浅谈高速公路智能配电房监控物联网系统应用

摘要：传统的以人力为主的处理高速公路上的数据信息的监控已经难以适应新时期巨量化、细节化信息的要求因而，引入新式物联网技术和运用智能配电房监控物联网系统是当下的迫切需要本文试图通过研究高速公路智能配电房监控物联网系统的概况、作用、必要性和实际需要等，阐述高速公路智能配电房监控物联网系统对于高速公路交通管理和运营的优越性。

关键词：高速公路；系统应用；智能监控；物联网

引言

由于经济的腾飞和人们物质生活条件逐渐提升，对于交通运输行业尤其是高速公路交通领域物质条件的要求不断增长和提高。人们的交通工具出行选择日益多样化，并且现实需求从快速出行到安全出行后转变为舒适出行三合一的新要求，这对高速公路的运营和管理是挑战。在此背景下，运用新式物联网技术和运用智能配电房监控物联网系统应对当前高速公路管理新需求十分必要。

一、系统组成

（一）物联网技术

所谓物联网指通过射频识别（ＲＦＩＤ）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照与用户签订的合同，把期间需用要到的物品同整个互联网进行连接适配，用于信息交流与交换以及定位、通讯功能，来达到对主辆等的智能识别、定位、追踪、监控及管理的一种互联网系统。统而言之，物联网的主要构成包括互联网、传输（感）器和信息管理系统。其应用的目标是实现对车辆等的智能识别、定位追踪、实时监控乃至有效管理其主要工作原理是将摄入信息进行输入和输出，然后在中转站完成信息的传输及交互，后将信息处理后并存储至终端。主要功能见下表。

（二）高速公路智能配电房监控的基本组成

高速公路智能配电房监控通常由以下三部分组成。

1.设备机房。主要包括系统主机、磁盘阵列柜、服务器、交换机、图像编解码器、通信系统干线光纤数字传输设备（包括分插复用器、光缆配线架和数字配线架）、数字程控交换机、通信网络管理服务器和通信网络管理工作站等设备以及扩展机柜。

2.指挥调度。包括大屏幕投影系统、计算机系统和监控系统。

3.电源室。主要包括不间断电源（ＵＰＳ）和电源系统的配电柜。

二、必要性分析

交通运输行业尤其是高速公路交通领域物质条件的要求不断增长与提高人们对高速公路交通的现实需求从快速出行到安全出行后转变为舒适出行三合一的新要求。运用新式物联网技术和运用智能配电房监控物联网系统以应对时下高速公路管理的新需要十分必要：目前我国新型智能监控物联网系统能有效规避传统电力自动化监控系统固有的诸如对供电系统的保养和维护工作的困难，自动化运行的程度较低，并且难以高效的对潜在安全隐患进行排查等问题，因而新型智能监控物联网系统的引进和应用相比传统的系统而言具有一定的优越性。

同时，又随着科技的迅猛发展，高速公路的监控技术与方式有了长足进步，体现在技术的沿用和监控方式渐趋多样化。技术体现在监控系统日趋数字化、智能化和信息化。监控方式多样化体现在实时具体的数字影像取代了往昔的模拟播报并且以大屏幕显示和实时摄像方式显现。这种技术和多样化的监控方式（尤其是高清视频监控形式）对传统监控系统进行了革新，现在的高清视频监控系统，已经逐步成为收费监控系统、车牌及卡号查询系统、数据分发系统、数据查询系统、报警管理系统、图像稽查系统不可或缺的重要基础。传统不清晰和不高清的监控模式彻底颠覆，迎来了高速公路监控技术的高速发展黄金期，亦使高速空路监控技术向智能化、信息化、数字化方向大步挺进并持续不断发展。因而，运用新式高速公路智能配电房监控物联网系统十分必要。

三、设计要求

高速公路智能物联网监控系统的设计遵循高速公路监控系统的整体需要，并且结合现有复杂和全面的高速公路监控需求和实际状况出发，具备以下五个基本原则。

1.可行性。首当是对于技术的选择和高新设备的调查、考量与沿用。这时从整个监控系统的合理性以及安全性出发，不仅要对于所选技术和所用设备进行整体评估，而且还需要对相应技术和设备进行信息收录乃至备份，为日后的复检、复用、维护和维修工作奠定坚实物质基础。

2.完善性。这时对于智能物联网监控系统的实际功能而提出的要求，需要整个物联网系统拥有完备和完整、涵盖现实高速公路交通管理和运营工作需要的功能，包括信息的收录、更改、计算、分析、总结、检录以及打印等功能。

3.可更改性。这是对于物联网监控系统的程序而言的，要求其程序的设计呈单一功能的模块化，同时保证模块化的程序预留一部分空间，为曰后新式模块的添加和旧式模块的更改工作腾出更改余地，为整个监控系统的完善工作而服务。

4.可操作性。对于监控系统的设计要尽可能直观化，人性化，要做到一切为了方便人的使用而设计，同时尽量以直观形象的图片、图案设计代替僵硬的文字设计界面。

5.安全性。对于整个监控系统数据的安全性要严格把控，尽量实现系统的分级别管理，对不同权限的分级别授予，以力求保障数据安全。

四、基本功能

高速公路物联网监控系统主要包含以下四方面的功能。

1.长距离监控

通过在各个监控路口设置监控摄像机和大屏幕以及监视装置，将监控地的实时全程视频图像等信息传输至相应的路段的监控终端，可以对本地监控地乃至远程的监控地实施实时、有效的监察和监视，而终端的数据可以有效下载和保存，方便曰后进行调查、复检和取证工作的进行，可谓一体两用。

2.对监控信息和视频的自主智能分析

由于高速公路各监控地的视频和信息是全程且实时的，因而对巨量的信息和视频图像信息进行调取、挖掘、分析工作。而智能化物联网监控系统有效解决了这一问题。

3.实时交通地理信息系统

实时了解交通地理信息是高速公路运行和管理的刚需。由于物联网技术的引入，高速公路上各类的静态和动态地理信息、地理数据以图像化的形式反馈到监控系统终端。其涵盖了高速公路及其周边的种种环境信息，包括但不限于：路段概况、加油站、服务区、收费站等静态的地理信息，乃至高速公路上的施工信息、车辆通信状况、事故及事故地点信息、交通管制概况以及天气因素等动态地理信息。在即时反应和实时推送信息的基础上，还能提供具体的通行车辆概况等情况的具体计算数据及分析，便利了高速公路监控运行与管理工作，同时也提升了其工作效率。

4.与物联网相结合的智能监控

物联网技术在高速公路智能监控系统的具体应用体现在：在高速公路上，不仅可以彳夬速准确和实时获取相应路段的具体高速公路交通信息和视频信息，为交通管理和运营乃至交通信息服务提供强大数据支持（包括路况、车道概况等实时信息），而且运用在高速公路收费站时，能够有效提升收费站系统的工作效率和工作质量。一方面，可以实现代收费车辆较短时间的停运甚至达到不停车收费；另一方面，ＲＦＩＤ技术的引用有效提高收费效率和收费站车辆的通行能力。

五、应用要求

1.设立专业人员和专属机构

目前我国高速公路管理和运营方面主要有以下三个问题。

（1）管理问题。高速公路发展总体呈多样化趋势，具有复杂性特征，总体上秉持着一个管一个路段。但由于路段繁多且复杂，对于应急事件的处理，各难以展开有效沟通交流乃至合作。

（2）信息发放的即时性问题。由于渠道和平台等问题的限制，导致公众无法实时、准确获取有效高速公路的真实和全面的路况等信息。

（3）监控信息的规范化收录和处理问题。这是由于部分高速公路人员、资金的匮乏，并且沿用了落后的人工监控方式导致的。因而，针对这一

问题，设置相应的专门监控岗位，招纳相应的、专业的高速公路监控人才，并且设置行之有效的专属管理结构和部门。尽管目前已有新式技术解放了对于监控信息的处理与收纳，但仍然需要对已处理和已收录的信息进行存储等工作，这是日后其他工作的基础和基本要求。

2.有效协调管理，对标现实需要

虽然目前正在大力引入和沿用高新物联网监控技术，但我们首要的目标仍然是要完善整个高速公路监控系统体系。对于高速公路管理系统而言，要综合考量高速公路的整体布局、高速公路建设的整体情况和运营中的高速公路的概况信息，适时调整和管理使得这些部分形成一个健康的整体；对于收费系统而言，要引用新型智能收费技术和智能车牌识别系统，在有效提升收费效率和收费质量的基础上，对已有技术进行审视和革新，力求达到新时期的高速公路交通收费需求；对于监控系统而言，在引入高新技术和设备的同时，还要结合实际，具体考察时下高速公路网络，及时发现其存在的问题和安全隐患乃至监控系统的问题，在及时反馈的同时还应综合分析，迅速有效地处理，将监控工作和现实需要对标。

3.完善高速公路监控体系并逐步推广

这是基于目前高速公路监控系统的现状以及未来而言的，随着科学技术突飞猛进，各种高新技术和高新设备层出不穷。因而以开放新观念和思维对待高新技术，不能只拘泥于现有的新式高速公路智能配电房物联网监控系统的引入和沿用，还要在新技术的创新上和接纳上秉持开放性观念，要有创新技术的思维和诉求。更重要的是，对于已经沿用了新式物联网监控技术的地区要加以示范，积极鞭策未沿用地区革新传统落后的监控技术，并激励其沿用后进行积极推广，为促进我国整体高速公路建设与发展提供动力支持和技术支撑。

六、安科瑞配电室环境监控系统

1.概述

配电室综合监控系统包括智能监控系统屏、通讯管理机、UPS电源、视频监控子系统（云台球机、枪机）、环境监测子系统（温度、湿度、水浸、烟感）、控制子系统（灯光、空调、除湿机、风机、水泵）、门禁监控子系统（读卡器、开门按钮、磁力锁）、安防监控子系统（双鉴检测器）。

2.应用场所

适用于轨道交通，工业，建筑，学校，商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

3.系统结构

4.系统功能

4.1实时监测

能够显示配电室设备的运行状态，实时监测配电室环境参数信息，实时显示有关故障、告警等信息。

4.2数据查询

在人机界面中，可以直接查看配电室中各个设备的运行数据。

4.3曲线查询

可以直接查看各电参量曲线。

4.4运行报表

查询配电室内设备的运行数据报表。

4.5实时告警

具有实时告警功能，系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。

4.6历史事件查询

能够对产生的所有事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。

4.7用户权限管理

设置了用户权限管理功能，可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。

4.8网络拓扑图

支持实时监视并诊断各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构。

4.9遥控功能

可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

5.系统硬件配置

名称	型号	图片	功能
系统	ACREL-2000E		Acrel-2000E配电室综合监控系统，可实现开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、母线及电缆测温监测、环境温湿度监测、有害气体监测、安防监控，可对灯光、风机、除湿机、空调控制等设备进行联动控制。实现动力环境各数据的检测与设备控制，优化动力环境，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，实现配电动力环境的分布式远程管理。
智能通信管理机	Anet-2E4SM		通用网关，2路网口，4路RS485，可选配1路LORA，带电告警功能，支持485，4G从模块扩展。
主机	Acrel-2000E/A		数据采集、状态监测、设备控制、报警事件记录查询，可以根据采集到的设备数据或状态联动启动风机、声光报警器、空调、水泵等设备。
	Acrel-2000E/B		参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。
	Acrel-2000E/M		参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。立柜式安装。
	Acrel-2000E/G		参数设置、通信管理、图形绘制、状态监测、设备控制、视频监控和回放、报警事件记录查询、报警图片和视频查询功能。立柜式安装
环境监测硬件	RS-WS-NO1-8		用于配电房温度和湿度。工作电源：AC/DC 85～265V工作温度：-40.0℃～99.9℃工作湿度：0%RH～99%RH
	BRJ-307		光电式烟雾传感;电源正极（DC 12V）：+12V，继电器输出：常开触点
	RS-SJ-N01R01-2		接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC 10-30V工作温度：-20℃~+60℃工作湿度：0%RH~80%RH响应时间：1s继电器输出：常开触点
环境监测硬件	T35-II-5.6		风量4800，带温控器，带消声段，电机变频
	AT8002		常开型；感应距离：30-50mm材质：锌合金，银灰色电度干接点输出
	DS-2DC6120BY-A		视频监控
	ARTU-KJ8		8路开关量输入,8路继电器输出

参考文献：

陈锦鸿.高速公路智能配电房监控物联网系统应用浅析[J].中国交通信息化，2020（8）.

韦永浩.高速公路智能配电房监控物联网系统应用.

安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.

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审核编辑 黄宇