基于物联感知技术的高速公路机电设施设备精细化管理系统

胡明晖

山西交通科学研究院集团有限公司，山西 太原 030006

随着高速公路建设技术的完善，服务水平的提升，机电设施的作用日渐凸显，设备的运行和管理作用也越发凸显。因此，高速公路的机电设备必须要进行精细化管理，构建精细化管理系统，在云计算、大数据等技术的支持下，构建机电设备精细化管理系统，加强平台管理水平，提高高速公路的社会服务水平，提高公路的运行质量和运行速度。

1 高速公路机电设备精细化管理必要性

机电系统是高速公路系统的重要构成系统，其管理随着机电系统的逐渐扩大而需要不断提高管理水平，为了保证高速公路能够顺利运行，建立联网机电系统是当前机电设备管理的主要发展方向。但是，由于高速公路建设规模不断扩大，机电系统在各地分布比较散落，有些机电设备的运行、数量、性能等管理上会出现各种问题，而机电系统在高速公路管理工作中所起到的作用又比较大，机电系统一旦发生事故，对整个公路的正常、安全运行都会造成巨大的影响，甚至会影响整个公路交通网络[1]。基于此，为了确保高速公路机电系统能够正常运行，必须要完善当前的机电管理机制，使其能够与当前高速公路发展相匹配，对机电设备实现精细化管理能够实时了解机电设备运行情况，及时更换维修机电设备，降低运维成本，提高系统运行效率，确保高速公路的机电系统良好运行，为其安全、顺利运行奠定坚实的基础。

2 机电设备精细化管理系统架构技术

2.1 设备寿命预估技术

机器设备在使用的时候为了保证其能够维持稳定运行，需要进行定期的维护以确保其使用寿命。在机电设备管理系统中，对设备寿命进行预估也是系统架构的重要技术，机电系统中关于设备使用信息的记录和分析是寿命预估的关键点，系统通过统一建立信息数据库，将设备的基本信息、使用情况、历史状况等信息记录在库中，系统会根据记录的信息分析、预估整个设备及其零部件的使用寿命，提前做好设备维护工作，确保机电系统能够保证稳定运行，提高设备的运行效益和使用率[2]。

2.2 数据分析处理技术

本文使用的高速公路机电设备精细化管理系统技术是在物联感知技术的基础上进行的，也就是云计算下的物联网+互联网融合，通过网络大数据的挖掘、分析处理汇总、分析机电系统中的大量数据，进而在信息处理系统的基础上为设备管理提供坚实的基础[3]。此外，机电设备的日常巡检所获得的相关数据也需要进行上传，物联网传感器会将实时信息产生的大量数据传输到机电系统平台中，云计算、物联网和互联网三者之间的交互为云计算工作提供了大量的数据分析信息。

2.3 设备身份辨别技术

由于机电管理工作十分复杂，信息的追踪也比较困难，本系统利用信息化方式对机电系统进行统一编码，通过物联网技术来强化系统内编码的识别性，进而提高整个系统的管理效率，将机电设备从投入使用到报废的整个过程中涉及的使用、维修信息记录标识统一起来，为机电系统的维护、备件、供应等工作奠定技术保障，提高系统的整体管理质量[4]。

3 物联感知技术下机电设备精细化管理系统设计

3.1 管理系统总体设计

高速公路机电设备的精细化管理系统总体设计是基于信息安全、机电养护标准的基础上，利用网络支持、数据采集、数据管理等业务数据结构形成的，平台模块包括设备管理、状态运行、预警和分析等[5]。

如图1 所示，整个系统结构分为6 个层次：第一个层次为用户层次，其中包括管理结构中的决策、应急、信息管理、客服与机电维修这几个部门；第二个层次为系统功能支持层，其中涉及的是设备及其状态、维修、日常、库存、预警、数据分析及计划进度这几个方面的管理工作；第三个层次为系统软件支持层，其中涉及的主要是GIS 图层、数据传输、分析、采集、Web，以及短信、文档等方面的服务管理工作；第四个层次为数据层，其中包括的数据库为设备、维修、养护、库存等信息数据库；第五个层次为网络支撑层，该层次涉及的技术更偏向于通信技术，如通信专网、内外部网络等技术和设施；第六个层次为数据采集层，该层次主要是针对设备运行监控、维修记录、日常巡查养护信息等方面的记录工作。

图1 系统总设计示意

3.2 管理系统具体设计

3.2.1 基础设计

管理系统的运行需要设备基础参数数据提供支撑，该部分的设计包括交通路段、设备位置、设备档案、供应商及养护机构等参数信息数据。

3.2.2 设备养护

高速公路机电设备的养护管理工作涵盖了设备的日常养护与专项维护两部分内容。其中，设备的日常养护工作是根据移动巡检所获得的信息将这些信息传输到平台中，平台会根据传输的信息分析机电设备状态，进而制订巡检计划，确定计划的实行，在进行日常巡检工作时，一旦发现设备存在故障，则需要及时处理，同时按照计划完成情况对巡检工作展开全面的跟踪管理工作。而在设备的专项维护工作中，是在日常巡检基础上对其中发现的重大设备故障维修工作展开管理，首先需要将设备故障上报到管理层，管理层会根据情况制订维修计划，之后会将维修工作分派到维修人员手中，维修人员制订设备维修计划，同时系统会对维修计划的执行情况进行跟踪调查，维修完成后会有专门的管理人员对设备情况进行验收，整个流程确保机电设备的维修养护有效、顺利，进而为设备的正常运行提供保障。

3.2.3 机器检测

通过物联网技术对机电设备的具体运行形态进行动态感知工作，实时监控机电设备的运行情况，通过GIS 平台将机电设备管理系统的运行情况全面呈现来，掌握机电设备的实时运行数据。

该功能为机电设备情况的监控检测工作提供了便利，具体表现在以下几个方面：第一，通过GIS 地图模式将整个公路系统中的机电设备展现出来，设备养护人员会根据GIS 地图呈现的设备情况掌握公路每个位置上的设备安装、运行信息。第二，该功能会对机电设备养护和故障维护等方面的信息提供实时支撑，将每一部分的故障责任具体落实到相应的维护检修人员和管理人员身上，实现了设备维护工作的随时追溯[6]。第三，利用系统本身的自动预警与平台巡检上报等功能迅速通知各部分的维修人员对故障设备进行维修，确保维修工作顺利高效，保障设备能够尽快地运行下去，以便高速公路的运行安全、高效。第四，机电设备的使用寿命不同，系统通过对设备寿命的预估来计算设备的更换时间、维修周期、报废时间预警等，系统通过计算会自动提醒相关人员及时更换维修设备，以保证设备不断层，持续维护高速公路系统的运行。第五，利用数据分析统计功能，对设备的维护工作、完好情况、使用寿命等相关指标进行汇总，同时按照不同用户角色以不同维度形式汇总表现出来。

4 结语

随着社会经济的发展，高速公路在经济发展中发挥的作用日渐凸显，其中机电设备的管理工作也已经提上日程。机电设备的精细化管理系统在我国一些省市已经被广泛应用，该系统的使用使得机电设备的维护工作更加迅速，质量也更高，机电养护从被动变为主动，机电设备及时有效的维护为其稳定运行、安全运行提供了强有力的支持。本文通过对设备寿命、数据分析处理及设备身份识别等技术的介绍，为系统设计中整个架构设计提供了技术保障，根据系统的整体架构对系统各部分设计进行了阐述，使系统在基础层、养护阶段及检测等方面的设计都有着科学的依据，为机电设备的精细化管理运行提供了保障，提高了高速公路的运行质量。