物联网技术在高速公路机电系统建设中的应用

物联网技术在高速公路机电系统建设中的应用

欧歌 方超

身份证号码：430423198111030011 身份证号码：340702198611290015

摘要：高速公路作为交通运输的重要组成部分，其机电设备的稳定运行对保障道路正常运营起着至关重要的作用。然而，由于设备的大规模分布和复杂性，传统的人工监测和维护方式已经无法满足高速公路机电设备的要求。因此，引入新的技术手段，如物联网技术，成为提高设备运行质量的关键。

关键词：物联网技术；高速公路；机电系统；建设应用

1物联网的组成

感知层作为物联网技术的基础，主要包括无线通信技术、传感器技术和二维码等手段，主要作用是负责完成相关信息的感知。感知层不仅起到了初始数据采集的作用，还为后续的数据处理和交互提供了基础。信息网络层作为物联网技术的应用平台和技术支撑，通过以太网、无线通信网络和移动网络等传输相关信息数据。信息网络层承担着数据传输的关键角色，能够确保信息的实时性和准确性，从而为应用层提供稳定可靠的数据来源。应用层则通过应用系统等信息交互平台，实现对设备的智能化监测和管控，以实现人与物、物与物之间的智能化沟通。应用层将感知层和信息网络层所收集的数据进行进一步处理和应用，为人们的生活和工作提供了智能化的解决方案。

物联网技术通过三个层次，即感知层、信息网络层和应用层的协同工作，实现了人与物、物与物之间的智能化连接和沟通，为社会各个领域提供了更为便捷、高效和智能化的服务。

2物联网技术在高速公路机电系统建设中的应用

2.1行人上高速预警系统

行人闯入高速公路风险管理系统致力于强化道路安全防护，通过集成先进的传感装置、高清摄像、网络连通性及高级分析算法，构建了一套高效预警体系。其核心运作机制包括密集部署在收费站周边的多角度监控摄像头，它们全天候捕捉关键出入口的动态，确保对潜在行人侵入的即时察觉。系统运用尖端图像识别和人工智能技术，精确识别人体轮廓，追踪行人的移动轨迹，并及时检测可能构成威胁的行为。一旦发现行人靠近，系统会启动紧急警告机制，通过广场的公共广播系统即时发出警示，同时通知现场工作人员迅速介入，引导行人返回安全区域。该系统具备强大的信息共享功能，能将实时监控画面和行人数据实时传输至公路网络控制中心。这一举措使得远程监控员得以远程查看情况，进行必要时的录像记录作为证据，并在必要时介入干预，从而成功预防行人误入高速公路导致的严重事故。

2.2远程技术支持

(1) 智能远程监控：在物联网技术的推动下，研发出多元化的远程监控手段，如无人机和智能视频巡逻系统，实时收集数据，形成详尽的检测报告，确保问题的早期发现和快速响应。

(2) 软件生命周期管理：规划严谨的软件开发流程，确保满足业务需求，并实施精确的版本控制，包括发布记录和自动更新机制。通过持续的版本升级，提升系统的稳定性和效率。

(3) 故障智慧库管理：通过对故障数据的深入挖掘，提炼出独特的故障标识符，识别各类问题的类型、特性和对应解决方案。通过分析故障工单中的关键词，将问题特性与故障特征进行精准匹配，计算出当故障特征集B存在时，选择A方案的可行性概率，遵循关系式"P(A/B) = P(B/A) * P(A) / P(B)"，优化决策过程。

2.3车辆跟踪管理及智能停车诱导

GPS技术和GIS技术在物联网中的应用，对于健全服务区高效运作体系和完善车辆跟踪管理模块发挥着重要作用。可以提高交通跟踪技术，全方位监测车辆运行状态，并准确定位车辆的具体位置。它们在物联网中的应用包括以下几个方面：

(1)GPS定位系统：实时监控和定位车辆的位置；可以进行交通情况的实时监控，帮助管理者更好地了解路况，做出合理的调度和决策；可以应用于车辆导航系统，帮助车辆选择最优路径。

(2)GIS技术：结合地理信息系统，可以建立高速公路服务区的地理信息数据库，实现对车辆和设施的空间分布和关联关系的分析；可以通过地理信息系统，对用户的位置信息进行标注和跟踪，为用户提供定位和导航服务；可以将地理信息与其他数据进行关联，例如交通状况、天气状况等，为管理者提供全面的数据支持，便于决策和规划。

(3）无线传感器网络：收集车辆在行驶过程中产生的各类信息数据，并进行分析和计算；将分析和计算后的结果通过指定的系统传输到客户端，实现对车辆信息的实时控制。

2.4访问控制

首先，身份验证过程普遍采用的是用户名与密码的组合方式。每个个体都会被赋予独一无二的用户名，配以对应的密码，确保这些认证信息的机密性，只能为账户持有者所知。在用户试图接入系统时，正确输入用户名及密码是获取许可的先决条件。其次，多因素认证（MFA）在保护高敏感度系统和信息方面日益普及。它需用户出示两种或以上验证证据，可能包括知道的秘密（如密码）、拥有的物品（如SIM卡或移动设备）以及生物特征（如指纹或视网膜扫描）。这种多元化的验证增强了安全级别，因为入侵者需破解多重防护才能侵入。此外，先进的认证策略还涉及到单点登录（SSO）和令牌化技术。SSO让使用者仅需一套凭证即可访问多个系统，避免反复输入认证信息的繁琐。最后，所有的认证行为应被详细记录并持续监控，使系统管理员能察觉并应对异常登录行为。一旦系统发现潜在威胁，应能自动警示并采取相应措施维护系统安全。

首先，起始点在于权限的核心架构，这是权限治理的基石。在这个框架中，系统管理员的任务是明确划分用户的职责身份，常常通过权限包或角色模式来定义。比如，一个超级用户可能会拥有调整系统设置的特权，而一般操作员可能只有查看数据的权限，无权触及设置。一个核心理念是“最少必要权限”，即赋予用户完成任务的最低权限，以此降低滥用权限和误操作的风险。管理员需定期审视和更新权限策略，确保它们始终符合员工的实际职责需求。此外，权限管理的复杂性还体现在诸如访问控制列表（ACL）和基于角色的访问控制（RBAC）等技术的应用上。ACL作为一种精细化手段，允许管理员针对每个资源单独设定用户或团队的访问权限，而RBAC则通过角色的分配和权限的关联，使得权限管理更为简洁高效。

2.5AI边缘设备网关

AI智慧边缘网关是针对高速公路上设备种类多、厂商多、标准不一等问题提出的解决方案。其核心设计是边缘计算模块，通过采用统一的硬件设计标准和中间件，实现各种设备的统一接入和数据的标准化采集。边缘计算模块具备多种设备的融合分析计算能力和部分非标准化的边缘计算能力，能够在边缘端实时分析设备的状态。该AI智慧边缘网关适用于高速公路的各个路段和设施点，例如龙门架、隧道、边坡、桥梁和服务站点。能够满足智能配电、智能传输、智能化数据采集和智能分析等需求。具体来说，该网关可以实现以下功能：

(1）统一接入和标准化采集：通过网关，各种不同类型的设备可以通过统一的接口和标准进行接入，并实现统一的数据采集和处理。

(2）边缘计算能力：边缘计算模块具备融合分析计算能力，能够对多种设备（如摄像机、雷达、气象站和车检器等）进行分析计算。除此之外，还能提供部分非标准化的边缘计算能力。

(3）实时分析：网关将设备的数据在边缘端进行实时分析，可以快速识别设备状态异常或故障，并及时采取应对措施。

结论

总结分析，物联网在交通机电体系中的融入将持续激发交通运输的革新与智能化进程。尽管如此，数据保护问题犹如一道严峻的门槛，亟待我们采取多元化的策略去突破。唯有切实保障数据安全，方能真正激活智能交通的潜力，提升运营效能，同时坚守用户隐私的神圣不可侵犯。

参考文献：

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[4]赵林.窄带物联网交通安全设施监控系统应用研究[J].天津建设科技,2020,30(03):38-40.