聯網環境下高速公路機電設備管理信息化的研究

鐘華

【摘要】本文從需求入手，闡述高速公路機電系統在聯網環境下實現機電設備維護信息化管理的必要性。研究證明，利用先進的信息技術，建立基于Intranet和GlS的機電設備維護管理信息系統平臺尤為重要。

【關鍵詞】聯網 高速公路 機電設備 管理信息化。

【中圖分類號】U412.366 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0166-02

前言：

交通是國民經濟的基礎產業，對經濟社會發展起到重要的支撐、保障和引領作用。加快吉林交通運輸事業的發展，潛力巨大，前景廣闊。吉林省高速公路2012年又新增在建高速公路4條。這4條高速公路是國家高速公路網規劃和吉林省“五縱五橫三環四聯”高速公路網的重要組成部分，總投資260億元，建設里程400公里。至2012年底，吉林省內高速公路開工里程達到1500公里，高速公路通車里程達到2250公里，在全國的位次由2006年的第28位提升至第21位，為2015年實現縣縣通高速公路的目標奠定了堅實基礎。

而高速公路機電設備作為重要組成部分，在高速公路運營管理中發揮著重要的作用。高速公路運管部門為提高高速公路運營管理的水平，采取先進的信息手段，建立了包括通信、收費、監控、配電、照明等子系統在內的機電系統，有力地保證了高速公路運營管理工作的規范性并提高了其工作效率。但是，機電系統涉及通信技術、計算機技術、供電技術、控制技術、管理科學等多個領域，其管理技術難度較大。同時，系統設備分布在路網各路段，其空間的分布性也給設備管理帶來了很大的困難。因此，研究路網環境下高速公路機電設備維護管理的特點，利用先進的信息技術，建立基于Intranet和GIS的機電設備維護信息化管理平臺十分必要。

1、機電維護現況

吉林省第一條高速公路長平高速自1996年9月通車運行，運營初期，受限于當時的科技水平和信息技術。體現在管理手段落后，維護能力滯后，解決處理故障時效延后等，幾年下來，吉林省高速公路機電維護水平處于停滯不前況態。維護費用呈逐年增長，沒有統籌性，科學性，更談不上合理成本，最佳效益。這個現況，嚴重制約了吉林省高速公路機電設備運營維護的發展，所以，解決機電設備維護管理的問題迫在眉睫。

2、系統總體需求

高速公路機電設備維護管理的目的，就是要為高速公路的營運管理提供最優的交通機電工程技術裝備，從而規范高速公路的運營管理并提高其工作效率，確保高速路的安全暢通。高速公路機電設備維護管理系統總體需求主要有四方面：a）根據經濟上合理、技術上先進的原則，正確地選購設備，為企業提供優良的技術裝備；b）保證技術裝備始終處于良好的技術狀態，在設備投入使用以后，要在節約維修費用的前提下保證設備完好，技術性能達到使用要求；c）做好現有設備的挖潛、革新、改造，盡最大可能利用好設備，實現增產節約；d）提高設備投資效益的根本途徑在于推行設備的綜合管理，要從技術、管理、財務方面進行綜合管理，保證設備具有良好的技術性能和經濟效益。

3、系統體系結構

基于GIS的高速公路機電設備維護管理系統，以Windows為開發平臺，在結構上采用目前流行的基于Web的B/s（瀏覽器/服務器）體系結構模式，如圖1所示。

高速公路機電設備分布于各條高速公路的沿線，其地域上的分散性，限制了設備故障上報、統計及維修人員的及時調配等有效措施的實施。而采用B/S結構模式，通過Internet/Intranet網絡，機電設備操作人員即可及時與上級管理機構取得聯系，在最短的時間內采取應對措施，增加了設備維護管理的靈活性。同時工作人員可以通過互聯網訪問授權的業務信息，管理人員可以通過互聯網隨時了解設備的運行狀態。本系統采用B/S模式還具有以下幾點優勢：a）客戶端基于同一的Web瀏覽器，不需要安裝專門的軟件，減少了投資，解決了對客戶端操作人員的培訓以及系統維護升級的問題；b）系統可根據規模的不斷擴大，在不影響用戶日常工作的前提下，對web服務器和數據庫服務器等設備進行擴展；c）充分利用現有的辦公網絡，避免了網絡的重復建設；d）機電設備維護上級部門可及時了解各個下屬維護部門的數據，便于及時做出全局性的決策。

4、系統總體功能結構及其模塊實現

基于GIS的高速公路機電設備維護管理系統主要是對機電設備進行規范化、專業化、系統化的科學管理，結合高速公路機電系統設備種類繁雜、涉及面廣等特點，在進行系統設計時，采用了模塊化的思想，把系統詳細分為：系統管理、基礎信息管理、設備基本信息管理、設備維護信息管理、設備故障信息管理、系統狀態評估、統計分析、地理信息系統、專業維修人員管理、技術論壇共10個模塊。模塊組成如圖2所示。

4.1 系統管理

實現系統登陸控制、用戶權限設置以及系統數據安全設置。利用網絡加密和信息安全技術對系統成員進行合理的等級控制，解決安全與共享之間的矛盾，實現相關的管理操作。數據庫管理主要是對數據庫中數據的加密和數據的導入、導出、備份等進操作。

4.2 基礎信息管理

基礎信息包括管理機構、收費站、庫房、設備制造商以及機電系統施工方案等技術資料。其中收費站是機電設備集中地方，設備庫房是存放機電設備的重要場地，設備制造商信息與機電設備密切相關，機電系統建設方案在機電系統建設、維護、維修整個過程中有著不可替代的作用，因此在系統建設方案中對收費站、倉庫等信息管理起來非常重要。

4.3 設備基本信息管理

該模塊實現對機電系統現役設備以及備品備件、儀表設備等所有設備基本信息的統一管理，記錄現役設備的詳細信息，規范備品備件庫存及出庫入庫流程，實現庫存預警、送修設備跟蹤、信息查詢等功能，有效地對機電系統設備進行整個生命周期的管理，建立設備詳細檔案，是設備維護維修以及管理者決策的重要依據，是高速公路機電系統正常運行的基礎保障。

4.4 設備維護信息管理

本系統以機電設備由損壞維修轉為預防維修為目的，從公司實際出發，根據相關的規章制度，制定對各種設備的巡檢規則，使設備的日常維護有章可循，從而有效地降低設備出現突發性故障而帶來的經濟損失，同時對設備進行日常保養，延長了設備的使用周期，降低了公司的運營成本。

4.5 設備故障信息管理

對巡檢過程中發現的故障設備以及日常工作中的故障設備，由該模塊對其進行故障分析，給出修理建議。對修理結果，系統還將根據質量評定標準對維修質量進行評定，完成從上報、分析、修理到評定的實時監督管理。

4.6 系統狀態評估

機電系統的管理層需要經常了解系統運行狀態，系統狀態評估模塊從系統記錄的巡檢數據以及故障記錄、修理費用記錄中挖掘有用信息，經過數學分析后，獲取系統的總體運行狀態，預測未來的維修費用以及制定設備用戶計劃。

4.7 統計分析

該模塊通過提供范本式的統計數據，為決策者提供決策支持信息。其中包括設備狀態統計分析、設備故障統計分析、商務分析、易出故障廠商的統計分析等。統計分析中將采用設備完好率、設備故障率、平均單臺設備年維修費用、設備壽命周期費用等指標對維護維修工作進行考核，防止資產流失，控制維修成本，為領導層決策提供依據。

4.8 地理信息系統

該系統主要是在GIS環境下實現對高速公路路網機電設備的查詢、分析，為資源的優化配置提供地理位置（即距離）的支持。地理信息系統的應用，可以使系統的人機交互界面更加友好，形象直觀地反映線路上各個機構的設備配置情況以及設備的運行狀況。

4.9 維修人員管理

為更好地完成機電系統的維護維修工作，系統對機電維修人員也進行統一的管理，根據需要實現系統自動派單并跟蹤對維修質量及服務態度進行跟蹤回訪，真正做到人力資源的合理共享與分配。

4.10 技術論壇

技術論壇為公司機電使用及維護人員提供一個相互交流、學習的信息平臺。

5、GIS技術在系統中的應用

GIS軟件的發展經歷了從早期的功能處理模塊，發展到組件式GIS和WebGIS，隨著Intemet技術的發展，WebGIS以其較低的開發和應用管理成本、真正的信息共享、巨大的擴展空間、跨平臺等特點，越來越受到人們的關注。利用Internet技術在web上發布地理信息，就能從V～dV'vV的任意一個節點瀏覽到WebGIS站點中的地理信息，并進行各種信息的檢索和處理，這就為地理信息的開放和共享提供了切實可行的技術支持。GIS系統的體系結構主要可以分為三種，一種是集中模式，一種是客戶/服務器模式，另一種是WeWI～emet模式。高速公路機電設備系統上的分散性，決定了要在本系統中采用基于DCOM/ActiveX技術的Web/Intemet模式進行地理信息系統的開發。在本系統中GIS技術的應用主要體現在：a）高速路沿線的設備將標示在路的實際樁號兩側的位置處，收費站以及收費廣場設備密集的地方將作為一個單獨的顯示圖層，盡量按實際的安裝位置以圖表的形式形象地加以表示，并在地圖上顯示該設備重要的狀態參數；b）利用GIS技術將設備的空間特征與設備的屬性信息關聯起來，在地圖上可查看各路段上所配置的設備、設備的屬性及設備的運行狀態等；c）故障設備的預警顯示，當設備發生故障時，故障設備將以特殊的警示顏色顯示在地圖上，定位系統將出現故障的設備、地理位置等可視化信息，提醒相關人員及時處理；d）設備之間的無縫連接，機電系統的所有設備將根據實際的連接關系顯示在GIS地圖上，在GIS導航下快速生成設備與設備的連接接口信息，這樣在設備發生故障后能方便地找出出現故障的原因；e）可以對特定區域的設備進行查詢與統計，根據需要制作專題圖，對查詢結果進行地圖定位、屬性瀏覽、狀態顯示等。

6、結束語

高速公路機電系統是高速公路運營管理現代化的支撐系統。隨著信息技術的發展，機電系統將面臨復雜性，機電設備日趨精密性，投資與維護費用越來越越龐大。所以，機電設備維護管理也就成為高速公路運營的一項重要課題。本文針對這一現狀展開系統研究，設計并實現了基于Intranet和GIS的機電設備維護管理信息系統。系統采用先進的B/S網絡體系結構，結合地理信息系統的強大功能，全面地對高速公路路網機電設備進行科學的管理，解決了傳統管理方式存在的問題，通過地圖+信息+數據庫的方式，全面、直觀、準確地反映了設備的分布、現狀及技術特征，并實現了其設備在整個生命周期內的合理維護和利用，節約了運營成本，促進了資源的優化配置。通過在吉林省高速公路上的實踐，其作用必將對未來高速公路機電設備管理提供決策依據。