高速公路机电设备维护管理系统信息化研究

张伟伟，赵 剑

(河南省交通科学技术研究院有限公司，河南 郑州 450000)

0 引言

目前，大多数收费站都已经实现了现代化建设，采取了无人收费制度，并利用高速ETC来进行自动计费，不仅大幅节省了人力资源成本，还提升了通行速度。ETC虽然较好地满足了人们的出行需求，但同时也出现了新的问题，即高速公路机电设备的维护与管理难度再一次升级。首先，机电设备的内部构造更加复杂，一旦运行阶段出现任何问题，往往需要工作人员消耗更多的时间成本去分析原因，这种情况很显然不利于高速公路的高效运营。再者，传统的设备维护与管理模式也不能适应时下的工作要求，设备故障排查比较困难，人工作业量较大。在这种情况下，有必要从信息化管理的视角下，思考高速公路机电设备维护与管理的创新路径，深入理解信息化管理的内涵，并基于信息化系统的应用设置合理的监督管理措施，以此保证高速公路机电设备的稳定运行。

1 高速公路机电设备维护管理系统信息化概述

高速公路机电设备包括通信系统、监控系统、收费系统、供电系统等，所有系统之间都需要进行协调与配合，一旦某一系统产生了问题，高速公路管理便会产生偏差。开展维护工作，主要目标是减少故障问题出现的频率，确保设备顺畅运转，并且开展适宜的维护工作，能够增加机电设备的使用时长，将机电设备的使用价值完全发挥出来。由于高速公路建设速度逐渐加快，机电设备的维护频次、难度系数也逐渐增加，以往在开展高速公路机电设备维护工作时，一般会使用人工的方法，依照维修记录保单对其进行维护，这种人工维护模式效率较低，在工作中产生失误的概率较高，难以与当前高速公路机电设备维护需求相符合。因此，亟需对维护手段进行升级。对高速公路机电系统进行信息化管理，可以在提供先进管理方式的前提下，提高高速公路收费站的运行效率，而BIM技术作为一种数字化管理技术，能够利用计算机执行可视化操作，提高机电设备的维护管理水准。另外，BIM技术还可以在机电设备运行期间对其运行数据进行详细记录，对数据资料进行整合，在系统中向管理人员精准地反映设备维修信息资料，明确维修点所在位置，提高系统维修效率，避免出现检查不够全面、检查难度过大的情况，提高机电设备维护管理水平。

2 推进高速公路机电设备维护管理系统信息化的必要性

首先，根据工作经验，在监测和调控机电设备运行状态时，传统管理系统表现出了较多的不足，其中基础设备信息不完善是比较突出的问题。基础设备信息指的是来自所有机电设备的基础信息资料，可以为机电设备维护管理提供信息支持。在以往开展机电设备维护工作期间，基础设备中的信息是琐碎的，难以采用高效的手段对其进行汇总与整合，最终导致所有基础设备采集的信息不够完善与全面，限制了机电设备维护管理工作的开展，再加上设备本身没有得到及时的更新，工作人员得到的反馈信息就会出现失真的情况，继而影响到对设备运行状态作出正确的判断。以上问题需要借助更先进的技术来解决，进一步增大设备管理系统的储存容量，提高系统的信息处理能力。

其次，信息化系统除了能够弥补传统管理系统的不足，还是促进我国高速公路机电设备管理实现新突破、加快管理模式创新的重要途径之一。多数高速公路机电设备都属于先进智能设备，如果产生问题，则会对高速公路的正常运营造成不利影响，因此，需要采用科学、有效的方式来管理与维护高速公路机电系统，确保高速公路能够正常运行。除此以外，对机电设备进行有效维护，可以增加机电设备的使用年限，提高高速公路服务质量，降低高速公路运营成本，最大程度提高其经济效益、社会效益。

目前，我国在高速公路机电设备维护管理模式方面仍旧处于探索阶段，信息化管理模式具有专业性、规范性、整体性等特征，企业应当依照现实情况，制定信息技术系统的基本框架与服务管理机制，实现信息技术与机电设备维护管理工作之间的有机融合。落实信息化管理，能够充分提升高速公路机电设备运行的平稳性与可靠性，确保机电设备处于正常的运行状态。

3 高速公路机电设备维护管理系统存在的主要问题

3.1 难以实现线上信息共享

高速公路机电设备不同系统之间有着紧密的关联，但是其管理维护方式却是独立的，各个系统之间的协同性低，为维护管理工作带来了诸多困难。在没有实现信息共享与系统维护时，无法精准地找出管理维护要点，增加了维护工作的难度。除此以外，所有系统在技术层面存在着极大的差异性，反应速率相差较大，在难以对信息进行汇总与处理的状况下，信息共享面临着许多问题，导致机电设备管理维护效率无法得到有效提升。

3.2 重复性错误频频出现

以往在对机电设备进行管理与维护以后，并未针对其中出现错误的内容进行系统的总结与记录，缺少足够的设备维修数据来为其提供基本支撑，在日后对其进行维护的过程中会产生大量的失误。重复性错误成为高速公路机电设备管理中难以解决的问题，如果不能针对产生的故障问题进行整合与归纳，则每次对其进行维护时都难以达到理想效果，难以从根本上减少机电设备产生故障的频率。

4 信息化在高速公路机电设备维护管理系统中的应用

4.1 基于BIM技术建立设备维护系统

基于BIM技术研发出的网络设备维修管理系统，可准确地监视机电设备的运行状况，利用信息化管理手段对设备进行维护。BIM技术的优势主要在于构建了信息共享平台，可以及时查阅各种设备的信息资料。工作人员能够利用网上模拟机电设备运行的方式，找出机电设备故障问题所在位置，根据故障产生的原因制定对应的故障维修计划，然后依照详细的维修计划来开展设备维修工作，保证线下机电维修工作更加有针对性，精准度更高。与此同时，BIM系统还具备警示性能，不仅可以针对机电设备错误运行的情况进行反馈，提醒工作人员对其进行查看与维修，并且在每次进行机电设备维修或者养护后，都能够自动保存设备维修记录，为以后的故障维修工作提供参考资料，提高BIM信息数据库中设备运行信息的完整性，达到提高设备管理效率的目标。

4.2 基于BIM技术的机电设备维护管理应用

高速公路机电设备数量较多，种类多样，与电力系统的正常运行有着紧密的关联，在实际对机电设备进行维修时，由于线路过于复杂，可能面临严重的安全隐患。因此，可以利用BIM技术对其进行可视化管理，利用三维立体模型模拟机电设备的实际运行状况，所有机电设备都带有其专属的标识码，维修人员可以迅速找出设备所属位置，对其进行维修，可以依照设备以往运行的时间对设备零部件损耗状况进行评判，定期更换易损部件，从根源上处理故障问题。

4.3 建立高速公路机电智慧运维管理平台

新形势下，要尝试用智慧化的管理模式代替以往的人工机电设备维护方式，让设备运维管理变得更加精细化，让评价工作变得更加科学化。该系统的设计与运行主要依托于云计算、大数据等新一代信息技术，具体包括3个重要结构：前端感知系统、运维智慧数据库和核心管理平台。在实际应用阶段，前端感知设备会实时采集高速公路机电设备的运行数据，并传输至后台；运维智慧库主要为工作人员提供大量与专业相关的技术和知识，其中包括科研院所和高校的研发成果、运维管理单位总结的工作经验等，以此支持运维管理人员作出更精准的判断和决策；而管理平台作为整个系统的核心，发挥的作用更是不容小觑，其囊括了预算定额、统计分析、移动运维、检测与报警、工单管理等多个模块及功能，基本能满足高速公路机电设备在运行期间的维护管理需求。

5 高速公路机电设备维护管理系统信息化的应用价值

5.1 降低设备运营成本

目前的高速公路收费站基本上都实现了ETC收费，只有一两个道口存在人工收费的情况，因此人力资源成本投入数额呈现出了逐年降低的趋势。另外，自从对机电设备进行信息化管理以后，有效控制了机电设备的运行状况，在设备维护方面编制定期保养计划，增加大量机电设备的使用寿命，为机电设备维护工作节省了大量成本。

5.2 可准确计费，降低设备损耗量

高速公路中的机电设备包括监控设备、计费设备，高速公路中的许多定点监控设备都是用于高速计费的，如果计费设备与监控感应设备出现问题，就会产生计费混乱的状况，降低了交通便利性。以往的高速公路使用卡片收费的方式，经常会出现逃收过路费的情况，导致高速公路在运营期间遭受严重的经济损失。在对高速公路进行全方位的信息化管理以后，所有的区域都有固定的监控设备及ETC电子眼，逃收过路费的情况逐渐减少。对机电设备进行一体化管理，可以降低设备的损耗量。由于设备中的复杂线路可能会产生线路裸露在外、线路破损的情况，利用系统来监控电力设备，可以对机电设备电压进行实时监察，保证机电设备能够长时间处于稳定的运行状态。

6 结语

交通对于我国经济的发展具有重要意义。我国高速公路基本遍布了所有省市，高速公路的管理变得更加复杂，同时随着高速公路机电设备数量的不断增加，海量信息的收集、筛选和处理也为工作人员带来了新的难题。这种情况下，有必要重视信息化管理系统的建设，利用信息技术来提升高速公路机电设备维修、维护工作效率，增强高速公路机电设备运行的智能化水平，提高维修技术水准，保证机电设备可以始终处于平稳的运行状态。