大數據云計算技術在外場設備智慧運維中的應用

白雪峰

(中國公路工程咨詢集團有限公司，北京 100083)

1 項目背景

2016年，北京市交通信息中心路政局分中心為規范和加強北京市普通公路路網信息采集與發布設施的運維工作，提高運維質量，保證路網設施穩定運行，結合北京市普通公路路網設施實際運維現狀和需求，制定了《北京市普通公路路網信息采集與發布設施運維技術規程》。

隨著近幾年公路外場設備種類、設備點位的迅猛增加，業務量成倍增大。現場維護人員按照運維規程，每日填報各類報表，發送圖片及工作日志，但一手資料沒有電子存檔，沒有信息化管理。管理人員對維護過程不能實時了解，降低了工作效率[1～3]。北京市交通信息中心路政局分中心計劃2018年結合運維技術規程的規范要求，對平谷、順義、延慶、懷柔、密云的普通道路的外場設備，包括可變情報板、攝像機、交調、氣象檢測、積水監測、治超檢測等機電設備的運維進行現代化管理，本文對設計的技術展開了探討。

2 技術應用意義

可以改變現行的手工維護模式為“手機→網絡→服務器→網頁瀏覽”的云服務模式。通過云端完成現場設備運維數據的標準化、自動化和無紙化處理，為中心可視化和智慧運維數據中心業務處理提供數據支持。中心管理人員可以實時查看設備維護維修過程和狀態，提高信息流轉效率和系統的管理效率，降低現場設備維護的人工成本，填補“對現場施工及運維遠程實時監管”的空白。

3 主要技術應用

3.1 移動端數據采集

移動端掃碼，顯示設備名稱、位置、安裝運行時間等；移動端以照片、文字、語音方式，采集不同維護等級對應的數據：設備外觀、接地、指示燈、關鍵部件磨損情況等；維修數據：故障設備照片、損害零部件故障等；工作過程記錄數據：通過即時通訊功能，記錄現場和中心人員對技術難點的交流過程。

3.2 云端數據自動處理

云端完成移動端數據的接收、分類存儲、自動填表和云端可視化展示。自動填表功能是核心需求，移動端數據按照維護和維修表單數據項，分類存儲到數據庫中，并按照表單模板生成工作人員所需表格。對維護維修過程和技術難點進行記錄，生成工作日志。

3.3 創新創效及技術路線

項目采用面向服務的架構和云端軟件即服務原則。“云計算+移動端”的服務模式提高軟件開發效率，降低開發成本；提高管理者和現場人員的工作效率。

3.4 項目面對的主要問題

網絡不穩定或斷網時，采用現場拍照(作業場景)、文字描述和錄音，網絡恢復后上傳數據進行補錄。

4 主要設計思路

4.1 統一規劃、分步實施

充分考慮擬實施區域內路段的設施現狀和管理特點，做好頂層設計和統一規劃，合理確定技術方案，減少重復投資，先期實施就現急需解決的問題的系統需求，逐步形成較全面的運維管理系統。并為公司科研項目和工程實施項目中的運維系統建設打下堅實的基礎[4]。

4.2 整合資源、信息共享

按照開放共享的原則，科學規劃和整合各區域相關信息資源，形成統一平臺。以交通管理總中心為服務對象，打破信息孤島和資源分割狀態，最大限度地共享各區域的相關信息資源，提高信息資源利用效率[5]。

4.3 技術創新、注重實效

著眼于統籌解決運維管理系統的難點問題，創新管理體制機制，提高保障運維工作的信息化管理和指揮能力，取得實實在在的效果。充分利用大數據人工智能分析的手段，對維護數據進行深度分析和挖掘，為運維的智能化提供重要手段。后期開發考慮增加邊緣計算產品，為運維系統的產品化、標準化、商業化提供有力的技術支撐。

4.4 成熟穩定、全面提升

充分利用已落實的實施項目，實現運維產品的穩定性和技術性全面提升，為運維產品推廣到其周邊區域以及其他省份信息中心打下堅實的基礎。

5 技術應用架構

通過搭建數據信息管理平臺，向監管單位及區域管理中心提供各自所關心的數據信息，而且采用最新的數據可視化技術進行全面、深入、全方位地展示；依托第三方軟件開放平臺實現軟件設計的標準化、高效化；基于網絡編程環境，充分利用軟件開發工具及素材，像搭積木一樣拼接智慧運維信息化管理平臺。

6 主要應用步驟

數據需求和功能需求分析是核心內容。對采集的數據及相對應的功能進行專門的梳理。

6.1 作業流程

(1)設備掃碼。現場運維人員在到達現場后，通過移動端對設備進行掃碼可以獲取設備數據，包括設備名稱、設備ID、設備位置、安裝運行時間、剩余運行時間、維修歷史等信息。

(2)維護數據。移動端以照片、文字、語音方式，采集維護等級所需的機電設備維護數據。根據不同維護等級的要求采集設備外觀是否完好、有無銹蝕及破損、外殼是否接地有無漏電、指示燈和關鍵部件磨損(風扇，硬盤，雙機電影)情況等。

(3)維修數據。設備故障維修數據包括維修現場照片、故障設備照片、損害零部件故障等，維修工作過程記錄數據。

(4)工作日志。通過即時通訊功能，系統可以記錄現場和中心人員對技術難點的交流過程，對關鍵技術和難點問題的解決過程進行數據記錄。

6.2 云端數據自動處理

云端完成移動端數據的接收，分類存儲，自動填表和可視化展示。

(1)工單自動填寫。自動填表是項目的核心內容，根據實際工作使用的工作表格，在數據庫設計數據項和工單模板。系統根據移動端上傳的維護維修數據自動生成工作人員所需的維護和維修工作表單。這樣可以及時記錄現場工作狀態和工作信息，自動生成工作表格可以減少運維人員工作量。相比于原來回到單位進行手工填寫工作表格的方式，大大提高了運維和維護工作信息的可靠性，降低了工作量。

(2)工作日志生成。現場工作人員和中心工作人員通過即時通訊工具，對維護和維修的技術難點進行交流時，交流記錄可以作為技術難點和典型案例進行記錄，形成工作日志。

(3)可視化展示。主要在中心PC端以GIS和圖表的形式對管理區域的設備進行GIS可視化展示，包括設備的位置、運行狀態、故障預警等。通過圖表的形式展示設備的種類及占比、故障設備統計等信息。可視化展示主要給領導和管理人員工作使用。

6.3 角色分析

在運維流程中處于運維現場和工單派發階段，主要使用對象是現場運維人員的日常維護和故障維護。使用者為運維工程師、運維系統值機員和運維組組長。

(1)運維工程師。運維工程師按照工單要求負責外場設備的運維工作，通過移動端實現工單登記、辦理工單、工單查詢、發布管理和知識分類等工作內容。

(2)值機員。運維系統日常管理人員，對運維系統進行值守，配合現場運維工程師進行相關信息的查詢和移動端上傳資料的整理。監督現場運維人員工作的合規性和有效性，完成云端資料的整理。

(3)運維組組長。對現場運維過程進行全盤把控、了解和解決重點問題和難點問題、重點完成知識詞典的整理、豐富運維案例庫。

6.4 業務流程

業務流程的設計主要在云端進行，本文主要對運維工程師、值機員和運維組組長的工作過程進行分析，從而完成業務流程管理。

現場運維人員的工作流程通過云端映射到移動端，包括移動端登陸、維護過程記錄、難點問題請求協助、值機員確認、運維人員確認并簽字完成工單要求地點和設備種類的運維工作。運維組組長的工作流程包括工單派發的核定、運維難點問題的解決、運維案例及知識詞典的完善。值機員的工作流程是工單派發，運維工程師到達現場后，根據運維工程師的工作需求提供設備信息和廠家信息并進行溝通，對上傳的信息進行確認和核定，運維完成后進行資料的綜合整理。

7 結語

本文研究成果在降低現場維護成本的同時提高了工作效率，加強了管理手段，為智慧運維提供了現場工作過程的數據支持，在交通工程機電運維中應用前景廣闊，可以推廣到交通工程外場設施設備的運維和管理等現場工作中使用。后期項目可以升級為工作日志，在交通工程中作為施工日志系統，豐富外場工作記錄手段，提高對施工過程的監督和管理。

移動端通過瀏覽器與遠端服務器實現數據交互，開發周期短、見效快，系統本身維護便捷。在業務上便于工作現場信息記錄，及時了解機電設備狀況，打通整個機電管理系統的信息流轉，實現了現場運維工作的信息化。