高速公路智能收费系统中的机电技术创新与应用

摘要：高速公路智能收费系统属于现代交通运输信息化创建的关键部分。它能否高效稳定运行，很大程度上依靠机电技术的推动和发展。文章以高速公路智能收费系统的技术架构和运行机制为中心，着重剖析机电系统在收费自动化、识别精准化以及数据管理智能化方面的革新应用。通过系统架构设计、设备功能改良和运维模式改善等关键环节的探究，显示机电技术怎样改善系统效率、安全和服务品质，给智慧交通体系创建给予技术支撑。

关键词：高速公路；智能收费；机电技术

伴随我国交通运输网络持续扩展，高速公路运作效能与服务水平渐渐成为公众所关心的重点。传统人工收费方式有着通行效率低下、误差率偏高、运作成本昂贵的状况，很难契合交通量迅猛增长的实际情形。智能收费系统属于融合机电技术、信息技术以及自动识别技术的综合体系，是交通管理现代化的关键标志。在这个系统当中，机电技术担当着设备运作、信息传递以及系统联动的主要作用。文章从机电技术的功能改变出发，剖析其在高速公路智能收费系统中的实际应用形式和更新成果，给出面向高效、安全、智能方向的技术改良意见。

一、高速公路智能收费系统的技术基础

（一）系统结构的模块化设计

高速公路智能收费系统整体架构包含前端感知设备、后端数据中心以及控制管理平台三大部分。各部分借助有线和无线网络达成即时的信息交流。在前端设备中，自动识别装置、车牌抓拍摄像头、车道控制器等设施承担车辆信息收集并执行初步处理的职责。后端平台则主要负责数据清理、路径确定、计费计算及账单形成等工作任务。模块化的设计赋予各个系统的单元自我运转，并实现功能更新的能力，系统可以轻松升级或者增添新的功能。

（二）自动识别技术的集成应用

要达成车辆身份的自动识别，这是智能收费系统的重要环节。现在广泛使用的有电子标签识别（ETC）、视频识别（OCR）以及车牌识别技术。这些技术借助嵌入式设备来获取车辆信息，用无线射频信号或者图像分析算法去识别并验证。机电系统包含红外感应器、高速摄像头和图像处理单元，从而保证车辆快速通过时信息读取的准确性。ETC系统可以做到不停车收费，明显改善通行效率，缩减排队堵塞情况。

（三）数据传输存储安全机制设计

机电系统设备所产生的庞大数量的数据要通过网络及时传送给管理中心。这些数据包含收费信息、车辆轨迹以及用户身份等敏感信息，所以数据传输和存储的安全非常重要。大部分系统会使用加密传输协议、防火墙以及入侵检测机制来防范外来攻击和数据泄露。在数据存储方面，采用分布式数据库和冗余备份机制，以保证系统不会因为数据丢失而中断运行，并具备灾备能力。若想使设备之间达成互操作性，就须要制订统一的数据通信标准和接口协议。

二、高速公路智能收费系统中机电技术的创新应用

（一）动态计费系统中智能检测设备的部署策略

传统的静态计费模式里，车辆进出高速公路的时候只是记录入口和出口信息，无法对中间路径进行掌握，存在计费漏洞以及路径争议。为此，动态计费系统引进更多沿线检测设备，凭借路段感应器和高频识别装置达成全部路径记录。机电技术在此过程中担当了检测设备快速响应和准确识别的任务。路侧单元装有高分辨率图像采集器和射频识别天线，可以高速度采集车辆信息，而且可与后端路径识别系统随时连接，做到计费路径比对和价钱计算。智能检测设备的布置密集程度和精准程度直接影响动态计费系统的精确性和公平性，给机电设备的运作稳定程度增添新的需求。

（二）多通道融合识别技术的系统整合

高速公路收费系统要应对越来越多的车辆种类和通行方式，这就要求它要有更强的识别能力和处理能力。机电技术在多通道融合识别系统中的应用成为提升系统兼容性的关键。ETC识别、车牌识别、车身特征识别这三种技术路径被集成起来，从而做到对各种通行车辆的自动判断和信息核验。系统凭借多通道信号交叉验证机制来化解设备遮挡、光照改变或者标签异常引发的识别错误。机电系统还采用人工智能识别算法，针对车辆的行驶轨迹、通行时间以及识别数据展开多维分析，进而改善异常识别的精确度和识别速度。从硬件角度来讲，必须配备高灵敏感应器、高帧率摄像装置以及稳定供电系统，以维持全天候识别能力。

（三）智能运维平台实现系统维护与远程监控

智能收费系统日常运作要依靠大量机电设备协同工作。如果某个设备发生故障，整条车道就会被堵住，计费也会不准确。想要保证系统正常运作，创建有效的运维平台非常重要。机电技术把传感模块和状态监测器放在各个设备节点上，可以做到设备运作参数的即时收集和异常警报。后台运维平台会自动分析设备运作状况、耗电量信息以及故障情况，从而产生维修任务分派制度。远程监控系统整合视频观测、设备日志和运作过往数据，可以对设备运作状况进行追踪，找出故障来源。运维人员借助移动终端执行远程设备操控并开展应急处理工作，从而加快反应速度，改进运维效率。而且该系统可对运维数据加以可视化表现，方便管理者掌握总体运行情况，制订改进策略。智能运维平台把传统的手工巡查形式转变为预测性保养，极大地优化了保养效率和系统稳定性，这是机电技术由基本应用向智能经营转变的关键标志。

（四）节能环保型机电系统的绿色优化设计研究

高速公路智能收费系统普遍推广之时，机电设备的能源耗费及其对环境的影响渐渐被重视起来。绿色改良规划变成机电系统发展的必经之路。设备挑选环节，优先选用低功耗、长寿命、高效率的电子元件，用LED照明、节能主板和高能效变频电源之类的方案。系统运作策略上实行按需启动制度，车辆经过检测区间时才自动开启，削减空转运行造成的能耗浪费。散热体系规划采取自然通风和低噪音风冷相结合的形式，减小环境噪音污染。太阳能板与储能系统在边远收费站达成部分设备能源自给，削减对传统电网的依赖。从材料选择上更偏向可回收且低污染的材质，减小系统报废时对环境产生的二次污染。在全生命时段优化能源结构与运行策略，机电系统做到经济性和环保性的融合统一，表现出现代智能交通系统对绿色发展理念的积极回应。

三、结束语

高速公路智能收费系统的稳定运行和优良的服务品质，很大程度上依赖于机电技术的支持和更新。不断改进系统结构，整合识别技术，加强运维效率，巩固环保意识，机电系统正在慢慢从基本保障走向智能管控。技术的不断前行促使收费系统朝着更加快速、精确和持久的方向迈进，给创建现代化的智慧交通网络赋予强有力的机电技术保证。

参考文献

[1]阳辉.智慧供电系统在高速公路机电工程中的应用[J].交通世界，2024，（27）：172-174.

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