高速公路项目机电工程智慧运维管理系统分析

郑 真

（贵阳电气控制设备有限公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

随着经济的高速发展，我国基础设施建设水平不断提高，高速公路智能化水平也明显改善，为提高道路通行效率，供电、照明、监控、通信等设备被大量应用[1-3]。《国家公路网规划》明确提出要建设智慧高速公路，提高机电设备的智能化水平和信息化能力。对现阶段我国高速公路机电设备运行管理状况分析可知，机电设备运维管理仍处于粗犷管理阶段，该文对高速公路机电智慧运维系统建设进行了系统性分析，对指导实践操作有重要指导作用。

1 公路项目机电运维系统常见问题

（1）无法进行全生命周期监管：传统机电运维管理策略对繁杂的机电设备难以发挥出管理效力，必须采取积极有效的措施提高监管力度，增强信息化水平，通过智能化体系建设确保系统管理质量。

（2）无法及时发现故障设备：机电设备问题难以第一时间发现，日常巡检难以准确发现问题，必须结合实际情况进行故障处置，通过智能化体系建设自动汇总数据，提示维修信息并结合具体问题加以整改。

（3）无法快速排查问题：传统机电运维管理以人工为主，很难及时获得设备运行信息，无法在最恰当的时间点进行处置，大量现场排查往往需要很长时间清理线路并排除故障[4]。

（4）运维评估体系不健全：运维管理体系复杂，很难凭借单一的评估指标进行评估，常规参数也难以准确反映设备运行状态，机电设备出现系统性问题难以综合反映和处置。

2 机电智慧运维系统搭建思路

分析现阶段机电运维系统存在的不足，通过科学措施建立智慧机电运维系统，提高高速公路机电设备运行管理效率，为设备养护、监管、维修提供科学引导，切实保障高速公路资产。

（1）机电智慧运维系统搭建的目标是准确掌握设备运行状态，为设备管理、养护、维修提供精准引导，确保机电设备运行安全，降低安全事故概率。在搭建机电智慧运维系统时，必须了解不同设备的型号、类型、参数、工作条件等，对相关参数指标详细分析和合理配置，确保机电设备均能在正常工作指标区间内运转，加强日常监测与评估保障机电设备运行稳定。对日常维护和保养过程中发现的问题及时处置，第一时间排查和处理安全隐患，全方位进行高速公路沿线机电设备的维护监测，确保设备无故障[6]。

（2）结合现阶段机电运维系统特征，根据高速公路机电设备智能化运行的需求，指出现有不足，通过市场需求分析，进行智慧机电运维体系优化，机电智慧运维系统框架详见图1所示。

图1 机电智慧运维系统框架

（3）机电智慧运维系统必须满足设备日常运转的相关要求，提供运维支持管理、移动运维、日常监测、自动化报警等功能，通过信息化、智能化水平的提高改善设备运行效率，降低管理成本，增强管理水平，提高运行质量，机电智慧运维系统功能框架如图2所示，根据图2可知，系统可分为7个功能模块。

图2 机电智慧运维系统功能架构

（4）运行监测：各项机电设备的正常运行是保障高速公路通行顺畅的基础，要加强机电设备日常巡检，及时发现故障并处置，降低事故风险概率。通过机电智慧运维系统中的运行监测模块，对设备在线状态和运行状况进行监测，及时反映设备健康率、故障情况等基本信息，帮助管理者第一时间掌握设备的最新动态，发现故障问题及时处理。

（5）设备管理：设备管理模块是机电智慧运维系统中不可或缺的部分，是对不同类型设备统一管理的有效工具，通过该模块实现了管理标准化，提高了管理透明度[6]。设备管理模块包括库存管理、设备管理和机构管理三个部门，设备全生命周期管理详见图3所示。

图3 设备全生命周期管理

（6）运维管理：通过对机电设备的运维管理，及时掌握设备运行状态，发现潜在风险，了解故障类型并积极制定处置措施，及时维修、保养，保障设备运行稳定。

将扩增到的DGAT2基因启动子片段连接pMD19-T构建中间载体，通过双酶切及连接反应将pCAMBIA1304-35s中的35s启动子替换成DGAT2基因启动子，得到promoter-DGAT2-pCAMBIA1304重组载体(图3)，重组质粒通过双酶切法进行验证，结果显示其片段与目的片段大小一致，载体构建完成(图4)。

（7）统计管理：机电运维系统计模块的构建需要借助数据分析、表格统计、运算执行、数据评价等环节，借助科学有效的运行分析实现综合管理可视化，改善机电运维智能化水平，实现对系统故障原因、设备性能、运行状态的精准识别与控制，通过系统运行状态的科学评价改善运维服务水平[7]。

（8）知识库管理：知识库是一个复杂的知识体系，结合设备维护、运营维护等经验构建，具备知识检索、知识发布、信息维护、设备养护、权限设置、综合管理等不同功能，依托运维知识体系实现服务管理流程优化，共同作用于工单信息，完成大数据分析，为使用者科学决策提供帮助，促进知识关联的智能化，改善机电设备运行质量。

（9）系统管理：系统管理模块根据运行权限和组织框架类型进行日常管理，是系统最重要的管理环节。

（10）移动端：机电智慧运维系统移动端借助互联网的有效运转为管理人员提供有效的管理信息，运维人员通过对移动端运维信息的处置和数据提取，准确获得设备检索、运行状况的详细信息，从而了解设备运行状态和安全水平。

3 与关键技术融合发展

近些年来，随着科技的快速发展，边缘计算、AR技术、BIM等应运而生，智能交通领域内高科技技术的广泛应用为高速公路机电智慧体系的建设提供了技术保障，也促进了机电运维系统转型，设备数据采集能力和处置水平明显提高，智能化、信息化水平明显改善，工作效率显著提升[8]。

3.1 与BIM+GIS的融合

BIM为基础设施物理领域的功能性表达，而GIS则是在计算机系统中进行数据运算、采集和处置的技术体系，前者主要应用于基础设施领域内，后者则注重对基础设施外部信息的提取，通过BIM+GIS的模式实现了技术优化，同步完成内外部信息的提取与整合。

3.2 与数字孪生的融合

3.3 与边缘计算的融合

边缘计算技术的应用可以实现基础数据的采集和分析，通过对相关数据的提取和深入挖掘，掌握数据的运行状态，由中心系统对接收到的数据信息自动检索和匹配，分析设备接口协议类型，通过数据协议对不同类型数据自动化采集和分析。自动检索后的基础数据提供有效的信息，可用来进行设备运行状态的评估，相关指标的获取为设备稳定运行奠定了基础，也为运行状态的有效保障创造了条件，使系统压力明显降低，检测效率显著提升。

3.4 与AR的融合

AR（增强现实)技术的广泛应用为远程语音视频通信提供了技术保障，远程协作技术的发展使机电智慧运维系统的智能化水平明显提高。该技术应用后，协同处置效果改善，可实时演示工作动态，给予现场工作引导，同步展现操作指南，为快速发现和处置故障提供了契机。

协同远程运作场景应用时，音视频通信服务水平显著提高。运维人员可以佩戴AR眼镜或借助移动通信重点甄别设备状态，实时获取检测数据结果，并根据系统操作加以评估，告知管理人员故障类型和处置措施，远程提起请求，由专家现场指挥完成专业引导，在线实时解决困难，提高运维效率及设备运行质量[10]。

4 结论

高速公路机电智慧运维系统是技术与管理的有机融合，通过系统建设提高管理水平，将分散的设备数据集合起来，深入挖掘数据潜藏的信息，将被动式管理转变为主动式运维管理。通过运维理念转变实现机电设备管理的协调统一，借助云端策略和经验库的指导，增强机电设备管理的可行性。

通过对高速公路机电智慧运维系统的集中管理，发挥出数据集群效应，为管理者提供高效便捷的管理策略。机电智慧运维体系的运转实现了机电设备运行状态的实时监控，通过日常管理和检测，提供故障处置方案，降低了事故风险概率和损失。由此可见，高速公路项目建设应以提高机电设备智慧化水平为目标，改善其智能化、信息化能力，优化系统方案，降低运维成本，建设符合实际情况的智慧化高速公路。