高速公路機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

岑勇

摘要：當(dāng)前，建設(shè)高速公路機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)的難度大。在此環(huán)境下，高速公路管理部門應(yīng)該積極思考如何優(yōu)化機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)，提升工作效率，降低設(shè)備維護(hù)費用。文章使用層次分析、模糊成本控制等方法，研究設(shè)計以B/S結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的高速公路機(jī)電設(shè)備維修管理信息系統(tǒng)，并結(jié)合某高速公路的實際運營情況，深入分析機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)的實際需求、功能目標(biāo)等。在準(zhǔn)確了解系統(tǒng)實際功能需求后，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)功能模塊設(shè)計、系統(tǒng)功能設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計等方面的內(nèi)容，將數(shù)字化技術(shù)融入高速公路機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理各個環(huán)節(jié)中。

關(guān)鍵詞：機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)；高速公路；設(shè)計；軟件系統(tǒng)

中圖分類號：U418.7；U495? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1674-0688（2023）02-0067-04

0 引言

在高速公路中應(yīng)用機(jī)電設(shè)備涉及的類型非常復(fù)雜，需要連接消防、通信等各種信息系統(tǒng)。近年來，很多學(xué)者開始重視研究高速公路機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理工作中出現(xiàn)的問題，但是在高速公路機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)設(shè)計方面的研究成果較少。本文使用層次分析、模糊成本控制等方法，研究設(shè)計以B/S結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的高速公路機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理信息系統(tǒng)，以期提升高速公路機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理質(zhì)量，以及高速公路運行的穩(wěn)定性和安全性。

1 高速公路機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理的重要意義

當(dāng)前在高速公路的建設(shè)和運營中，配套使用的機(jī)電設(shè)備逐漸增多，給機(jī)電維護(hù)及管理人員的工作帶來了更大的挑戰(zhàn)。為了避免高速公路在運行過程中出現(xiàn)因機(jī)電設(shè)備故障造成的交通堵塞及安全事故等問題，要求機(jī)電維護(hù)管理人員必須及時發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備故障，并進(jìn)行合理的維護(hù)，確保高速公路運營的安全性［1］。此外，做好高速公路機(jī)電設(shè)備的維護(hù)管理，能夠延長機(jī)電設(shè)備的使用時間，減少機(jī)電設(shè)備投入成本，幫助企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。類型多樣及技術(shù)含量高等是高速公路機(jī)電設(shè)備的主要特點，因此與其他普通機(jī)電設(shè)備相對比，高速公路機(jī)電設(shè)備的維護(hù)管理的難度更大?；诖?，本文研究設(shè)計以B/S結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的高速公路機(jī)電設(shè)備維修管理信息系統(tǒng)，以期更好地發(fā)揮高速公路機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理工作的作用。

2 高速機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)需求分析

2.1 高速公路機(jī)電系統(tǒng)概況

某高速公路位于江西東部，為云南瑞麗—上海的主干線，全長245 km，途經(jīng)南昌、鷹潭、撫州、上饒等4個城市，最大限度地優(yōu)化了當(dāng)?shù)氐慕煌ōh(huán)境，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

該高速公路現(xiàn)階段是按照三級管理制度執(zhí)行機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)工作，其內(nèi)部設(shè)計了獨立的運營監(jiān)督管理中心，此為一級管理，負(fù)責(zé)監(jiān)督分公司執(zhí)行各項管理工作的情況，檢查、管理業(yè)務(wù)，并開展各種考核和指導(dǎo)工作。公司下設(shè)有多個分公司，每個分公司都配備了運營監(jiān)督管理分中心，由公司運營監(jiān)督管理中心和分公司共同領(lǐng)導(dǎo)。運營監(jiān)督管理分中心在整個系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)管理維護(hù)自身管理范圍內(nèi)的機(jī)電系統(tǒng)，為二級管理。該高速公路共包含收費站15個，有15個監(jiān)控室分別對應(yīng)各個收費站，在日常工作中負(fù)責(zé)維護(hù)管理范圍內(nèi)的機(jī)電系統(tǒng)，并且需要管理各項固定資產(chǎn)。監(jiān)控室和收費站是三級管理。

2.2 高速公路機(jī)電系統(tǒng)開展管理工作現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，該高速公路正在使用的機(jī)電系統(tǒng)仍處于有序運行狀態(tài)，但是管理系統(tǒng)在運營中暴露出以下問題：①當(dāng)接入故障時，存在較多報告途徑，在開展管理工作時并未有效區(qū)分各類型的工作，也沒有形成詳細(xì)記錄各種故障信息的檔案，如故障原因、位置、時間、現(xiàn)象等，無法為后續(xù)設(shè)備故障處理工作提供有效的信息支持；②在高速公路機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理中時常出現(xiàn)業(yè)務(wù)拖延的問題，并且處理系統(tǒng)故障時間較長；③在現(xiàn)有系統(tǒng)中，無法有效反饋機(jī)電設(shè)備檢修質(zhì)量和運行狀態(tài)；④現(xiàn)有的機(jī)電設(shè)備維護(hù)管理工作中電子化和數(shù)據(jù)化程度較低，致使維護(hù)系統(tǒng)運營效率處于較低水平［2］。

該高速公路針對自身存在的問題，制定了“以效益為目標(biāo)，以質(zhì)量為中心”的發(fā)展方針，期望可以通過將更科學(xué)的信息化手段融入機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)，提高機(jī)電設(shè)備維修質(zhì)量檢驗、設(shè)備維修、故障報修、故障診斷、設(shè)備檢查等環(huán)節(jié)的信息化水平。

在機(jī)電維護(hù)管理方面，該高速公路主要分為維護(hù)信息、人員信息、常規(guī)安全檢查、設(shè)備信息4個管理模塊，其又可以細(xì)分為管理報修故障、檢驗機(jī)電設(shè)備維修質(zhì)量、維修設(shè)備、設(shè)備檢查等環(huán)節(jié)。

（1）在接入故障時，落實數(shù)據(jù)信息化采集工作并完成數(shù)據(jù)化編碼，需從以下方面入手：了解故障原因、鎖定相關(guān)負(fù)責(zé)人、了解故障實際情況等；將數(shù)據(jù)采集結(jié)果導(dǎo)入機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全過程實時掌控設(shè)備維護(hù)管理工作。

（2）在故障系統(tǒng)通知傳到當(dāng)設(shè)備維護(hù)檢修部門收到故障系統(tǒng)發(fā)來的通知后，工作人員可以使用檢測儀器和結(jié)合歷史維修診斷記錄鎖定故障位置，制訂針對性較強(qiáng)的檢修方案。

（3）系統(tǒng)申請調(diào)取相關(guān)技術(shù)支持或者維修原件，排除故障，并將維修過程詳細(xì)記錄在系統(tǒng)中。

（4）當(dāng)解決設(shè)備故障后，工作人員應(yīng)向用戶介紹實際情況，讓用戶檢查設(shè)備是否恢復(fù)正常，用戶及所有參與工作的對象都可以評價反饋所有工作環(huán)節(jié)。

（5）資金維護(hù)管理。工作人員應(yīng)在日常資金管理計劃中加入機(jī)電設(shè)備維護(hù)資金，而且可以隨時借助系統(tǒng)查閱、審批費用支出。

2.3 角色分析

高速公路機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)就是在機(jī)電設(shè)備管理維護(hù)工作中融入信息化手段。工作人員借助信息化方法管理設(shè)備維修、故障診斷、故障報修、機(jī)電設(shè)備維修質(zhì)量檢驗和設(shè)備檢查等工作［3］。高速公路機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)中設(shè)置了三大角色，分別為高速公路財務(wù)人員、機(jī)電設(shè)備使用人員及機(jī)電維護(hù)管理人員。

2.4 建設(shè)高速公路機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)的目標(biāo)

（1）借助機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程操作可追蹤的目標(biāo)，并提升業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化處理水平。

（2）借助機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)可以解決業(yè)務(wù)處理流程多、時間長的問題，使機(jī)電維護(hù)管理達(dá)到更高的管理水平和故障處理效率。

（3）通過制定機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)預(yù)算，合理地支出機(jī)電維護(hù)管理資金，使資金使用更加科學(xué)。

（4）借助機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)密切跟蹤設(shè)備檢修質(zhì)量和運行狀態(tài)，降低安全事故發(fā)生概率，使高速公路管理工作變得更加有效、科學(xué)。

3 高速公路機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

在本次設(shè)計中以瀏覽器和服務(wù)器架構(gòu)模式（B/S體系結(jié)構(gòu)）為基礎(chǔ)，構(gòu)建高速公路機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)。通過合理利用Web，建立由財務(wù)人員、設(shè)備維護(hù)人員、公路管理人員共同使用的高速公路機(jī)電維護(hù)管理業(yè)務(wù)體系。

3.1 系統(tǒng)設(shè)計

3.1.1 設(shè)計原則

在設(shè)計機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)時，要遵循高效性、實用性、可執(zhí)行性、安全性、標(biāo)準(zhǔn)化等原則，只有這樣，才能夠保證系統(tǒng)的科學(xué)性和合理性。

3.1.2 研究思路

設(shè)計體系框架時，系統(tǒng)設(shè)計人員采取實例分析方法，在充分了解該高速公路實際運營情況的基礎(chǔ)上，找出現(xiàn)有機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)中存在的薄弱點，有針對性地搭建高速公路機(jī)電維護(hù)信息化管理系統(tǒng)框架［4］。

在機(jī)電維護(hù)管理信息系統(tǒng)框架中，從數(shù)字需求角度研究高速公路機(jī)電維護(hù)工作，確定高速公路機(jī)電維護(hù)工作各環(huán)節(jié)的信息需求，從信息管理角度入手，深入分析高速公路機(jī)電維護(hù)信息數(shù)字化管理技術(shù)，建立專門的機(jī)電維護(hù)數(shù)據(jù)中心，有針對性地管理各項機(jī)電維修工作。

在上述工作完成后，工作人員應(yīng)將精力集中在追溯應(yīng)用支撐技術(shù)的研究，具體研究內(nèi)容為觸摸屏控制軟件、數(shù)據(jù)中心通信軟件與移動終端、移動追溯終端等輔助軟件。設(shè)計可追溯機(jī)電設(shè)備質(zhì)量的平臺，從而實現(xiàn)自動傳輸管理和共享質(zhì)量安全信息流，保證機(jī)電設(shè)備在出現(xiàn)質(zhì)量問題時，可及時追溯根源。詳細(xì)系統(tǒng)軟件設(shè)計圖如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

高速公路機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)通過有效采集和整合系統(tǒng)中的備品備件信息、技術(shù)定損信息、維護(hù)信息、高速公路道路運行信息、機(jī)電設(shè)備基本信息等，為工作人員構(gòu)建信息獲取和共享的途徑，實現(xiàn)工作過程的標(biāo)準(zhǔn)化，同時能提高高速公路機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)工作效率，進(jìn)而進(jìn)一步提高高速公路管理水平［5-6］。

在現(xiàn)階段的應(yīng)用程序架構(gòu)中，服務(wù)器/客戶機(jī)程序架構(gòu)應(yīng)用較廣泛。在客戶機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用程序架構(gòu)中，客戶機(jī)為請求方，服務(wù)器為解答請求方。此架構(gòu)可以在既有分工的基礎(chǔ)上又能針對性地服務(wù)各個目標(biāo)；與單用戶應(yīng)用架構(gòu)相比，其是在服務(wù)器上放置數(shù)據(jù)儲存層，在界面表示層和業(yè)務(wù)處理層設(shè)置客戶機(jī)，也稱為 “靈敏的客戶機(jī)”架構(gòu)，其之所以具備靈敏度高的特性，主要是由于其能夠在客戶機(jī)上完成很多操作，當(dāng)存在數(shù)據(jù)需求時，會向服務(wù)器申請相關(guān)數(shù)據(jù)。此種設(shè)計方法可以構(gòu)建足夠方便、簡單的應(yīng)用程序，使用戶要求得到更好的滿足，同時它能處理各種應(yīng)用程序，可以在適當(dāng)范圍內(nèi)控制數(shù)據(jù)傳輸量，進(jìn)而在低負(fù)荷水平下運行服務(wù)器。

與其他類型的程序架構(gòu)相比，該類型服務(wù)器復(fù)雜度更高，包括使用客戶端、Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫4種服務(wù)器。其中，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要用于數(shù)據(jù)管理，具備調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)控制層的功能，而應(yīng)用服務(wù)器主要是對業(yè)務(wù)處理層發(fā)揮作用，在客戶機(jī)中擁有簡單的業(yè)務(wù)處理功能和界面表示層。當(dāng)處理邏輯較為復(fù)雜或數(shù)據(jù)容量較大的業(yè)務(wù)時，其優(yōu)勢更明顯［7］。由此可知，多層服務(wù)器存在復(fù)雜的程序框架，相應(yīng)地也需要支出更多成本，但是其能夠有效提升復(fù)雜操作的處理效率。

高速公路機(jī)電維護(hù)系統(tǒng)有監(jiān)控室使用的監(jiān)控系統(tǒng)、通信機(jī)房使用的通信系統(tǒng)及收費崗?fù)な褂玫氖召M系統(tǒng)。

（1）監(jiān)控室監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備名稱及部分設(shè)備的品牌：JVC亭內(nèi)攝像機(jī)、JVC車道攝像機(jī)、視頻光端機(jī)、“?？低暋睆V場攝像機(jī)、AB矩陣、“三星”監(jiān)視器、“?？低暋庇脖P錄像機(jī)，“立凌”視頻分配器、“華三”交換機(jī)。

（2）通信機(jī)房通信設(shè)備名稱及品牌：監(jiān)控中心設(shè)置有H3C-MSR20-21聯(lián)網(wǎng)中心3G無線路由器，“華為”O(jiān)PTIX2499+聯(lián)網(wǎng)中心傳輸系統(tǒng)，“華為”O(jiān)SN 3500聯(lián)網(wǎng)中心傳輸系統(tǒng)，“華為”S3526收費路由器，HP接入網(wǎng)管終端，HP傳輸系統(tǒng)網(wǎng)管終端，“華為”接入網(wǎng)絡(luò)端，“華為”O(jiān)PTIX2500+中心光網(wǎng)絡(luò)傳輸，“華為”CC08程控交換機(jī)，HP程控管理終端。此外，每個收費站需安裝有“華為”接入網(wǎng)絡(luò)單元ONU，“華為”SDH155/622收費站傳輸系統(tǒng)。

（3）收費崗?fù)な召M系統(tǒng)設(shè)備名稱及部分設(shè)備的品牌：“南京金曉”費顯及聲光報警器，H3C車道交換機(jī)，數(shù)據(jù)光端機(jī)，“萬集”稱重系統(tǒng)，“中崗”霧燈，“科也”收費鍵盤，“高德威” 車牌抓拍器，“冠捷”顯示器，VFJ讀寫器，“得實”打印機(jī)，“華達(dá)威”擋車器，“研華”工控機(jī)，收費站交換機(jī)，收費服務(wù)器，管理電腦、ETC欄桿機(jī)，ETC雨棚燈，ETC車道攝像機(jī)，ETC費額顯示器，ETC車道攝像機(jī)，ETC車牌識別，ETC控制器，“深圳金溢”ETC天線。

3.3 系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計人員必須充分重視系統(tǒng)功能設(shè)計，以系統(tǒng)實際需求為依據(jù)，將目標(biāo)系統(tǒng)邏輯模型轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H功能［8］。高速公路機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)具體分為以下子系統(tǒng)。

3.3.1 設(shè)備管理子系統(tǒng)

設(shè)備管理子系統(tǒng)設(shè)計功能見表1。

3.3.2 設(shè)備維護(hù)記錄管理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)的設(shè)計功能見表2。

3.3.3 常規(guī)安全檢查管理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)的設(shè)計功能見表3。

3.3.4 維護(hù)資金管理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)的設(shè)計功能見表4。

3.3.5 信息管理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)的設(shè)計功能見表5。

3.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在高速公路管理過程中，數(shù)據(jù)庫也是影響機(jī)電設(shè)備運行效率的重要因素。在設(shè)計數(shù)據(jù)庫的過程中，應(yīng)充分考慮設(shè)備維護(hù)管理和故障上報等情況的特點，有效收集各種有價值的信息，最后在原有數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上形成全新的數(shù)據(jù)庫表。同時，與上述的功能需求分析結(jié)果相結(jié)合，該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫也應(yīng)針對功能設(shè)計劃分為不同模塊。此外，在本次系統(tǒng)中合理利用了非對稱式數(shù)據(jù)保密技術(shù)，使數(shù)據(jù)庫中的信息更加安全［10］。

4 結(jié)果和討論

本文以B/S結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在充分考慮高速公路實際情況和需求的基礎(chǔ)上開展系統(tǒng)設(shè)計工作，完成系統(tǒng)設(shè)計工作后，開展了機(jī)電維護(hù)管理系統(tǒng)測試工作，最終確定其滿足各項設(shè)計目標(biāo)，能大幅度提升系統(tǒng)的綜合性能，可有效提升高速公路機(jī)電維護(hù)管理水平和效率。在未來的研究工作中，研究人員將從運用Gls圖形仿真技術(shù)、故障信息自動讀取技術(shù)等方面入手，進(jìn)一步優(yōu)化該系統(tǒng)的性能。

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