基于物联网技术的高速公路智慧养护管理系统设计与实现

基于物联网技术的高速公路智慧养护管理系统设计与实现

段红梅

云南云岭高速公路工程咨询有限公司   云南省昆明市  650000

摘要：现阶段，我国交通系统日渐升级和完善，有关高速公路的工程项目数量逐渐增多，在建设方面和养护方面都实现了创新和发展，当前物联网技术在交通建设中的应用越来越广泛，国家和政府大力支持智慧交通的建设，旨在搭建智能高效的高速公路养护管理，延长高速公路的使用寿命。本文主要探究物联网技术在高速公路智慧养护管理系统设计中的应用效果，旨在能够为我国高速公路事业的良好发展提供有价值的参考意见。

关键词：物联网技术；高速公路；智慧养护管理系统；设计与实现

高速公路是现代交通运输的重要组成部分，如何保证高速公路的安全和可靠性成为了工程领域的一个重要问题。随着物联网技术的发展，将其应用于高速公路养护管理系统可以实现对道路状况的实时监测和预警，提高养护效率。因此，设计一个基于物联网技术的高速公路智慧养护管理系统具有重要的理论和实践意义。

一、简述物联网技术

物联网技术，是指通过网络连接和通信技术将物理设备、传感器、软件和其他技术连接起来，实现设备之间的智能交互和数据共享的一种技术[1]。随着互联网的普及和技术的进步，物联网技术在各个领域的应用逐渐增加，给人们的生活带来了便利和改变。在智能家居领域，物联网技术的应用已经成为现实。通过连接家庭中的各种设备，如智能电视、智能家电等，人们可以通过各种智能终端来控制和管理家居设备，实现智能化的居家体验。除了智能家居，物联网技术在交通运输领域也有广泛应用。通过将交通工具、交通设施和交通管理系统连接起来，交通信息可以实时传输和共享，提供更加准确和实时的交通状况，使得交通运输更加安全和高效。例如，通过智能交通信号灯系统，可以根据道路实时情况和车流量进行智能调控，减少拥堵和交通事故的发生。此外，物联网技术还可以实现智能导航、智能车辆管理等功能，提升人们的交通出行体验[2]。

二、使用物联网技术搭建高速公路智慧养护管理系统的具体措施

（一）智能巡查终端的运用与数据采集

智能巡查终端通过与传感器的连接，可以实时获取传感器采集的数据，并将其传输到后台系统进行分析和处理。巡查人员可以通过终端设备查看路面的实时状态，快速了解道路的健康状况。如果发现有道路损坏、冰雪结冻等情况，运维人员可以立即采取相应的措施，避免意外事故的发生。智能巡查终端还具备自动报警功能。当传感器检测到道路出现异常情况时，终端会自动发出警报，提醒巡查人员及时处理，这种实时的警报系统可以大大缩短故障处理的时间，保障道路的安全。除了实时监测和自动报警功能，智能巡查终端还具备数据存储和分析的能力。终端会将采集到的数据保存在内部存储器中，以备后续分析和研究。通过对大量数据的分析，巡查人员可以了解道路的疲劳程度、承载能力等关键指标，为后续的养护工作提供科学依据。通过合理布置传感器网络，可以覆盖高速公路各个区域，并实时采集路面的温度、湿度、压力等参数，将传感器采集的数据进行处理，可以得到准确的路面状况信息，这些信息对高速公路的养护管理至关重要，可以帮助管理人员及时发现并解决潜在问题，提高路面的安全性和耐久性。在传感器网络的布置上，需要考虑到高速公路的特点和需求。首先，需要确保传感器的密度足够，能够覆盖到每个路段，这意味着需要在高速公路的不同位置安装足够数量的传感器，以获取全面而准确的数据[3]。其次，传感器的布置应该考虑到高速公路的结构和特性。例如，在坡道、桥梁、 隧道等特殊路段，应加强传感器的布置，以监测和掌握这些特殊区域的路面状况。此外，还需要注意传感器的防护措施，以抵御恶劣的气候条件和外部干扰。一旦传感器网络布置完毕，就可以进行数据采集工作，并将这些数据传输到数据中心。在数据中心，专门的软件将对这些数据进行处理和分析。通过采集的数据，可以得到准确的路面状况信息。例如，可以实时监测路面温度的变化情况，及时发现冰冻、结冰等危险情况，以采取相应的措施。

（二）数据传输和存储

为了保证数据的实时性和安全性，需要建立起稳定可靠的数据传输通道，并将数据存储在云平台上。这样可以实现对数据的长期保存和多方共享，可以使用物联网技术中的无线传感器网络或者移动通信网络，将采集到的数据通过网络传输到云平台[4]。无线传感器网络可以通过部署在高速公路上的传感器节点，实时采集道路状况、交通流量等数据，通过网络传输到云平台。移动通信网络可以通过搭载在巡检车辆上的巡查设备，实时采集道路损坏情况、环境数据等，并通过移动网络传输到云平台。另外，还要选择合适的云平台进行数据存储。云平台具有高度可扩展性和稳定性，能够满足大规模数据存储和处理的需求，可以选择公有云平台或私有云平台，根据实际情况进行选择。在选择云平台时，需要考虑数据的安全性和隐私保护，确保数据不会被非法获取或篡改。其次，对数据进行实时处理和分析，在数据传输到云平台后，可以利用云平台提供的分析工具和算法对数据进行实时处理和分析。通过数据挖掘和机器学习等技术，可以从大量数据中提取有价值的信息和规律，为养护管理提供决策支持。例如，根据交通流量和道路状况数据，可以预测道路拥堵情况，提前调整交通组织方案，减少交通事故发生的可能性。最后，在云平台上存储的数据可以通过权限管理机制进行访问控制，确保数据的安全性和隐私保护，可以将数据以开放式接口的形式提供给相关部门和企业，用于养护管理、道路规划等方面的应用。同时，也可以将数据进行脱敏处理，进行开放共享，促进数据的交流和合作。

（三）数据分析与决策支持

在高速公路智慧养护管理系统中，数据分析与决策支持是一个关键环节。通过对采集的大量数据进行深入分析和处理，可以得到路面养护的优先级和方案。首先，系统将收集到的数据进行整合和清洗，确保数据的准确性和完整性。然后，利用数据挖掘和机器学习等技术，对数据进行分析和建模，以预测路面病害的发生概率和严重程度。在数据分析的过程中，系统将考虑多个因素，如路面的状况、交通流量、天气等。通过分析交通流量数据，可以了解不同路段的车辆负荷情况，从而确定养护的紧急程度和频率。同时，结合天气数据，可以预测降雨、低温等天气条件对路面的影响，并及时采取相应的养护措施，防止路面病害的发生和加剧。在数据分析的基础上，系统将生成养护优先级和方案。根据路面病害的严重程度和预测的发生概率，系统将确定哪些路段需要优先进行养护，以确保道路的安全和畅通。同时，系统还将提供具体的养护方案，包括养护时间、养护方法和所需的材料等，以指导养护工作的实施。除了数据分析和决策支持，高速公路智慧养护管理系统还可以通过物联网技术实现实时监测和远程控制，可以实时获取路面的状况数据，这些数据将传输到系统中，用于养护决策的支持和分析，提高养护效率和质量。

结束语：

总之，在新时代的背景下，智慧交通的建设是流行趋势，相关部门需要重视物联网技术的应用，依靠其建立起智能化的高速公路智慧养护管理系统，从而优化高速公路的养护质量，延长高速公路的使用寿命，推动我国交通事业的良好发展。

参考文献

[1]黄志斌.大数据时代基于物联网技术的智慧高速公路思考[J].交通科技与管理,2023,4(05):189-191.

[2]李云涛,杨海成,梁四幺.基于物联网技术的智慧工地构建分析[J].中国设备工程,2022,(06):37-38.

[3]张璇.高速公路机电管理系统中物联网技术的应用研究[J].交通世界,2022,(07):125-126.

[4]冯泽玲.基于“大数据+物联网”技术的高速公路智能调度平台建设实践研究[J].运输经理世界,2021,(06):79-80.