基于智慧运维背景下的高速公路机电设备分析

徐娟娟

甘肃路桥飞宇交通实施有限责任公司 甘肃 兰州 730000

引言

现阶段，机电设备已经在高速公路之中得到了十分广泛的运用，发挥出重要的价值。在实际运用机电设备时，要求有专业的工作人员实施定期养护，也因此耗费了大量的养护成本。为了促进高速公路机电设备使用寿命提升，要求在检修时积极关注机电设备的参数及维修信息，以便及时发现机器设备运行过程中所存在的问题并予以调整，为构建高质量的高速公路运维系统奠定坚实的基础。在高速公路机电设备建设中运用专业化的运维系统和数据采集技术，可以实现对于高速公路机电设备故障问题的精准化判断，通过智能化的检修技术，让工作人员的养护效率得到充分保障，以推动高速公路机电运维事业的持续发展。

1 信息采集系统架构

对于高速公路机电设备运维系统而言，信息采集系统十分重要，将针对信息采集系统架构予以深入探讨。信息采集系统的主要架构为后端中心平台及前端采集服务器，二者都在信息采集过程中发挥了一定作用。利用前端采集服务器，可以实现对于机电设备数据的汇总处理，并将其传输到具体的采集接收服务模块之中。一般系统的前端服务器需要承受一定的信息负荷，在前端采集服务器之中包含着大量信息，其中的信息传输量相对较大，为此，需要针对采集服务器之中的各类信息予以全面收集，并将其传送到相应的服务模块消息队列之中。待接收到所需的机电设备数据后，可以由数据预处理模块进行消息处理，同时，结合设计文件中的具体内容进行数据处理，将其传输到专家系统及Elasticsearch数据库之中，让专家系统可以结合具体的数据情况获取所需的数据报告，将数据传输到MySQL数据库，并借由用户界面向工作人员传达[1]。

1.1 前端数据采集模块

前端数据采集模块是用于信息收集整理的主要模块，一般开展前端数据采集工作，需要在高速公路的相应路段进行采集节点安装，确保可以在相应时限内获取所需的机电设备数据信息，并将其传送到具体的接收模块之中。

具体来说，需要每个采集节点向接收模块之中传输心跳信息，针对各个采集节点位置处的实际情况予以及时反馈，将心跳信息传送周期设定为2min/次，如果在3个周期内未收到与采集点有关的心跳信息，则可能导致连接节点状态发生自动转化，直到确定具体的心跳信息为止。如果无法收集来自节点心跳信息采集中心平台中的心跳信息，则可能导致中心平台状态自动转化，同时，也会给外界做出警告。在整体数据采集过程中的原则主要是由工作人员在设备正式运转前所制定的，可以针对消息列表中的各类规则消息予以全面采集。

在初次运转时，将这一系统类比于手机蓝牙的配对操作系统，利用采集节点向中心平台进行信号发送，以获取所需的规则数据，并将其传输到具体的位置中，以实施后期模块读取。在此过程中，一旦采集规则出现了变化，则可能影响信息模块配置的有效性，要求积极进行规则及范围的转化，并将其下载到全新的采集模块之中。在系统运转过程中，一旦前端的采集节点和中心平台连接出现了问题，则需针对全部数据予以清晰储存，待其恢复连接后再进行传输。在此过程中，要求严格依据时间顺序进行信息上传，待结束上传后方可销毁相应的信息。基于此原则进行信息上传，可以让数据信息的安全性得到充分保障，以便在意外发生时建立对于设备实时状态的清晰把握。一般此系统的前端应用SQLite实施数据存储，此类数据库不会出现大量的资源损耗，且可以充分适应各类机型电脑的操作，同时，可以与各类程序语言实现充分衔接[2]。

1.2 采集接收服务模块

此模块是各个信息采集系统的后端，对系统的并发请求量提出了较高的要求，可能带来采集接收服务模块单点故障的问题。若此时系统中只配备了一台采集接收服务器，则可能导致其与中心平台之间的连接中断。为了让采集接收服务模块的工作效率得到充分保障，要求充分利用服务器集群，为其提供充足且均衡的负载力，以促进设备吞吐量提升，实现对于各类信息及数据的高效处理，进而确保后端系统安全性提升。该系统使用Nginx-Tomcat负载实现均衡配置，Nginx作为反向代理服务器，可以达到良好的负载均衡状态，而Tomcat是一个较为简易的布局模型，可以实现多平台接入和均衡负载，同时，在Web应用服务器之中获取均衡且免费的开源代码。

2 高速公路机电设备智慧运维关键技术

2.1 机电设备自动监测技术

我国高速公路机电设备安装数量日益增多，但是由于受到机电设备型号和参数差异的限制，在一定程度上增加了机电运维工作中对于机电设备实施统一化管理的难度。现阶段，我国正在使用的机电设备中只有少部分可以利用有线光缆网络实现对于高速公路公有网络的有效连接，其他部分则往往只能利用RS485、RS232等接口实现与各类网络电子设备的连接，也即间接联网设备。至于现实生活中难以与联网设备及专用网络进行充分连接的，则可以称作未联网设备。对于高速公路机电设备中可以利用有线光缆网络实现与高速公路专有网络连接的称为直接联网设备。对于此类联网设备，一般可以将其分成3类，也即日志类、私有协议类和标准化协议类。其中日志类是综合利用http、Telnet/SSH等方法进行设备访问，并在此基础上访问设备后，进行指令输送；私有协议类是结合生产商所提供的接口文档类型进行接口开发；至于标准化协议类，则是通过标准化的协议访问相应的设备。

各类间接联网设备可以自由访问直接联网设备端口，并利用内存或日志分析的方式获取相应的机电设备运转信息。针对难以联网的机电设备，要求工作人员提前在设备前端进行终端采集，同时，利用无线方式收集并传输获取的相应信息。

2.2 Lora技术

也被称作远距离无线电，该技术是一种远距离无线传输技术，以扩频技术为前提，表现出远距离、高稳定性及低能耗等多种特征。这一技术可以结合接收信号信噪比的强弱程度确定相应的扩频因子，以实现距离传输的作用。将此类技术应用于高速公路机电设备运维系统之中，所需的技术成本相对较低，且技术适应性更高。利用传感器测量设备中的各类数据，借助Lora终端进行数据传送，将其传送到Lora网关，利用网关所连接的网络进行信息采集和传输，待传输到远端采集服务器之后，针对未联网设备实施实时监控。然而，此技术仍然具有一定的局限性，尽管其自身的能耗相对较低，可以使用一般的电池进行能源供应，但是一旦设备停电，则可能限制技术的运转。待经过一系列改良后，可以利用太阳能电池，让该技术得以长时间运用[3]。

2.3 专家系统技术

利用这一技术，可以让工作人员进行快速的设备检修，以便在发现设备问题的第一时间予以明确，并实施智能化诊断，通过高效合理的解决措施，让工作人员得以高效完成设备维修。通过专家系统，可以完整记录问题产生的具体原因，并将其传送到数据库之中，以便后期运用。在初次使用专家系统技术时，因为受到知识水平的限制而对技术的应用水平造成一定限制，随着时间的延长，该系统技术中所涵盖的性能优势会日益丰富，并构成运维云数据。

此外，在专家系统技术之中运用语义分析技术，可以针对工作人员在系统中所上传的各类故障关键字实施模糊匹配，以便检测出具体的故障，确定故障产生的具体原因。同时，利用这一技术，可以针对机电设备运行实际展开全面分析，以确保可以在发生问题的第一时间明确相应的原因，对工作人员做出提醒，让其修整相应的问题。待将分析结果传输到移动终端后，可以利用专家系统发出预警，以提醒相应的工作人员。

2.4 时序数据库技术

使用传统的数据库技术对高速公路机电设备检修工作提出了较高的要求，会耗费大量的成本。运用传统的数据库技术，可能消耗大量的经济及人工成本，同时，该技术也受到了一定的时间限制，若短期内技术持续时间过长，且通常难以更新，存在写多读少的问题。利用时序数据库技术，针对所储存的时间维度数据信息予以设计，则该数据库会与传统数据库出现较大的差异。此外，这一数据库技术在应用过程中不会消耗过多的经济成本，其数据库结构相对简单，可以相应增加节点的数量，以便开展后续检修工作。在此背景下，可以利用Elasticsearch数据库，将其作为高速公路机电设备的储存数据库，通过MySQL进行应用数据存储。同时，在高速公路机电设备中打造具有2个节点的lasticsearch数据库，争取在短时间内写入多条状态信息，以充分展现数据库的吞吐优势[4]。

3 高速公路机电设备智慧运维系统的应用

作为新时代背景下的全新科技产物代表，毫无疑问，高速公路机电设备智慧运维系统的成功诞生是所有行业内人士共同努力的结果。将这一智慧运维系统应用于工程项目施工实践中，可以发挥良好的应用优势，在经过长时间调试后，可以切实提升工程项目整体的运维工作效率，以保障其工作质量。此外，可以相应提升线路故障的维修效率，让不同线路信息的传输效率可以得到充分优化，以确定最佳的断点范围，同时，可以充分应用OTDR测试技术，以确定信息的实际中断情况，找到其中的中断点信息。

将智慧运维系统应用于高速公路机电设备中，可以实现对于车牌信息的精准化识别，一旦在实际工作阶段发现运维系统发生了故障问题，则需要结合系统的报警指示确定造成此类故障问题的主要原因，并据此通知有关工作人员，使其得以结合相应的指示信息进行调试，以免对后续施工质量造成影响，带来不必要的故障问题，同时，可以让高速公路机电设备实现高度智能化发展，为提升高速公路机电设备质量奠定坚实的基础。

4 结束语

目前在高速公路机电设备智慧运维系统建设时多运用时序数据库、Lora技术及自动监测等技术开展工作，将此类技术应用于智慧运维系统之中，可以充分明确机电设备中所存在的各类故障并予以维护，以促进整体运维效率提升，让高速公路机电设备运转的稳定性得到充分保障。在我国飞速发展的背景下，高速公路必将迎来更为广阔的发展前景，成为国家交通的重要选择，笔者坚信，在不久的将来，高速公路机电设备数量一定会呈现出更为明显的增长趋势，进而推动高速公路的发展。