高速公路机电运维系统建设浅析

高速公路机电运维系统建设浅析摘要：目前，各地对已建高速公路机电系统运维的智能化水平要求日益增高。通过对机电系统的运维现状及需求进行分析，利用大数据、云计算、互联网+等技术，重新构建高速公路的运维管理体系；同时通过建立统一完整的数据平台，综合不同业务的多样化数据，用“大数据”分析思维和技术以及机器学习和数据挖掘等主要技术，充分提升数据的利用率和应用价值，为高速公路的智能化运维管理提供有效的信息支撑。当下，随着信息化建设的拓展和深入，业务信息量也不断增加，面临的主要难题是各业务系统之间相对比较独立，“信息孤岛”现象比较普遍，各个系统之间缺乏信息整合和共享的有效渠道，信息的综合利用率比较低。管理者为了获取有用的信息，往往需要在各个业务系统之间进行切换，致使日常的运维管理效率较低；同时，简单的信息量累加、分散无序的数据也很难转化为有价值的信息，无法为管理者提供有效的管理决策依据。而智慧高速的发展目标需要有高度信息化、融合多元数据的智能管理平台与之相匹配。

一高速公路机电运维系统的现状及需求（一）现状机电设备运维管理是一项巨大、复杂、系统化的工作。目前我国高速公路机电设备运维管理普遍停留在粗犷型管理模式，呈现纸质化、片面化、救火式、断面式等特点，需要庞大的人力支持，造成运维成本高、运维效率低、运维资源不均衡等问题。目前国内部分高速公路应用的机电管理系统多以电子台账、资产管理、工程项目管理为主，大多仅实现了单点基本的库存管理、故障处理、设备采购管理，缺少针对区域机电设备的精确化管理，管理系统仍停留在电子化、数字化阶段，尚未实现机电设备管理的数据化、自动化和智慧化。目前广东、江苏等地在高速公路机电运维方面开展了一些工作。1、广东省机电运维管理平台广东省机电运维管理平台由广东新粤交通投资有限公司研发，目前已在广东省部分路段投入使用。该平台采用Oracle数据库，B/S架构，平台软件集中部署在两台中心服务器，分别提高web文件服务和数据库服务。平台架构如图1所示。图1

广东省高速公路机电运维管理平台架构图机电运维管理平台的主要功能包括备件仓库管理、路产信息全生命周期管理、日常养护全过程管理、资产分析、管理指标分析等。

（1）备件仓库管理：将各路段的业主方、各代维单位、区域养护中心的备件仓库纳入统一管理，实现单个仓库、多仓库之间的库存阀值预警，从而提高备件的利用率。（2）路产信息全生命周期管理：建立路段在用设备台帐数据，实现每一个设备个体的全生命周期管理，详细记录设备的履历。（3）日常养护全过程管理：现场养护作业符合交通运输部有关养护标准、规范以及广东省的养护要求；计划内的巡检、计划内的保洁、故障处理、临时巡检。（4）资产分析：上级单位方便查询统计下属路段的资产实时信息；方便统计下属各路段的资产数据；方便统计设备品牌；统计某个设备在路段上的分布情况。（5）管理指标分析：实时生成设备完好率、故障修复率、故障修复及时率、设备寿命分布等指标；对于一条路段有多个养护单位的情况，还可以将不同养护单位的数据进行比对分析。比对指标包括设备分布、维修情况、任务统计、故障统计、管理指标、系统事件。2、江苏省宁沪公司机电运维管理系统江苏省宁沪公司机电运维管理系统的运维对象包括监控、收费、通信机电三大系统相关设备，供配电系统相关设备及数据中心。系统的具体功能包括监控数据采集、运维资源管理、集中监控管理、运维流程管理、运维服务管理、统一服务门户管理、系统管理等。（1）监控数据采集：包括采集器分类管理、数据传输管理、采集服务管理、采集策略管理。（2）运维资源管理：主要通过CMDB实现管理，每件设备称为一个CI实例，包括CI分类管理、CI实例管理、实例关联管理、实例信息查询、详细记录CI的操作日志。（3）集中监控管理：包括监控资源管理、统一告警监控、统一监控展示、告警配置管理。（4）运维流程管理：包括事件管理、变更管理、配置管理、知识发布管理。（5）运维服务管理：包括服务水平管理、知识管理、巡检任务管理、服务提供商管理、值班管理。（6）统一服务门户管理；包括应用集成、运维服务台、手机钉钉门户、综合查询与统计分析。（7）系统管理：包括通信管理、组织架构与权限管理、代码表日常维护功能、系统配置管理。（二）用户需求分析道路管理方、运营管理者是高速公路路段的直接管理机构和主管人员，需要负责所辖区域路段各业务系统的运行和信息化管理，并能够及时将相关信息上传至省中心，接受省中心的统一调度，执行联动操作。作为高速公路信息化业务最主要的受益者，机电系统能否正常运行将直接影响公众用户的出行体验。社会公众用户的出行信息需求可分为出行前信息服务和出行中信息服务。出行前的公众用户倾向于高速公路交通相关信息的了解和咨询，更想要知道高速公路的路径路费和沿线服务设施情况，以及计划的出发地与目的地之间所需途径线路，在未来某个时间的道路交通路况，因为这些信息对其选择的出行线路、计划的出行时间会产生直接的影响；出行中信息服务是指在行驶途中公众用户需要了解各种道路交通信息，比如前方路段的交通流量情况、天气状况，是否有交通事故发生，前方路段的加油站、服务区等相关服务设施信息，以及高速公路周边的城市道路交通路况、旅游景点等服务内容。这些交通信息可以帮助用户更好地进行路线选择和控制驾驶行为，保证公众用户的出行安全和顺畅。（三）功能需求分析为实时监测机电设备运行状态，及时发现设备故障，提高设备的管理效率，需要对机电设备进行智慧化管理。主要通过对机电设备相关基础数据、运行状态数据等的采集，对设备故障的自动检测、及时报警和快速处置，对设备资产进行全生命周期的精细化、透明化管理；通过对积累的海量数据的深度挖掘分析，完成对系统健康状态、设备运行状态、运维服务质量、人员工作效率等的评价，并根据运维业务沉淀下来的知识经验，形成运维知识库，指导运维工作的指挥与部署，进行精细化的人员派工、备品备件管理等。机电运维管理功能需求分析如下表所示。机电运维管理功能需求分析表二提升运维系统智能化的目的和意义机电智慧运维是为了使机电设备管理与运行维护工作达到规范化、科学化和现代化，减轻人员的劳动强度，在吸取多年高速公路机电系统运维经验的基础上，针对高速公路机电运维普遍存在的故障定位难、处理效率低、过程不透明等问题，充分利用物联网、移动互联网及大数据等信息技术，“以客户为中心，以流程为导向”，通过分解满意度指标，优化业务流程，实现运维过程移动化、状态监测可视化、资源管理集约化、服务评价标准化及决策支持数据化。推进机电系统运维管理的智能化、信息化发展，推动运维工作流程的标准化建设进程，对运维数据进行电子化处理，实现设备状态的自动监测和预警功能以及运维事件的全过程追踪，使“事前预测+事中监测预警+事后处理分析”成为运维工作的常态，可有效降低故障的发生率，提升运维工作的效率，降低维护人力成本和故障发生造成的经济损失。高速公路机电智慧运维系统的建立及应用将显著提高我国高速公路管理水平，通过对高速公路各系统业务之间数据的关系和整合的研究，完善高速公路系统结构功能，实现高速公路管理业务的有效整合，逐步构建高速公路大数据中心和云服务体系。一方面可为道路管理者的决策提供有效的数据支撑；另一方面可提高高速公路运行的安全性和高效性；再一方面可降低高速公路机电运行维护管理成本，减少因交通事件造成的直接经济损失。三机电智慧运维系统的主要功能通过计算机智能和IT技术，对运维流程进行优化，改变以往以人工运维为主的模式，用智能化手段远程感知故障，及时上报，并通过先进的运维流程保障故障报修得到快速响应与处理。同时，经过大量运维数据的沉淀、分析和挖掘，掌握机电系统运行的规律，从事后处置向事前预测转变，从而在故障发生之前采取一定手段，提高机电系统总体在线率和完好率。机电智慧运维系统遵循易用性、先进性、稳定性、安全性和实用性设计原则，构建基于SOA的智慧管理平台，通过全面优化运维管理过程，对机电资产实行统一管理，实现机电信息资源共享，主要功能如下。1、对机电设备资源的全寿命周期管理利用二维码或RFID标签技术，为每个设备生成唯一身份标识码和设备安装基础信息编码，做到“一物双码”在线式精细化管理。如图2所示。图2二维码及详情建立综合的机电设备资产数据库，记录设备从安装到报废的全过程信息，实现设备的全寿命周期跟踪管理，包括设备基本信息、安装信息、运行状态信息、备品备件信息、维护维修信息等。2、智能维护移动端功能移动端为基于智能移动设备的维护APP，实现维护人员“在哪里、该做什么、如何做、做的怎么样”等管理，实现维护工作的实时记录和上传，彻底改变目前维护工作主要“以手工记录为主+事后汇总统计”的记录模式，解决维护记录采集、管理、考评的难题。3、维护工作监测管理为监控中心管理人员提供实时监测和查询功能，实时了解维护工工作的状态和进展，也可以作为维护记录的补充手段进行运维信息补充录入。4、值班管理功能完成值班管理人员的排班计划、当班签到、交接班管理等功能。四结束语本文针对目前高速公路运营管理中存在的资源整合度低、信息共享难、机电设备维护成本高等问题，聚焦于高速公路传统机电系统的智慧化升级，在现有机电系统运维现状分析的基础上，建议对现有传统机电系统进行有效整合，充分利用“大数据、云计算、互联网+”等技术，对高速公路机电管理系统进行统一规划，构建基于SO