息加工和筛选，从而降低了数据存储量，减轻了后期监控中心的数据分析压力。

2.3通信系统

通信系统是整个高速公路收费站机电系统中的基础部分，主要负责为监控、收费系统提供必要的信息传递和图像、视频传输。目前，我国高速公路收费站机电设备所应用的主要是第四代通信系统，在传输线路主体材料的选择上以SDH光纤为主，不仅极大地提升单位时间内的数据传输速率，而且能够确保音频、视频、图像的清晰度。同时，通过架设高速公路以太网络，收费站机电设备的管理人员可以随时查看监控，极大地提高了工作效率。近年来，随着国内高速公路区域间的互联性逐渐增强，构建局域以太网成为了可能。在未来一段时间内，高速公路收费站机电设备的监控基本上能够实现多地同步、异地控制，对于提高国内高速公路管理效率有很好的推动作用。高速公路机电设备系统主要分布于高速公路的全线各个环节，在高速公路信息跟踪、信息反馈及信息的过程中起到主要作用。高速公路机电系统一般具有以下三个特点：（1）技术集成度高。高速公路机电系统不仅涉及到电子技术、自动化控制技术，也涉及通信技术、电路技术、计算机技术以及交通机械工程等多门学科技术，只有各个学科技术科学融合、集成，才能确保该套系统的正常运行。高集成度的机电设备系统，不仅可以提高系统运算效率，而且有利于控制指令的及时传达；（2）分布范围广，涉及面较大。高速公路机电系统分布于高速公路沿线的各个收费站、地段、管理中心以及各个隧道桥梁中，分布范围十分广泛，也是这样的广泛分布才能确保信息的及时、准确的传递；（3）故障率高，更新速度快。由于高速公路机电系统的各个设备广泛分布于全线的各个地段，受到开放环境影响，其发生故障的可能性极大，加上这些设备技术含量高、灵敏度高，更容易受到环境的影响而导致其出现不能正常工作的情况。

3收费站机电设备可视化管理的设计流程

3.1绘制分布图及软件布局

平面分布图能够更加直观地反映出收费站各个机电设备的分布位置，从而在后期布控中能够降低工作难度。绘制分布图应当以设备的实际坐标为基础，按照绘图比例尺进行同标准缩小。鉴于机电设备在高速公路中的分布相对零散，并且相互之间的间隔密度不规则，因此在绘制分布图时，需要相关工作人员沿线采集数据信息，同时调用各个收费站点的基础资料，为提高分布图的精确性提供必要保障。在系统软件的布局上，应当将每个收费站视作一个独立的结构单元，分别设置一个窗口，并且在每个窗口内用sstab编辑软件定义页面，为后期进行软件设计和布局提供实施载体。

3.2图标设计及处理

设计专用的符号或图标，并对其进行详细的标注和解释，用来代替繁琐的设备模型，一方面能够便于系统管理人员进行操作；另一方面也极大地降低了系统占用空间，提高了整个机电信息系统的运行速率。在平面结构设计时，通常利用形象化的图标来代替某一个或某一类设备，同时将该图标支撑Ico图标控键，并在控键图标下设置对应的单片机控制器。当管理人员按下图标控键时，与控键相连的单片机开关闭合，系统通电运行，自动完成相应的功能。这些设计图标被单独保存在中央计算机的某一存储器内，并且能够随时调用和更新，满足了收费站机电设备可视化管理的需要。

4机电设备监控及可视化管理的实现

4.1系统的实现

高速公路收费站机电设备的监控及可视化管理系统是一种集无线通信技术、局域网技术及地理信息技术等现代先进技术的信息系统。该系统可借助监控中心服务器以及终端设备进行机电设备运行状况的实时监控与可视化管理。通过终端设备，把机电设备的位置、运行状态等信息实时传递给高速公路监控中心，再通过服务器将接收到的信息转化成可视化的形式，并直观地显示在电子地图中。而且还能对其预设状况及相关参数之间进行比较，从而达到全天候实时监控的目的，可为监控人员提供实时、可视化的监控信息。另外，该系统还可以借助服务器的功能进行机电设备相关信息的检索、查询，从而能够实现对设备的实时监控与可视化管理。

4.2管理系统建设分析

现阶段，虽然我国开发高速公路机电设备管理系统的企业非常多，但由于受开发科技水平因素的影响，导致管理系统的稳定性、实用性存在差异。在高速公路收费站机电设备管理系统的组建和应用中，高速公路运营单位必须要对高速公路机电设备管理系统产品进行分析及论证。以该管理系统的稳定性、检测效果等作为产品质量的考核点，并结合其价格等因素进行综合分析。

作者:纳日格勒 单位:乌鲁木齐公路管理局

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