智能机箱在航道外场感知设施智能运维中的应用与分析.docx

摘?要：

针对航道外场感知设施运行环境恶劣、维护难度大等问题，提出利用智能机箱实现航道外场感知设施的供电、通信、运行状态等自动监测、告警分析的解决方法。在京杭运河常州、无锡、苏州段的应用表明，智能机箱为航道外场感知设施的智能运维提供了有力的支撑。

关键词：

智能机箱；航道外场感知设施；智能运维

0??引言

水路运输是综合交通运输体系的重要组成，具有成本低、污染小、安全经济等比较优势。随着水运的日益繁忙，构建全面立体、时效性强、准确可靠的航道外场感知体系已经成为对内支撑精细化航道运行监测与管理、对外增强航道公共服务能力的迫切需要。航道外场感知设施数量大且种类较多，包括摄像机、AIS基站、水位计、北斗地基增强基站、交通流量观测设施、气象仪、能见度仪、流速流向仪、无人机等。航道外场感知设施在日常运行过程中容易受到水、雨、雪、雾、灰尘等恶劣环境的影响，时常发生故障，但由于航道呈带状，范围广且地理位置较偏，其运行维护难度较大。因此，本文提出利用智能机箱实现航道外场感知设施的供电、通信、运行状态等自动监测、告警分析，提高航道外场感知设施运维的便捷性和智能化水平，从而保障其稳定、可靠运行。

1?配电系统可靠性评估指标

通信传输和供电是航道外场感知设施正常运行的重要支撑条件，也是航道外场感知设施中故障发生频率较高的地方，因此在日常运维过程中需要重点关注。

1.1?通信传输方式

目前，航道外场感知设施的通信方式包括自建光纤、租用运营商网络、4G/5G传输等，综合考虑通信传输成本、传输稳定性、维护方便等因素，一般航道外场感知设施的通信传输采用租用运营商网络的方式。

根据航道外场感知设施布设位置的不同情况，其传输方式如图1所示。

（1）布设在船闸或水上服务区附近的感知设施通过有线的方式接入船闸或水上服务区已有的网络，然后由交通专网传输至存储机房。

（2）布设在航道两边的感知设施利用有线方式接入附近的运营商网络，通过租用运营商网络直接传输至存储机房。

1.2??供电方式

为确保航道外场感知设施能连续不间断地运行，其供电方式一般以低压线缆供电为主，利用线缆从布设点位附近的运营商通信铁塔、工厂、居民区等获取经过稳压后的市电电源；布设点位在上述供电条件无法满足的情况下，可以采用太阳能供电的方式。

太阳能供电系统应确保在阴雨天气下感知设施能连续正常运行7天，并可承受恶劣环境条件下大风和冰雹等的冲击，其中太阳能电池板、电池板支架等应尽可能安装在航道外场感知设施的杆件上。

2??智能机箱的应用与分析

2.1?智能机箱的组成

智能机箱由箱体和智能机箱控制系统软件两部分组成，能实时监测航道外场感知设施的通信、电源、柜门、温湿度等状态，可实现机箱柜门远程开启、异常报警、外场感知设施点位实时定位等功能。

智能机箱内部分为采集控制模块区、电源控制模块区、电源接入控制区和拓展模块区，配有智能控制器、防雷配电维修插座、摄像头、补光灯、网状托架等设备，如图2所示。同时箱体采用防晒、隔热顶盖，利用导流槽、胶垫等密封措施，其防护等级不低于IP65，整体安装方式为背板法兰挂杆安装。

智能机箱控制系统软件通过箱体监控单元获得数据，进行数据解析、查询统计、分析，及时报告外场设备状态，判定外场设备环境故障类型，并可通过控制指令实现外场设备电源关闭、打开和重启。

为实现智能机箱的数据传输，需为机箱所在位置提供一路辅助通信网络和一个能与附近航道外场感知设施通信的IP地址；同时智能机箱还自带4G网络环境，可形成双模冗余通信，确保智能机箱采集数据能够及时上传、远程控制指令能够动态响应。

2.2??智能机箱的应用

航道外场感知设施是京杭运河江苏段绿色现代航运综合整治工程（江南段）智慧运河工程的重要组成部分，建设内容包括视频监控、AIS、能见度仪、气象仪、流速流向仪、交通量观测设备、北斗地基增强系统、水位监测系统、无人机等感知设施以及配套的通信系统、供电系统等，其中供电采用低压电缆就近供电的方式，通信传输采用租用运营商网络的方式。京杭运河常州段长49km，设置了26套智能机箱；无锡段长39.3km，设置了25套智能机箱；苏州段长81.8km，设置了43套智能机箱，现场安装如图3所示。

利用智能机箱实现了以下功能：

（1）动态数据监测：接收智能控制器上报的相关数据，包括外场感知设施的网络状态、电源状态、继电器状态、机箱柜门状态、温度、湿度等。

（2）统计分析：实现智能控制器在线状态统计、故障统计、断电点滚动列表、断网点滚动列表、恢复点滚动列表、日期时钟等。

（3）点位管理：按线路、行政区划、点位名称、IP地址段、工作状态等条件对站点进行查询，可查看点位实时状态信息、历史信息和操作记录。

（4）远程控制：实现对外场感知设施的电源打开、关闭、重启操作，具有操作日志记录功能。

（5）告警监控：能