高速公路机电设备智能监控系统设计

陈宇焜

(福建罗宁高速公路有限公司,福建 福州 350600)

0 引言

随着智能化技术在高速公路机电维护、设备监控方面的运用和发展,高速公路公司在收费站、隧道、监控中心、服务区、ETC 门架等重要场地和节点都建设了大量的设备机房及机柜,而这些机电设备的安全性和稳定性成为高速公路科学有序运转的重要保障。 以UPS 为例,UPS 作为电源核心设备对环境温度要求很高。 当机房内出现空调故障时,机房机柜温度升高,可能会导致UPS 设备故障,进而影响收费系统的运转,造成收费站车辆拥堵。

机电设备智能监控系统能够直观、精确地获取与展示实时设备情况,从而获得详细有效的数据以全面评估设备的运行状况,及时发现可能发生故障的设备,帮助工作人员根据设备情况及时调整管理措施,更好地开展设备管理工作。 因此,通过智能监控技术及时发现安全隐患,对于提高设备管理效率、缩短机电故障响应时间、提高运行安全性就显得尤为重要。

本文以福建罗宁高速为例,分析当前高速公路机电设备智能系统的现状,提出高速公路机电设备智能监控系统的优化思路。

1 高速公路机电设备智能监控系统现状与问题

1.1 现状

高速公路的建设发展,大大提升了公路通行能力和运输效率,对经济社会发展起到极大的促进作用。其中,机电设备的稳定运行是高速公路高效、稳定运转的重要保障。 发展至今,大部分高速公路管理公司对于机电设备管理模式依然处于粗放型的管理方式。 当发现业务受到不利影响之后,再对故障原因逐一排查,只能开展被动性、滞后性的运维管理工作,缺乏主动性以及预防性,这无疑给机电管养增添了不少困难。

随着社会经济的发展,家用车辆、物流车辆也在不断增多,导致高速公路的运转越来越频繁。 这些高速公路在设计之初,缺少对设备智能化拓展需求的综合考虑,导致高速公路站点没有配置相应的智能监控系统。 因此,大部分高速公路公司还无法有效地监控机房环境、设备运行情况以及工作人员活动状况等因素,严重影响机电设备运行的稳定性。[1]

1.2 存在的问题

笔者结合多年高速公路机电运维工作经验,提出了目前在机电设备管理方面主要存在以下几点问题。

1.2.1 巡检制度及设备监管执行力有待完善

高速公路涉及机电设备种类、数量繁多,而在实际执行过程中,巡检制度常常出现执行不到位的情况。一是由于采用人工定期巡检。 由于技术人员少、管辖路段公里长、用车紧张、突发事件等工作影响,仍存在巡检不及时等问题。 二是由于高速公路的特殊性,高速公路机电运维中心离各机房距离较远,还存在设备“无人管”“多人管”等监管不到位的问题。

1.2.2 故障发现不及时和巡检记录不够完善

一是目前监控员只能通过图像轮巡或突发事项处理时才发现问题,对机电设备故障发现不够及时,影响其他相关业务。

二是各机电系统除了定期巡检,在应对突发故障时对故障记录的不够完善,机电设备管理技术人员没有全面掌握机电设备的运行信息及维护历史记录等也会造成对机电设备长期维护不力。

1.2.3 机电设备监管缺乏专业的技术力量支持

一方面,由于高速公路机电设备种类繁多,机电技术人员数量却并未明显增加,同时,在故障的实际处理过程中,技术人员缺少实操培训,对各类设备的功能和操作流程不够熟悉,对设备的维护周期缺乏精准的把控,设备维护能力不达标等问题也影响这机电设备的监管。 另一方面,就当前的发展现状而言,机电设备的监控技术还有待完善,管理工作缺乏系统性的专业技术力量支撑。

1.2.4 机电设备监管缺乏足够的经费支持

高速公路公司主要将经费用于基础设施建设和基础机电设备采购,对机电设备的智能监控系统不够重视,对机电设备的智能监控系统部署不够,资金投入不足,造成设备智能监控系统薄弱。

2 福建罗宁高速路段公司设备智能监控系统布局方案

2021 年,福建罗宁高速路段公司以罗宁高速路段为依托开发了设备智能管理系统。 罗宁高速公路于1998 年建成并通车,高速公路全长33.14 km。 全线共有收费站4 座,隧道2 座,服务区1 处,ETC 门架8 处。该路段共设有16 处设备机房机柜,包括:1 处监控中心设备通信机房,4 处收费站设备通信机房,2 处隧道设备通信机房,1 处服务区设备通信机房,8 处ETC 门架设备通信机柜。

2.1 系统方案

罗宁高速所采用的设备智能管理系统,可对UPS电源系统、机柜环境温湿度、精密空调、门禁管理、视频监控等不同功能的设备进行全面集中监控和管理;实时监测机柜中各种设备的状态参数及运行情况,智能控制、维护相关设备,通过语音提示、手机短信等多种方式向维护管理人员及时报送预警信息,如图1 所示。

图1 设备智能管理系统示意

2.2 系统结构

设备智能管理系统由设备监控管理平台、设备管理主机、采集模块、计算机信息网络、各智能测控终端组成。 此外,用户还可结合自身个性化需求,自主选择增设短信语音报警器等辅助功能。

管理平台在TCP/IP 协议的基础上,构建统一平台进行信息交换,各个子系统的运行数据经过网络实时传输到主机。 相关人员均能够在获得授权的情况下,通过登录和使用移动端软件或电脑平台,快速便捷地浏览系统的各项信息[2]。

2.3 系统功能

设备智能管理系统软件不仅可以在启动计算机时自动启动服务,也可以手动操作开启或关闭服务。 客户端软件通过友好的图形界面使得原本复杂的管理变得简单、直观。 该系统有一套完善的报警、告知和处理机制,完善的用户管理和设备管理体系。 客户端软件的基本操作与通用软件的操作方式类似,可通过菜单方式、快捷键方式、鼠标左右键方式等操作方法,软件全部采用窗口对话方式进行选择操作,如图2 所示。

图2 操作界面示意

2.3.1 实时数据显示和报警通知

丰富的图形界面简化了原本复杂的操作,直观表示出设备的各种状态信息和实时信息。 技术人员可随时了解设备运行状况,有针对性地进行检查维护。

管理系统采用智能的报警处理方式,对设备的误报或已恢复的报警都有自动处理机制。 当设备发生报警时,系统会第一时间自动通过本地声音报警、手机短信告知用户。 报警信息中包括故障现象、时间、位置,方便监控中心通知维修人员,并形成记录保存。同时,支持用户手动处理并详细记录设备报警的处理过程[3]。

2.3.2 高效开展设备管理

设备智能监控系统采用的是成熟的网络技术,通过短距离采用网络线,长距离采用光缆的方式,实现设备预警及时准确。 通过设备智能监控系统,可以及时发现设备存在的隐患,如设备工作在旁路状态;及时采取相应的措施,防止突然断电引发事故;还可自动检测各个点的设备数据,并提供的详细的维护报告。

2.3.3 数据和设备安全保障

该功能可以形成完善的报警记录。 出现报警时,管理系统以图形和声音的形式告知管理员;设备检修结束恢复正常后,管理系统自动对本次的报警情况进行记录和处理。 所记录的历史数据整理成数据库,方便管理人员进行查询;并根据人员的需求自动生成报表(列表和图形 ),将数据更加直观的反应给管理人员作为决策的依据。 管理系统以后台服务方式运行,电脑一开机就开始执行程序,能在使用者未操作计算机时,自动保存数据、预警记录,达到无需人员干涉,全自动监控管理设备。

3 智能监控系统优化设计建议

结合罗宁高速机电设备智能监控系统的建设实践,笔者认为应该高度重视智能监控发展。 为推动智能监控系统在高速公路的优化运用,科学合理解决监控系统中存在的各种问题,笔者提出以下几点建议:

3.1 突出科学合理性

目前,使用设备智能管理系统只能实时反应设备状态和故障提醒,应加强对机电系统维护数据信息的分析整合能力,通过数据分析手段提出机电设备的故障关键问题,形成设备故障分析报表,为机电管理人员进行故障判断时提供辅助性作用。

3.2 突出高性价比和安全性

为了保证智能监控系统的可持续性发展,应注意协调成本与性能之间的平衡,注重提升抵抗恶意入侵的能力。 各个端口应具备相互独立的监控能力,减少因某个系统硬件或某个通道通信故障造成的其他系统功能运转障碍。 同时,应该要确保做到发生故障的硬件仅对单个终端造成影响,通信中断情况下,系统仍然可以正常工作;待通信恢复之后,数据能够继续自动上传。

3.3 突出高开放性

充分考虑系统环节的开放性。 就机电设备管理系统而言,无论是监控中心,还是各个监控点,其网络协议采用的都是标准的TCP/IP,即意味着监控系统拥有其独有的内部网络,并在此基础上拓展开发其他业务。因此,可以考虑开放各种设备通信协议接口,兼容不同品牌不同种类的机电设备,确保系统的正常运行不受设备品牌和种类的影响。

3.4 突出减小工作量

智能监控系统的根本目的在于减少管理人员的工作量。 应不断探索合理化减少工作量的方案和措施,使设备智能监控系统成为帮助维护技术人员的有力工具,而不是技术人员的工作负担。

3.5 突出高拓展性

应重视设备智能监控系统将来的扩容和升级。 当前,高速公路信息化和智能化的进程不断加速,保证充分的扩容余地和提供将来升级的可能是系统可持续发展的重要手段。 在规划布局智能监控系统,应综合考虑后期的扩容,并为进一步扩容预留空间。 尤其是对于设备智能监控管理系统,技术升级是不可避免的,系统的扩容能力是影响系统生命力的核心决定因素。 可扩容性强的系统能够适应未来设备数量、种类的变化、监控内容的增多、范围的扩大等需求,可通过在原有设备智能监控系统的基础上增补相应的功能配件,从而最大程度的利用现有资源,节约成本投入。

4 结语

综上所述,在高速公路的机电运维过程中,设备智能监控系统是保证运行安全与效率的关键环节,发挥着十分重要的作用。 由于高速公路各设备机房机柜距离运维中心较远,当前配备的技术维护人员不足,应急保障能力有待提高。 通过利用各种监测设备以及数据采集终端,对设备的供电状态、环境温湿度、入侵防盗等进行实时监测,以智能化技术与机电设备相结合的方式,建立设备智能监控系统,及时发现监测指标发生异常,远程发现分析设备原因,可以进一步缩短设备故障维护响应时间,防止设备故障事态扩大,降低机电养护成本和人工投入,更有效地保障高速公路各作业系统稳定运行。 未来,随着万物互联时代的到来,技术维护人员利用机电设备智能化系统作为工具协助设备管理已成为发展趋势。

现阶段,高速公路机电设备智能化已经步入快速发展阶段,作为高速公路机电管理工作人员要基于管理现状,利用信息化、智能化技术推动设备维护工作的开展,通过不断学习,转变传统的管理观念和方式,以不断创新的工作思路参与到机电设备智能化管理工作中。 通过完善机电设备智能化管理制度、责任制度,提升专业能力和技术水平,发现管理漏洞及时解决,推动高速公路机电管理工作向智能化、便捷化的方向发展。