施工設備遠程監控系統的建立

王一帆

（中鐵十七局二公司設備物資部，陜西西安 710024）

0 引言

設備管理失調一定程度上制約著項目施工的質量與進度，行之有效的設備管理方案可以從設備進場、維修保養、工作計量等各環節對設備進行管理監控，提高項目整體施工水平。而現有施工中，設備管理仍存在一些難點工作需要克服。例如鐵路、公路、水利等施工項目設備分布于全線路，設備相對分散；管理人員數量與設備數量相差甚遠，一人多機的管理，容易造成維修保養等成本加大；設備收集統計信息經過多層級匯總，數據失真；設備使用閑置狀態難以及時獲取，影響決策；油耗與臺班不符實際，成本考核流于形式等問題。GPS（global positioning system，全球定位系統）的應用和設備遠程監控系統的建立可能是解決上述問題的一個切入點。經過實踐探索，從遠程監控系統建立思路開始闡述，簡要總結系統的建立過程，監控重點及成果展望。使用創新手段以期達到提高設備管控水平的目的。

1 現階段設備管理的難點

（1）基礎數據失真，使用成本難于管控。歸納起來有兩種，一是數據獲取過程失真。傳統的設備管理是需要人工將設備的實際工作時間、油料消耗、運行里程等信息進行記錄，原始數據記錄經常性存在偏差；二是數據分析失真。數據記錄后需要定期統計分析。每臺設備的階段性使用數據都較多，現代化施工又要求以機械解放人力，大量投入設備，這不僅加大了數據錄入與分析的工作量，而且加大了數據分析錯誤的概率。即使后期發現數據分析有錯誤，也需要層層往回核對，耗時又耗力。

（2）設備完好率低，維修費用偏高。提高施工效率和設備使用率是現場施工目標，但常造成設備超負荷運轉、不到位保養，低質量的附屬油與配件使得各類設備都達不到預期的使用壽命。反過來，這些性能已相對低下的設備又限制著施工項目挖掘設備效能。

（3）通用設備的調撥率、利用率偏低。路橋施工的特點是線路長，工點分散，經常性的交叉施工導致設備投入重疊量大，閑置設備多，整體設備利用率低。土方設備、運輸設備、起重設備、混凝土設備都屬于通用型設備，完全可以通過工點間管理人員的相互溝通、工序優化、設備調撥來合理減少設備的重疊投入，提高利用率。

（4）管控缺少時效性。設備管理屬于過程管控，需要時效性。目前由于人工記錄和傳輸數據，往往使得問題發現和上報不及時，影響管控方案的快速調整，不能將問題消滅在萌芽之中，加大了不必要的成本開支。

2 遠程監控系統的建立思路及基礎

隨著信息化技術水平的提高，加之物聯網的興起，通過在設備上安裝傳感器的方式獲取工作參數信息成為可能，這些傳感器包含GPS、油料、里程等。將傳感器統計的數據匯總分析，并將結果反映給相關的管理者，可達到遠程監控的目的。下面簡要說明建立的思路及基礎。

2.1 遠程系統建立思路

遠程監控系統建立的數據思路如圖1所示，僅以工程公司及施工項目兩級進行詳細解釋，級別拓展后思路也可類似應用。通過設備管理系統的建立，將傳感器獲取的設備數據匯總，匯總的設備管理信息根據不同人員分類分別進行反饋。

圖1 遠程系統建立的數據思路

反饋的基礎是人員層級的劃分，而現階段施工企業的組織機構劃分基本均為公司機關統管所屬項目，各項目統管相關施工單位的模式。所以人員應分機關、項目兩個層級，機關層的人員的工作較為統一，均為設備信息的查看、監督的工作，無填單的內容。而項目上的人員工作應該進一步細化，操作手主要負責設備派工、設備維修保養、設備加油等基礎信息的錄入；項目設備管理人員對派工、維修保養、加油統計等信息進行核實；項目經理及項目設備物資部長應對項目的設備信息有全盤了解。

2.2 遠程系統建立的基礎

首先物聯網在國內的發展和應用已經越來越成熟。物聯網時代是一個計算無處不在的新時代，每個設備、每個物體都將具備計算能力，這意味著集成的計算解決方案必將向尺寸更小、運行速度更快、功能更敏捷、產量更大的方向演化。主要通過開發智能硬件設備、網關，促進傳統系統與云的連接以及實現端到端的分析，從大數據中挖掘商業價值。物聯網目前在國內已經在汽車、出行和智能家居領域有了很多融合，能幫助實現集中管理數字生活的夢想。其中包含:共享汽車、汽車租賃、智能物流、汽車能源管理、私人管家、智能家居等。隨著物聯網的發展，通過智能傳感器、物聯網技術和互聯網技術，也具備了在施工企業的設備智能管理中進行應用的條件。

其次傳統施工企業設備管理的制度及相關計算公式均比較完善。對設備選型、購置、安裝、調試、驗收、使用、保養、修理、更新改造直至報廢處理的全過程實行綜合管理。因此設備管理過程是利用信息平臺提高信息流通效率，減少人為計算錯誤，增加數據保存及查詢的時間。將傳統設備管理的核心方法、核心公式、核心流程融入信息平臺以實現提質增效的目的。

故物聯網與傳統管理方式進行有機整合，物聯網從技術架構上可分為感知層、網絡層和應用層。感知層是利用傳感器和傳感器網關組成，在實際應用過程中可通過傳感器收集設備的相關運轉信息，利用振動傳感器獲取設備運轉時間信息；利用油料傳感器獲取設備油料使用信息；利用電傳感器獲取相關設備制造商獲取的設備整機信息。

網絡層是傳遞設備信息或利用已獲取的設備信息進行再加工的功能，比如通過設備的運轉時間計算設備的利用率、停機率、出勤率等信息。主要施工設備利用率=（全年主要施工設備實際工作時間）/（全年主要施工設備制度工作時間）×100%，其中，全年主要施工設備實際工作時間是指通過GPS獲取的施工設備工作時間，或以派工時間和GPS獲取的工作時間確定的實際工作時間。

全年主要施工設備制度工作時間。是指通過每天8 h，每月天數減2 d而計算出的設備制度工作時間。主要施工設備故障停機率=（主要施工設備故障停機時間）/（主要施工設備實際開動時間+主要施工設備故障停機時間）×100%。

3 遠程監控系統的建立過程

遠程監控系統的建立過程，實際就是數據獲取及數據處理的過程，其基礎是傳感器的安裝及后臺程序的建立，也就是將設備管理的思路變成軟件的語言，并對收集的數據加以處理。

首先進行GPS傳感器的安裝。應針對不同設備找尋不同的安裝位置，保證其不易受其他物體沖擊、安全牢靠，另外應保證其長電供應，滿足信息監測及信號收發的功能。完成安裝后，須進行設備及傳感器的綁定及賬號開通。作為進入施工項目管理的設備，按照規定均具有單一的設備管理編號，以與其他設備進行區分，GPS設備在出廠后也有其單一編碼。綁定的目的就是將兩個編碼關聯起來，一一對應。綁定的設備相當于進入了系統管理，所以相關司機應該建立賬號，以進行后續的派工記錄等工作。

其次是完善系統的后臺管理。將原有的計算公式導入系統，已填寫或統計的數據便能依照公式進行處理計算。同時應建立組織管理機構，也就是把人放在相應的機構，各個機構的上下級管理關系，各個人的管理角色也應予以確定。這就保證了消息推送到關系人。另外還應完善設備照片、規格型號，完善審批流程等信息，不一一贅述。

最后已安裝GPS的設備應經過一段時間的監控，將實際運轉時間和傳感時間進行核對，對差異較大的設備應請技術人員進行矯正。以保證數據的真實有效。

4 遠程系統建立的意義

通過給每臺設備安裝智能硬件的方式，遠程實時采集每一臺設備的運行數據、工況數據，可以幫助管理者在遠端對設備情況進行有效的了解，每一個項目部的每一臺設備都可以了如指掌，包括設備的運轉情況，開工情況，施工情況等。

經過智能自動化采集的數據，進一步通過大數據的方式進行實時分析和智能計算，對設備運轉和管理當中的異常狀況，在最短時間內給出預警，并實時通知到相關人員，可以有效地幫助管理者發現和解決問題，降低損失。

在平臺端，對數據處理后，可以形成自動化規模化的統計報告，這一部分將極大減少人工統計分析的困難，平臺更加豐富和完善滯后，可以對設備從租賃、進場到退場、結算的全流程進行智能化管理，對于每一個節點都可以實時匯總，詳細分析。這樣不但能減輕原來做統計數據的復雜度，還讓數據分析具有了更多的可能性和想象空間，可以對過程進行更加精細化的管理。

5 系統進一步優化的方向

GPS除在定位、時長統計、利用率計算外，可以拓展至設備管理的各個環節，由于基礎數據的真實有效，保證了整個系統的有效，計劃、招標、選定、合同、計價，以及報廢環節的完善。