从高速公路调度业务出发,实现高速公路区域化机电管理,明显提高应急处置能力,及时诱导和调度道路交通,保障高速公路路网的运行畅通,全面提升公众服务水平和能力,建立统一的通信网络平台,实现数据资源共享和网络资源充分利用。即“重点监视、指挥调度、强化管理、服务社会、资源共用”。本文针对以湖北省黄黄高速公路管理处的区域化机电系统的设计与应用为例,对高速公路机电系统设计与实现的理论和方法进行了比较全面、系统的探索研究。首先,从高速公路路网现状,以及路网发展的背景,并结合国内外相关研究现状,阐述了在高速公路机电系统中,引入区域化管理的的目的和意义。第二,对高速公路机电系统相关的理论和一般方法进行了总结。具体为：(1)基本概念。包括高速公路监控、收费、通讯、供配电等系统的基本概念,以及高速公路机电系统的发展历程。(2)介绍区域级高公路机电系统管理模式,通过对比分析各模式的适用情况。(3)结合高速公路机电系统存的的问题,分析区域级机电系统的必要性和设置条件。第三,以湖北省黄黄高速公路管理处为例,设计了该管理处的区域级机电系统。首先结合高速公路机电系统的特征,分析了系统设计的总体原则和目标；接着,阐述了系统的设计总体框架和设计内容。第四,设计了黄黄高速公路管理处的监控系统、收费系统和通信系统,提出了各系统的设计功能,并对各系统的关键功能进行设计。本论文以黄黄高速公路管理处实际系统设计需求为出发点,提出了切实可行的高速公路区域级机电系统的设计和实现建议,以提高高速公路通行效率,减少机电设施故障,提升区域级机电管理水平,也为其它公路的区域级机电系统设计与实现提供了科学的参考方法。