物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公路機(jī)房智能化管理中的應(yīng)用

張?zhí)煊?/p>

（鄭州市公路事業(yè)發(fā)展中心，河南 鄭州 450000）

作為一個(gè)新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)效益良好。物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓全部具有獨(dú)立功能的普通物體達(dá)到互通互聯(lián)的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。目前，在智能環(huán)境、運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)得到了大量應(yīng)用與推廣。高速公路是交通事業(yè)的重點(diǎn)工程，是衡量一個(gè)國(guó)家、一個(gè)地區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)水平的關(guān)鍵性指標(biāo)。隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備廣泛用于高速公路建設(shè)當(dāng)中，進(jìn)一步完善了高速公路機(jī)電系統(tǒng)。在公路機(jī)房智能化管理中運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以大大提升機(jī)房管理的智能化水平。因此，我們應(yīng)該更加關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，積極地將新技術(shù)應(yīng)用在日常的工作中，全面提升安全生產(chǎn)，為降低企業(yè)成本，節(jié)能增效提供強(qiáng)有力的支持。

1 物聯(lián)網(wǎng)的概述

1999年，物聯(lián)網(wǎng)首次被提出，是指按照約定協(xié)議，通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等將所有物品充分連接互聯(lián)網(wǎng)，以此交換信息進(jìn)行通訊，是一種智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控及管理的網(wǎng)絡(luò)。其主要包括2層含義，其一，互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的核心與基礎(chǔ)，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上延展、擴(kuò)展出來(lái)的網(wǎng)絡(luò)；其二，其用戶端可以向任何物品延伸、擴(kuò)展，且交換信息、通訊。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用較廣，遍及多個(gè)領(lǐng)域，如智能交通、環(huán)境保護(hù)、水系監(jiān)測(cè)、食品溯源等。物聯(lián)網(wǎng)將新一代IT技術(shù)應(yīng)用到所有行業(yè)，整體來(lái)講，就是在電網(wǎng)、橋梁、公路等各種物體內(nèi)安裝感應(yīng)器等裝備，將物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)整合、連接，滿足人類社會(huì)和物理系統(tǒng)的有效連接，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，中心計(jì)算機(jī)群能力超級(jí)強(qiáng)大，可實(shí)時(shí)管理及控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備等，通過(guò)此設(shè)備，更便于人們精細(xì)、動(dòng)態(tài)化地多所處的生產(chǎn)生活進(jìn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)“智慧”狀態(tài)，達(dá)到資源利用率、生產(chǎn)力提升的最終目的。

智慧交通系統(tǒng)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以統(tǒng)一的智能交通管控平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過(guò)現(xiàn)有交通信息網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控信息資源，加強(qiáng)可動(dòng)態(tài)采集、融合交通信息，是城市交通實(shí)況的“電子模擬板”，是實(shí)現(xiàn)交通行業(yè)優(yōu)化、創(chuàng)新及可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

2 公路機(jī)房管理現(xiàn)狀及需求分析

由于高速公路機(jī)房分布零散、距離較遠(yuǎn)、所處地理環(huán)境一般比較復(fù)雜，不利于人工管理維護(hù)，且機(jī)房?jī)?nèi)部設(shè)備非常重要，是高等級(jí)公路機(jī)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，不容忽視。因此，高速公路對(duì)機(jī)房環(huán)境、安全防護(hù)及管理問(wèn)題提出了新的需求，急切需要實(shí)現(xiàn)漏水、煙霧、溫濕度、用電、門禁、照明控制、通風(fēng)、非法人員入侵以及視頻等信息的集中監(jiān)控管理、統(tǒng)計(jì)分析。另外，公路機(jī)房系統(tǒng)采用比較新穎有效的提前預(yù)防的維護(hù)運(yùn)行方式，可以說(shuō)是對(duì)傳統(tǒng)人工維護(hù)方式的全面革新，哪里出現(xiàn)了問(wèn)題，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位，使公路系統(tǒng)供電維護(hù)更具有安全，可靠、先進(jìn)的特征，極大地增加了公路業(yè)務(wù)的運(yùn)維效率和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。通過(guò)智能化的管理公路機(jī)房系統(tǒng)，更好地減緩了工作人員現(xiàn)場(chǎng)勘查的工作強(qiáng)度，同時(shí)也減少了相應(yīng)的人工運(yùn)作維護(hù)的成本，很大程度地提高了工作的效率，提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)整體效益。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公路機(jī)房智能化管理中的應(yīng)用要點(diǎn)

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息化的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)興起，使得網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在金融、通信、物流甚至生活學(xué)習(xí)等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。面臨這種趨勢(shì)公路建設(shè)當(dāng)中，同樣要購(gòu)買軟硬件設(shè)施建立機(jī)房以提高自身信息化水平，進(jìn)而提高公路運(yùn)營(yíng)管理的效率，但繁雜的數(shù)據(jù)傳輸與大規(guī)模的信息處理對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理水平提出了更高的要求，急需一個(gè)有效的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)保障公路運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的安全有效處理。這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)必須功能足夠強(qiáng)大，在正常狀態(tài)下可以獲取系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)緊急情況時(shí)，也能進(jìn)行快速及時(shí)的處理從而可以及時(shí)升級(jí)不能滿足需求的軟硬件設(shè)備以避免因可能發(fā)生的系統(tǒng)癱瘓?jiān)斐傻膰?yán)重的損失，由此引出了將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)房智能化中的研究。通過(guò)機(jī)房管理人員與系統(tǒng)建設(shè)人員的溝通協(xié)調(diào)，兼顧考慮公路建設(shè)系統(tǒng)的功能需求和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可行性并對(duì)此進(jìn)行綜合分析與設(shè)計(jì)。

1）機(jī)房視頻監(jiān)控功能。機(jī)房視頻監(jiān)控功能是對(duì)機(jī)房設(shè)備和外部環(huán)境進(jìn)行集中有效監(jiān)測(cè)的一種功能。由于機(jī)房規(guī)模日益擴(kuò)大，運(yùn)行設(shè)備眾多，原有的運(yùn)維規(guī)?？赡軣o(wú)法滿足需求，而視頻監(jiān)控功能可以有效解決這個(gè)問(wèn)題實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、集中管控。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)房視頻監(jiān)控功能，可以使用紅外、遠(yuǎn)程攝像頭實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，同時(shí)完成對(duì)機(jī)房視頻的信息處理。

2）現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控。為了使機(jī)房網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)揮最大效用，構(gòu)建良好的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境至關(guān)重要。由于機(jī)房設(shè)備大多是精密儀器，因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的控制主要是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是否符合這些儀器適應(yīng)的溫度、濕度以及空氣中雜質(zhì)濃度的范圍。為了對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)必須在機(jī)房多處安裝溫濕度傳感器并及時(shí)將測(cè)得的結(jié)果反映給監(jiān)控系統(tǒng)。一定要警惕的是機(jī)房眾多設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，如果不能及時(shí)檢測(cè)到并盡快排出，再加上機(jī)房空氣中粉塵很容易引發(fā)火災(zāi)，后果嚴(yán)重。因此通過(guò)各種傳感器的設(shè)置對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控是非常必要的。

3）功能實(shí)現(xiàn)。按照上文設(shè)計(jì)思路，機(jī)房智能化管理可以在以下三個(gè)層面上逐一實(shí)現(xiàn)：（1）設(shè)備采集層。設(shè)備采集層主要進(jìn)行環(huán)境信號(hào)的采集，將采集結(jié)果經(jīng)由RS485總線方式傳輸至監(jiān)控服務(wù)器。RS485總線由于其布線簡(jiǎn)單且信號(hào)穩(wěn)定常常被用作視頻監(jiān)控，采用RS485總線方式進(jìn)行傳輸優(yōu)點(diǎn)如下：一是抗干擾能力強(qiáng)，傳輸穩(wěn)定；二是最大可傳輸距離遠(yuǎn)，滿足需求：三是可擴(kuò)展性強(qiáng)。另外，由于視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息量大，通過(guò)RS485總線方式可以使視頻數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)接口直接接入局域網(wǎng)。（2）數(shù)據(jù)處理層。數(shù)據(jù)處理層可分為視頻監(jiān)控服務(wù)器和監(jiān)控服務(wù)器兩個(gè)部分，監(jiān)控服務(wù)器將從上一層傳輸過(guò)來(lái)的各種信息進(jìn)行分析和處理，并且通過(guò)將控制命令傳輸至前端各設(shè)備來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。另外，在互聯(lián)網(wǎng)的任意地點(diǎn)都可以登錄到監(jiān)控服務(wù)器，可實(shí)現(xiàn)在任意地點(diǎn)對(duì)機(jī)房設(shè)備運(yùn)作以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。（3）遠(yuǎn)程瀏覽層。遠(yuǎn)程瀏覽層是用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的層級(jí)，采用B/S架構(gòu)。監(jiān)控服務(wù)器實(shí)時(shí)掌控服務(wù)器狀態(tài)，需要時(shí)隨時(shí)調(diào)用，用戶端通過(guò)遠(yuǎn)程登錄的方式對(duì)機(jī)房信息進(jìn)行監(jiān)管，并適時(shí)進(jìn)行短信報(bào)警。

為了對(duì)機(jī)房設(shè)備以及環(huán)境進(jìn)行集中管理，在各區(qū)域設(shè)備上安裝了多種傳感器，用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的溫濕度、空氣中含塵量等進(jìn)行有效監(jiān)控，而這些傳感器集成起來(lái)就是一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸、儲(chǔ)存和共享。近幾年，智能化機(jī)房最常使用的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)類型主要有兩種：一是終端傳感器，即其只具備數(shù)據(jù)匯集及傳輸功能；二是網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，也就是說(shuō)它除了一些基礎(chǔ)功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、更新的功能。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智能化機(jī)房建設(shè)不僅需要大量服務(wù)器、交換機(jī)等硬件設(shè)備，還應(yīng)該清晰認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)的層次架構(gòu)，以便構(gòu)建出一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)可以劃分為以下幾個(gè)層次架構(gòu)：

第一，數(shù)據(jù)通信核心交換層。核心交換層僅負(fù)責(zé)傳輸，保障了其數(shù)據(jù)傳輸能力，為網(wǎng)絡(luò)提供迅速且安全可靠的數(shù)據(jù)傳輸。第二，單元交換子層。物聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展性強(qiáng)主要是因?yàn)閱卧粨Q子層為網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)軟硬件資源接入口，并且它可以根據(jù)部門不同來(lái)劃分VLAN，以便本部門員工只可以獲取本部門的資源，有利于各部門信息安全管理。第三，服務(wù)器層。服務(wù)器是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最重要的部分，作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)和處理網(wǎng)絡(luò)上80%的數(shù)據(jù)和信息。服務(wù)器的類型主要有文件服務(wù)器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，對(duì)物流運(yùn)輸?shù)男枨笤诓粩嘣黾?，相?yīng)的建設(shè)項(xiàng)目也在增多。作為公路上為供配電及各類機(jī)電系統(tǒng)提供庇護(hù)所的機(jī)房，數(shù)量也越來(lái)越多，因此，眾多機(jī)房的安全運(yùn)營(yíng)問(wèn)題顯得越來(lái)越突出。公路的建設(shè)不單單是完成路基、路面的建設(shè)施工任務(wù)，還需要再裝配大量的機(jī)電設(shè)備、系統(tǒng)，另外為了進(jìn)一步保障公路的運(yùn)營(yíng)管理，對(duì)這些機(jī)電設(shè)備、系統(tǒng)的維護(hù)和管理也是必不可少的工作。歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，先后都已經(jīng)在公路建設(shè)上形成了智能化機(jī)房系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理模式。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，很多人將物聯(lián)網(wǎng)的思維原理也逐漸應(yīng)用到了很多方面，例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、圖像畫面的處理、手機(jī)通信技術(shù)等，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加開放、成熟，為公路機(jī)電系統(tǒng)的智能化建設(shè)提供了很好的基礎(chǔ)和保障。