高速公路监控系统的电气自动化应用运用

许正鹏

【摘要】高速公路作为我国基础设施之一，伴随科技水平不断提升，为人们生产、生活带来较大便捷性。电气自动化作为新兴科学技术产物，逐步渗透于人们生活中，公路监控系统作为高速公路内部重要模块，通过不断开发应用先进技术，以及增设新设备数量，进一步促进电气自动化获取质的飞跃。将电子自动化用于高速公路监控系统中，以保证各环节工作贯彻更具规范化，构建完善的公路监控管理体系，减少人力、物力等过度投入，实现对高速公路直接管控目标。

【关键词】电气自动化;公路监控系统;应用

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

引言：

智能化、自动化作为时代发展的代名词，不断充斥于人们生活的各领域中，对社会经济发展具有重要的作用。高速公路监控系统精准、客观收集及分析各类信息，并及时将各类信息完成终端传输存储，针对异常状况可及时报警，提高各类故障响应度。公路监控系统电气应用自动化，可促使内部单元实现一体化，达成信息共享目标，整个系统运行更具高效性及可靠性。

1、高速公路监控系统的任务目标和构成

高速公路监控主要是开展公路监视和控制工作，从其自身实际性能分析，监视功能主要体现在日常高速公路运营实际状况，对路面数据进行检测、设备运行状况;控制主要是指针对监测传输相应的数据做好统一化分析，以此为基础制定相应的决策。实施高速公路监控系统应参考气候条件、交通行车流量、路面形成状况等做好系统性监控，以此制定相适应的控制方法进一步优化改善交通形成环境，显著提升公路服务水平。公路监控系统构成包含三个模块，即管理中心、通信模块及控制中心，三个模块实际功能不尽相同，体现在以下几方面：首先，管理中心主要肩负相关数据信息收集、分析的功能，高速公路监控系统实施中需充分具备应急处理、摄像显示功能;其次，通信模块主要是保证各模块间通信业务，将收集汇总相关数据进行分类上传，将此类信息存储于数据库内，保证其内部存储数据信息格式统一;最后，控制中心模块——作为监控系统的“大脑”，通过统一性做好调配进一步完善公路监控正常运行。

2、高速公路监控系统电气自动化功能要求及特征

高速公路监控系统实现电气自动化，为保证获取良好的应用成效，需积极掌握其自身基本功能要求，为后续合理化应用提供保证，主要体现在两方面：第一，安全高效率。公路监控系统作为一个综合系统，其充分应用电气自动化，内部包含多个系统，主要为实现机电工程和运输车辆分工，保证上下层处于协调状态，以此确保其高效运营。当下高速公路监控系统电气自动化实际应用过程中，仍存在部分不稳定因素，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运行过程中，采取多种措施保证供电可靠性，但其仅适用于部分公路工程，未来发展中应用电气自动化，需充分保证其可靠性。公路监控系统利用电气自动化特征如下：①一体化。道路监控融入电气自动化，从本质突破原有系统内部各单元独立运行不足，将子系统完美进行衔接，同时查看相应的操作数据进行。②兼容性。高度公路监控系统电气自动化，保证计算机系统自身兼容基础上，实现移动终端浏览，最终实现监控系统高效化管控。系统内部数据管理可保证动态化传输，达成实时分析、报警同步化，为高速公路监控管理人员提供便捷性。③诚信化。该系统全面覆盖高速公路实际建设监控、生产数据分析等环节，对关键信息进行合理化管控，以此满足监控系统信息化基本需求。

3、高速公路监控系统实施电气自动化方式

高速公路监控系统全面贯彻电气自动化，作为一项综合性管理体系，高速公路正式运营过程中，主要以分散、集中化管控、信息共享为核心主趋，以区域化监控管理通过现场实现总线衔接，最终汇集于后台。电气自动化高速公路监控系统，相较于传统监控方法优势更为凸显，结构实际安装具有灵活性、便捷性，可从本质层面保证公路监控系统安全、稳定运行。

3.1 远程监控方式

远程监控方式针对初期研发自动化系统具有良好的优势，其核心应用思想在于模拟电路，主要是由多個硬件构成，此种工作模式下主要是依附硬件完成相关信息收集和判断，针对当下产生问题难以完成运行控制。远程视频监控系统可充分依托网络管理采集站，灵活切换并控制任意一个监控点现场，实施总体监控，进一步对整个区域内做好视频监控。针对集中式监控模式，此种监控方式不受其中内部某一设备异常终止工作，所以实际应用可靠性进一步提升，应用更具灵活性及可靠性。此种监控方式主要不足在于，仅适用于小范围内监控工作，相较于整个系统电气自动化监控装置，其自身仍存在很大差距。

3.2 集中监控系统

集中式监控系统实际应用具有一定的便捷性，且正式投产使用后运维工作便捷，对监控系统自身防护要求较低，从经济、功能等层面均存在显著优势。集中监控端可将多个网络摄像机画面处于一个画面中进行集中监控和管理的监控软件，自身传输图像画面较为流畅、清晰度较高，通过远程调看相应的食品图像和监控视频等功能，为高速公路提供更高效的管理方法，提高经营管理水平。但因多元化功能交由同一个处理器工作，加剧其自身实际工作负担，整体操作具有一定的复杂性，不利于整个系统运行可靠性及稳定性。原有线路较多，线路维护层面易产生问题，隔离刀闸若选取为硬接线，易导致设备难以处于正常工作状态，此种设备实现二次连线复杂性加剧，以及实际操作中插线存在较大失误，导致设备难以处于正常运行中，增加人员维护工作量。

3.3 现场总线监控方式

现场总线实际应用过程中，不仅从本质层面升级改善远程监控方法，而且其监控方法更具针对性，不同间隔的监控功能存在差异性，结合有效时间间隔状况，布设相应的功能显示工作，如此可提供相应的质量控制措施。因选用模式存在差异性，选取间隔段可灵活性实现裁剪，如此可有效节省相应的线路费用支出。作为一类智能化设备，各装置间存在一定的独立性，且依托网络完成衔接，确保网络组态自身具有灵活性和功能性。需强调的是，整个系统间功能均是独立的，其中任何一个装置产生故障，虽然一定程度上影响设备元件，但是不会造成设备瘫痪，所以应用更具便捷性。

4、高速公路监控系统的电气自动化应用

4.1 自动化监控系统

监控系统主要包含两大模块，即中央监控系统、区域监控系统，不同模块内部构成不尽相同，所承担的主要职能差异性较大，实现该系统电气自动化，运行人员可及时掌握相关设备运行状况，针对可能出现故障部位进行预先估测，以此为基础采取有效的控制措施，有助于高效性完成管控工作。

4.1.1中央监控系统

（1）系统构成

中央监控系统是由多个子系统构成，不仅包含监控计算机、显示设备，而且包含打印设备等，依托环境参数检测、监视、报警等系统形成一个完整回路，动态化获取有关交通、环境异常等数据信息，将该信息实时传输至计算机控制中心内，交由其发布相应的指令，对现场区域内各模块进行控制，实现多元化功能目标。

（2）系统功能

为从本质层面吻合公路管理、控制中心改造基本要求，设计过程中充分依托发布多个指令，对交通运行过程中存在异常信息做好控制。中央监控系统控制方式包含两种，即自动化控制、人为干预，不同控制方式特征不一，最终获取成效不尽相同，通过实现系统电气自动化，可全面、高效完成高速公路区域内所有相关设备，并保证其自身功能处于正常状况。系统进入自动化控制状态，正常工作过程中，遇见异常状况，系统会第一时间中断正常运行工作流程，灵活性调整至紧急处理工作状态，系统性分析上述异常工作核心因素，以此为基础，积极调出相应的控制方案和指令，同时动态化进行报警，为相关管理人员提供警示，待工作人员信息确认之后，方可开展后续控制方案。该系统实现电气自动化控制功能如下：第一，报警自动化管理功能。处于高速公路各类设备中应用预警系统，可对全过程范围内设备进行动态化检索，动态化监测该设备实际云顶状况，结合实际状况布设初期正常范围数值，若受外界因素影响导致系统难以处于正常工作，可进行动态化预警。针对各类异常状况，均可实现动态化警报，如火灾、交通拥堵、C0浓度与烟雾浓度异常等，通过该系统实时传输相关信息，促使终端可在第一时间接收相关信息，及时辨识异常状况，精准性确定相关异常状况，结合实际状况制定合理化解决措施，为启动控制方案提供保证。第二，场区设备远程、分级、联动自动化控制，该系统可积极汇总现场信息视频信号，以显示屏为核心传输媒介，客观、完整呈现现场实际状况，可对现场视频信号显示、切换等功能，具有较强的防御功能。第三，自行完成环境、交通等相关数据分类统计，将其与以往历史数据进行比对，最终以图形呈现交通运行状况。可高度仿真模拟当下实际公路交通运行状况，定期生成相应的汇总图表数据，以此确定交通运输特征及规律，结合实际状况发布相关交通信息数据，保证信息共享。以日、月为核心周期，按照初期相关固定格式，定期发送相应的统计报表。将数据自动化备份，尽可能恢复多个功能，自动检测系统内各类设备、软件运行状况，若一经检测发现相关异常状况，可在自行发送相关警报的同时，出具相应的诊断报告，为相关人员确定故障和制定解决措施提供强有力的参考。

4.1.2 区域监控系统

区域监控系统主要是由触摸屏构成，承担针对场区内外设备全面控制和监视，区域监控系统可持续性汇集相关信息，以此为基础结合其实际方案，完成与之相关联交通控制设备监控功能。

4.2 现场控制系统

4.2.1 系统组成

现场控制主要是由隧道内区域控制器、变电所所构成，不同构成模块自身承担相关职责不尽相同，前者核心功能在于对隧道内相关设备进行全方位控制，以此判定其是否存在异常状况，后者主要是针对变电所内部配电设备的运行、故障等多个功能监控。将全部区域内控制器主要通过以太网进行衔接，将隧道内场外设备实际运行状态、故障等信息动态化传输至中央监控系统，中央监控系统接收相关信息，结合初期设定流程，对其信息进行综合性分析，结合当下实际运行状况，由中央监控系统发送相应的指令，保证后续多元化功能的达成。

4.2.2 系统功能

现场控制系统实现电气自动化，其自身具有的功能较多，主要体现在以下几方面：首先，处于正常状况下，应按照系统内部自身配置控制方案，从本质层面实现自动化控制，若实际运行过程中存在特殊状况，会第一时间向操作人员发送警报，结合异常状况信息，同步为管控人员提供相应的解决控制方案，待工作人员结合其他相关信息进行确认之后，发送相应的控制指令。其次，系统控制主要包含自动、手动方式，前者可动态化收集汇总相关参数信息，用于判定交通运输实际状况，进行自动化控制，通信产生异常状况下，可实现手动和自动联合应用，保证区域内监控安全性;后者主要以触摸屏为核心实施功能。

4.3 工业控制网络系统

工业控制网络包含现场总线网络、工业以太网环网，不同构成实现功能存在一定的差异性。一方面，现场总线网络，从本质实现控制器、测检测器等设备数据间共享，并实时将设备实际运行状况第一时间传输至区域内控制器，发送相应的控制指令，完成区域内设备动态化控制，保证更佳实现执行监控功能。另一方面，工业以太网环网。监控中心与控制区域器进行有效衔接，多选用以太环网，保证监控中心模块与区域内控制器进行数据共享，同时动态化将相关设备实际运行状态、故障等信息持续性输送至中央监控系统，交由其完成各项指令的下发。

4.4 场外设备系统

场外设备系统是由多个模块构成，实现电气自动化，可进一步达成多个功能。首先，现场总线设备。此类设备主要核心在于本体控制器，实现不同设备与该控制器间数据共享和交换目标。其次，照明和交通控制系统。通过电气自动化实现该控制系统自身信号动态化采集、控制等功能，尤其针对交通控制中车道信号、可变限速标识均实现智能化，对其实际运行状况进行全生命周期控制。第三，通信系统和闭路电视系统。通信系统作为整个系统核心构成，其在信息数据交换中发挥关键性作用。其可动态化将隧道内、监控分中心等内部产生数据进行交换，以此保证数据信息动态化共享。闭路電视主要以视频方式，直观、完整呈现相关信息，为后续工作实施提供保证。最后，事故报警系统。火灾等异常状况发生，均需监控系统第一时间发现，采取有效措施发送指令，减少异常状况产生不利影响，可积极获取内部信号，以此实现信号采集、控制和监视等功能。该系统具备以下几方面功能：（1）监控报警功能。监控设备可动态化收集火灾探测器内电流数值、温度数值，保证在某种状态下可现实并保持报警数值，报警数值设定范围内其允许误差不建议超过5%。（2）监控设备发现火灾等故障，可第一时间显示故障部位，接受火灾探测器发来的故障信号。（3）信息显示和查询功能。监控设备以文字、字幕等方式显示相关状况，需保证以时间顺序显示，不能同步显示所有监控报警信息时，可选取手动方式查找相关信息。

5、高速公路监控系统建设应用策略

为进一步建设高速公路监控系统，最大限度发挥其自身功效，需积极采取强有力的应用措施，体现在以下几方面：

（1）结合实际灵活性调整技术标准。结合当下我国公路施工技术标准，高速公路自身服务水平可划分为多个基准，且应结合道路状况、交通等因素，动态化监控不同设备，合理分类高速公路工程监控系统实际范围，需结合道路交通自身数量、交通状况，做好路段监控划分，布设相应的收费站客观、完整呈现收费能力状态，结合服务水平科学、合理设计规模，获取完整的调查结果。

（2）完善实时工作系统。公路工程监控系统自身所配置相关软件，最为核心的特征便为实时化工作软件，为动态化获取相关道路信息提供保证，系统性分析此类信息，可真实反映高速公路整体车辆运行状况，有利于数据高效化传输及加工处理。道路运输过程中一经发生交通事故，监控人员将在第一时间汇总计算机内信息，并以此为基础确定处理方案。公路监控系统建设完成之后，相关人员操作之前可进行系统性培训，进一步增强其自身操作专业水平，保证其严格依照相关规程进行操作，以免人为因素导致监控系统出现故障。此外，完善实时工作系统还可保证数据动态化完成归档，避免产生交通事故，动态化监控道路状况。

（3）选取集成系统提高网速。系统内部程序操作不仅依附于单一性设备，而是将多个设备组合使用，也是电气自动化发展主趋，需积极选用分布式系统、开放式系统和信息系统，对系统内部信息进行处理分析，以此保证道路交通处于正常范围内。

结语：

伴随网络技术持续性提高，电气自动化应用愈发广泛，尤其为高速公路监控系统，其内部构成较多，不同模块承担功能存在差异性，需投入较大的人力及物力。应用电气自动化，高速公路监控系统可保证各类设备运行、故障等信息动态化掌握，以此为基础对故障进行估测，提出强有力的措施，保证高速公路监控系统运行可靠性及稳定性，促进高速公路良好发展。

参考文献：

[1]朱晶，彭敏.PLC在高速公路隧道监控系统中的应用研究[J].公路，2019，64（8）：352-354.

[2]王学铭.电气自动化在公路监控系统上的应用研究[J].科学与信息化，2019（14）：26-27.