馬亞棟

（山東通維信息工程有限公司，山東濟(jì)南 250000）

1 研究背景與意義

高速公路是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展中必不可少的一部分。因此，在建設(shè)過(guò)程中，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w情況進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。由于高速公路具有良好的通行能力、速度快等特點(diǎn)，運(yùn)行的可靠性強(qiáng)于傳統(tǒng)公路系統(tǒng)。但隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)高速路的運(yùn)維管理也提出了更高的要求。

其一，交通量大時(shí)，需要借助大型設(shè)備來(lái)完成運(yùn)維工作。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入到高速狀態(tài)后，如果線(xiàn)路出現(xiàn)擁堵，就需要借助更先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全、高效運(yùn)行，從而提高高速公路的運(yùn)營(yíng)效率。

其二，隨著人們對(duì)交通需求的不斷增加以及城市規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，要通過(guò)智能化設(shè)備進(jìn)行運(yùn)維工作，在解決現(xiàn)有問(wèn)題的同時(shí)，保證安全出行、減少事故發(fā)生。當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)有很多企業(yè)應(yīng)用了機(jī)電系統(tǒng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)，并在實(shí)際運(yùn)用中取得了較好的成效，但仍然存在著一些問(wèn)題，比如管理水平不足、系統(tǒng)不夠完善、缺乏專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人才等。因此，將針對(duì)高速公路機(jī)電運(yùn)維現(xiàn)狀進(jìn)行分析和研究。

2 高速公路機(jī)電系統(tǒng)智慧運(yùn)維模式研究

2.1 高速公路機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

高速公路機(jī)電系統(tǒng)是由多個(gè)子系統(tǒng)組成的，其中包括電源、中央控制器等，在這些子系統(tǒng)中又包含了設(shè)備管理、運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷等諸多功能。首先，從整體來(lái)看，在開(kāi)展運(yùn)維工作之前，需要對(duì)相關(guān)硬件以及軟件設(shè)施進(jìn)行全面檢查。其次，將所有的數(shù)據(jù)信息輸入計(jì)算機(jī)中，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與人工相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)功能模塊之間的連接。最后，要保證整個(gè)高速公路機(jī)電體系能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在系統(tǒng)運(yùn)行中需確保各個(gè)子系統(tǒng)之間相互連接，并將整個(gè)機(jī)電設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息通過(guò)通信技術(shù)與人工方式實(shí)現(xiàn)聯(lián)系，從而有效提升高速公路機(jī)電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)中各功能模塊之間的工作效率[1]。

2.2 高速公路機(jī)電系統(tǒng)智慧運(yùn)維模式的研究方法

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)外對(duì)于智慧運(yùn)維模式的研究已經(jīng)取得了一定成果，但是國(guó)內(nèi)在這方面還處于起步階段。

智能化是指利用計(jì)算機(jī)、信息處理等方面的知識(shí)，建立各種事物之間的相互聯(lián)系而形成的一種整體性概念，并能夠?qū)⑵溆行н\(yùn)用到工程領(lǐng)域中；人工智能就是對(duì)人腦進(jìn)行綜合分析后做出判斷，從而達(dá)到自動(dòng)控制的目的，并在此基礎(chǔ)上對(duì)人腦進(jìn)行整合，使其智能化的能力可以在工程領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。因此，需要將人工智能技術(shù)和相關(guān)理論進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)對(duì)智能化運(yùn)維模式的研究，能夠更好地實(shí)現(xiàn)智能化的工程應(yīng)用。

2.3 高速公路機(jī)電系統(tǒng)智慧運(yùn)維模式實(shí)例

2010年，我國(guó)高速公路機(jī)電系統(tǒng)智能化已經(jīng)達(dá)到了較高層次，并取得了一定成效。但是，目前很多企業(yè)對(duì)該系統(tǒng)仍然處于初級(jí)應(yīng)用階段。

2.3.1 運(yùn)用智慧運(yùn)維模式進(jìn)行故障診斷。將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)，利用故障分析軟件對(duì)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果確定是否存在問(wèn)題，并采取相應(yīng)的措施解決這些障礙，以提升高速公路機(jī)電系統(tǒng)的智能化水平。另一方面，對(duì)高速公路機(jī)電系統(tǒng)智能化的應(yīng)用，也可以進(jìn)一步提高設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而提升故障的診斷能力，保障運(yùn)行安全[2]。

2.3.2 運(yùn)用智慧運(yùn)維模式進(jìn)行故障維修。通過(guò)在智能運(yùn)維平臺(tái)采集到的數(shù)據(jù)和參數(shù)，判斷高速公路是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。將這些數(shù)據(jù)與實(shí)際情況相比較，從而判斷出是什么原因?qū)е铝耸鹿驶騿?wèn)題的發(fā)生。在檢修過(guò)程中，將相關(guān)內(nèi)容記錄下來(lái)，并進(jìn)行分析、處理，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

3 高速公路機(jī)電系統(tǒng)智慧運(yùn)維模式的需求分析

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

3.1.1 硬件環(huán)境。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，必須保證設(shè)備的穩(wěn)定，確保其能夠正常工作。其中包括電源、開(kāi)關(guān)等相關(guān)器件，系統(tǒng)內(nèi)溫度和濕度的控制裝置，數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)傳輸通道，信號(hào)接收設(shè)備等，都應(yīng)滿(mǎn)足良好的兼容性及穩(wěn)定性要求。

3.1.2 軟件環(huán)境。這是實(shí)現(xiàn)機(jī)電故障診斷技術(shù)的應(yīng)用效果的基礎(chǔ)條件之一，在具體操作中，需要對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并記錄信息，確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤、穩(wěn)定可靠[3]。

3.2 性能要求

在高速公路機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，由于受到設(shè)備自身性能、外部環(huán)境、外界條件等因素的影響，導(dǎo)致在故障發(fā)生時(shí)難以確定故障點(diǎn)和對(duì)應(yīng)位置。因此，為了提高運(yùn)維工作的效率，需要對(duì)不同類(lèi)型的問(wèn)題進(jìn)行分析。首先，要明確系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)功能部件之間存在著哪些共同特性。其次，有針對(duì)性地制定出合理、可行的方案，并建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，保障運(yùn)行流程的順利實(shí)施。最后，在設(shè)計(jì)好的設(shè)備中選擇合適的型號(hào)及規(guī)格，從而保證整個(gè)機(jī)電設(shè)施能夠正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，并為后續(xù)的故障處理提供必要條件。

3.3 高速公路機(jī)電系統(tǒng)智慧運(yùn)維的特性

3.3.1 實(shí)時(shí)性高速公路機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，因此在進(jìn)行運(yùn)維工作時(shí)，必須及時(shí)處理故障信息，并將故障信息反饋到?jīng)Q策層。

3.3.2 靈活性、可靠性和可擴(kuò)展性能好。由于設(shè)備本身具有一定的非線(xiàn)性特征，其自身參數(shù)之間存在較大差異，導(dǎo)致了其無(wú)法適應(yīng)不同類(lèi)型和層次復(fù)雜環(huán)境下的運(yùn)行需求，并且會(huì)隨著時(shí)間的推移不斷變化，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)隨之發(fā)生變化，因此，需要運(yùn)維人員靈活處理。

4 高速公路機(jī)電系統(tǒng)智慧運(yùn)維模式的構(gòu)建

4.1 高速公路機(jī)電系統(tǒng)智慧運(yùn)維模式構(gòu)建的問(wèn)題

當(dāng)前，高速公路機(jī)電系統(tǒng)智慧化運(yùn)維模式主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：首先，在進(jìn)行構(gòu)建時(shí)沒(méi)有充分考慮實(shí)際情況。由于缺乏對(duì)相關(guān)資料信息、數(shù)據(jù)等方面的了解，且應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致了現(xiàn)階段我國(guó)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)智能化的應(yīng)用過(guò)程中，存在一些缺陷。其次，缺少專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)與管理，造成維護(hù)工作中故障處理不及時(shí)、效率低下，進(jìn)而影響了整個(gè)高速公路機(jī)電系統(tǒng)正常運(yùn)作。再次，在進(jìn)行運(yùn)維模式的構(gòu)建與完善時(shí)，缺乏專(zhuān)業(yè)人才。

4.2 構(gòu)建思路

高速公路機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)維工作在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，是十分重要且關(guān)鍵的內(nèi)容。因此，想確保工程質(zhì)量及施工效率，首先要建立一套完整、科學(xué)、合理且符合實(shí)際情況、切實(shí)可行的監(jiān)控與分析體系。

構(gòu)建方案時(shí)應(yīng)該考慮到以下幾點(diǎn)：

一是對(duì)于設(shè)備的故障問(wèn)題，可以采用智能化檢測(cè)方法進(jìn)行診斷；

二是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件確定系統(tǒng)性能指標(biāo)是否達(dá)到要求，同時(shí)還需要對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力等做出綜合評(píng)價(jià)；

三是在進(jìn)行運(yùn)維工作時(shí)，需要保證系統(tǒng)的可靠性和安全性，還要對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量做出綜合評(píng)價(jià)。

4.3 關(guān)鍵環(huán)節(jié)

在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，需要對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效監(jiān)控，保證其能夠滿(mǎn)足當(dāng)前的運(yùn)維工作需求，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要及時(shí)通知相關(guān)部門(mén)并立即解決。

首先，要建立起完整的系統(tǒng)平臺(tái)和信息共享機(jī)制。其次，構(gòu)建出完善、高效且科學(xué)規(guī)范的運(yùn)行管理體系、標(biāo)準(zhǔn)化流程操作程序等制度。最后，在高速公路機(jī)電設(shè)施管理系統(tǒng)中引入先進(jìn)技術(shù)手段，保障數(shù)據(jù)處理過(guò)程的質(zhì)量，確保其能夠?qū)崿F(xiàn)有效監(jiān)控的功能及準(zhǔn)確性的要求，使設(shè)備性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。

4.4 高速公路機(jī)電系統(tǒng)智慧運(yùn)維模式構(gòu)建的保障

4.4.1 數(shù)據(jù)信息的處理。高速公路機(jī)電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，可能出現(xiàn)設(shè)備發(fā)生老化、零部件受損等各種故障。因此，需要對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)、有效的分析、處理?？梢酝ㄟ^(guò)建立完善的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和存儲(chǔ)，來(lái)解決以上問(wèn)題。同時(shí)，也要加強(qiáng)對(duì)軟件應(yīng)用相關(guān)技術(shù)的研究與探討工作，不斷提高軟件開(kāi)發(fā)水平以及硬件設(shè)施性能，建設(shè)系統(tǒng)運(yùn)行信息共享機(jī)制，促進(jìn)機(jī)電運(yùn)維管理的信息化發(fā)展進(jìn)程。

4.4.2 建立完善的運(yùn)行管理機(jī)制。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的維護(hù)和升級(jí)，提高整個(gè)機(jī)電運(yùn)維的工作效率，保證數(shù)據(jù)信息能夠在故障發(fā)生前得到及時(shí)處理。另外，還要加強(qiáng)對(duì)軟件、硬件設(shè)備的使用以及檢修能力等方面的保障措施建設(shè)，不斷提升相關(guān)工作人員的技術(shù)水平與素質(zhì)修養(yǎng)。

5 智慧運(yùn)維模式的應(yīng)用

5.1 智慧運(yùn)維工程

5.1.1 智能數(shù)據(jù)采集。高速公路的運(yùn)行狀態(tài)是指車(chē)輛在高速公路上的行駛狀況，包括車(chē)流量、車(chē)速、路況等。因此，需要對(duì)這些信息進(jìn)行及時(shí)的收集和分析。通過(guò)分析，了解當(dāng)前高速公路的運(yùn)營(yíng)情況是否符合標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，還能夠根據(jù)不同路段上出現(xiàn)的問(wèn)題，采取相應(yīng)的措施，從而保證道路系統(tǒng)安全、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.1.2 智能數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用。信息化時(shí)代，是保證高速公路高效運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提，也是提高運(yùn)營(yíng)效率、減少成本費(fèi)用的重要手段。

5.1.3 智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在公路機(jī)電項(xiàng)目中占有舉足輕重的位置。該系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛信息進(jìn)行收集與分析，在傳輸?shù)接?jì)算機(jī)平臺(tái)的同時(shí)，還將反饋至調(diào)度中心、安全管理部門(mén)等相關(guān)機(jī)構(gòu)中去，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)高速公路機(jī)電管理系統(tǒng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.2 智慧運(yùn)維運(yùn)營(yíng)

智慧化運(yùn)維是高速公路機(jī)電系統(tǒng)的智能管理模式，其主要內(nèi)容包括：

5.2.1 對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)、保養(yǎng)和維修。通過(guò)使用自動(dòng)化監(jiān)控裝置，保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的信息安全，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立一套完善的運(yùn)行監(jiān)測(cè)體系。在日常工作中，可通過(guò)自動(dòng)識(shí)別故障點(diǎn)與報(bào)警器等功能模塊，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)。同時(shí)，還可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)值，以達(dá)到有效解決機(jī)電設(shè)施問(wèn)題的目的，提高運(yùn)行效率的同時(shí)，降低運(yùn)營(yíng)成本，減少資源浪費(fèi)，避免人為因素影響。

5.2.2 對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，并將其轉(zhuǎn)化為可量化、直觀(guān)化的數(shù)字信息。通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。

5.2.3 建立數(shù)據(jù)管理機(jī)制，并利用大數(shù)據(jù)庫(kù)為智能化運(yùn)維提供基礎(chǔ)保障。

5.2.4 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在系統(tǒng)中使用智能化管理機(jī)制，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行有效監(jiān)控。

5.2.5 對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)維進(jìn)行有效管理，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的問(wèn)題，并使用數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控機(jī)制進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)維的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效提高機(jī)電的運(yùn)行質(zhì)量，降低安全事故的發(fā)生頻率。

5.3 智慧運(yùn)維服務(wù)

在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中，智慧運(yùn)維服務(wù)主要包括：

一是提供維修、維護(hù)人員的信息，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢測(cè)和管理。

二是提供故障診斷與排除服務(wù)。

三是根據(jù)檢修數(shù)據(jù)分析和處理結(jié)果，制定合理的運(yùn)維計(jì)劃及方案。

四是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，并采取相應(yīng)的措施解決問(wèn)題，或發(fā)生事故后立即停止作業(yè)，以保證行車(chē)安全。

五是提供遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、報(bào)警等功能，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及時(shí)發(fā)布相關(guān)信息給機(jī)電部門(mén)的負(fù)責(zé)人員，以便快速、高效地解決問(wèn)題。

六是通過(guò)對(duì)機(jī)電設(shè)備的維修、維護(hù)和故障排除，使系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)安全、可靠，并能夠在出現(xiàn)事故后及時(shí)、有效地予以解決。

目前，我國(guó)高速公路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。但從實(shí)際的應(yīng)用效果來(lái)看，仍然存在一些問(wèn)題。例如，由于人員流動(dòng)性大導(dǎo)致的運(yùn)維效率低，缺乏必要的管理措施及技術(shù)支持，沒(méi)有完善、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范指導(dǎo)工作等，由此造成了數(shù)據(jù)信息不準(zhǔn)確、不及時(shí)等現(xiàn)象，影響了機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障排除能力，對(duì)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)了不利影響。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀、問(wèn)題、發(fā)展趨勢(shì)等方面進(jìn)行了歸納、總結(jié)，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的運(yùn)維模式在高速公路中應(yīng)用的可行性，并對(duì)未來(lái)的智能化發(fā)展進(jìn)行展望。

目前，我國(guó)相關(guān)研究還處于起步階段，但是隨著社會(huì)信息化程度的不斷提升、交通運(yùn)輸需求的日益增加以及交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)的學(xué)者也開(kāi)始著手深入探索智慧城市道路運(yùn)輸智能系統(tǒng)與設(shè)備管理問(wèn)題，并基于大數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)維工作、流程等方面展開(kāi)了廣泛而深入的討論。在研究過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些新的問(wèn)題，比如運(yùn)維模式與設(shè)備管理、數(shù)據(jù)采集與處理等方面。

通過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)資料和實(shí)地情況調(diào)查可以看出，目前我國(guó)對(duì)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的智能化應(yīng)用還處于起步階段。未來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷普及，將會(huì)有越來(lái)越多的學(xué)者投身于此領(lǐng)域，并將研究成果推廣到實(shí)際應(yīng)用中。同時(shí)，隨著智能化技術(shù)的不斷成熟，其在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，也為我國(guó)今后在相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了重要的借鑒。此外，通過(guò)對(duì)運(yùn)維模式的深入研究和分析可知：首先，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，可以對(duì)高速公路的運(yùn)行情況進(jìn)行信息監(jiān)控、調(diào)度等工作。其次，利用網(wǎng)絡(luò)化智能設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享以及管理自動(dòng)化。再次，需要進(jìn)一步完善系統(tǒng)功能，并將其與信息化處理相結(jié)合，從而提高整個(gè)工程的質(zhì)量水平及效率，促進(jìn)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的有效運(yùn)行。