高速公路机电工程智慧化建设分析及发展

摘要：高速公路机电工程作为维持高速公路正常运转的重要部分，通过对高速公路运行的各类需求进行分析，将通信、监控、收费等不同系统纳入其中，呈现出较强的功能性及复杂性。而随着现代交通运输业的发展，车流量不断增大，传统的机电工程管理模式已经不再适应新时期的发展需求，需要运用信息技术来推动机电工程的智慧化发展，不断提升管理效率。本文通过分析当前高速公路机电工程的主要功能及智慧化建设现状，分析未来的主要发展方向，以此不断提升我国高速公路的服务质量。

关键词：高速公路；机电工程；智慧化建设；未来发展

随着我国社会经济的发展，交通线路不断完善，成为人们出行及生活质量的重要保障。高速公路作为交通网络的重要内容，近年来高速公路的建设规模及质量不断提升，显示出我国社会发展进步。机电工程作为高速公路的组成部分之一，其能够保障高速公路在长期运行中的安全及效率，通常包含通信、监控、收费及供电照明四个部分。信息技术作为机电工程发展中绕不开的话题，其能够为机电工程的工作效率及质量提升提供保障[1]。特别是大数据、人工智能等新兴技术的发展，为机电工程的发展注入了新的活力，推动着高速工程机电工程向着智慧化的方向发展。

1 高速公路机电设备的主要工程及功能

高速公路机电工程在项目建设施工中的主要内容，其根据高速公路的运行及服务需求设计了四大子系统，包括通信系统、监控系统、收费系统及供电照明在内，并进一步纳入到通风系统、隧道消防系统等等，考虑到高速公路使用过程中的各项需求并借助机电工程来满足，体现出高速公路服务质量。监控系统在高速公路中分布广泛，其通过在高速公路的沿线设置对应的监测设备、信息设备等，实时监控高速公路各路段的车辆运行状况，并对有关信息及数据进行搜集整理，将其上传到对应的监控系统中。当出现异常问题或故障时，通过监控系统能够及时了解故障位置及严重程度，实现对车辆的有效管控和调度，确保高速公路的高效运行。收费系统的目的在于对高速公路收费路段及车道的相关收费数据进行采集，利用互联网将数据传输到收费站及管理中心[2]。收费站工作人员在了解数据后，将其传输到费用结算中心或管理中心，完成收费管理工作。通信系统则是借助高速公路物联网以及现代信息技术，对高速公路的各项工作提供数据、图像等信息支撑，并构建专门的语音通讯渠道，实现高速公路相关人员及部门的无缝沟通。供电照明系统是考虑到高速公路的车辆运行安全，在隧道等重要区域安置供电照明设备等的形式，来为车辆通行提供必要的光源支持，确保行车安全。同时隧道中还配置有通风系统、消防系统、监控系统等，便于管理中心掌握车辆在隧道内的运行状况，保障隧道内部行车安全[3]。

2 高速公路机电工程智慧化建设的优势

2.1革新传统模式

智慧化方向下的高速公路机电工程建设，依靠信息通讯技术与自动化技术来搭建智慧化的机电工作系统，能够对传统高速公路的建设及后期维护模式进行革新。车联网、边缘计算、云计算等新兴技术的融入，能够为日常运行和维护注入新的活力。新兴技术能够打破传统管理模式的限制，借助智能化技术来实现对运行维护过程中数据及信息的自动化识别与整合，提升对关键数据的处理效率，同时通过专业化的加密技术来保障数据处理的安全性，维护数据管理安全[4]。以边缘计算为例，其能够在数据处理过程中有意识的控制回传的数据量，减少传输工程量以保障传输效率，实现对数据的实时传输与分析，能够根据路况实现快速响应，切实提升高速公路的管理效率。

2.2提高故障排除率

智慧化的高速公路机电工程能够提升对各类故障的排除效率，而这与高度集成的监控系统具有较大联系。随着物联网技术的不断发展完善，在高速公路的各个路段都设置了传感器来实时捕捉相应数据和信息，实现对高速公路相关设施运行状态的实时监控，通过将搜集到的数据纳入到系统中进行分析，能够判断数据是否存在异常，评估设备故障的发生风险。一旦检测到异常数据，配置的自动化故障诊断系统就能够及时对故障具体问题进行分析，了解故障出现的根本原因及具体位置，实现对故障源头的精准定位，便于工作人员及时、准确的排除故障。智慧化机电工程的优势还体现在智能化上，借助专门的智能诊断系统，能够综合数据分析以预测近期可能出现故障的区域，采取针对性的干预措施，预防故障产生。借助智能化技术建立的故障诊断及预防机制，能够提升高速公路企业对故障的排除效率，保障高速公路的正常运行。

3 高速公路机电工程智慧化建设的具体路径

3.1车路协同智慧化场景

随着智能化、信息化技术的不断发展，推动着高速公路机电系统智慧化建设的实现，这其中车路协同智慧化场景具有重要优势。车路协同系统的智能化发展，是对传统机电系统的优化，通过将智能化技术应用于高速公路监测中，能够与车辆之间形成配合，实现车辆自动驾驶，自动规避高速公路运行过程中的各类风险，提升高速公路车辆运行效率。车路协同系统的建设能够在出现意外事故时对车辆进行紧急制动，并借助智能化系统将相关数据传输到系统中，实现自动报警[5]。这种运行模式主要是依靠机电传感设备来将信息传输到系统中，通过对数据的分析来判断是否存在违规及其他异常情况，最终通过系统反馈到车辆中，如违规停车预警、异常情况预警等等，行车人在接收到信息后会迅速做出反应，实现对车辆行驶安全的有效管理。从技术方向上来对车路协同进行解释，其是通过对高速公路机电系统和传感器技术的运用，对车辆在高速公路中的运行相关数据及信息进行及时捕捉，并将数据传输到对应的管理中心，属于智能化技术。通过该系统能够将车辆、车主与高速公路本身联系到一起，共同为车主的行驶提供帮助。例如，借助车路协同系统能够了解当时时段高速公路的交通状况，及时规避高峰或拥挤路段，减少堵车现象。当前受到不少因素的影响，导致车路协同机电系统的建设仍然处于起步阶段，需要进一步加强对车路协同技术的研究和应用，让人们在高速公路行驶的过程中借助车路协同系统来规避可能存在的风险，有助于降低交通事故发生率，维护人们的出行安全。

3.2智能交通控制系统

智能交通控制系统是对高速公路传统监控系统及通讯系统的一种革新，其通过将智能化技术应用其中，建设对应的自动巡检监控系统及智能通讯系统，便于高速公路的运营管理。智能化自动巡检监控技术的优势在于能够实现对高速公路不同路段运行状况的实时监督与监控，提升高速公路管理效率[6]。在传统高速公路机电工程的影响下，监控系统在长期运行过程中势必会产生大量的图像、数据等，而监控系统自身的储存空间是有限的，长此以往监控系统的内存不足，使得监控传输的数据、画面存在遗漏，直接影响到监控管理效率。而人工巡检作为高速公路管理的常用手段，在工作过程中受到人为因素的影响较大，无法保障巡检质量。但智能化巡检监控系统能够打破传统管理模式的限制，借助自动化、智能化技术来实现对高速公路各路段的实时监控与巡检，在传输图像质量下降或设备故障等问题时，自动对设备进行检测与识别，相较于人工巡检的效率更高，且即使是微小的变动也能够被发现，检测质量与稳定性更高。

通讯系统作为保障高速公路交通运行状况的有效手段，在车辆分流、事故处理等多方面工作上显示出重要价值[7]。智慧化通讯系统能够是对高速公路机电工程的高效信息通讯，确保各路段车辆的顺畅运行，优化现阶段的高速公路服务质量。智能通讯功能通过对车辆的里程、电子标签等信息进行采集，实现信息与设备间的互通，保障其作用。当前智能通讯技术以SDH光纤数据传输系统联合千兆以太网技术最为常用，其应用于高速公路收费站点中，便于收费站工作人员间的相互沟通。

3.3自动化收费系统

高速公路企业经营的最终目的在于盈利，而收费系统作为保障企业经济效益的重要部分，如何实现精准、高效的收费是企业关注的普遍问题。在智慧化背景下，高速公路的收费系统将走向自动化、智能化，这其中以条码识别功能等为主的技术能够便于车主实现自主缴费。以收费卡为例，在不同站点分别设置对应的收费卡读取设备，通过读取收费卡的关键信息，实现信息的实时交互。当车辆进入到入口时，车道两侧的门架结构会自动对信息接受装置传输的信息进行识别并做出反应，实现对门架的自动化操作。而自动化收费系统能够对进入高速公路的车辆信息进行自动抓拍，掌握车辆的车牌号等关键信息，从而完成对车辆及车主信息的自动识别，将信息纳入到对应的系统中储存，再次完成信息交互。

近年来随着我国信息技术的飞速发展，在高速公路上基本实施了对自动化收费系统的全覆盖。而这类自动化收费不仅局限于各个站点，而是能够将不同站点联系到一起，实现站点间数据的有效传输[8]。但信息技术的发展也使得“信息安全”成为普遍关注的问题。网络的庞大为病毒或其他不良信息的传播提供了途径，一旦高速公路收费系统在运行过程中受到了病毒侵入，不仅会影响到信息的正常传输，出现错漏，还会对整个收费系统的运行安全造成影响，引发瘫痪等严重问题。为此，需要相关技术人员加强对自动化收费系统的安全监测，通过定期清理网络环境、更新防火墙等形式，来增强对外界侵入的抵抗能力，维护自动化收费系统的运行安全。

3.4智慧杆件的应用

智慧杆件作为高速公路机电工程智慧化发展的重要代表，当前已经在高速公路中得到广泛应用。智慧杆件将路灯、报警与监控等多样化设备联系到一起，为高速公路的安全运行创作条件。且伴随着5G技术的发展完善，为智慧杆件的进一步发展创造了条件。相较于传统数据网络，5G技术的覆盖面积及传输效率大大提升。智慧杆件的优势在于，通过在高速公路的入口处设置对应的信号设备及报警器、警示灯等等，能够完善入口设备的监控功能，对违规停车等各类违规行为进行抓拍，实现高速公路运行的全过程监控，能够辅助监控系统的运行，在一定程度上降低设备投入成本。智慧杆件通过将多种设备与技术集合到一体，与其他智能化功能相连实现对数据和画面信息的共享，进一步提升高速公路机电工程的管控效率[9]。

4 高速公路机电工程智慧化的发展趋势

在高速公路机电工程的发展过程中，需要考虑到多种功能及技术的应用，使得集成系统的复杂性较高。常见的包括自动控制系统、监控设备、传感器等等，如何实现各个系统的高度整合与应用，是当前亟待解决的重要问题。为此解决这一问题，在未来高速公路机电系统的智慧化发展过程中，考虑采用模块化的设计原则，通过按照不同系统的功能及运行需求，设置对应的标准化接口和协议，以此强化不同设备、系统间的配合度，实现对多个系统的集成。同时，智慧化的发展离不开资金的支持。智慧化作为对高新技术的应用，在高速公路机电工程的建设过程中势必需要投入大量的资金来引进技术、设备和人员，为了缓解企业的资金压力，可通过搭建政府与企业之间的合作路径，让政府为高速公路机电工程的智慧化建设提供资金帮助，而企业则运用自己的技术和经验，共同助力智慧化系统的建设。除此之外，信息技术正处于飞速发展的阶段，各类新技术、新设备不断涌现，这需要高速公路企业能够树立发展性、动态化的眼光，及时对机电工程的智慧化技术和设备进行革新，才能够保障智慧化水平。在企业内部建立完善的技术更新机制，关注信息技术市场的变化，将云计算、大数据等技术广泛应用于技术更新评估中，确保在实现技术革新的同时，不损害机电工程原本的运行，推动高速公路机电工程的整体智慧化发展[10]。未来，高速公路机电工程的智慧化建设必将更加深入，新的5G通讯技术将逐渐普及，不断提升机电工程的信息传输效率，实现对高速公路的实时、高效监控，有助于提升高速公路车辆运行的安全性，体现出监控的价值。其次，AI技术的发展也为高速公路机电工程智慧化发展指明了新方向，利用集成AI能够实现对高速公路流量的精准分析，并预测事故高发路段及设备故障问题等，优化当前的交通管理对策，不断提升高速公路的管理效率。

5 结语

综上所述，高速公路机电工程智慧化建设是信息技术现代化发展的产物，将新的信息化、智能化、自动化技术应用于高速公路的管理及建设中，能够提升高速公路的管理效率，降低各类事故发生率，显示出良好的应用价值。本文通过对当前高速公路机电工程智慧化的建设现状进行分析，了解智慧化技术在车路系统系统、智能交通控制系统、自动化收费系统等中的应用，实现对传统管理模式的革新，借助各类监控技术及设备来实现对高速公路交通运行状况的掌控，能够满足对高速公路运行状况的实时化、动态化监督需求，使得高速公路管理朝着信息化、智慧化的方向发展，切实提升企业的管理效率。

参考文献

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[9]张震.基于智慧化的高速公路机电工程建设[J].智能建筑与智慧城市，2023，（07）：169-171.

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