彭繼業(yè)

摘要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迅速，我國(guó)的高速公路建設(shè)的發(fā)展也有了改善。高速公路上使用的機(jī)電設(shè)備種類和數(shù)量眾多，位置分散，安裝位置檢修困難，機(jī)電設(shè)備的養(yǎng)護(hù)一直是維護(hù)人員的難題。傳統(tǒng)的機(jī)電運(yùn)維系統(tǒng)只具備信息管理功能，數(shù)據(jù)依靠人工錄入，必須同時(shí)配備完善的管理制度和具有強(qiáng)有力的執(zhí)行才能發(fā)揮作用，在實(shí)踐中效果不佳，效率提升不明顯。新時(shí)代的高速公路機(jī)電設(shè)備智慧運(yùn)維系統(tǒng)，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的救火式運(yùn)維思維，用預(yù)防性維護(hù)方式，變被動(dòng)維修為主動(dòng)維護(hù)，提高機(jī)電設(shè)備的可用率，才能以最低成本發(fā)揮機(jī)電設(shè)備的最大效能。

關(guān)鍵詞：信息化;高速公路;機(jī)電系統(tǒng);運(yùn)維管理體系探析

引言

隨著高速公路交通管理的信息化、智能化發(fā)展，機(jī)電設(shè)備在高速公路上應(yīng)用越來(lái)越多，地位越來(lái)越重要，對(duì)機(jī)電設(shè)備的養(yǎng)護(hù)要求也越來(lái)越高。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的全生命周期管理，需要將機(jī)電設(shè)備的靜態(tài)信息（設(shè)備的類型、品牌、型號(hào)、數(shù)量、金額、采購(gòu)時(shí)間等）和維護(hù)動(dòng)態(tài)信息（設(shè)備的維護(hù)時(shí)間、地點(diǎn)、內(nèi)容、維護(hù)人員、巡檢、維護(hù)記錄、維護(hù)檔案等）以及實(shí)時(shí)狀態(tài)信息（如設(shè)備的工作電壓、電流、環(huán)境溫度、濕度、接口狀態(tài)、通信鏈路狀態(tài)等）通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，為高速公路運(yùn)維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊提供數(shù)據(jù)依據(jù)。通過(guò)運(yùn)維系統(tǒng)的專家診斷模塊對(duì)故障進(jìn)行預(yù)警與精確判斷，智能派單，可以有效縮短機(jī)電設(shè)備的故障發(fā)現(xiàn)及修復(fù)時(shí)間，提高養(yǎng)護(hù)效率，改變傳統(tǒng)高速公路機(jī)電運(yùn)維被動(dòng)、落后的局面。

一、系統(tǒng)架構(gòu)

（一）系統(tǒng)功能

為實(shí)現(xiàn)主動(dòng)運(yùn)維的目標(biāo)，高速公路機(jī)電運(yùn)維系統(tǒng)除了具備常規(guī)的信息管理、倉(cāng)庫(kù)管理和工單流轉(zhuǎn)功能外，還應(yīng)具備以下功能：（1）集計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、人力資源、機(jī)電設(shè)備資源、專家分析系統(tǒng)于一體，既具有機(jī)電設(shè)備的靜態(tài)信息（設(shè)備的類型、品牌、型號(hào)、數(shù)量、金額、采購(gòu)時(shí)間等），又具有機(jī)電設(shè)備的動(dòng)態(tài)信息（設(shè)備的安裝位置、維護(hù)時(shí)間、內(nèi)容、維護(hù)人員、巡檢、維護(hù)記錄、維護(hù)檔案及連接端口、拓?fù)鋱D等）。（2）實(shí)時(shí)采集機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)信息（如設(shè)備的工作電壓、電流、環(huán)境溫度、濕度、接口狀態(tài)、通信鏈路狀態(tài)等），結(jié)合設(shè)備的地理位置信息，直觀地將設(shè)備狀態(tài)、維護(hù)工單狀態(tài)顯示在GIS地圖上，并可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)端隨時(shí)隨地查看。（3）根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障原因，提供檢修處置方法，并對(duì)采集回的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析、挖掘，對(duì)整體和局部的設(shè)備運(yùn)行情況作出研判和預(yù)警。（4）支持靈活自定義報(bào)表，能快速提供決策所需的數(shù)據(jù)。

（二）系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，用戶交互頁(yè)面使用HTML5開發(fā)，無(wú)論在電腦上還是手機(jī)終端上訪問(wèn)，看到的頁(yè)面內(nèi)容都相同，操作方式也一樣。系統(tǒng)由前端采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)匯總系統(tǒng)、運(yùn)維應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)四部分組成。前端采集系統(tǒng)部署在各收費(fèi)站/隧道管理站，負(fù)責(zé)定期檢測(cè)機(jī)電設(shè)備的工作狀態(tài)，將獲取的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)匯總模塊。數(shù)據(jù)匯總系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收各站點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，再入庫(kù)。數(shù)據(jù)匯總系統(tǒng)部署在中心機(jī)房，當(dāng)采集點(diǎn)數(shù)量多的時(shí)候也可以分級(jí)部署。采集數(shù)據(jù)先按路段匯總到路段中心，再匯總到中心機(jī)房，最后入庫(kù)，以減少中心節(jié)點(diǎn)的壓力，避免在采集時(shí)瞬間涌入大量的數(shù)據(jù)流量和數(shù)據(jù)處理量，造成資源瓶頸。運(yùn)維應(yīng)用系統(tǒng)部署在中心機(jī)房，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)分析，響應(yīng)用戶的服務(wù)請(qǐng)求，流轉(zhuǎn)工單等。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)部署在中心機(jī)房，用來(lái)保存應(yīng)用數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。

二、前端數(shù)據(jù)采集模塊

在各個(gè)高速公路路段設(shè)置數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，該采集節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)按照各機(jī)電設(shè)備的通信協(xié)議，定時(shí)采集本路段的所有可監(jiān)控的機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)信息，并推送到中心平臺(tái)的消息中間件。采集節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)向接收模塊發(fā)送心跳信息，報(bào)告本采集點(diǎn)的狀態(tài)。設(shè)定為每2min向接收模塊發(fā)送心跳信息，接收模塊3次沒(méi)有收到心跳信息，會(huì)將該采集節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)設(shè)置為連接中斷，直至再次接收到該節(jié)點(diǎn)的心跳消息后，將狀態(tài)設(shè)置為正常。一旦采集節(jié)點(diǎn)與中心平臺(tái)的通信連接斷開，中心平臺(tái)需要把該采集節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集的區(qū)域設(shè)置為不可采集狀態(tài)，并產(chǎn)生告警信息。采集的規(guī)則必須事先在后臺(tái)定義，采集節(jié)點(diǎn)訂閱消息隊(duì)列的規(guī)則消息。采集節(jié)點(diǎn)在第一次啟動(dòng)時(shí)，向中心平臺(tái)采集接收服務(wù)模塊請(qǐng)求下載采集規(guī)則數(shù)據(jù)，然后將接收到的采集規(guī)則數(shù)據(jù)保存到指定目錄，以便采集模塊讀取。一旦采集中心的采集規(guī)則配置有變化，配置信息模塊需要實(shí)時(shí)將采集規(guī)則和采集范圍下發(fā)到采集模塊。在采集數(shù)據(jù)過(guò)程中，當(dāng)前端采集節(jié)點(diǎn)與平臺(tái)中心通信中斷時(shí)，應(yīng)當(dāng)把采集數(shù)據(jù)保存到緩存中，待通信恢復(fù)后再上傳。上傳數(shù)據(jù)要根據(jù)時(shí)間順序，優(yōu)先把離當(dāng)前時(shí)間最近的數(shù)據(jù)上傳，上傳成功后，再把該數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除。這樣可以保證采集機(jī)和中心平臺(tái)斷線的情況下，采集的設(shè)備信息不丟失。當(dāng)緩存的歷史數(shù)據(jù)量過(guò)大時(shí)，還能保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)反映的是當(dāng)前的設(shè)備狀態(tài)。系統(tǒng)前端采用SQLite實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存，他是一款簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)，占用資源非常少，只需要幾百K的內(nèi)存，支持Windows/Linux/Unix等主流的操作系統(tǒng)，同時(shí)能夠和很多程序語(yǔ)言相結(jié)合。

三、融入智能技術(shù)豐富智能化功能

在機(jī)電系統(tǒng)中存在種類繁多的機(jī)電設(shè)備，故障類型也很多，被動(dòng)運(yùn)維模式?jīng)]有辦法保證設(shè)備都得到管理。通過(guò)利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，能夠讓故障信息和維修信息通過(guò)圖片、文字以及視頻的方式得到完整記錄，和運(yùn)維流程實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，從而可以讓不同部門和不同崗位形成統(tǒng)一的理解。即使遇到事故，可以保證有據(jù)可查，細(xì)化故障分類以及維修流程，讓數(shù)據(jù)庫(kù)更加豐富有效。智慧運(yùn)維的使用讓故障和響應(yīng)效率大大提高，在很大程度上提高運(yùn)維效果，使得運(yùn)維管理的水平得到提高。通過(guò)在線巡檢的展開，可以遠(yuǎn)程進(jìn)行故障的診斷，檢修人員不需要到現(xiàn)場(chǎng)，就可以對(duì)故障原因進(jìn)行分析，定位故障具體位置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷。檢修人員不再需要親自到現(xiàn)場(chǎng)分析故障原因。甚至部分系統(tǒng)故障可以遠(yuǎn)程進(jìn)行修復(fù)，讓運(yùn)維工作的成本和時(shí)間得到大量的節(jié)約。例如：使用AI技術(shù)分析監(jiān)控視頻，針對(duì)信號(hào)丟失、顏色異常、畫面干擾、清晰度異常等情況展開分析，系統(tǒng)獲得視頻的巡檢數(shù)據(jù)，展開自動(dòng)化巡檢。如果監(jiān)控?cái)z像機(jī)發(fā)生故障，系統(tǒng)分析光纖線路、服務(wù)器等設(shè)備，查找故障原因。運(yùn)維業(yè)務(wù)形成的數(shù)據(jù)同樣可以深入使用，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的深入分析，可以分析運(yùn)維工作的不足，讓運(yùn)維管理得到優(yōu)化，從而更好地進(jìn)行監(jiān)控業(yè)務(wù)的服務(wù)，為公眾出行展開服務(wù)。此外，智慧運(yùn)維系統(tǒng)介入子系統(tǒng)，包括視頻監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警、供配電以及監(jiān)控等系統(tǒng)，能夠?qū)⒆酉到y(tǒng)數(shù)據(jù)接入進(jìn)來(lái)，如故障信息數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)以及性能數(shù)據(jù)等。為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能還需要系統(tǒng)具備開放的標(biāo)準(zhǔn)接口，能夠接受系統(tǒng)數(shù)據(jù)，從而做出系統(tǒng)地響應(yīng)。根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)備報(bào)警信息，可以自動(dòng)生成詳細(xì)的運(yùn)維事件，用戶可以自行定義事件策略，按照設(shè)備編排模型。智慧運(yùn)維管理使用Web、云計(jì)算，以及移動(dòng)APP構(gòu)建電子系統(tǒng)，對(duì)事件進(jìn)行跟蹤維護(hù)，電子化處理運(yùn)維流程，方便于運(yùn)維的管理和執(zhí)行。同時(shí)服務(wù)計(jì)費(fèi)、服務(wù)商考核也獲得了數(shù)據(jù)依據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)高速公路機(jī)電運(yùn)維手段效率低、自動(dòng)化程度低、維護(hù)成本高等問(wèn)題，闡述筆者在高速公路機(jī)電智慧運(yùn)維方面所進(jìn)行的探索與實(shí)踐。通過(guò)研究應(yīng)用自動(dòng)監(jiān)測(cè)、Lora技術(shù)、專家系統(tǒng)、時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)智慧運(yùn)維系統(tǒng)，并在實(shí)踐應(yīng)用中縮短故障處置時(shí)間，發(fā)現(xiàn)存在的隱患并及時(shí)修復(fù)，提高運(yùn)維效率，從而為高速公路機(jī)電設(shè)備的運(yùn)營(yíng)安全提供有效保障。因此，本系統(tǒng)隨著高速公路機(jī)電設(shè)備的不斷增多，維護(hù)工作量的不斷增長(zhǎng)，將具備越來(lái)越好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]張林妮.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速公路機(jī)電養(yǎng)護(hù)信息管理系統(tǒng)[J].中國(guó)交通信息化，2018（8）：113-115.