收费站UPS无人值守智能预警系统建设实践

　　一、项目总体介绍

　　(一)实施单位

　　广西交通投资集团柳州高速公路运营有限公司，主要承担柳州区域高速公路的运营管控、收费服务保障、路网畅通维护及机电设备日常运维等核心工作。依托新质生产力赋能交通运维转型的发展趋势，公司聚焦收费站UPS设备运维中的安全隐患与效率短板，借助数字化、智能化技术升级传统运维模式，打造高速公路机电系统智慧运维标杆项目，为行业内同类场景提供可复制、可推广的创新实践方案，助力统一开放交通运输市场建设。

　
　图1 UPS动环监控主界面

　　(二)实施背景

　　当前，为深入落实交通强国战略部署，紧扣新质生产力在交通领域的应用导向，智慧路网、智慧收费站建设持续深化，安全生产与风险防控工作不断强化，智能化、自动化运维模式已成为行业主流，推动高速公路运营管理向数字化、智能化、安全化、高效化深度转型。

　　作为收费站机电系统的核心动力保障，UPS设备直接关系到收费业务的连续稳定运行，是维持收费站正常运转的关键设施。长期以来，UPS设备运维工作以人工巡检、故障后抢修为主，存在三大突出痛点，严重制约收费业务有序开展：一是设备老化问题凸显，部分UPS设备运行时长过长，频繁出现电容鼓包、电池性能衰减等故障，设备运行可靠性大幅降低;二是管理模式较为粗放，各站点UPS设备数据相互独立、无法互通，缺乏统一的集中监控手段，故障排查只能在事故发生后被动处理，难以实现提前防范;三是应急响应效率低下，人工巡检存在明显盲区且效率不高，无法实现24小时全天候监测，故障告警主要依赖收费员发现断电后上报，导致管理员无法第一时间掌握故障情况，不仅增加了安全隐患，还可能因业务中断造成严重的经济损失。

　　在此背景下，广西交投柳州高速运营公司结合收费站机电运维实际需求，以新质生产力赋能交通运营高质量发展为核心导向，启动收费站UPS智能预警系统的建设工作。该项目以智能感知、实时预警、集中管控、快速响应为核心，构建UPS设备全生命周期智能运维体系，有效破解传统运维模式的各类痛点，推动运维工作从‘人工防控’向‘技术防控、智能防控’转变、从‘被动抢修’向‘主动预警’升级，为高速公路运营管理高质量发展筑牢保障。

　　二、项目实施方法

　　(一)总体思路

　　本项目严格遵循“安全优先、效率至上、数字赋能、务实管用”的核心原则，结合收费站UPS设备运维的实际场景需求，充分整合智能感知、物联网、边缘计算等先进技术，构建‘集中监控、边缘计算、分级部署’的智能预警体系。通过部署工业级物联网关、智能监测终端等硬件设备，搭建UPS智能预警核心软件平台，实现UPS设备关键运行参数实时采集、运行状态智能研判、故障风险提前预警、应急响应快速联动，显著优化UPS运维工作的安全性、高效性与规范化水平，助力高速公路实现智慧化、安全化运营。

　　(二)阶段规划

　　1. 顶层设计与需求梳理阶段：全面梳理收费站UPS运维场景的核心特点，深入排查行业现存的运维痛点与短板，开展全面的用户需求调研，完成项目总体技术方案设计及相关标准框架搭建，为项目有序推进奠定坚实基础。

　　2. 第一阶段：在凤山收费站、大浪收费站及三江南收费站完成现场设备部署与系统调试，开展实地运行测试与优化完善工作，提升设备适配性与流程规范性，验证系统运行的稳定性与实际应用价值，打造试点示范亮点。

　　3. 第二阶段：完成项目结题验收工作，形成标准化技术方案、操作流程手册、验收评价规范等成果，具备在广西全区乃至全国高速公路收费站大规模推广应用的条件，助力行业整体运维水平提升。

　　(三)研究方法与技术

　　1. 针对UPS设备异常难以察觉、人工巡检效率低下的行业痛点，项目创新运用工业级物联网感知技术，通过部署物联网关实现对UPS关键运行参数的24小时不间断采集，打破各站点数据壁垒，实现所有UPS设备的集中监控管理，有效解决传统人工巡检盲区多、效率低的突出问题。

　　2. 为实现故障风险提前预判、应急响应快速高效，项目引入边缘计算技术，在本地搭建专属数据处理节点，对采集到的运行数据进行毫秒级快速分析，精准判断参数是否处于正常范围，在触发本地声光报警的同时，通过‘短信+电话’双重渠道向相关人员远程推送告警信息，构建‘本地预警+远程联动’的双重保障机制，大幅缩短故障响应耗时，提升应急处置效率。

　　3. 为提升系统的整体管控与协同能力，项目自主搭建UPS智能预警管理平台，整合实时监测、智能分析、故障告警、数据备份、远程管控五大核心功能，打通数据感知、传输、应用全环节的壁垒，实现UPS运维工作全流程数字化管控，为现场运维工作提供精准、高效的技术支撑，助力运维模式数字化转型。

　　(四)具体做法

　　1. 数据采集环节：在各收费站UPS设备周边部署工业级物联网关，实现对UPS主机运行状态、电池健康参数等关键数据的24小时不间断采集，确保采集数据的实时性、准确性与完整性，为后续的数据分析、故障预警提供坚实的数据支撑。

　　2. 智能分析环节：依托边缘计算技术，在本地搭建专属数据处理节点，对采集到的运行数据进行毫秒级快速分析，预设合理的参数正常阈值，一旦检测到数据超出阈值范围，立即触发本地声光报警，并同步将异常信息上传至智能预警管理平台，实现故障风险的即时发现、即时预警。

　　3. 预警联动环节：建立“本地声光报警+远程双重推送”的立体化预警机制，当设备出现异常时，系统自动通过短信、电话两种渠道，将故障站点、故障类型、异常参数等详细信息精准推送至运维管理员，确保管理员第一时间掌握故障情况，快速开展应急处置工作。

　　4. 管控管理环节：上线UPS智能预警管理平台，提供清晰直观的可视化监控界面，支持管理员远程查看所有站点UPS设备的实时运行状态，实现设备运维的可视化、集中化管理;建立设备运维标准、作业流程规范、操作手册相结合的三位一体标准体系，推动UPS运维工作从人工经验主导向数字智能管控转变，提升管理工作的透明度与合规性。

　　三、取得成效

　　1. 安全管控目标：实现UPS设备运行状态的实时监测与故障风险的提前预警，彻底转变传统“被动抢修”的运维模式，预警准确率达到100%，有效防范因设备故障引发的收费业务中断风险，筑牢收费站机电系统安全运行防线。

　　2. 效率提升目标：将故障响应时间从传统模式的“小时级”压缩至“分钟级”;通过智能化监控替代传统人工巡检，有效减少人工运维成本，优化人力配置结构，显著提升整体运维工作效率。

　　3. 系统运行目标：系统实现24小时不间断稳定运行，数据采集延迟≤1秒，预警信息推送时间≤30秒，系统连续稳定运行时间≥3000小时，各项运行指标均满足现场运维工作需求。

　　4. 示范推广目标：项目在大浪收费站的实战应用中表现优异，成功处置“1月8日”大浪收费站市电异常事件，有效保障了收费业务的连续稳定开展;形成一套可复制、可推广的UPS智能运维标准方案，填补了收费站UPS智能预警技术应用的行业空白，成为新质生产力在高速公路机电运维领域落地应用的典型示范案例。