高速公路機電設備維護管理系統信息化研究

張慶妹

（安徽省交通控股集團有限公司蚌埠管理處，安徽蚌埠 233200）

0 引言

近幾年來，隨著人們生活水平的提高，在出行方面的需求也有所增長，為了滿足社會在交通出行方面日益增長的需求，我國加大了對交通建設行業的投資力度，也加快了高速公路電子不停車收費系統（Electronic Toll Collection，ETC）的建設，通過引進先進的ETC 系統機電設備來提高交通工程的運行效率。高速公路機電設備是交通系統中的重要設備，具有系統性較高、內部構造復雜的特點，隨著高速公路建設規模的不斷擴大，對其的維護與管理難度也隨之增加。

目前我國高速公路機電設備在維護管理方面依然存在一些不足之處，管理模式落后、水平低下嚴重影響著機電設備的正常使用。特別是隨著信息化建設的持續推進，社會對高速公路機電設備的維護與管理也提出了更高的要求，傳統的維護管理模式已經無法適應現代化的交通工程需求，對其進行信息化升級是非常有必要的。

1 高速公路機電設備維護管理系統及其信息化概述

高速公路機電設備系統通常由通信系統、監控系統、收費系統以及供配電系統等部分組成，系統構造與系統邏輯關系復雜，在可靠性方面要求極高，而對機電設備的維護管理則是指采取有效的措施來減小設備故障概率，延緩設備性能的衰減，充分發揮其應用價值（圖1）。當前隨著高速公路行業的快速發展，機電設備的維修和管理的工作量也越來越大，以往的交通機電設備維護管理通常采用人工記錄的方式，根據設備的維修保單、出入庫單進行一一對照，繼而才能進行維護，這種維護管理模式極為繁瑣且容易出錯，嚴重制約了機電設備系統的正常運行。傳統的維護管理模式已經無法適應現代化的機電維護管理需求，對其進行升級和改造勢在必行[1]。

圖1 高速公路機電設備維護管理系統邏輯關系

信息技術的快速發展，為交通機電設備維護管理提供了可靠的技術支持，同時也為其帶來了新的管理模式，其中BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）作為一種信息化技術，其數字模擬的技術同樣可以應用于交通機電設備的維護管理，其可視化、協調性的優勢能夠有效提升交通機電設備維護管理水平。

不僅如此，BIM 數據庫還能對設備的運行數據進行整合，并通過通信系統實現內部的數據交互、信息共享，從而使設備維修管理系統能夠及時、準確獲取設備的維修信息，解決傳統設備維修管理信息收集不全面、檢查難度大的特點，對提升機電設備的維護管理水平來說作用極大[2]。

廣東省高速公路機電運維系統就曾經存在效率不高的情況，為改變這一現狀，其在物聯網、大數據、BIM 技術的支持下，構建了智慧運維管理體系，將BIM 技術和機電系統的運維和養護實現了有機的結合，通過基礎設計資料的三維可視化，更有利于機電安裝信息的更新，同時通過橋梁、隧洞內部空間的可視化，使得病害定位更加準確、便于故障排查，極大地提高了機電運維效率。

2 高速公路機電設備維護管理系統所存在的弊端分析

2.1 信息無法有效共享

高速公路機電設備系統通常由通信系統、配電系統等眾多子系統組成，不同子系統之間的管理內容、方式上有很大差別，通常是分別進行維護管理，這樣不同系統之間的信息只能依靠人工記錄并傳遞的方式來實現共享，信息交換和數據整合能力低下，不同系統之間的協同度不高，給設備的維護管理工作帶來極大難度。同時，子系統管理系統在技術層面上差異較大，系統更新程度不一，使得設備信息數據無法有效集成，不同子系統之間的信息共享也受到一定影響，導致機電設備的管理效率無法得到有效提升[3]。

2.2 基礎設備信息不完善

基礎設備信息主要是指對機電設備進行維護管理的重要基礎信息。在傳統的機電設備維護管理模式下，一些基礎設備因為相關信息未能有效統一，使得其基礎設備信息的收集不全面、不完善，制約了機電設備的維護管理工作。造成基礎設備信息不完善的原因有很多，如設計或者施工變更，未能及時對變更信息進行記錄和調整，會使得設備信息的準確性受到很大影響。同時，在交通機電設備運轉過程中容易出現信息傳達不及時、傳達錯誤等情況，也會對基礎設備信息的完整性造成一定影響。

2.3 故障排查效率低

我國交通事業發展迅速，機電安裝規模不斷增大，這導致實際的交通工程中機電設備系統極為繁瑣，各類連接線錯綜復雜，增加了設備故障的概率和機電設備維護管理的難度。在當前的交通機電設備維護管理中，由于缺少科學的技術手段，使得故障排查效率極低，當設備發生故障的時候，相關人員無法根據管理系統的反饋準確找到設備的故障點，機電設備系統因此得不到及時的維修，使得其正常功能的無法充分發揮，影響到交通工程的正常運行[4]。

3 信息化在交通機電設備維護管理系統中的應用分析

從前文的論述可知，當前交通機電設備維護管理方面存在著很多弊端，而通過信息化手段能夠有效對這些弊端進行優化和解決，利用信息技術能夠建立起一個集中的設備運行與管理數據庫，并通過信息共享平臺使得設備維護管理人員及時查詢各種設備的信息，從而實現對設備運行狀況的有效掌握，為設備的維護管理工作提供了極大的幫助。

3.1 基于BIM 技術的設備維修系統

基于BIM 技術研發的設備維修系統，能夠根據機電設備的實際情況，通過信息化的手段實現精準、有效的設備維修工作，這一功能的實現主要得益于BIM 信息系統能夠通過信息共享平臺訪問設備信息庫，實現對設備信息及時的查詢，從而使工作人員能夠準確掌握設備的具體運行情況。當設備發生故障時，管理人員通過查看機電模型以及設備信息庫，及時排查出故障點，并對故障原因進行初步分析，導出維修清單和維修計劃，并以此為基礎給維修和維護人員排放維修任務，使得維修工作迅速且更具針對性。

同時，BIM 信息系統還具有提醒作用，不僅能提醒人員進行設備維修作業，還能在維修作業完成之后及時生成并保存維修記錄，使得BIM 信息數據庫中的設備信息更加完善，為設備的后期管理工作提供有效參考。

3.2 基于BIM 技術的機電設備維護管理

交通機電設備維護管理工作比較復雜，且存在一定的安全風險，在BIM 可視化、協調性技術優勢的支持下，能夠通過建立三維模型為機電設備的維護管理提供全面、專業的支持，有效提升設備的維護管理工作水平。在BIM 技術的支持下，管理人員可以根據設備的辨識碼快速查找設備的位置、維修和維護記錄等，并通過監測系統獲取設備的實時運行狀態，節省大量的設備檢查時間。同時還能夠根據設備以往的檢修記錄，結合設備的零部件的損耗以及設備運轉頻次等信息，確定設備的維修周期，制定對應的設備維護保養計劃，從而減少不必要的設備維護，提高維護效率。

此外，BIM 機電設備維護管理系統還能夠針對故障多發的設備，根據其維修記錄將故障原因進行綜合整理和分析，通過圖標和模型的形式直觀地展現出來，維護管理人員能以此為基礎有效調整后續的維護管理工作，使工作更加高效。

4 結束語

當前，隨著人們交通出行需求的不斷增長，我國交通運輸行業得到了快速發展，交通機電設備的應用也越來越多、復雜程度也越來越高，這無形中提高了交通機電設備的維護管理工作難度。隨著信息化技術的發展，BIM 技術作為新興的技術在交通機電設備維護管理方面具有很多優勢，能夠對設備進行有效管理、提升維護管理水平，使交通機電設備保持良好的運行狀態，確保交通工程正常功能的發揮。