基于智慧運維背景下的高速公路機電設備分析

徐娟娟

甘肅路橋飛宇交通實施有限責任公司 甘肅 蘭州 730000

引言

現階段，機電設備已經在高速公路之中得到了十分廣泛的運用，發揮出重要的價值。在實際運用機電設備時，要求有專業的工作人員實施定期養護，也因此耗費了大量的養護成本。為了促進高速公路機電設備使用壽命提升，要求在檢修時積極關注機電設備的參數及維修信息，以便及時發現機器設備運行過程中所存在的問題并予以調整，為構建高質量的高速公路運維系統奠定堅實的基礎。在高速公路機電設備建設中運用專業化的運維系統和數據采集技術，可以實現對于高速公路機電設備故障問題的精準化判斷，通過智能化的檢修技術，讓工作人員的養護效率得到充分保障，以推動高速公路機電運維事業的持續發展。

1 信息采集系統架構

對于高速公路機電設備運維系統而言，信息采集系統十分重要，將針對信息采集系統架構予以深入探討。信息采集系統的主要架構為后端中心平臺及前端采集服務器，二者都在信息采集過程中發揮了一定作用。利用前端采集服務器，可以實現對于機電設備數據的匯總處理，并將其傳輸到具體的采集接收服務模塊之中。一般系統的前端服務器需要承受一定的信息負荷，在前端采集服務器之中包含著大量信息，其中的信息傳輸量相對較大，為此，需要針對采集服務器之中的各類信息予以全面收集，并將其傳送到相應的服務模塊消息隊列之中。待接收到所需的機電設備數據后，可以由數據預處理模塊進行消息處理，同時，結合設計文件中的具體內容進行數據處理，將其傳輸到專家系統及Elasticsearch數據庫之中，讓專家系統可以結合具體的數據情況獲取所需的數據報告，將數據傳輸到MySQL數據庫，并借由用戶界面向工作人員傳達[1]。

1.1 前端數據采集模塊

前端數據采集模塊是用于信息收集整理的主要模塊，一般開展前端數據采集工作，需要在高速公路的相應路段進行采集節點安裝，確?？梢栽谙鄳獣r限內獲取所需的機電設備數據信息，并將其傳送到具體的接收模塊之中。

具體來說，需要每個采集節點向接收模塊之中傳輸心跳信息，針對各個采集節點位置處的實際情況予以及時反饋，將心跳信息傳送周期設定為2min/次，如果在3個周期內未收到與采集點有關的心跳信息，則可能導致連接節點狀態發生自動轉化，直到確定具體的心跳信息為止。如果無法收集來自節點心跳信息采集中心平臺中的心跳信息，則可能導致中心平臺狀態自動轉化，同時，也會給外界做出警告。在整體數據采集過程中的原則主要是由工作人員在設備正式運轉前所制定的，可以針對消息列表中的各類規則消息予以全面采集。

在初次運轉時，將這一系統類比于手機藍牙的配對操作系統，利用采集節點向中心平臺進行信號發送，以獲取所需的規則數據，并將其傳輸到具體的位置中，以實施后期模塊讀取。在此過程中，一旦采集規則出現了變化，則可能影響信息模塊配置的有效性，要求積極進行規則及范圍的轉化，并將其下載到全新的采集模塊之中。在系統運轉過程中，一旦前端的采集節點和中心平臺連接出現了問題，則需針對全部數據予以清晰儲存，待其恢復連接后再進行傳輸。在此過程中，要求嚴格依據時間順序進行信息上傳，待結束上傳后方可銷毀相應的信息?；诖嗽瓌t進行信息上傳，可以讓數據信息的安全性得到充分保障，以便在意外發生時建立對于設備實時狀態的清晰把握。一般此系統的前端應用SQLite實施數據存儲，此類數據庫不會出現大量的資源損耗，且可以充分適應各類機型電腦的操作，同時，可以與各類程序語言實現充分銜接[2]。

1.2 采集接收服務模塊

此模塊是各個信息采集系統的后端，對系統的并發請求量提出了較高的要求，可能帶來采集接收服務模塊單點故障的問題。若此時系統中只配備了一臺采集接收服務器，則可能導致其與中心平臺之間的連接中斷。為了讓采集接收服務模塊的工作效率得到充分保障，要求充分利用服務器集群，為其提供充足且均衡的負載力，以促進設備吞吐量提升，實現對于各類信息及數據的高效處理，進而確保后端系統安全性提升。該系統使用Nginx-Tomcat負載實現均衡配置，Nginx作為反向代理服務器，可以達到良好的負載均衡狀態，而Tomcat是一個較為簡易的布局模型，可以實現多平臺接入和均衡負載，同時，在Web應用服務器之中獲取均衡且免費的開源代碼。

2 高速公路機電設備智慧運維關鍵技術

2.1 機電設備自動監測技術

我國高速公路機電設備安裝數量日益增多，但是由于受到機電設備型號和參數差異的限制，在一定程度上增加了機電運維工作中對于機電設備實施統一化管理的難度?，F階段，我國正在使用的機電設備中只有少部分可以利用有線光纜網絡實現對于高速公路公有網絡的有效連接，其他部分則往往只能利用RS485、RS232等接口實現與各類網絡電子設備的連接，也即間接聯網設備。至于現實生活中難以與聯網設備及專用網絡進行充分連接的，則可以稱作未聯網設備。對于高速公路機電設備中可以利用有線光纜網絡實現與高速公路專有網絡連接的稱為直接聯網設備。對于此類聯網設備，一般可以將其分成3類，也即日志類、私有協議類和標準化協議類。其中日志類是綜合利用http、Telnet/SSH等方法進行設備訪問，并在此基礎上訪問設備后，進行指令輸送；私有協議類是結合生產商所提供的接口文檔類型進行接口開發；至于標準化協議類，則是通過標準化的協議訪問相應的設備。

各類間接聯網設備可以自由訪問直接聯網設備端口，并利用內存或日志分析的方式獲取相應的機電設備運轉信息。針對難以聯網的機電設備，要求工作人員提前在設備前端進行終端采集，同時，利用無線方式收集并傳輸獲取的相應信息。

2.2 Lora技術

也被稱作遠距離無線電，該技術是一種遠距離無線傳輸技術，以擴頻技術為前提，表現出遠距離、高穩定性及低能耗等多種特征。這一技術可以結合接收信號信噪比的強弱程度確定相應的擴頻因子，以實現距離傳輸的作用。將此類技術應用于高速公路機電設備運維系統之中，所需的技術成本相對較低，且技術適應性更高。利用傳感器測量設備中的各類數據，借助Lora終端進行數據傳送，將其傳送到Lora網關，利用網關所連接的網絡進行信息采集和傳輸，待傳輸到遠端采集服務器之后，針對未聯網設備實施實時監控。然而，此技術仍然具有一定的局限性，盡管其自身的能耗相對較低，可以使用一般的電池進行能源供應，但是一旦設備停電，則可能限制技術的運轉。待經過一系列改良后，可以利用太陽能電池，讓該技術得以長時間運用[3]。

2.3 專家系統技術

利用這一技術，可以讓工作人員進行快速的設備檢修，以便在發現設備問題的第一時間予以明確，并實施智能化診斷，通過高效合理的解決措施，讓工作人員得以高效完成設備維修。通過專家系統，可以完整記錄問題產生的具體原因，并將其傳送到數據庫之中，以便后期運用。在初次使用專家系統技術時，因為受到知識水平的限制而對技術的應用水平造成一定限制，隨著時間的延長，該系統技術中所涵蓋的性能優勢會日益豐富，并構成運維云數據。

此外，在專家系統技術之中運用語義分析技術，可以針對工作人員在系統中所上傳的各類故障關鍵字實施模糊匹配，以便檢測出具體的故障，確定故障產生的具體原因。同時，利用這一技術，可以針對機電設備運行實際展開全面分析，以確?？梢栽诎l生問題的第一時間明確相應的原因，對工作人員做出提醒，讓其修整相應的問題。待將分析結果傳輸到移動終端后，可以利用專家系統發出預警，以提醒相應的工作人員。

2.4 時序數據庫技術

使用傳統的數據庫技術對高速公路機電設備檢修工作提出了較高的要求，會耗費大量的成本。運用傳統的數據庫技術，可能消耗大量的經濟及人工成本，同時，該技術也受到了一定的時間限制，若短期內技術持續時間過長，且通常難以更新，存在寫多讀少的問題。利用時序數據庫技術，針對所儲存的時間維度數據信息予以設計，則該數據庫會與傳統數據庫出現較大的差異。此外，這一數據庫技術在應用過程中不會消耗過多的經濟成本，其數據庫結構相對簡單，可以相應增加節點的數量，以便開展后續檢修工作。在此背景下，可以利用Elasticsearch數據庫，將其作為高速公路機電設備的儲存數據庫，通過MySQL進行應用數據存儲。同時，在高速公路機電設備中打造具有2個節點的lasticsearch數據庫，爭取在短時間內寫入多條狀態信息，以充分展現數據庫的吞吐優勢[4]。

3 高速公路機電設備智慧運維系統的應用

作為新時代背景下的全新科技產物代表，毫無疑問，高速公路機電設備智慧運維系統的成功誕生是所有行業內人士共同努力的結果。將這一智慧運維系統應用于工程項目施工實踐中，可以發揮良好的應用優勢，在經過長時間調試后，可以切實提升工程項目整體的運維工作效率，以保障其工作質量。此外，可以相應提升線路故障的維修效率，讓不同線路信息的傳輸效率可以得到充分優化，以確定最佳的斷點范圍，同時，可以充分應用OTDR測試技術，以確定信息的實際中斷情況，找到其中的中斷點信息。

將智慧運維系統應用于高速公路機電設備中，可以實現對于車牌信息的精準化識別，一旦在實際工作階段發現運維系統發生了故障問題，則需要結合系統的報警指示確定造成此類故障問題的主要原因，并據此通知有關工作人員，使其得以結合相應的指示信息進行調試，以免對后續施工質量造成影響，帶來不必要的故障問題，同時，可以讓高速公路機電設備實現高度智能化發展，為提升高速公路機電設備質量奠定堅實的基礎。

4 結束語

目前在高速公路機電設備智慧運維系統建設時多運用時序數據庫、Lora技術及自動監測等技術開展工作，將此類技術應用于智慧運維系統之中，可以充分明確機電設備中所存在的各類故障并予以維護，以促進整體運維效率提升，讓高速公路機電設備運轉的穩定性得到充分保障。在我國飛速發展的背景下，高速公路必將迎來更為廣闊的發展前景，成為國家交通的重要選擇，筆者堅信，在不久的將來，高速公路機電設備數量一定會呈現出更為明顯的增長趨勢，進而推動高速公路的發展。