新ETC时代联网机电系统运维管理工作的思考

邓 翔

(湖南省高速公路集团有限公司, 湖南 长沙 410003)

0 引言

自2019年5月交通运输部部署深化收费公路制度改革取消高速公路省界收费站目标任务后，湖南省克服时间紧、任务重、压力大、涉及面广、技术要求高等困难，按交通运输部“远近结合、统筹谋划，科学设计、有序推进，安全稳定、提效降费”的要求圆满完成各项任务，于2020年1月1日零点，取消境内25个省界收费站，成功切换新的收费系统，实现全国联网运行；2020年5月6日，全面打赢“第十战役”，正式恢复正常收费。目前，新联网机电系统运行总体正常。湖南省完成取消高速公路省界站工程建设后，如何进行有序收费，如何做好ETC门架系统、ETC收费车道及混合车道系统的运行维护，确保联网机电系统的安全正常运营，成为机电运维工作的重点。

1 研究背景

1.1 维护涉及范围大

新ETC时代外场设备点位维护量增大，机电系统设施种类增多，机电系统科技水平更加前沿化，对机电系统运维标准化、规范化、流程化管理提出了更高要求。

1.2 运行保障要求高

全国联网收费对于收费业务持续运行保障提出更高要求，而机电系统运行的稳定性和维修时限性是其重要基础。机电系统须实现主动、智慧、高效的运维模式，同时为新ETC时代预留接口。

1.3 海量数据处理应用难度大

交通大数据融合共享，各类数据资源显著增加，应用即将迎来爆发式增长。必须对海量数据进行有效处置和深度应用，实现数据辅助决策、科学养护，助力智慧交通发展。

2 技术发展概况

2.1 机电运维模式的3个发展阶段

机电运维模式发展3个阶段如图1所示。3种运维状态的核心差别是其背后的支撑系统，即从故障后维修的人工判断到预防性维修机器判断，技术层面上实现跨越的核心是对设备状态数据的采集与赋能。结合新ETC时代下对机电运维工作带来的挑战，除了运维平台系统的进化升级，与其相应的各项制度改革包括人员培养及管理、运维队伍框架的变革及调配等也都是要综合考虑的重要因素。

图1 机电运维模式发展3个阶段

2.2 预测性维修

2.2.1基础设施智能化升级

通过对原有机电设备改造和新型机电设备应用，特别是利用新一代传感器设备对基础设施的智能化升级，以实现全网设备运行状态数据的即时反馈，支持各种高速场景全维度的设备状态和环境数据监测，为运维业务子系统建设提供基础支撑。

2.2.2运行管理智能化转型

通过重构岗位布设，精细化岗位分工，提升员工技术，提高运维效能，同时细化考核机制，配合信息化手段，提升协同处置能力。同时，合理安排自维、代维、专业性维护比例，引入竞争机制，合理进行市场化维护运作。

2.2.3数据运用智能化创新

建设一个具有融合拓展功能的运维平台架构(见图2)，包括设备状态全要素感知系统(在线监测设备环境状态)、机电设备全周期管理系统(设备基本信息、空间定位信息、各项运行数据、维修台账、维修记录等)、运维人员调度管理系统(分级分类处理设备运维问题、一体化流程化运维调度、全过程可控可追溯)等，用信息化手段实现机电运维过程中数据的智能化运用。

图2 设备运维平台架构

2.2.4业务模式智能化转变

业务模式智能化可将问题的发现由人工上报向主动预警转变、问题的解决由延时处理向即时清除转变、运维策略由人为经验向数据辅助研判转变。

2.3 智能化机电运维平台建设

2.3.1平台架构

前期规划建设一个具有融合拓展功能的平台架构，在总体平台架构内，构建一系列“小而优”的具体业务应用子系统。

2.3.2业务支撑

以解决实际问题为导向，广泛积累数据。

2.3.3迭代升级

中期快速完成系统迭代升级，各子系统有效数据回馈平台形成数据闭环。

2.3.4数据挖掘

后期对积累的运维业务数据进行大数据分析和挖掘，配合技术的发展，快速通过已积累数据释放生产力，加速新技术应用。

3 智能化机电运维管理关键技术

在新ETC时代，联网机电系统分为监控、收费、通信3大系统，其中监控又分为路面环境监控、视频监控、隧道照明、通风、供配电、控制PLC、电力远控、紧急电话及广播等十几个子系统；收费系统也可细分为车道控制系统，入口治超、联网收费系统、ETC系统、路面门架识别、机房设备及管理等诸多子系统，还有计算机系统及VPN网络、安全防范系统、道路测控装置、路面敷设的通信管道、大量的光电缆等。在新形式下，如何有效运维各个机电子系统并发挥其功能，协调各个厂商、运维单位、第三方技术支持及检测机构并进行有机的管理、联系和运营成了目前亟需解决的问题；如何搞好机电系统运维工作，对于管养单位提出了更高的要求。管养单位应该根据所辖区域范围、机电系统特点、人员配置情况，充分调研、逐步摸索和探讨合理的运维管理工作思路，需要逐步形成有效机电系统综合管理的手段和办法。

3.1 运维管理体系和机制重构

取消省界收费站后，建立与完善适应新形势的联网机电系统管理体系，以满足新联网系统运营管理需求。

建立标准化管理体制，对机电系统运维管理架构的组成、岗位设置、人员编制进行合理化、标准化配置，进一步降低管理成本，提高工作效能。同时，完善标准化管理机制，包括资产管理、维护维修管理、备品备件管理、应急处置管理等。比如机电设备管理是资产管理的重要组成部分，包括设备分类、统一编号、设备台账、设备更新与改造等、停用与报废等。还须根据取消省界站最新的联网技术方案要求，统一维护技术规程，进一步统一“三大”系统、供配电、隧道机电系统的维护技术标准、系统测试内容、维护周期及内容等。针对运维管理各个环节，通过多项指标考核，量化考核结果，对各运营单位整体运维能力进行考核评价，落实责任到人，贯彻执行到位，使机电系统运维考评有章可循，有据可依，促使运维管理工作有序高效进行。

3.2 网络风险动态监管与防范

完善安全防范机制，注重网络安全建设和维护，定期模拟黑客攻击，建立长期有效的预警机制(模型)，及时升级网络系统、防堵系统漏洞，保障联网收费安全。各运营单位加强对车道收费系统、清分结算系统等网络的安全监测，对核心系统设备定期开展漏扫和入侵监测，全力做好网络安全的监督和检查。各运营单位要完善网络安全值班值守制度，加强日常安全运维和巡检工作，安排专人巡查网络安全设备，确保辖区网络安全稳定、系统运行正常，共同筑牢系统安全防范底线。

3.3 针对异常事件的一体化协同联动

参照部省站三级联动工作要求，建立省、运营单位、站三级联动机制。各级单位成立技术保障团队，分级、分片区确保ETC门架、车道收费系统等平稳运行与业务开展。一旦发现影响省内清分结算、计费收费的问题，快速排查和处置，并报省中心；跨省问题由省中心报部工作组协调予以解决。

3.4 数据驱动的智能决策

充分利用省级和路段联网收费系统运行监测平台，加强ETC门架、收费车道等关键系统的监测，全面及时掌握运行情况。利用人工智能方法、算法模型，结合业务需求，智能分析各类系统运行数据和业务数据，及时发现系统故障和业务问题，快速处置整改。同时，各运营单位依据数据分析结果开展科学决策，完善运维巡检、应急处置相关制度，根据关键指标通报情况，做好台账记录，快速解决故障隐患。

3.5 高速公路机电系统运维管理平台

3.5.1平台总体设计

结合5G、AI、云计算、大数据、物联网等，建立机电设备台账，有效整合联动运维信息系统，搭建全省统一运维平台。平台可将信息分层级、分角色推送至各级管理维护人员，实现维护人员、机具及经验的数字化；通过网络化、智能化共享，进而形成区域级别的实时远程运维协助系统，以助其全面了解情况，防止重复工作、盲目维护。同时，加快信息建设在维护工作业务支持体系的融合及应用，开发移动端出行服务应用系统，推送公众出行所需路况信息、预警信息。

3.5.2系统功能

1) 实时查询机电系统建设基础状况，可有助于制订运行管理费用的预算和对资产的统一管理。

2) 实时查询更新的设备运行状态，对系统运行进行科学评估，有助于制订更切合实际的维护或更新改造计划，让投入的设备在寿命期内完好工作，且其运行费用最省。

3) 实现主要设备故障预警或自动报警，有助于提前做好故障维修方案及备品备件的采购，特别是主要设备的故障可及时维修或更换，保障系统运行。

4) 实现设备处理过程、备件更换的程序化和规范化，结果自动记录不可更改，可有效管控成本。

4 结语

为确保新ETC时代联网机电系统顺畅运行，须重构运维管理业务流程，落实安全监控与应急响应机制，搭建高速公路机电系统运维管理平台，利用物联网、5G、人工智能等技术研发机电设备健康状态监测和诊断、实时查询运行数据、自动预警及报送故障信息、自主发布出行服务信息等功能模块，以实现高速公路机电设备的流程化管理、实时化预警和智慧化运维。同时应引进有经验的专业技术人才，加强机电运维技术力量，培养更高素质运维管理人员，以适应新ETC时代联网机电系统运维管理的需求。