市政工程中机电一体化应用的问题研究

张方林

（光谷技术有限公司，湖北 武汉 430000）

机电一体化是指一种将信息处理、控制功能融合、附加到机械装置中的复合化技术，将该技术应用到市政工程建设中，能够提高工程建设的精度和质量，因此，应针对该技术在应用中存在的问题展开深入分析，以积极寻求有效的解决方案，促进市政工程的机电一体化，推动市政工程领域的发展。

1 市政工程中机电一体化应用存在的问题

1.1 配套制度方面的问题

现行的市政工程施工、运行配套制度主要以非机电一体化的施工、操作制度为主，而在机电一体化背景下，市政工程所涉及的施工、运行操作都因机电一体化技术的介入而改变，导致现行配套制度的工程施工、运行指导、规范能力被弱化，不能有效控制由失误、错误操作而带来的质量、安全风险，使机电一体化的应用难以达到预期效果，影响了机电一体化的顺利普及应用。

1.2 设备操作方面的问题

在市政工程的施工中，将机电一体化应用到施工机械操作中，能够提高机械施工精度，例如，在路面沥青混合料摊铺施工中，应用机电一体化摊铺设备，并借助该设备的精准供料优势，能够使路面平整度达到0.127mm/3m，远远优于常规摊铺设备的施工效果。此外，当前部分市政工程建设中，所用的机电一体化沥青、混凝土搅拌机械均具备微型电子称量系统，实现了自动化的称量，可以释放大量的人力资源，达到降低市政工程施工人力资源成本的效果。但在此过程中，机电一体化设备依然需要通过人工下达运行指令，同时，也需要人工操作调试，而就目前来看，由于机电一体化技术属于新兴技术，普及程度较低，因此，市政工程团队对机电一体化设备的接触较少，导致大部分工作者在操作方面的熟练度不足，容易出现错误、失误操作，导致机电一体化的应用难以达到预期效果，形成了机电一体化在设备操作方面的问题。

1.3 设施配置方面的问题

就目前来看，机电一体化在市政工程中的应用主要体现在将微型控制系统安装在大型机械设备中，或将信息处理系统设置在一些小型的电子设备中，如监控设备，以实现自动化、信息化市政工程施工、运行的建设活动。在此过程中，通过上述建设活动，人们可以使市政工程施工、运行所需的机械设备具备自动控制与信息处理能力，完成机电一体化建设。但在此过程中，机电一体化的应用离不开软件设施的支持。其中，软件设施，即控制、信息处理程序系统的配置，涉及信息安全问题，容易对机电一体化的安全应用产生影响，形成了设施配置上的问题，不利于市政工程的机电一体化发展。

1.4 设施供电方面的问题

为了实现机电一体化，人们需要在市政工程施工、运行设备上安装控制、信息处理硬件设施，这在一定程度上使电能对于市政工程施工、运行更加重要，同时，硬件设施的添加也增加了配套供电管线体系的复杂度，容易提高供电系统运行故障几率，而一旦设施供电故障发生，则会造成整体的市政机电一体化系统停运，导致工程施工进度质量下降、监控照明设备时效等一系列严重的市政工程施工、运行问题，影响了市政工程中机电一体化的应用效果。

1.5 通信方面的问题

在机电一体化技术的应用中，设备之间需要通过传感器等装置相互收发指令信息，以便于其按照指令信息执行相应的自动化程序，其中，通信技术主要应用与控制指令、信息的传输方面。在此过程中，为了避免指令、信息的传输延迟造成设备自动化运行障碍，应保证所用通信技术方案可以满足机电一体化设备对信息、指令传输速度的需求。而现阶段，4G 网络的通信速度通常在100Mbps 以上，虽然已经能够满足简单的市政收费设施机电一体化运行对通信速度的要求，但对于复杂的市政施工程序来说，4G 网络技术依然无法消除通信延迟。为此，当前人们纷纷考虑将5G 技术应用到机电一体化建设中，以消除延迟，但5G 技术的部署需要投入大量的资金，建设难度较大。现阶段，就常用的宏基站来说，1 个BBU+3 个AAU 的国内报价为20 万，国外报价为30 ～40万，同时，一个天线设备的价格在1500 ～6000 元，电源柜为5000 ～10000 元，综合来看，一个5G 基站的成本则可以超过100 万，这使得建设部门难以顺利筹措出足够的资金开展通信技术建设，拖慢了机电一体化在市政工程中应用水平的发展，形成了通信方面的问题。

1.6 监控方面的问题

目前，监控系统逐渐成为机电一体化在市政工程中应用的重要领域，现阶段，从国外来看，机电一体化已经成为市政监控工程中的重要应用技术。现阶段，美国已经推出了精确度为100%的机电一体化自动监控系统，从国内来看，据工信部统计，我国交通监控机电一体化普及率在85%以上，同时，基于机电一体化监控系统而形成的配套智慧交通系统，其投资增长率达到了28.5%，总体市场规模达到了459.5 亿元，预计未来几年后，机电一体化市政监控系统的资金投入量将超过1700 亿元，由此可见，我国机电一体化监控系统的建设规模在逐步扩大。而在此背景下，机电一体化监控系统建设也带动了后续的设备运维成本、工作量的加大，影响了机电一体化的效果。

2 市政工程中机电一体化应用存在问题的解决措施

2.1 完善配套制度

在配套制度方面，应根据市政工程运行、施工的机电一体化程度，按照各岗位工作者的实际工作程序，编制配套制度，使配套制度能够充分发挥其指导、规范工作者日常工作行为的作用，提升市政工程的机电一体化应用水平。以市政工程施工机电一体化的配套制度建设为例，在制度建设中，应考虑设备中的信息处理、控制装置运行状态、规律，清晰梳理这部分装置的调试、养护操作程序、步骤，然后，按照现行的机电一体化技术规范、要求等方面文件，为各项程序步骤设置相应操作标准、操作规范，再基于此，整理出一套关于机电一体化装置的操作管理制度条款，并将该部分条款设置在原有的制度内容中，之后进行修正、整理，形成新的施工配套制度，以规范化工作者对机电一体化技术的应用，增强该技术在市政工程中的应用效果。

2.2 增强实践操作能力

在设备操作方面，为了更好地实现机电一体在市政工程中的应用，应做好相应的设备操作培训，并及时下发设备操作细则，缓解该项应用问题，提升机电一体的应用水平。在此过程中，应注重实践操作培训，并积极组织实践操作培训活动，同时，也要清晰梳理各类设备的操作步骤、操作标准，然后，编制出设备操作细则，再将细则纳入实践操作培训内容中，深化工作者对操作细则的理解，提升其设备操作能力，以促进机电一体化在市政工程中的顺利使用。

2.3 加强配套安全防护系统的建设

在设施配置方面，在软件设施配置中，应注意做好配套安全防护系统的建设，并积极引入防火墙、信息加密等技术，完善软件设施配置，缓解该项机电一体化应用问题。在此过程中，考虑到机电一体化的软件架构中存在大量的边界位置，因此，需加强防火墙的配置，同时，还要借助SSL 技术为中控部分的TCP/IP 上设置安全协议，规避信息泄露风险。此外，还可以直接在信息安全技术领域市场上，购买定制的信息安全防护方案，以深入优化信息安全防护效果，消除设施配置方面的问题。

2.4 合理设计供电线路

在设备供电方面，应在原有的备用供电体系基础上合理化供电线路设计，以保证不间断供电，增强机电一体化的应用效果。在此过程中，工作者可以采用分阶段母线形式的供电线路设计方案，分别为各个系统设置单独回路，同时，还要注意在回路线路设置时，避免缆线的交叉或距离过近，而且应结合变电站的分布，整合设备供电体系设计方案，降低突发断电事故对市政机电一体化工程运行的影响，以缓解设施供电方面的问题，深入优化机电一体化的应用效果。

2.5 优化通信技术应用系统

在通信技术设施建设中，可以考虑保留原有通讯工作流程，并引入Aeonix 技术，构建出一个低成本、灵活的纯IP平台，形成一个Aeonix 软交网络，以借助星型组网实现收费站、直属机构的纯IP 通信，这样可以有效降低通信费用，减少通信技术革新对资金的需求，增强市政工程的机电一体化发展水平。此外，通信技术的应用也使得原有的市政工程运行机制中出现的冗余，管理部门通过加大冗余的裁撤，可以降低市政工程的运行成本，并将节约出来的成本用于通信技术建设，即可有效解决机电一体化应用中的通信建设问题，达到更好的市政工程运行效果。

3 结语

综上所述，实现市政工程的机电一体化，能够为群众的出行提供更大的便利。在市政工程建设中，借助机电一体化技术可以规范化工作者工作行为，提高工作者配套技术应用熟练度，消除信息安全隐患，保持供电稳定性，优化机电一体系统运行性能，增强监控系统的效用，从而促进市政工程使用性能的发展。