摘要：本文主要对高速公路机电设备智能化管理的实现方法进行了讨论，从系统通信网络结构、对设备的要求以及系统的一般功能引入，并对两级集成模式和对设备按区域进行管理的模式这两种常见的系统集成方式进行了比较。在此基础上结合作者工作实践，阐述了高速公路机电设备智能化管理在提高事故应急反应的实时性、增强机电设备养护管理的主动性、获得直接经济效益等方面的意义，探讨了系统与移动互联网结合的能够为我们效益、与相关系统整合构建高速公路BIM的可能性，讨论了在实际管理流程中应用机电设备智能化管理系统时需考虑的一些因素。
关键词：高速公路；机电设备；智能化；管理
如今，国家十分重视加强基础设施的建设，也正是得益于这一点，目前我国的高速公路路网已经逐渐形成。而高速公路沿线经常分布着包括供配电、照明、气象站、环境监测、消防等机电设备乃至景观照明、通风除湿系统、结构监测系统、电梯、航空灯等一系列专属设备，这就对于机电设备的管理维护提出了特殊的要求。
传统的高速公路机电设备管理系统的管理效率相对较低，需要解决的维护工作量大，在一些紧急情况下经常出现应急反应速度慢的问题。这主要是由于传统的高速公路系统化程度低，设备的状态信息反馈常常滞后。但在通信网络技术以及智能控制技术飞速发展的今天，我们可以通过充分发挥高速公路上的通信网络和设备的智能化控制，利用先进的智能网络，以接口和协议为基础，对这些分散的设备进行统一的集中管理。
一、系统网络通信结构
对于机电设备管理系统，通信网络的重要性不言而喻。无论是从现场采集到的数据传输至控制中心，还是控制中心将指令传达至现场的机电设备，都离不开通信网络。我们通常将现场通信网络和主干通信网络相结合构成系统网络的方法，这是由高速公路机电设备总体分散、局部集中的特点决定的[1]。
主干通信网络目前主要采用千兆光纤以太环网，主干光纤与途经的以太网交换机构成光纤环网，它的特点是可以实现通信链路冗余。倘若链路内出现单点的问题，网络可以在较短时间内重新找到新的路径，这对于网络传输的可靠性和实时性都有较大的提升。
而现场通信网络，主要是采用总线方式把现场设备和通信管理机连接起来。通信管理机按照系统采用的通信协议将数据进行转换，再连接至以太网交换机，来实现控制中心与现场设备的数据通信。
二、机电设备的智能化管理的实现
2.1实现方式
首先，机电设备在进行选型时要按照需求选择，最好是与系统相匹配且具有标准智能接口的设备。其次，各个设备之间应尽量采用相同的通信协议，这样可以极大简化现场通信网络结构和接口软件编制，对于提高数据的安全可靠传输也有好处。由于高速公路机电设备一般是沿着公路线形成带状分布的，可以每隔一段距离设置一个监控子站，也可以在沿线机电设备相对集中的地方设立监控子站，监控子站通过现场通信网络来采集数据和下达指令。同时，监控子站的设备选型要求具有扩展性，以保证后期增加的监控点能够接入系统。主干通信网络将现场子站的数据传输到监控中心后，监控中心内部的监控主机负责对高速公路沿线机电设备的远程控制，数据库服务器对其进行自动化管理并由视频主机来对工作环境进行实时监控[2]。
2.2系统功能
机电设备管理系统应当具有配电自动化所需要的遥感、遥测、遥信、遥调、遥视等功能。要求能够对高速公路沿线照明设施进行自动控制，对主要出线回路的电力参数进行监测，能够监控各级开关的合闸状态并对其进行远程遥控。对于隧道工程，其中的各种通风消防设备应在符合相关标准的情况下具有自动控制功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆某些跨江大桥的航空灯、航标灯、除湿机、电梯等设备系统还应具有运行数据采集、运行监控状态、远程控制、紧急状态报警等功能以及紧急情况下的应急处理功能。
2.3系统集成
高速公路机电设备中包含许多系统，如供配电设施电力监控系统、照明设施自动控制系统、道路监控系统、收费站污水处理系统等等。我们可以选择用两级集成的模式：第一步，由监控子站来对分系统设备的数据进行采集，构建得到各子系统的集成平台；第二步，构建机电设备集中控制系统平台，将各个子系统集成平台中的数据传输到集中控制系统平台上，实现高速公路机电系统的平台化集成管理，并对设备状态进行实时监测，按照监测的情况来对机电设备进行管理。
事实上，在上述这种两级集成的模式下，每一个小的系统都需要构建控制系统平台，这样不仅对系统的资源造成浪费，需要对设备进行重复投资，也会产生许多的数据冗余，搭建这样一个平台并不经济。其实，我们可以采用对设备按区域进行管理的模式，而之前按区域分布的监控子站正好作为这样一个数据传输的中转站，将各类机电设备的数据接入临近的监控子站，再由监控子站把这些数据传输到控制中心交由机电设备集中控制中心系统平台进行处理。由于供配电系统在对设备供电时也是分区进行的，因而这种模式下比较合理的一种方法是在数据采集与监视控制系统基础上构建集控平台，其他的机电设备则在符合系统的接口和协议的方式在此平台上集成，之后再分系统进行控制管理。如果某个单片区域过大，可以在合适的位置另外设置一个监控中心，通过设置优先级或操作权限，对各自的管理控制功能进行划分[3]。
三、机电设备智能化管理的意义
3.1实时掌握设备运行状态、提高应急反应能力
机电设备的的智能化管理可以有效迅速得对于设备故障点进行排查。例如当遇到路段或者收费点停电时，集控平台将会立即收到停电告警信息，并派出警力检修；雨天积水都对交通造成很大影响，若利用水位警戒，超过警戒线自动启动排水。如果系统还能够具有移动互联接口，还可在设备事故发生的第一时间通知相关人员，节省急事下的反应时间，同时也避免了在信息传递中的口误等，避免了信息是真。
3.2利用数据统计分析提高设备养护管理水平和经济效益
现如今利用大数据来对设备进行更好的管理，通过对机电设备智能化管理平台采集的大量数据来看，例如若要确定设备管理的重点，我们可以对设备故障情况大数据进行统计分析，得出设备管理的重点，可事前对其进行设备管理，不再是以前被动的设备维修，同时减少了远距离赶赴现场维修的时间损失。
3.3高速公路路网建筑信息模型（BIM）
BIM可以由上级数据中心联网与可与相关管理系统构建实现，可以让上级管理部门对公路设备运行情况和维修管理事项处理管理更为便捷。机电设备的智能化管理综合了信息社会各种先进技术，某种程度上已经让设备管理流程进行变革和重组。但是技术要服务于管理，从技术层面来看，高速公路机电设备的智能化管理集成度较高，具体如何集成要考虑高速公路管理部门的管理模式，其他具体的控制方式、现场环境因素，安全性问题以及经济效益等。例如桥梁结构安全监测系统作为大型桥梁安全的重要保障，不适合与供配电等这种分属不同系统的职能部门管理；另外像高速公路隧道的火灾报警以及消防联动控制系统宜作为独立系统管理和控制，充分考虑安全性。
总结
本文通过对高速公路机电设备智能化管理的实现方法的讨论，从系统通信网络结构、对设备的要求以及系统的一般功能引入，并对两种常见的系统集成方式进行了比较。高速公路机电设备是高速公路路网管理中具有重要地位，是重要保障，在互联网发展迅速的信息化时代，必须紧跟时代潮流，提升高速公路机电设备智能化管理，才可以为高速公路信息化管理提供坚实的基础，保证路网高效运营。
参考文献：
[1]张韬，刘琼慧.公路隧道智能控制系统[J].自动化与仪表，2017（1）：9-11.
[2]高霞，周斯亮.高速公路机电维护管理对策[J].中国交通信息化，2017（9）：28-29.
[3]李晓春，谢开言.浅谈隧道机电工程[J].公路，2016（1）：3842.
论文作者:李明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/9
标签：机电设备论文; 高速公路论文; 设备论文; 系统论文; 通信网络论文; 现场论文; 数据论文; 《建筑学研究前沿》2018年第17期论文;