楊 松,唐 毅,韓 霄,于 迪

(浙江省交通科學研究所,杭州 310006)

0 引 言

高速公路建成開始營運以后,高速公路經營公司的日常工作除了收費以外,主要是對高速公路的機電設備進行維護。由于高速公路的行業(yè)特殊性,在設備維護方面具有較高要求。目前,全國各條高速公路都投入了大量人力物力,以保障線路上設備的正常運行。然而高速公路上的機電設備數量多、分布廣、維護不定期的特點使廣大的技術維護工作疲憊不堪,尤其是設備的日常巡檢維護。維護過程中產生的維護數據由維護人員通過手工錄入的方法來形成電子文檔或紙質文檔,但由于高速公路機電維護量大,維護設備分散,日常巡檢維護存在手工記錄維護信息速度慢、效率低、難以監(jiān)管、不便于后期數據分析等弊端。同時由于缺乏相應的監(jiān)督管理機制,設備維護工作常常不能得到真正的貫徹落實,對維護人員工作的考核也沒有依據可言。

解決上述問題的關鍵應從三個方面入手:一是加強機電設備巡查管理,實現巡檢管理信息化、網絡化、規(guī)范化,對巡檢人員和被巡檢對象進行科學準確的監(jiān)控。二是加強對小站設備運行狀況的掌控,特別是對小站的UPS、柴油發(fā)電機等重要設備的運行情況,應實現設備狀態(tài)的實時監(jiān)控和異常報警。三是加強高速公路機電設備相關信息系統(tǒng)的整合,以達到信息共享的目的。

1 系統(tǒng)設計

研發(fā)的系統(tǒng)分為日常巡更子系統(tǒng)、智能檢測子系統(tǒng)和機電設備管理系統(tǒng)接口模塊三大功能,系統(tǒng)功能如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能圖

日常巡更子系統(tǒng)主要功能是通過巡檢內容電子化,利用智能化的電腦運算,有效地避免漏檢、記錄不清等情況的發(fā)生,使巡檢工作規(guī)范化、標準化、科學化管理思想的實現得以保證,為維護人員的工作考核直接提供可量化的巡檢到位率和設備完好率等數值依據。

智能檢測子系統(tǒng)主要功能是利用可編程序控制器PLC、傳感器、VPN隧道和模擬采集技術構建一體化主機,實現一線關鍵設備的實時監(jiān)控。當出現異常情況時,自動以聲光報警提示,以提高巡檢的效率和維護管理效率。

機電設備管理系統(tǒng)接口模塊主要功能是為了實現智能巡更系統(tǒng)與原有機電設備管理系統(tǒng)相融合,也為其他相關信息系統(tǒng)的互聯(lián)預留接口。研發(fā)的配套接口模塊,以解決設備信息共享的問題,整合信息資源。

系統(tǒng)通過統(tǒng)一的采集服務器實現數據共享。采集服務器通過數據接口同機電設備管理系統(tǒng)等已建管理系統(tǒng)進行對接,實現高速公路信息資源的整合,更好地為高速公路暢通、安全服務。具體系統(tǒng)架構如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)架構圖

2 系統(tǒng)研發(fā)

2.1 日常巡更子系統(tǒng)

日常巡更子系統(tǒng)運用RFID技術,借助PDA(掌上電腦)的移動辦公平臺,配合標準的三層C/S數據架構和智能化、自動化的PC機應用程序,形成了智能化的分配維護任務、刷卡記錄到位,用掌上電腦顯示和記錄巡檢數據的高速公路機電設備巡檢系統(tǒng)。管理人員制定要檢查的單元、維護標準和周期性的任務模板,系統(tǒng)便會按照任務模板自動生成維護任務,維護人員只需按照任務要求到現場用PDA上的讀卡器刷卡巡視,并按照PDA顯示的設備巡檢標準記錄結果。數據回傳后,即可馬上得到巡視統(tǒng)計數據和報表。管理人員根據采集的數據進行統(tǒng)計分析,以考核巡檢人員的工作情況以及機電設備運行狀況。該系統(tǒng)由工作站、PDA維護儀、采集服務器和貼在設備上的電子標簽四部分組成。系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)示意圖

2.2 智能檢測子系統(tǒng)研發(fā)

通過對試點高速路段的情況進行分析比對,發(fā)現對小站設備運用自動檢測系統(tǒng)能很好地解決維護人員緊張和維護距離分散等問題,并能實現小站機電設備運行狀況的實時監(jiān)測、實時報警,有利于提高機電設備平均無故障時間和平均可修復時間。智能檢測子系統(tǒng)通過采用電壓繼電器的傳感檢測方式檢測UPS、柴油發(fā)電機輸入電壓的質量,跟蹤它們的工作狀態(tài),通過溫濕度傳感器將UPS房的溫濕度以及收費車道的緊急報警信號整合設計,既達到UPS、柴油發(fā)電機無故障運行,隨時監(jiān)測電壓和工作環(huán)境狀態(tài),又能隨時了解車道緊急情況。本系統(tǒng)由UPS檢測、柴油發(fā)電機檢測、溫濕度檢測、車道報警等構成,由中心管理軟件進行管理并處理。每個收費站分別采用壹臺數據采集服務器,系統(tǒng)構架圖如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)構架圖

3 系統(tǒng)實施

研發(fā)的系統(tǒng)已在龍麗麗龍高速公路某中心所及下轄站點進行了6個月的試點應用。該中心所轄機電設備已全部開始使用該系統(tǒng)進行設備巡檢。該系統(tǒng)界面清晰,操作方便,運行穩(wěn)定、可靠,巡檢人員通過系統(tǒng)制定巡檢任務并下載到掌上電腦,巡視時攜帶掌上電腦按照巡視任務開展巡視工作,通過讀卡器讀取附屬在設備上的電子標簽進行到位確認,按照系統(tǒng)既定的規(guī)范化流程進行巡視,系統(tǒng)各功能模塊完全滿足巡檢業(yè)務需求。實施具體效果如下:

(1)提高了中心所機電設備的故障診斷和運行狀況預測水平,對巡檢人員管理和績效考核的有效手段,并實現了對巡檢人員工作狀態(tài)的監(jiān)控,標準化的巡檢項目和規(guī)范化的缺陷輸入,避免了錯巡漏巡情況的發(fā)生,有效地保證了巡檢質量。

(2)機電設備管理人員可方便清楚地了解每一次巡檢的各個環(huán)節(jié),具體到巡檢中的每一個工作地點的作業(yè)時間,每一臺設備的檢查項目等。每月使用掌上電腦巡檢系統(tǒng)進行機電設備維修,系統(tǒng)便可自動記錄設備故障時間,生成設備完好率,實現了“無紙化辦公”,有效提高了設備的巡檢管理水平,進一步確保機電設備的安全可靠運行。

(3)加強了對關鍵設備的監(jiān)控。對關鍵設備和車道異常報警信息進行了全面的整合,能有效預防設備故障和車道報警延誤的發(fā)生,提高了設備完好率、平均無故障時間和報警應急能力。

圖5 試點中心所維護效率分析圖

4 主要創(chuàng)新點

4.1 高速公路機電設備巡檢管理和設備監(jiān)測預、報警方式的創(chuàng)新

系統(tǒng)實現了巡檢管理的標準化、規(guī)范化、高效率和關鍵機電設備使用條件、運行狀況和突發(fā)事件的預、報警,提高了設備完好率、平均無故障時間和平均可修復時間。機電設備監(jiān)測預、報警設備從執(zhí)行層、管理層、決策層三層管理入手,實現機電設備維護信息的電子化采集和自動化統(tǒng)計分析,實現機電設備預、報警信息的整合。

4.2 采用一體化綜合巡檢報警主機實現各類監(jiān)測數據的無縫整合

高速公路穿越廣大農村,供電資源地域分散。電壓波動是影響用電設備正常、安全運行的最主要因素。當電網發(fā)生電壓較大范圍波動時,連接在電網上的敏感設備是否能承受該電壓波動成為亟需關注的問題。因此,準確監(jiān)測敏感設備供電電壓波動的實際情況,及時采取有效措施,可改善敏感設備運行狀況和提高使用壽命。一體化綜合巡檢報警主機采用監(jiān)測市電、UPS、柴油發(fā)電機輸出電壓質量、機房溫濕度以及將收費車道的緊急報警信號整合后發(fā)送到監(jiān)控中心,隨時了解設備的使用情況和運行情況,以提高機電設備維護管理效率。高速公路各類監(jiān)測數據的采集和整合如圖6所示。

圖6 監(jiān)控數據的無縫整合

4.3 傳感采集技術與PLC技術等在智能巡更系統(tǒng)中的集成應用

采用各類成熟技術的組合應用,結合高速公路現有的網絡、信息等資源并將之靈活應用于高速公路機電設備日常維護巡檢中,保障營運工作可靠進行。系統(tǒng)技術整合如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)技術整合圖

5 結 語

隨著交通企業(yè)轉型的需要,高速公路把提高服務和安全提到了重要的位置,系統(tǒng)的研究與應用規(guī)范了高速公路機電設備維護巡檢的工作模式,提高了維護人員的工作效率,減輕了管理人員的管理壓力,能滿足高速公路機電設備現代化管理的要求,且具有很強的操作性和易用性,切合高速公路維護管理的趨勢,成果應用具有普遍性,適合大部分的高速公路維護管理,具有很好的推廣前景。

[1]韓直.公路隧道機電系統(tǒng)的現狀與發(fā)展[J].地下空間,2002,22(2):127-129.

[2]余林.多媒體通信的關鍵技術及其發(fā)展趨勢[J].山西科技,2006,(6):29-31.

[3]朱志祥,王瑞剛.IP網絡多媒體通信技術及應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2007.