高速公路机电设备维护管理系统的设计与实现

岑勇

摘要：当前，建设高速公路机电设备维护管理系统的难度大。在此环境下，高速公路管理部门应该积极思考如何优化机电设备维护管理系统，提升工作效率，降低设备维护费用。文章使用层次分析、模糊成本控制等方法，研究设计以B/S结构为基础的高速公路机电设备维修管理信息系统，并结合某高速公路的实际运营情况，深入分析机电维护管理系统的实际需求、功能目标等。在准确了解系统实际功能需求后，详细阐述了系统设计、系统功能模块设计、系统功能设计、数据库设计等方面的内容，将数字化技术融入高速公路机电设备维护管理各个环节中。

关键词：机电设备维护管理系统；高速公路；设计；软件系统

中图分类号：U418.7；U495    文献标识码：A   文章编号：1674-0688（2023）02-0067-04

0 引言

在高速公路中应用机电设备涉及的类型非常复杂，需要连接消防、通信等各种信息系统。近年来，很多学者开始重视研究高速公路机电设备维护管理工作中出现的问题，但是在高速公路机电设备维护管理系统设计方面的研究成果较少。本文使用层次分析、模糊成本控制等方法，研究设计以B/S结构为基础的高速公路机电设备维护管理信息系统，以期提升高速公路机电设备维护管理质量，以及高速公路运行的稳定性和安全性。

1 高速公路机电设备维护管理的重要意义

当前在高速公路的建设和运营中，配套使用的机电设备逐渐增多，给机电维护及管理人员的工作带来了更大的挑战。为了避免高速公路在运行过程中出现因机电设备故障造成的交通堵塞及安全事故等问题，要求机电维护管理人员必须及时发现机电设备故障，并进行合理的维护，确保高速公路运营的安全性［1］。此外，做好高速公路机电设备的维护管理，能够延长机电设备的使用时间，减少机电设备投入成本，帮助企业获得更高的经济效益。类型多样及技术含量高等是高速公路机电设备的主要特点，因此与其他普通机电设备相对比，高速公路机电设备的维护管理的难度更大。基于此，本文研究设计以B/S结构为基础的高速公路机电设备维修管理信息系统，以期更好地发挥高速公路机电设备维护管理工作的作用。

2 高速机电设备维护管理系统需求分析

2.1 高速公路机电系统概况

某高速公路位于江西东部，为云南瑞丽—上海的主干线，全长245 km，途经南昌、鹰潭、抚州、上饶等4个城市，最大限度地优化了当地的交通环境，促进了区域经济发展。

该高速公路现阶段是按照三级管理制度执行机电系统维护工作，其内部设计了独立的运营监督管理中心，此为一级管理，负责监督分公司执行各项管理工作的情况，检查、管理业务，并开展各种考核和指导工作。公司下设有多个分公司，每个分公司都配备了运营监督管理分中心，由公司运营监督管理中心和分公司共同领导。运营监督管理分中心在整个系统中主要负责管理维护自身管理范围内的机电系统，为二级管理。该高速公路共包含收费站15个，有15个监控室分别对应各个收费站，在日常工作中负责维护管理范围内的机电系统，并且需要管理各项固定资产。监控室和收费站是三级管理。

2.2 高速公路机电系统开展管理工作现状

现阶段，该高速公路正在使用的机电系统仍处于有序运行状态，但是管理系统在运营中暴露出以下问题：①当接入故障时，存在较多报告途径，在开展管理工作时并未有效区分各类型的工作，也没有形成详细记录各种故障信息的档案，如故障原因、位置、时间、现象等，无法为后续设备故障处理工作提供有效的信息支持；②在高速公路机电设备维护管理中时常出现业务拖延的问题，并且处理系统故障时间较长；③在现有系统中，无法有效反馈机电设备检修质量和运行状态；④现有的机电设备维护管理工作中电子化和数据化程度较低，致使维护系统运营效率处于较低水平［2］。

该高速公路针对自身存在的问题，制定了“以效益为目标，以质量为中心”的发展方针，期望可以通过将更科学的信息化手段融入机电维护管理系统，提高机电设备维修质量检验、设备维修、故障报修、故障诊断、设备检查等环节的信息化水平。

在机电维护管理方面，该高速公路主要分为维护信息、人员信息、常规安全检查、设备信息4个管理模块，其又可以细分为管理报修故障、检验机电设备维修质量、维修设备、设备检查等环节。

（1）在接入故障时，落实数据信息化采集工作并完成数据化编码，需从以下方面入手：了解故障原因、锁定相关负责人、了解故障实际情况等；将数据采集结果导入机电维护管理系统，实现全过程实时掌控设备维护管理工作。

（2）在故障系統通知传到当设备维护检修部门收到故障系统发来的通知后，工作人员可以使用检测仪器和结合历史维修诊断记录锁定故障位置，制订针对性较强的检修方案。

（3）系统申请调取相关技术支持或者维修原件，排除故障，并将维修过程详细记录在系统中。

（4）当解决设备故障后，工作人员应向用户介绍实际情况，让用户检查设备是否恢复正常，用户及所有参与工作的对象都可以评价反馈所有工作环节。

（5）资金维护管理。工作人员应在日常资金管理计划中加入机电设备维护资金，而且可以随时借助系统查阅、审批费用支出。

2.3 角色分析

高速公路机电维护管理系统就是在机电设备管理维护工作中融入信息化手段。工作人员借助信息化方法管理设备维修、故障诊断、故障报修、机电设备维修质量检验和设备检查等工作［3］。高速公路机电维护管理系统中设置了三大角色，分别为高速公路财务人员、机电设备使用人员及机电维护管理人员。

2.4 建设高速公路机电维护管理系统的目标

（1）借助机电维护管理系统实现业务流程操作可追踪的目标，并提升业务数据化处理水平。

（2）借助机电维护管理系统可以解决业务处理流程多、时间长的问题，使机电维护管理达到更高的管理水平和故障处理效率。

（3）通过制定机电维护管理系统预算，合理地支出机电维护管理资金，使资金使用更加科学。

（4）借助机电维护管理系统密切跟踪设备检修质量和运行状态，降低安全事故发生概率，使高速公路管理工作变得更加有效、科学。

3 高速公路机电维护管理系统的设计与实现

在本次设计中以浏览器和服务器架构模式（B/S体系结构）为基础，构建高速公路机电维护管理系统。通过合理利用Web，建立由财务人员、设备维护人员、公路管理人员共同使用的高速公路机电维护管理业务体系。

3.1 系统设计

3.1.1 设计原则

在设计机电维护管理系统时，要遵循高效性、实用性、可执行性、安全性、标准化等原则，只有这样，才能够保证系统的科学性和合理性。

3.1.2 研究思路

设计体系框架时，系统设计人员采取实例分析方法，在充分了解该高速公路实际运营情况的基础上，找出现有机电维护管理系统中存在的薄弱点，有针对性地搭建高速公路机电维护信息化管理系统框架［4］。

在机电维护管理信息系统框架中，从数字需求角度研究高速公路机电维护工作，确定高速公路机电维护工作各环节的信息需求，从信息管理角度入手，深入分析高速公路机电维护信息数字化管理技术，建立专门的机电维护数据中心，有针对性地管理各项机电维修工作。

在上述工作完成后，工作人员应将精力集中在追溯应用支撑技术的研究，具体研究内容为触摸屏控制软件、数据中心通信软件与移动终端、移动追溯终端等辅助软件。设计可追溯机电设备质量的平台，从而实现自动传输管理和共享质量安全信息流，保证机电设备在出现质量问题时，可及时追溯根源。详细系统软件设计图如图1所示。

3.2 系统功能模块设计

高速公路机电维护管理系统通过有效采集和整合系统中的备品备件信息、技术定损信息、维护信息、高速公路道路运行信息、机电设备基本信息等，为工作人员构建信息获取和共享的途径，实现工作过程的标准化，同时能提高高速公路机电系统维护工作效率，进而进一步提高高速公路管理水平［5-6］。

在现阶段的应用程序架构中，服务器/客户机程序架构应用较广泛。在客户机/服务器应用程序架构中，客户机为请求方，服务器为解答请求方。此架构可以在既有分工的基础上又能针对性地服务各个目标；与单用户应用架构相比，其是在服务器上放置数据储存层，在界面表示层和业务处理层设置客户机，也称为 “灵敏的客户机”架构，其之所以具备灵敏度高的特性，主要是由于其能够在客户机上完成很多操作，当存在数据需求时，会向服务器申请相关数据。此种设计方法可以构建足够方便、简单的应用程序，使用户要求得到更好的满足，同时它能处理各种应用程序，可以在适当范围内控制数据传输量，进而在低负荷水平下运行服务器。

与其他类型的程序架构相比，该类型服务器复杂度更高，包括使用客户端、Web服务器、应用服务器、数据库4种服务器。其中，数据库服务器主要用于数据管理，具备调节数据控制层的功能，而应用服务器主要是对业务处理层发挥作用，在客户机中拥有简单的业务处理功能和界面表示层。当处理逻辑较为复杂或数据容量较大的业务时，其优势更明显［7］。由此可知，多层服务器存在复杂的程序框架，相应地也需要支出更多成本，但是其能够有效提升复杂操作的处理效率。

高速公路機电维护系统有监控室使用的监控系统、通信机房使用的通信系统及收费岗亭使用的收费系统。

（1）监控室监控系统设备名称及部分设备的品牌：JVC亭内摄像机、JVC车道摄像机、视频光端机、“海康威视”广场摄像机、AB矩阵、“三星”监视器、“海康威视”硬盘录像机，“立凌”视频分配器、“华三”交换机。

（2）通信机房通信设备名称及品牌：监控中心设置有H3C-MSR20-21联网中心3G无线路由器，“华为”OPTIX2499+联网中心传输系统，“华为”OSN 3500联网中心传输系统，“华为”S3526收费路由器，HP接入网管终端，HP传输系统网管终端，“华为”接入网络端，“华为”OPTIX2500+中心光网络传输，“华为”CC08程控交换机，HP程控管理终端。此外，每个收费站需安装有“华为”接入网络单元ONU，“华为”SDH155/622收费站传输系统。

（3）收费岗亭收费系统设备名称及部分设备的品牌：“南京金晓”费显及声光报警器，H3C车道交换机，数据光端机，“万集”称重系统，“中岗”雾灯，“科也”收费键盘，“高德威” 车牌抓拍器，“冠捷”显示器，VFJ读写器，“得实”打印机，“华达威”挡车器，“研华”工控机，收费站交换机，收费服务器，管理电脑、ETC栏杆机，ETC雨棚灯，ETC车道摄像机，ETC费额显示器，ETC车道摄像机，ETC车牌识别，ETC控制器，“深圳金溢”ETC天线。

3.3 系统功能设计

系统设计人员必须充分重视系统功能设计，以系统实际需求为依据，将目标系统逻辑模型转变为实际功能［8］。高速公路机电维护管理系统具体分为以下子系统。

3.3.1 设备管理子系统

设备管理子系统设计功能见表1。

3.3.2 设备维护记录管理子系统

该子系统的设计功能见表2。

3.3.3 常规安全检查管理子系统

该子系统的设计功能见表3。

3.3.4 维护资金管理子系统

该子系统的设计功能见表4。

3.3.5 信息管理子系统

该子系统的设计功能见表5。

3.4 数据库设计

在高速公路管理过程中，数据库也是影响机电设备运行效率的重要因素。在设计数据库的过程中，应充分考虑设备维护管理和故障上报等情况的特点，有效收集各种有价值的信息，最后在原有数据库的基础上形成全新的数据库表。同时，与上述的功能需求分析结果相结合，该系统中的数据库也应针对功能设计划分为不同模块。此外，在本次系统中合理利用了非对称式数据保密技术，使数据库中的信息更加安全［10］。

4 结果和讨论

本文以B/S结构为基础，在充分考虑高速公路实际情况和需求的基础上开展系统设计工作，完成系统设计工作后，开展了机电维护管理系统测试工作，最终确定其满足各项设计目标，能大幅度提升系统的综合性能，可有效提升高速公路机电维护管理水平和效率。在未来的研究工作中，研究人员将从运用Gls图形仿真技术、故障信息自动读取技术等方面入手，进一步优化该系统的性能。

5 参考文献

［1］周振华.高速公路机电设备维护管理系统分析与设计［J］.城市建设理论研究（电子版），2021（29）：4-6.

［2］李文杰.高速公路机电设备故障维修与维护措施探讨［J］.安防科技，2020（80）：203.

［3］姜天晓，刘建会，刘星宇，等.北京市高速公路联网机电系统硬件设备维护维修定额研究［J］.中国交通信息化，2020（1）：42-46.

［4］陈德实.高速公路隧道机电系统养护创新管理与技术应用［J］.中国交通信息化，2020（4）：132-133.

［5］张庆妹.高速公路机电设备维护管理系统信息化研究［J］.设备管理与维修， 2021（10）：105-106.

［6］孙哲.路网环境下的高速公路机电设备维护管理系统［J］.交通世界（上旬刊）， 2020（31）：13-14.

［7］张忠刚，钟德超，李一锋，等.基于GIS的高速公路建管维全寿命周期信息化应用［J］.四川建筑，2020，40（5）：81-84.

［8］朱斌.高速公路机电设备故障的维护和维修的高效管理策略［J］.市场周刊：商务营销，2020（79）：118.

［9］毛靓.高速公路机电智能化管理系统设计研究［J］.市场周刊商务营销， 2020（73）：218.

［10］刘拴拴.高速公路机电设备的维护管理措施研究［J］.2015，13（5）：130.