基于物聯(lián)感知技術(shù)的高速公路機電設(shè)施設(shè)備精細(xì)化管理系統(tǒng)

徐從常 安徽皖通高速公路股份有限公司

以國家高速公路機電系統(tǒng)管理規(guī)范為準(zhǔn)則，以集中、統(tǒng)一的機電系統(tǒng)運維管理模式為基礎(chǔ)，采用全壽命周期管理、精細(xì)化管理理念，通過信息化技術(shù)構(gòu)建智慧化機電系統(tǒng)集成管理平臺，通過采用機電設(shè)備身份識別技術(shù)、運行狀態(tài)動態(tài)感知技術(shù)，實現(xiàn)高速公路機電系統(tǒng)資產(chǎn)、設(shè)備運行狀態(tài)、維護(hù)維修以及供應(yīng)商的統(tǒng)一管理，以達(dá)到提升機電系統(tǒng)管理水平、延長機電系統(tǒng)使用壽命、提高機電系統(tǒng)整體效益的目標(biāo)。

1 需求分析

高速公路機電系統(tǒng)（指供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費系統(tǒng)的檢測及電氣控制設(shè)備）作為高速公路重要組成部分，營運管理對機電系統(tǒng)的依賴程度越來越高，龐大而復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)機電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定安全運行是高速公路正常運營的保障。然而，隨著高速公路建設(shè)規(guī)模的進(jìn)一步擴大，龐大的機電系統(tǒng)固定資產(chǎn)分布于各地，對于這些機電設(shè)備的數(shù)量、位置、運行情況、安防性能等信息缺乏直接有力的管理手段。隨著高速公路路網(wǎng)規(guī)模的擴大，機電系統(tǒng)在高速公路生產(chǎn)管理中起著越來越重要的作用，影響著高速公路的生產(chǎn)安全及正常營運，高速公路機電系統(tǒng)事故導(dǎo)致的生產(chǎn)安全和正常營運問題日益突出，影響范圍甚至波及整個路網(wǎng)；因此，保證高速公路機電系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)變的十分重要，目前的機電系統(tǒng)給的管理模式已經(jīng)不再適用時下路網(wǎng)環(huán)境高速公路對機電系統(tǒng)全壽命周期管理、動態(tài)感知、精細(xì)化管理的要求，主要存在的問題有：一、難以全面掌握機電設(shè)施運行狀態(tài)；二、缺乏對機電設(shè)備的全壽命周期管理；三、機電系統(tǒng)運維時效性不高；四、機電系統(tǒng)運維成本較高。

“十三五”高速公路機電系統(tǒng)運維工作是以保通暢、保安全為核心，按“防治結(jié)合、以防為主、科學(xué)管理、有效控制”的原則，建立統(tǒng)一的機電設(shè)備管理體系，增強機電系統(tǒng)穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)安全性，保證高速公路機電系統(tǒng)完好和良好的運行狀態(tài)，為高速公路安全、暢通提供堅實的科技保障，確保機電系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運行。

2 建設(shè)目標(biāo)

隨著高速公路服務(wù)水平逐漸提高，機電系統(tǒng)的功能和復(fù)雜性日益增加，機電設(shè)備的運維和管理工作變得越來越重要，管理難度和復(fù)雜度也日益增加；高速公路機電設(shè)施設(shè)備精細(xì)化管理系統(tǒng)平臺從縱向上：網(wǎng)格采集、分級建設(shè)、提升精細(xì)化管理水平；橫向上：平臺接入、深化流程、提升社會化服務(wù)水平。其建設(shè)目標(biāo)為：基于GIS的實時狀態(tài)感知技術(shù)的深度應(yīng)用；路網(wǎng)級機電設(shè)備安全監(jiān)管動態(tài)跟蹤和主動服務(wù)；機電設(shè)備全壽命周期精細(xì)化管理。

3 平臺建設(shè)總體架構(gòu)

高速公路機電設(shè)施設(shè)備精細(xì)化管理系統(tǒng)建設(shè)的總體架構(gòu)以信息安全支撐系統(tǒng)、機電養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為支撐，通過數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)支撐層、數(shù)據(jù)管理層軟件支持層的業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)支撐，平臺提供設(shè)備設(shè)施管理、設(shè)備設(shè)施狀態(tài)管理、預(yù)警管理及數(shù)據(jù)分析等功能模塊，具體架構(gòu)圖如下：

圖：系統(tǒng)總體框架

4 平臺功能模塊設(shè)計

4.1 基礎(chǔ)參數(shù)管理

設(shè)備基礎(chǔ)參數(shù)管理過程是系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，主要包含：路段信息、機電設(shè)備檔案信息、設(shè)備位置信息、庫存信息、設(shè)備供應(yīng)商信息、維保單位信息等。

4.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對具體機電設(shè)備進(jìn)行在用狀態(tài)的動態(tài)感知，實時對在用設(shè)備的運行狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測，利用GIS平臺實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)的綜合展現(xiàn)，實時掌握機電設(shè)備的運行狀態(tài)。（1）采用GIS地圖形式直觀展示所有機電設(shè)備，機電設(shè)備養(yǎng)護(hù)人員可以通過GIS地圖方便的掌握所有基于地理位置的機電設(shè)備的安裝信息和運行狀態(tài)信息；（2）支持實時查詢機電設(shè)備的養(yǎng)護(hù)信息、故障維修信息，責(zé)任明確到具體維修維護(hù)人員，實現(xiàn)維修維護(hù)信息可追溯性。（3）通過系統(tǒng)自動預(yù)警和APP巡檢上報等方式快速將設(shè)備故障信息及時通知到維護(hù)人員進(jìn)行維修，使設(shè)備能夠盡快回復(fù)正常運行，為高速公路正常營運提供安全保障。（4）根據(jù)機電設(shè)備使用壽命周期，自動計算執(zhí)行設(shè)備缺陷期、報廢期預(yù)警期提醒功能。（5）通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，將維修維護(hù)工作量、機電設(shè)備完好率、設(shè)備壽命到期統(tǒng)計等關(guān)鍵指標(biāo)，根據(jù)用戶角色按不同粒度、維度進(jìn)行綜合匯總展示。

4.3 維修維護(hù)流程管理

高速公路機電設(shè)備養(yǎng)護(hù)管理主要日常養(yǎng)護(hù)和專項維修維護(hù)；針對日常養(yǎng)護(hù)主要是利用移動巡檢上報APP對高速公路機電設(shè)備進(jìn)行日常巡檢維護(hù)，從巡檢計劃的制定、巡檢的實施、日常巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的故障處理、巡檢計劃執(zhí)行情況跟蹤環(huán)節(jié)對巡檢工作的全面管理。專項維護(hù)：主要是針對日常巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的重大機電設(shè)備故障維修管理，按照故障上報、維修計劃管理、任務(wù)分派、維修實施、維修執(zhí)行情況跟蹤、維修驗收等流程進(jìn)行專項維護(hù)維護(hù)實施。

圖：日常巡檢管理

圖：日常巡檢管理

4.4 設(shè)備庫存管理

設(shè)備庫存管理包含：出入庫管理、庫存臺賬、盤存管理、報廢管理等；出入庫管理：針對所有出入庫設(shè)備記錄單流水的管理。出入庫的同時會自動維護(hù)備品備件庫當(dāng)前庫存信息。庫存臺賬：顯示所有在庫設(shè)備的名稱、所在庫房、數(shù)量、時間等信息。盤存管理：對當(dāng)前庫存進(jìn)行盤點，核對庫存、出入庫情況后進(jìn)行封存，后續(xù)出入庫和庫存信息都以盤點信息為基準(zhǔn)。報廢管理：填寫設(shè)備報廢單，經(jīng)審批確認(rèn)后報廢的設(shè)備會進(jìn)入報廢設(shè)備庫中進(jìn)行管理。

4.5 設(shè)備采購申請流程管理

設(shè)備采購管理包含：采購流程管理、采購合同管理；采購申請流程管理主要內(nèi)容包括：申請人、申請日期、采購方式（自購、委托采購）、委托單位信息、審批、采購信息明細(xì)（設(shè)備名稱、數(shù)量、詢價結(jié)果等）。合同管理：合同登記、合同信息，信息內(nèi)容有：供應(yīng)商名稱、聯(lián)系人、聯(lián)系方式、簽訂日期、合同總金額、到貨日期、貨物詳細(xì)信息、合同掃描件等。

4.6 預(yù)警管理

預(yù)警規(guī)則的制定是預(yù)警管理首要前提，根據(jù)預(yù)警的種類、出發(fā)預(yù)警的條件、預(yù)警的內(nèi)容等，預(yù)警規(guī)則分類主要包含：質(zhì)保到期預(yù)警、故障預(yù)警、代辦事宜預(yù)警、維護(hù)超時預(yù)警、維護(hù)到期預(yù)警、報廢預(yù)警等；根據(jù)預(yù)警規(guī)則。同時支持短信平臺和站內(nèi)消息推送兩個通道將預(yù)警信息自動發(fā)送指定人員，并自動保存和維護(hù)各類預(yù)警信息。

4.7 問題庫管理

對故障維修全過程形成的經(jīng)驗和知識進(jìn)行維護(hù)和管理。維修人員對已經(jīng)成功修復(fù)的設(shè)備故障的發(fā)生原因和解決方案進(jìn)行總結(jié)，并加以組織和編排形成具備標(biāo)準(zhǔn)格式的故障維修知識庫。該故障維修知識庫可以為后期的機電設(shè)備運維工作提供很好的借鑒和參考。

4.8 計劃進(jìn)度管理

根據(jù)上年度的維護(hù)經(jīng)驗總結(jié)和當(dāng)前的設(shè)備情況等信息綜合考慮制定本年度的設(shè)備日常養(yǎng)護(hù)計劃、資金預(yù)算計劃等。對計劃進(jìn)行審查，審查通過后，就依據(jù)這些計劃安排和執(zhí)行維保工作。

4.9 數(shù)據(jù)分析及決策支撐

結(jié)合機電設(shè)備信息和養(yǎng)護(hù)過程中的海量歷史數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合提煉統(tǒng)計分析，系統(tǒng)重點分析機電設(shè)備的健康狀況及維護(hù)維修的效率等，主要分析指標(biāo)有：機電設(shè)備完好率、維修及時率、巡檢完成率、機電設(shè)備故障維修率。

4.10 移動終端APP應(yīng)用

移動終端管理實現(xiàn)以有：通過移動終端的WIFI、GPRS、3G或4G模塊，實現(xiàn)移動終端管理的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用；實現(xiàn)各個業(yè)務(wù)功能在移動終端上的在線應(yīng)用；實現(xiàn)機電運維數(shù)據(jù)的實時上報、下載、查詢等；實現(xiàn)拍攝圖片與故障信息的同步上傳；實現(xiàn)根據(jù)名稱信息等，實時查詢設(shè)備信息、故障信息等功能；實現(xiàn)問題庫信息的實時查詢與新問題的實時推送。

5 平臺關(guān)鍵技術(shù)

5.1 基于云計算的互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)收集處理、分析技術(shù)

高速公路機電設(shè)施設(shè)備精細(xì)化管理系統(tǒng)基于云計算的互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)收集、處理、挖掘技術(shù)，對機電系統(tǒng)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行全面匯總、綜合分析、深入挖掘，最終依托信息處理技術(shù)給機電業(yè)務(wù)管理提供決策支撐。

移動巡檢數(shù)據(jù)上傳、物聯(lián)網(wǎng)傳感器感應(yīng)的實時信息每時每刻都在產(chǎn)生大量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)分散在整合機電系統(tǒng)平臺的網(wǎng)絡(luò)體系內(nèi)，體量極其巨大。物聯(lián)網(wǎng)傳感器和互聯(lián)網(wǎng)使用者通過網(wǎng)絡(luò)線路和計算機終端與云計算進(jìn)行交互，向云計算提供數(shù)據(jù)，接受云計算提供的服務(wù)。

5.2 機電設(shè)備使用壽命預(yù)測評估技術(shù)

以往機電系統(tǒng)在使用過程中缺乏系統(tǒng)化的信息記錄和分析，使得管理者難以把握更換機電設(shè)備或備品的周期，造成大量的資源浪費現(xiàn)象。本系統(tǒng)為解決這一問題，通過建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，將機電設(shè)備全部基礎(chǔ)信息、使用狀況以及歷史信息分析，預(yù)測評估機電設(shè)備及相關(guān)備品備件的使用壽命，提前進(jìn)行維護(hù)和更換，保障機電系統(tǒng)整體運行的穩(wěn)定性。同時，對于機電設(shè)備使用壽命的掌控，也進(jìn)一步提高了機電設(shè)備的利用率與整體效益。

5.3 機電設(shè)備唯一身份識別技術(shù)

為解決機電設(shè)備管理工作繁雜，歷史信息追蹤困難等問題，本項目通過信息化的手段建立機電系統(tǒng)統(tǒng)一編碼規(guī)則，對機電設(shè)備以及設(shè)備內(nèi)的部件制定統(tǒng)一編碼規(guī)則，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高機電系統(tǒng)編碼的識別和管理效率，使得機電設(shè)備從入庫到報廢全過程中使用記錄、維護(hù)記錄以及維修記錄采用唯一標(biāo)識貫穿起來，為機電系統(tǒng)資產(chǎn)、維護(hù)維修、備品備件以及供應(yīng)商的統(tǒng)一管理提供技術(shù)支撐，提機電系統(tǒng)管理水平。

6 結(jié)束語

目前，高速公路機電設(shè)施設(shè)備精細(xì)化管理系統(tǒng)已應(yīng)用于安徽省多條高速公路的機電系統(tǒng)，該平臺的成功應(yīng)用使得機電維修維護(hù)工作逐步由過去“被動式”養(yǎng)護(hù)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃邮健别B(yǎng)護(hù)模式，使得機電設(shè)備維修、維護(hù)更具及時性、有效性，機電設(shè)備運行更具穩(wěn)定性、安全性，為安全營運提供強有力的技術(shù)、數(shù)據(jù)支撐。