黃柳盛

摘 要：近些年來高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)維管理越來越受到社會的關(guān)注，不斷開發(fā)先進(jìn)的在線監(jiān)測與評估設(shè)備，實(shí)現(xiàn)公路狀況的自動采集與數(shù)據(jù)分析，從而對公路以及配套設(shè)備的動態(tài)監(jiān)管。由于高速公路機(jī)電系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，其運(yùn)營管理效率對于高速公路的運(yùn)營管理狀況有著直接的影響。因此提高高速公路機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)營管理水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：智慧運(yùn)維;高速公路;機(jī)電系統(tǒng)管理

中圖分類號：U495 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

近些年來我國高速公路網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展和完善，截止到2019年底，我國高速公路里程超過14萬公里。為了進(jìn)一步提高高速公路的經(jīng)濟(jì)效益，需要完善配套機(jī)電系統(tǒng)的建設(shè)，包括監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)以及供配電系統(tǒng)的建設(shè)。機(jī)電系統(tǒng)的完善確保高速公路的正常經(jīng)營管理。但是高速公路機(jī)電系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，其運(yùn)營管理效率對于高速公路的運(yùn)營管理狀況有著直接的影響。因此提高高速公路機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)營管理水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。智能技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用為高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)維管理發(fā)展提供了新的方向，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控與評估，“智慧運(yùn)維”的提出為高速公路機(jī)電系統(tǒng)經(jīng)營管理能夠提供必要的保障。

1 高速公路機(jī)電系統(tǒng)管理現(xiàn)狀

我國高速公路發(fā)展的高峰期是在21世紀(jì)初，相應(yīng)的高速公路機(jī)電系統(tǒng)也逐漸形成。隨著高速公路及配套設(shè)施的不斷完善，高速公路機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)維也形成了比較完善的系統(tǒng)。近些年來高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)維管理越來越受到社會的關(guān)注，不斷開發(fā)先進(jìn)的在線監(jiān)測與評估設(shè)備，實(shí)現(xiàn)公路狀況的自動采集與數(shù)據(jù)分析，從而對公路以及配套設(shè)備的動態(tài)監(jiān)管。為了更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展，我國需要不斷尋找先進(jìn)的管理理念，在機(jī)電設(shè)備管理與維護(hù)方面尋求突破。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及智能化技術(shù)的推廣應(yīng)用，為高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)維管理注入新的動力。我國自從1980年開始，國家經(jīng)貿(mào)部門就將高速公路機(jī)電系統(tǒng)納入高速公路質(zhì)量評估標(biāo)準(zhǔn)，并規(guī)范了機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)維管理規(guī)范，并要求管理單位需要定期對高速公路機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行評估，從而確保高速公路機(jī)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

目前很多省市的高速公路運(yùn)營單位都認(rèn)識到了高速公路機(jī)電系統(tǒng)改革的重要性，并結(jié)合自身的實(shí)際情況制定了相應(yīng)的運(yùn)維指南和規(guī)范，但是總體來說由于缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此隨著車流量的增加，高速公路機(jī)電系統(tǒng)中存在的問題也逐漸暴露出來，例如管理效率低下、設(shè)備故障率高、日常養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、操作不規(guī)范、報(bào)廢制度不完善等問題，容易導(dǎo)致設(shè)備資源浪費(fèi)。因此需要不斷改進(jìn)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)維模式，進(jìn)一步提高高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行效率。

在高速公路機(jī)電系統(tǒng)建設(shè)過程中，我國一線城市都已經(jīng)建立了相對比較完善的信息管理系統(tǒng)，主要是基于信息化技術(shù)，對高速公路機(jī)電系統(tǒng)從設(shè)備的采購、儲存、維護(hù)、報(bào)廢等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面控制，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、維護(hù)、信息統(tǒng)計(jì)分析等功能，同時(shí)支持設(shè)備在線故障分析，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測設(shè)備的運(yùn)行狀況。高速公路機(jī)電系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，其中包括了收費(fèi)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)中又有大量的設(shè)備，加上不同地區(qū)使用的設(shè)備生產(chǎn)廠家不同，因此采取的技術(shù)復(fù)雜性也相對較高。因此迫切需要建立一套運(yùn)行有效的智能化管理方法。

2 高速公路機(jī)電設(shè)備檢測現(xiàn)狀

近20年來，隨著我國科技的快速發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)不斷發(fā)展，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，且基于智能控制的設(shè)備狀態(tài)評估與分析技術(shù)的快速發(fā)展，使得系統(tǒng)在線監(jiān)測變得更加可靠。此外，傳感技術(shù)以及無線通訊技術(shù)的快速發(fā)展使得監(jiān)測內(nèi)容更加多樣化和準(zhǔn)確，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)水平能夠提高自動化控制水平。目前各省市的交通研究院中都開展了高速公路機(jī)電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控相關(guān)研究，針對設(shè)備運(yùn)行過程中的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行深入分析，通過記錄機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的原始數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，并通過動態(tài)分析機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況來預(yù)測設(shè)備的使用壽命，同時(shí)能夠分析機(jī)電設(shè)備的業(yè)務(wù)狀況，最后通過GIS技術(shù)能夠以可視化的方式將設(shè)備的位置以及運(yùn)行狀況顯示出來，還可以通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)以圖表的方式展現(xiàn)出來，從而對高速公路機(jī)電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了管理信息化與可視化。通過分析機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的變化，預(yù)測設(shè)備性能可能發(fā)生的變化趨勢，從而對設(shè)備進(jìn)行有效的控制。根據(jù)機(jī)電運(yùn)行狀況的變化，分析各部件的性能，并分析各元件對設(shè)備運(yùn)行狀況的影響，從而為設(shè)備的保養(yǎng)提供有效依據(jù)。該系統(tǒng)目前能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)分析、故障檢測、決策處理、GIS位置查詢等功能。

如西安建筑科技大學(xué)開發(fā)了基于ZigBee技術(shù)的高速公路機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)，其主要是利用傳感器+通訊技術(shù)組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，利用傳感器采集機(jī)電設(shè)備相關(guān)環(huán)境參數(shù)并通過無線通訊傳輸給控制器，然后監(jiān)控中心利用B/S架構(gòu)發(fā)布相關(guān)數(shù)據(jù)，用戶能夠通過訪問網(wǎng)站觀察機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。河北高速公路管理部門針對如何提高高速公路機(jī)電設(shè)備在線監(jiān)測速度以及自動報(bào)警功能進(jìn)行深入研究，提出了利用移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)谋O(jiān)控模式，能夠通過嵌入式系統(tǒng)完成遠(yuǎn)程監(jiān)控的任務(wù)，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理之后上傳給監(jiān)控中心。從上述分析來看，我國對于高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)維改革仍處于初級階段，需要學(xué)習(xí)西方陷阱經(jīng)驗(yàn)，一滿足高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)維要求為出發(fā)點(diǎn)，不斷引進(jìn)先進(jìn)的管理技術(shù)，從而提高高速公路的運(yùn)行效率。

3 智慧運(yùn)維在高速公路機(jī)電系統(tǒng)管理中的應(yīng)用效果

3.1 實(shí)現(xiàn)故障在線監(jiān)測與警報(bào)處理

傳統(tǒng)運(yùn)維模式主要是根據(jù)工程師的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工故障診斷，流程為：首先根據(jù)故障表現(xiàn)分析故障原因，然后通過維修或更換設(shè)備修復(fù)故障。傳統(tǒng)運(yùn)維模式對于技術(shù)人員的工作經(jīng)驗(yàn)有著較高的要求，且依賴于人工管理，導(dǎo)致管理人員的工作量增加。但是隨著現(xiàn)代高速公路機(jī)電系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，加上機(jī)電設(shè)備更新速度較快，維修人員的工作量也不斷增加，知識儲備則相對滯后，在實(shí)際工作中不免會發(fā)生各種各樣的問題，對整個(gè)高速公路的運(yùn)行都造成了較大的影響。而智慧運(yùn)維的應(yīng)用則能夠有效解決這一問題，其能夠通過在線故障監(jiān)測與警報(bào)處理來提高管理工作的效率，進(jìn)一步減輕管理人員的工作量，同時(shí)也能夠及時(shí)明確故障位置以及原因，提高故障檢修速度，從而盡早恢復(fù)正常的通行狀況。

3.2 為設(shè)備維護(hù)提供有效的數(shù)據(jù)支持

過往由于高速公路機(jī)電系統(tǒng)尚未形成統(tǒng)一的管理制度，無法對設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行有效評估，同時(shí)傳統(tǒng)管理模式中機(jī)電系統(tǒng)的整合能力較低，無法對機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行統(tǒng)一采集，此外，由于設(shè)備規(guī)格以及類型的不同，采集數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)也不一致，加上過往主要是采取紙質(zhì)維修記錄的方式，很難反映設(shè)備故障存在的內(nèi)在聯(lián)系，這也導(dǎo)致運(yùn)維管理工作比較復(fù)雜，很難制定規(guī)范化的運(yùn)維管理計(jì)劃。而智慧運(yùn)維的應(yīng)用能夠自動采集機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，并利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析設(shè)備故障之間的內(nèi)在聯(lián)系，對設(shè)備敏感部件進(jìn)行預(yù)測，從而做好機(jī)電設(shè)備的日常養(yǎng)護(hù)與部件更換，及時(shí)替換即將報(bào)廢的部件，從而確保機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.3 實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)電設(shè)備，在線預(yù)測故障

傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理主要是由管理人員在巡查中發(fā)現(xiàn)和相關(guān)人員上報(bào)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，但是無法在事前預(yù)測故障，也無法在故障發(fā)生的同時(shí)進(jìn)行警報(bào)，影響了高速公路的正常運(yùn)行。而智慧運(yùn)維支持下，高速公路機(jī)電系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)中的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行有效評估，不但能夠盡早發(fā)現(xiàn)故障或帶病工作設(shè)備，同時(shí)能夠提高維修人員的故障處理速度，確保高速公路的正常運(yùn)行，避免對交通運(yùn)行造成影響。機(jī)電系統(tǒng)能夠通過硬件檢測以及軟件分析獲得相應(yīng)的故障分析結(jié)構(gòu)，并通過控制器進(jìn)行指令傳輸，包括設(shè)備的重啟、系統(tǒng)優(yōu)化、異常情況報(bào)警或程序啟動等方面。

3.4 統(tǒng)一設(shè)備安裝與維修方案

過往由于參建單位不同以及設(shè)備運(yùn)行之后環(huán)節(jié)的變化，在機(jī)電系統(tǒng)建設(shè)、安裝以及運(yùn)維過程中，設(shè)備的接線方式會隨著安裝與維修方案發(fā)生改變，這可能對工程整體狀況造成一定的影響。同時(shí)由于技術(shù)人員在經(jīng)驗(yàn)與習(xí)慣方面的不同，給高速公路機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)維管理帶來了一定的困難。而智慧運(yùn)維模式的應(yīng)用，能夠統(tǒng)一設(shè)備安裝與維修方案，通過建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范設(shè)備安裝與維修標(biāo)準(zhǔn)與制度，從而提高機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)維管理效率。運(yùn)維管理部門可以以系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方案，動態(tài)評估機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況，對運(yùn)行狀況不佳的設(shè)備進(jìn)行提前處理，在故障發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)處理，有助于減少系統(tǒng)故障的發(fā)生。管理單位需要設(shè)計(jì)一套符合實(shí)際的機(jī)電設(shè)備安裝與維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，確保高速公路機(jī)電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行之中能夠獲得相應(yīng)的支持與保障。

4 結(jié)束語

高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)維管理效率對于高速公路的運(yùn)行管理效率具有直接的影響，高速公路機(jī)電系統(tǒng)比較復(fù)雜，涵蓋了多個(gè)系統(tǒng)，任意環(huán)節(jié)發(fā)生故障都會對高速公路的交通運(yùn)行造成一定的影響，因此需要不斷提高高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)維管理水平。智慧運(yùn)維主要是基于現(xiàn)代信息化、智能化技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電設(shè)備的在線運(yùn)行檢測、故障檢測、自動報(bào)警等功能，進(jìn)一步提高了高速公路機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)維管理效率，有助于提高高速公路的運(yùn)行效率。

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