基于物聯(lián)感知技術(shù)的高速公路機(jī)電設(shè)施設(shè)備精細(xì)化管理系統(tǒng)

胡明暉

山西交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006

隨著高速公路建設(shè)技術(shù)的完善，服務(wù)水平的提升，機(jī)電設(shè)施的作用日漸凸顯，設(shè)備的運(yùn)行和管理作用也越發(fā)凸顯。因此，高速公路的機(jī)電設(shè)備必須要進(jìn)行精細(xì)化管理，構(gòu)建精細(xì)化管理系統(tǒng)，在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的支持下，構(gòu)建機(jī)電設(shè)備精細(xì)化管理系統(tǒng)，加強(qiáng)平臺(tái)管理水平，提高高速公路的社會(huì)服務(wù)水平，提高公路的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行速度。

1 高速公路機(jī)電設(shè)備精細(xì)化管理必要性

機(jī)電系統(tǒng)是高速公路系統(tǒng)的重要構(gòu)成系統(tǒng)，其管理隨著機(jī)電系統(tǒng)的逐漸擴(kuò)大而需要不斷提高管理水平，為了保證高速公路能夠順利運(yùn)行，建立聯(lián)網(wǎng)機(jī)電系統(tǒng)是當(dāng)前機(jī)電設(shè)備管理的主要發(fā)展方向。但是，由于高速公路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，機(jī)電系統(tǒng)在各地分布比較散落，有些機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行、數(shù)量、性能等管理上會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，而機(jī)電系統(tǒng)在高速公路管理工作中所起到的作用又比較大，機(jī)電系統(tǒng)一旦發(fā)生事故，對(duì)整個(gè)公路的正常、安全運(yùn)行都會(huì)造成巨大的影響，甚至?xí)绊懻麄€(gè)公路交通網(wǎng)絡(luò)[1]?；诖?，為了確保高速公路機(jī)電系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，必須要完善當(dāng)前的機(jī)電管理機(jī)制，使其能夠與當(dāng)前高速公路發(fā)展相匹配，對(duì)機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理能夠?qū)崟r(shí)了解機(jī)電設(shè)備運(yùn)行情況，及時(shí)更換維修機(jī)電設(shè)備，降低運(yùn)維成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，確保高速公路的機(jī)電系統(tǒng)良好運(yùn)行，為其安全、順利運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 機(jī)電設(shè)備精細(xì)化管理系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)

2.1 設(shè)備壽命預(yù)估技術(shù)

機(jī)器設(shè)備在使用的時(shí)候?yàn)榱吮ＷC其能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行，需要進(jìn)行定期的維護(hù)以確保其使用壽命。在機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)中，對(duì)設(shè)備壽命進(jìn)行預(yù)估也是系統(tǒng)架構(gòu)的重要技術(shù)，機(jī)電系統(tǒng)中關(guān)于設(shè)備使用信息的記錄和分析是壽命預(yù)估的關(guān)鍵點(diǎn)，系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一建立信息數(shù)據(jù)庫(kù)，將設(shè)備的基本信息、使用情況、歷史狀況等信息記錄在庫(kù)中，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)記錄的信息分析、預(yù)估整個(gè)設(shè)備及其零部件的使用壽命，提前做好設(shè)備維護(hù)工作，確保機(jī)電系統(tǒng)能夠保證穩(wěn)定運(yùn)行，提高設(shè)備的運(yùn)行效益和使用率[2]。

2.2 數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)

本文使用的高速公路機(jī)電設(shè)備精細(xì)化管理系統(tǒng)技術(shù)是在物聯(lián)感知技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，也就是云計(jì)算下的物聯(lián)網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)融合，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的挖掘、分析處理匯總、分析機(jī)電系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)，進(jìn)而在信息處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上為設(shè)備管理提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。此外，機(jī)電設(shè)備的日常巡檢所獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)也需要進(jìn)行上傳，物聯(lián)網(wǎng)傳感器會(huì)將實(shí)時(shí)信息產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)電系統(tǒng)平臺(tái)中，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三者之間的交互為云計(jì)算工作提供了大量的數(shù)據(jù)分析信息。

2.3 設(shè)備身份辨別技術(shù)

由于機(jī)電管理工作十分復(fù)雜，信息的追蹤也比較困難，本系統(tǒng)利用信息化方式對(duì)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一編碼，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)強(qiáng)化系統(tǒng)內(nèi)編碼的識(shí)別性，進(jìn)而提高整個(gè)系統(tǒng)的管理效率，將機(jī)電設(shè)備從投入使用到報(bào)廢的整個(gè)過(guò)程中涉及的使用、維修信息記錄標(biāo)識(shí)統(tǒng)一起來(lái)，為機(jī)電系統(tǒng)的維護(hù)、備件、供應(yīng)等工作奠定技術(shù)保障，提高系統(tǒng)的整體管理質(zhì)量[4]。

3 物聯(lián)感知技術(shù)下機(jī)電設(shè)備精細(xì)化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

高速公路機(jī)電設(shè)備的精細(xì)化管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)是基于信息安全、機(jī)電養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)支持、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形成的，平臺(tái)模塊包括設(shè)備管理、狀態(tài)運(yùn)行、預(yù)警和分析等[5]。

如圖1 所示，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為6 個(gè)層次：第一個(gè)層次為用戶層次，其中包括管理結(jié)構(gòu)中的決策、應(yīng)急、信息管理、客服與機(jī)電維修這幾個(gè)部門；第二個(gè)層次為系統(tǒng)功能支持層，其中涉及的是設(shè)備及其狀態(tài)、維修、日常、庫(kù)存、預(yù)警、數(shù)據(jù)分析及計(jì)劃進(jìn)度這幾個(gè)方面的管理工作；第三個(gè)層次為系統(tǒng)軟件支持層，其中涉及的主要是GIS 圖層、數(shù)據(jù)傳輸、分析、采集、Web，以及短信、文檔等方面的服務(wù)管理工作；第四個(gè)層次為數(shù)據(jù)層，其中包括的數(shù)據(jù)庫(kù)為設(shè)備、維修、養(yǎng)護(hù)、庫(kù)存等信息數(shù)據(jù)庫(kù)；第五個(gè)層次為網(wǎng)絡(luò)支撐層，該層次涉及的技術(shù)更偏向于通信技術(shù)，如通信專網(wǎng)、內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)和設(shè)施；第六個(gè)層次為數(shù)據(jù)采集層，該層次主要是針對(duì)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、維修記錄、日常巡查養(yǎng)護(hù)信息等方面的記錄工作。

圖1 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)示意

3.2 管理系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)

3.2.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

管理系統(tǒng)的運(yùn)行需要設(shè)備基礎(chǔ)參數(shù)數(shù)據(jù)提供支撐，該部分的設(shè)計(jì)包括交通路段、設(shè)備位置、設(shè)備檔案、供應(yīng)商及養(yǎng)護(hù)機(jī)構(gòu)等參數(shù)信息數(shù)據(jù)。

3.2.2 設(shè)備養(yǎng)護(hù)

高速公路機(jī)電設(shè)備的養(yǎng)護(hù)管理工作涵蓋了設(shè)備的日常養(yǎng)護(hù)與專項(xiàng)維護(hù)兩部分內(nèi)容。其中，設(shè)備的日常養(yǎng)護(hù)工作是根據(jù)移動(dòng)巡檢所獲得的信息將這些信息傳輸?shù)狡脚_(tái)中，平臺(tái)會(huì)根據(jù)傳輸?shù)男畔⒎治鰴C(jī)電設(shè)備狀態(tài)，進(jìn)而制訂巡檢計(jì)劃，確定計(jì)劃的實(shí)行，在進(jìn)行日常巡檢工作時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在故障，則需要及時(shí)處理，同時(shí)按照計(jì)劃完成情況對(duì)巡檢工作展開全面的跟蹤管理工作。而在設(shè)備的專項(xiàng)維護(hù)工作中，是在日常巡檢基礎(chǔ)上對(duì)其中發(fā)現(xiàn)的重大設(shè)備故障維修工作展開管理，首先需要將設(shè)備故障上報(bào)到管理層，管理層會(huì)根據(jù)情況制訂維修計(jì)劃，之后會(huì)將維修工作分派到維修人員手中，維修人員制訂設(shè)備維修計(jì)劃，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)對(duì)維修計(jì)劃的執(zhí)行情況進(jìn)行跟蹤調(diào)查，維修完成后會(huì)有專門的管理人員對(duì)設(shè)備情況進(jìn)行驗(yàn)收，整個(gè)流程確保機(jī)電設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)有效、順利，進(jìn)而為設(shè)備的正常運(yùn)行提供保障。

3.2.3 機(jī)器檢測(cè)

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)機(jī)電設(shè)備的具體運(yùn)行形態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)感知工作，實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況，通過(guò)GIS 平臺(tái)將機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)的運(yùn)行情況全面呈現(xiàn)來(lái)，掌握機(jī)電設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

該功能為機(jī)電設(shè)備情況的監(jiān)控檢測(cè)工作提供了便利，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，通過(guò)GIS 地圖模式將整個(gè)公路系統(tǒng)中的機(jī)電設(shè)備展現(xiàn)出來(lái)，設(shè)備養(yǎng)護(hù)人員會(huì)根據(jù)GIS 地圖呈現(xiàn)的設(shè)備情況掌握公路每個(gè)位置上的設(shè)備安裝、運(yùn)行信息。第二，該功能會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)和故障維護(hù)等方面的信息提供實(shí)時(shí)支撐，將每一部分的故障責(zé)任具體落實(shí)到相應(yīng)的維護(hù)檢修人員和管理人員身上，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備維護(hù)工作的隨時(shí)追溯[6]。第三，利用系統(tǒng)本身的自動(dòng)預(yù)警與平臺(tái)巡檢上報(bào)等功能迅速通知各部分的維修人員對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行維修，確保維修工作順利高效，保障設(shè)備能夠盡快地運(yùn)行下去，以便高速公路的運(yùn)行安全、高效。第四，機(jī)電設(shè)備的使用壽命不同，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)設(shè)備壽命的預(yù)估來(lái)計(jì)算設(shè)備的更換時(shí)間、維修周期、報(bào)廢時(shí)間預(yù)警等，系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算會(huì)自動(dòng)提醒相關(guān)人員及時(shí)更換維修設(shè)備，以保證設(shè)備不斷層，持續(xù)維護(hù)高速公路系統(tǒng)的運(yùn)行。第五，利用數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)功能，對(duì)設(shè)備的維護(hù)工作、完好情況、使用壽命等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行匯總，同時(shí)按照不同用戶角色以不同維度形式匯總表現(xiàn)出來(lái)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速公路在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮的作用日漸凸顯，其中機(jī)電設(shè)備的管理工作也已經(jīng)提上日程。機(jī)電設(shè)備的精細(xì)化管理系統(tǒng)在我國(guó)一些省市已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，該系統(tǒng)的使用使得機(jī)電設(shè)備的維護(hù)工作更加迅速，質(zhì)量也更高，機(jī)電養(yǎng)護(hù)從被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，機(jī)電設(shè)備及時(shí)有效的維護(hù)為其穩(wěn)定運(yùn)行、安全運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的支持。本文通過(guò)對(duì)設(shè)備壽命、數(shù)據(jù)分析處理及設(shè)備身份識(shí)別等技術(shù)的介紹，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中整個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)提供了技術(shù)保障，根據(jù)系統(tǒng)的整體架構(gòu)對(duì)系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，使系統(tǒng)在基礎(chǔ)層、養(yǎng)護(hù)階段及檢測(cè)等方面的設(shè)計(jì)都有著科學(xué)的依據(jù)，為機(jī)電設(shè)備的精細(xì)化管理運(yùn)行提供了保障，提高了高速公路的運(yùn)行質(zhì)量。