高速公路机电设备智慧运维策略

高速公路机电设备智慧运维策略

王帅涛

河南交通投资集团有限公司洛阳分公司  河南 洛阳  471400

摘要：高速公路机电设备智慧运维是指通过智能传感器、物联网技术和大数据分析等应用，对高速公路机电设备进行智能化、高效的运维管理。与传统的人工巡检和维护方式相比，高速公路机电设备智慧运维通过实时监测和数据分析，可以准确获取设备运行状态和异常信息，实现更加精细化的设备管理和维护。例如，通过视频一体化运维平台等应用，可以自动诊断高速公路上设备的运行情况，大致判断故障原因，对设备是否在线、图像质量是否合格、录像是否完整等指标进行精确数据统计。

关键词：高速公路；机电设备；智慧运维

1国内高速公路机电设备运维现状

国内高速公路PPP项目运营单位多年的机电系统运维经验表明，目前高速公路机电运维仍然存在许多不足之处：（1）信息化、智能化应用水平不高，数据资源利用率不高，没有建立统一的高速公路数据信息库，无法充分挖掘数据价值；（2）无法实现机电设备运行状态自动监测，无法开展预测性检修工作；（3）机电设备全寿命周期管理信息化程度低，既有运维数据无法支撑后续设备升级改造；（4）机电运维管理系统开放程度不高，封闭的系统影响了系统的实用性和体验；（5）一般情况下是采用“一路一管理”的方式，没有合理、有效地进行运维跨区域、集中化管理，运维人员存在分配不合理的情况，迫切需要优化运维人员结构，整合运维资源，进行运维统筹管理。

2高速公路机电设备智慧运维的关键技术

2.1自动监测技术

当前，我国高速公路安装的机电设备总数不断增加，如何统一机电设备安装型号、参数等，成为机电设备运行管理工作中的重点考虑内容。研究表明，我国采用的机电设备中，有一部分能通过有线光缆网络直连至高速公路专用网络中，称为直接联网设备；也有部分属于间接联网设备，即能通过RS485、RS232等接口直接连接到配套网络电子设备中；还有部分为未联网设备，既不能连接到联网设备中，也不能直接连接到专用网络中。高速公路机电设备中，最常用的设备为直接联网设备，即能直接连接到高速公路专用网络中，或借助有线光缆连接到网络中。该种设备具体可划分为日志类设备、标准化协议类设备和私有协议类设备。其中，私有协议类设备的接口需结合生产商接口文档针对性设置；访问标准化协议类设备时需通过标准协议，当前多数交换机等标准化协议类设备都可通过SNMP访问；访问日志类设备时则需采用Telnet/SSH等方式，访问设备后可输入所需指令。同时若设备内部已设置Syslog，则也可通过输出并分析日志来获取设备运行的实时信息。对于间接联网设备，工作人员可通过网络访问设备内存、端口及分析日志等途径，判断机电设备状态。而为获取未联网设备的运行数据，则需在设备前端配置数据采集终端，通过无线形式来获取数据信息，并将信息发送至相应的分析平台。

2.2数字孪生技术

数字孪生是一项综合性技术手段，主要通过物理模型、传感更新等各方面信息，在仿真模型中对相关数据实施处理，从而将机电设备全寿命周期的运行状况反映出来。通过与数字孪生技术的融合，机电工程智慧运维管理系统能全面收集既有系统信息，帮助建立运检、调度体系，完成对运检体系的优化和调整，形成“传统信息-设施模拟-分析采集-体系构建-资源优化”的资产管控体系，促进机电设施运行状态全景化，信息处理智能化。

2.3AR技术

AR技术利用语音视频、动态标记等各项功能完成远程管控，以有效提升设备运维效率，同时能够利用实时标准功能完成相关意见的真实展示，将信息清晰呈现在人们面前，有效增强远程协作语音视频通讯功能。利用AR技术，机电工程运维管理人员可借助AR眼镜或相关先进设备对机电设施实施全方位维护管理，实时监测机电设备运行状况，及时了解运行状态，发现设备故障第一时间进行处理，若故障处理难度较大，可在线求助业务专家，由专家进行远程指挥，及时处理运维难题，最大限度保证机电设备运维管理效率。

2.4远距离无线电技术

Lora技术作为远距离传输技术，具有安全性高、传输距离远等特征，终端可以接受不同强弱信噪比的信号，并选择对应的扩频因子，从而实现远距离信号传输。高速公路上由于设备相对分散，更适合应用Lora技术实现信号传播。传感器可以对电压、温度及电流进行测定，将测定数据发送至Lora网关，网关和有线网络相连接，将数据传递至服务器，并对设备展开全天候状态监控。由于终端电耗低，电池可满足终端的正常运作需求，一旦设备停电，可借助电池供电持续运行一段时间。1kps速率的信号可在空旷场地中远距离运输4km，即使在隧道内，传输距离也能长达1km。使用7920C锂电池可为设备提供8h供电，满足大部分情况下的供电运行需求。

3高速公路机电设备智慧运维策略

3.1基础信息管理

依据行业规范与技术指南，结合高速公路运营单位工作实际，梳理监控、收费、供配电、通信等所有主要机电设备的ID、名称、类型、厂商等基本信息及关键参数，通过NFC或二维码等方式为每个机电设备建立唯一的身份标识，实现设备统一编码管理；对设备的采购、使用、维修、报废等情况进行记录，登记保存设备的出库信息，跟踪设备的去向，明确设备的所属负责人，实现全生命周期管理。运维人员也可根据设备使用情况对寿命进行评估以及准备相应备件。基础数据由大数据平台进行分类、存储、管理，机电运维管理人员可通过PC端平台搜索查阅该设备的所有信息，一线作业人员也可使用手机扫描二维码查阅设备详情，为运维管理提供依据。此外，平台对机电设备从类型、品牌、分布、总览等角度进行多维度的统计分析，可使管理人员对当前机电设备资产有全面的把握。

3.2数据接入

高速公路机电设备智慧运维的数据接入主要包括以下5个步骤：①设备连接。通过物联网技术，将各种机电设备与智慧运维平台进行连接。设备连接后，可以实时监测设备的运行状态，以及收集设备产生的各种数据。②数据采集。采集设备的运行状态、故障信息、能耗数据等，可以实时了解设备的运行情况，以及发现潜在的故障或问题。③数据处理。对采集到的数据进行处理和分析，主要包括数据清洗、数据转换、数据挖掘等。通过数据处理，可以提取有价值的信息，用于指导设备的运维工作。④数据存储。通过建立一个高效的数据存储系统，能够存储大量的机电设备数据，并保证数据的完整性和安全性。⑤数据接入。通过建立一个完善的数据接入框架，将数据接入智慧运维平台中。数据接入后，可以实现对数据的实时监测、分析、预测和报警等功能。在数据接入的过程中，需要注意以下3个方面的问题：①数据的安全性。②数据的稳定性。③数据的实时性。

3.3知识库管理

建设高速公路机电设备运维管理动态知识库，包含设备详情、设备使用方法、设备保养方法、技术指南、养护指南等内容。运维人员处理故障问题时，可以通过知识库查询同类问题的解决方式，为维修工作提供便利。机电运维部门可根据实际需求动态调整知识库内容，以期符合当前运维管理工作的实际情况；相关人员可利用碎片化时间通过图文、视频等方式学习，通过题目进行练习，提升自身工作素养。知识库有利于提高相关人员的专业技能，打造过硬的人才队伍。

4结束语

未来公路项目机电工程运维管理系统必将实现与各种关键技术的融合发展，完成单一设备管理系统向综合管理系统的科学转变，并逐步由被动模式转变为自主模式，根据运维管理特点，借助科技手段，全面完成对机电工程设施的系统化管控。同时，利用对高速公路机电工程设施运行信息的收集、整合及挖掘，能充分发挥信息群集效用，为机电设备运维管理人员提供更加全面、准确的运行信息，方便管理人员及时发现并解决存在问题，提高设备故障排除效率，保证高速公路运行安全。

参考文献

[1]戴芳盛.高速公路智慧运维解决方案及应用[J].运输经理世界,2022(12):49-51.

[2]刘昊.高速公路机电设备智慧运维探索与实践[J].建筑技术开发,2021(6):113-114.