公路监控外场设备资源优化配置研究

刘小刷

摘要：国民经济水平的提升，公路行车量日渐攀升，监控系统在保证公路安全中的作用愈发受到关注，但在长时间内，国内公路监控外场设备资源优化配置工作仍处于发展阶段，虽受到政府政策的支撑，但仍难以满足公路监控需求。基于此，本文主要针对公路监控外场设备资源优化配置进行分析，意在保证公路交通安全。

关键词：公路监控；外场设备；资源优化；配置

公路作为社会稳定发展的衍生物，是衡量国家整体、各区域交通与经济的关键指标，以公共基础设施的角度，具有行车量大、安全舒适、运输费用等优势。据相关数据调查结果显示，我国公路总里程数仅低于美国，并在近几年建设发展中，总里程呈现成倍上升的趋势。由此可知，以交通需求为前提的公路建设，在国民经济发展中作用愈发显著。

1.公路监控外场设备资源配置现存问题

基于中央政府、省（市）级政府规范的限制，公路监控外场设备资源配置存在粗放和宽泛的特点，并未依据交通安全的角度，对其予以优化及细化。再者诸多学者关于公路监控外场设备的研究工作，仅停留于设备布置的角度，而关于安全监控因素的考究相对较少，即仅依据国家政策规范，融合外场设备配置经验，以主观性的角度，寻求目标函数的最大化。

从整体上来看，外场设备资源优化配置是判定公路监控效果的根本前提，其可通过对各处监控源的优化配置，使其能够在资源受限的背景下，实现高效利用的目标。此外，部分学者认为公路监控外场设备资源优化配置，是对事故时间和覆盖区域、监控资源与安全水平的管控，但其均需利用目标函数、约束条件相互组建的形式得以构建。

2.公路监控外场设备资源配置模型分析及构建

2.1建模理论

资源配置作为目标约束事件，可在综合分析国内外学者资源配置模型的基础上，将其分为目标函数、约束条件两点内容。在此过程中，资源配置效果应以约束条件为基准，通过对目标函数最佳值的计算，构建公路监控外场设备资源配置模型。为贯彻落实公路量化监控的目标，则应在全面分析监控量化值的前提下，以多维度监控点的配置，不仅可满足资源总量和需求约束的指标，还可对公路危险度实施针对分析。

2.2目标函数、约束条件

目标函数：作为判定资源最优化配置的核心问题，应在模型创建中，对公路监控外场设备资源配置最优目标予以明确，并利用优化求解的手段，构建以目标函数为载体的资源模型，以此实现对整体化最优值的计算与判定。

约束条件：公路监控外场设备资源配置宗旨在于：对事故高发路段、危险路段实施目标性与针对性控制。但因资源配置介于国家规范、省级规范的权限内，使其外场设备资源配置易受到粗放型和主观型、不量化等条件的制约，即要求在公路监控外场设备资源配置与模型构建环节，对危险路段进行综合考究。

2.3模型构建

遗传算法是以问题串集为基准，结合综合搜索的模式，对目标函数解进行确定，这也成为遗传算法区分优化算法的关键点。其中优化算法是以初始值代入的形式，寻求最优解计算，但因诸多因素的限制，使其最优解求取过程中步入误区；而遗传算法可弥补优化算法的不足，以覆盖面广和全局把控的优势，对其串集问题解进行择优筛选。在此过程中，遗传算法的特点可从以下内容进行分析：无需空间及相关信息的辅助，仅以适应函数为个体运算，即可实现遗传操作的目的；具有不确定性，通过对概率变迁的辅助运用，筛选单体个体实现算法指导搜索。总之，遗传算法和生物进化理论相类似，均以选择算法为前提，利用个体最大适应值的计算，确定公路监控外场设备资源最优配置模型。

3.公路监控外场设备配电选择中优化配置具体策略

针对外场设备配电优化问题，笔者以风光电互补的角度，对其配电选择予以充分分析。实际情况下，摄像机与车辆检测器因能耗较低，可通过风能、太阳能向电能转换的方式，实施公路监控工作。在此过程中，风光电互补发电系统各装置结构以电池板、发电机、控制器和蓄电池、逆变器与辅助设备为主。

3.1电池板

太阳能电池板是以光能、电能转换为基准，即利用半导体材质，将辐射光转变为电能的器具，该过程可称之为“光伏效应”，电池指标是决定光电能转换率的关键。目前，晶体硅作为太阳能电池的首选材料，在电池制备中分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。其中，单晶硅电池具有稳定性强、转换率高的优势；多晶硅电池在成本、转换率等方面均低于单晶硅，但性较比较高；非晶硅电池可实现快速生产且成本低，但光电转转率过低。

3.2发电机

发电机作为风电能转换的重要装置，按照形状、旋转轴的差异，可将其分为水平轴式转子发电机、垂直轴式转子发电机；依据页数的不同，包括单页型和双叶型、三叶型与多页型；依风向涉及顺风型、逆风型两种形式。现阶段，风电发电机常以水平轴、顺风向和三叶片为主，具有较高的风电转换率。

3.3控制器

针对风光电互补系统，其控制器的选择在整体化系统中占据关键性地位，常扮演“组织核心”、“系统管理”等角色。控制器通过对电池方阵、发电机的合理控制，以快速、高效且平稳的充电原理，切实蓄电池负载供电，不仅有助于过放电、过充电问题的规避，还可维护蓄电池性能，延长其使用年限。

3.4蓄电池

蓄电池作为风光电互补系统储能装置，具有能量调节、平衡负载的作用。通常情况下，蓄电池可分为铅蓄电池和镉镍电池、锂离子电池与镍金属氢化物电池等。

3.5逆变器

太阳能电池、发电机电能输出均以直流电压为主，若作用于交流电设备，则需通过逆变器的使用，将直流电转变为交流电，以此实现公路外场监控设备的供电。

4.结束语：

总结上文，公路建设为人类发展带来较大的经济效益、社会效益，但因行车量的增多，其在实施运行中易造成环境污染、交通安全和交通堵塞等问题。针对此，为切实公路监控外场设备的综合利用，规避交通拥挤现状，应以外场设备资源优化配置模型为前提，不仅有助于公路运行安全及畅通，还可促进其服务水平的提升。

参考文献

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作者简介

刘小刷（1978.2）男，江苏沛县人，本科，研究方向：公路机电。