摘要：随着物联网技术的不断研究和落地、新冠疫情的常态化以及2016年《巴黎协定》的签署，在现有的高速护栏清洗装置的基础上，业界将如何改进和优化消杀清洗装置，并将清洗消杀纳入高速公路智能化管理系统的一部分。本文通过对硬件装置的开发现状和物联网软件技术的发展进行描述，在新冠疫情和碳中和的大背景下，探讨基于物联网的高速护栏节能消杀清洗装置的开发趋势。

关键词：高速护栏  消杀清洗  物联网

一、高速护栏消杀清洗的现状

改革开放后我国的经济以及汽车工业飞速发展，人民收入水平迅速提高且汽车价格不断降低。由此伊始，大量的汽车开始进入千家万户，人们的生活半径开始扩张。同时，由于物资地域分配不平衡且人民消费需求快速上涨，交通运输需求也不断增加。由此而产生了大量的基础交通道路建设需求，截止2019年底，我国的高速公路总里程数已经达到了14.26万公里，而高速公路上的护栏总长度也达到了57万公里之长，位居世界第一。为了能够更好的保障驾驶员的视线，让高速公路更加的安全，我们需要对高速公路护栏进行清洗和养护。目前而言，主流的清洗方式就两种，第一种是人工清洁，毫无疑问效率较低，并且在高速上对清洗作业员的人生安全有一定的风险;第二种是机械清洗，大部分都是护栏清洗车进行作业，但因其设备专业程度较高，操作复杂，成本居高不下。总体而言，大部分高速公路的护栏清洗难度和成本仍然较高，清洗效率低，清洗时由于大部分都是通过水车喷洒冲击去污而造成大量的水资源浪费。另外，由于目前的清洗设备设计较为陈旧且不被业界所重视，所以很难清洗到各个位置，未能很好清洗的位置经过长时间风吹雨打，极易造成腐蚀和损坏。随着新冠疫情的爆发之后，各个省份的电梯、扶梯、道路都开始注意病毒的消杀，同样在高速公路上也是类似。但区别于电梯、扶梯等较好作业的位置，高速护栏的消杀清洗则有较大的难度和挑战，在清洗效果并不好的基础之上，还需要增加防疫消杀，给本不好处理的问题增加了难度。

二、高速护栏消杀清洗装置的开发现状

在此现况之下，业界开始提出了各种不同的设计方案并进行开发，力求解决以上困境。在早起，浙江大学机械与能源学院吴文杰设计了一种新型高速公路护栏清洗装置，以护栏本身为导轨，结合插补原理，设计出了高压水洗、毛刷刷洗、抹布擦洗的三层清洗结构，由电机驱动其在护栏上前进作业。其中，由于护栏截面图为M形，抹布的设计采用了插补原理，便能够始终使抹布与护栏面保持良好的接触，不会因为M形的波动而造成抹布离开护栏表面，导致清洗效果差强人意。相反的是，此设计大大改善了清洗效果。另外，由于高压水洗、毛刷刷洗、抹布擦洗分别处理不同强度和大小的污渍，分层次的、针对性的去除污渍，使总体的效果更高，是一种合理且有效的设计方案。并且，由于其结构简单且易于加工，则意味着较低的采购成本和使用、维修成本，不用专门去培养操作人员，简单的了解培训之后即可上手，是一种比较理想的装置。

随着技术的不断提高，业界对清洗过程中不同的情况有了更加细致的要求，不同污渍使用不同的方案进行处理，在完成清洗任务的基础上，降低成本。胡泰等人设计了波形护栏清洗装置，其中M型刷头位于机箱的前半部分，能够与高速公路护栏有较好的接触效果，能够不断地适应波型护栏的波动性变化，提高清洗效果。同时，可以根据护栏表面的污渍灰尘的累积情况调节水流的强度和大小，配套网格状的喷水孔设计能够在全面清洗高速公路护栏的基础上，节约水资源和清洗车的电力资源。另外，其在清洗之后还设计出了一套干燥子系统，将高速公路护栏清洗作业流程进行了完善。干燥子系统是采用聚氨酯海绵制成，通过海绵的吸附性，将护栏清洗之后残留在表面的水滴进行吸除，令其表面快速干燥起来，从而增强了清洗效果，延长了护栏的使用寿命。

三、物联网技术在高速领域的应用分析

在高速公路管理领域，除了硬件的不断发展和设计的优化，以计算机通信为代表的互联网“软件”也逐步开始应用。随着我国高速公路上摄像头和监控仪器的常规化部署，越来越多的信息可以通过图像识别技术进而转化成一种情报，提供给管理人员判断决策的精确信息。物联网技术的产生和应用得益于硬件的高速发展和部署，特别是2016年3GPP发布的NB-loT标准，标志着物联网技术的成熟化，也标志着我国进入后互联网时代。在高速公路物联网方面，早在上世纪80年代我国就开始城市交通自动化控制项目的研制，开创了我国高速公路的信息化征程。随着科技的发展，如何将物联网和高速公路现有的情形进行匹配和结合，以解决目前遇到的困境和问题，实现智慧安全的高速交通管理，我国进行了各种各样的探索，也取得了一定的成果，比如湖南省高速公路物联网平台、山东高速公路的智慧服务区系统的试点工程、江西智慧高速公路的投入运行以及浙江智慧高速APP的上线等。但至今为止，我国的高速公路仍旧处于物理网信息化的初级阶段，如何更加成熟地在高速公路交通管理中接入和使用物联网技术仍需要进一步探索。物联网技术在高速公路交通管理中，可以应用于车路协同、车车协同、人车协同、车警协同。基于物联网的公路养护施工安全智能监管系统应用研究中提到，在公路养护过程中，可以将物联网技术应用于我们的实际问题。在公路养护过程中能够对现场的施工人员的人身安全进行管理和监督以及保障养护施工过程中的安全问题，很多智能化的预警应用和措施也能够在紧急意外突发时为作业人员提供逃生的机会和安全防护。

在常见的物联网实现方式之外，如何实现基于物联网的高速护栏节能消杀清洗装置将是高速公路物联网应用的另外一个研究趋势。随着2016年《巴黎协定》的签署，我国也确定了2030年达到碳达峰，2060年实现碳中和的目标，如何通过现有的技术手段，在解决既有问题的基础上，减少资源浪费和碳的排放，将是未来业界研究的趋势之一。在高速公路护栏除了清洗之外，新冠疫情带来的消杀需求也将逐步在业界展开研究，如何将电梯、扶梯中的消杀装置合理嫁接到护栏清洗装置上来，实现基于互联网的高速护栏节能清洗消杀，或者以其他更加创新的方式实现，都是未来的趋势。

四、结束语

随着物联网技术的不断研究和落地、新冠疫情的常态化以及2016年《巴黎协定》的签署，在现有的高速护栏清洗装置的基础上，业界将如何改进和优化消杀清洗装置，并将清洗消杀纳入高速公路智能化管理系统的一部分，还有待交通部门、企业和高校的研究人员进行广泛而深入的研究。但无论实现方式有何区别，主要的方向将不会偏离，以节能、高效、系统化管理、动态的高速护栏消杀清洗系统会应用在实际的作业中，而非单独的一个装置。系统化、平台化才能将硬件的效能发挥到最大，例如通过物联网监控中心所获得的数据进行计划性安排，对无需作业的路段可以进行巡查验证即可，需要进行作业的进行动态安排，而非简单的周期性、计划性作业。未来的趋势必定是系统化、动态化。

参考文献：

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[5]郭立华. 基于物联网的公路养护施工安全智能监管系统应用研究[J].智慧交通与信息技术.

项目来源  湖汽院学﹝2022﹞1 号文件 湖南汽车工程职业学院公布学校第二批大学生创新创业 培育项目：养殖、人、车、环境消毒一体控制系统研究成果