高速公路項(xiàng)目機(jī)電工程智慧運(yùn)維管理系統(tǒng)分析

鄭 真

（貴陽電氣控制設(shè)備有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平不斷提高，高速公路智能化水平也明顯改善，為提高道路通行效率，供電、照明、監(jiān)控、通信等設(shè)備被大量應(yīng)用[1-3]?！秶夜肪W(wǎng)規(guī)劃》明確提出要建設(shè)智慧高速公路，提高機(jī)電設(shè)備的智能化水平和信息化能力。對現(xiàn)階段我國高速公路機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理狀況分析可知，機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理仍處于粗獷管理階段，該文對高速公路機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，對指導(dǎo)實(shí)踐操作有重要指導(dǎo)作用。

1 公路項(xiàng)目機(jī)電運(yùn)維系統(tǒng)常見問題

（1）無法進(jìn)行全生命周期監(jiān)管：傳統(tǒng)機(jī)電運(yùn)維管理策略對繁雜的機(jī)電設(shè)備難以發(fā)揮出管理效力，必須采取積極有效的措施提高監(jiān)管力度，增強(qiáng)信息化水平，通過智能化體系建設(shè)確保系統(tǒng)管理質(zhì)量。

（2）無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備：機(jī)電設(shè)備問題難以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，日常巡檢難以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)問題，必須結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行故障處置，通過智能化體系建設(shè)自動(dòng)匯總數(shù)據(jù)，提示維修信息并結(jié)合具體問題加以整改。

（3）無法快速排查問題：傳統(tǒng)機(jī)電運(yùn)維管理以人工為主，很難及時(shí)獲得設(shè)備運(yùn)行信息，無法在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)進(jìn)行處置，大量現(xiàn)場排查往往需要很長時(shí)間清理線路并排除故障[4]。

（4）運(yùn)維評估體系不健全：運(yùn)維管理體系復(fù)雜，很難憑借單一的評估指標(biāo)進(jìn)行評估，常規(guī)參數(shù)也難以準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)系統(tǒng)性問題難以綜合反映和處置。

2 機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)搭建思路

分析現(xiàn)階段機(jī)電運(yùn)維系統(tǒng)存在的不足，通過科學(xué)措施建立智慧機(jī)電運(yùn)維系統(tǒng)，提高高速公路機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理效率，為設(shè)備養(yǎng)護(hù)、監(jiān)管、維修提供科學(xué)引導(dǎo)，切實(shí)保障高速公路資產(chǎn)。

（1）機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)搭建的目標(biāo)是準(zhǔn)確掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，為設(shè)備管理、養(yǎng)護(hù)、維修提供精準(zhǔn)引導(dǎo)，確保機(jī)電設(shè)備運(yùn)行安全，降低安全事故概率。在搭建機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)時(shí)，必須了解不同設(shè)備的型號、類型、參數(shù)、工作條件等，對相關(guān)參數(shù)指標(biāo)詳細(xì)分析和合理配置，確保機(jī)電設(shè)備均能在正常工作指標(biāo)區(qū)間內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，加強(qiáng)日常監(jiān)測與評估保障機(jī)電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。對日常維護(hù)和保養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)處置，第一時(shí)間排查和處理安全隱患，全方位進(jìn)行高速公路沿線機(jī)電設(shè)備的維護(hù)監(jiān)測，確保設(shè)備無故障[6]。

（2）結(jié)合現(xiàn)階段機(jī)電運(yùn)維系統(tǒng)特征，根據(jù)高速公路機(jī)電設(shè)備智能化運(yùn)行的需求，指出現(xiàn)有不足，通過市場需求分析，進(jìn)行智慧機(jī)電運(yùn)維體系優(yōu)化，機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)框架詳見圖1所示。

圖1 機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)框架

（3）機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)必須滿足設(shè)備日常運(yùn)轉(zhuǎn)的相關(guān)要求，提供運(yùn)維支持管理、移動(dòng)運(yùn)維、日常監(jiān)測、自動(dòng)化報(bào)警等功能，通過信息化、智能化水平的提高改善設(shè)備運(yùn)行效率，降低管理成本，增強(qiáng)管理水平，提高運(yùn)行質(zhì)量，機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)功能框架如圖2所示，根據(jù)圖2可知，系統(tǒng)可分為7個(gè)功能模塊。

圖2 機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)功能架構(gòu)

（4）運(yùn)行監(jiān)測：各項(xiàng)機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行是保障高速公路通行順暢的基礎(chǔ)，要加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備日常巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并處置，降低事故風(fēng)險(xiǎn)概率。通過機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)中的運(yùn)行監(jiān)測模塊，對設(shè)備在線狀態(tài)和運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)反映設(shè)備健康率、故障情況等基本信息，幫助管理者第一時(shí)間掌握設(shè)備的最新動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障問題及時(shí)處理。

（5）設(shè)備管理：設(shè)備管理模塊是機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)中不可或缺的部分，是對不同類型設(shè)備統(tǒng)一管理的有效工具，通過該模塊實(shí)現(xiàn)了管理標(biāo)準(zhǔn)化，提高了管理透明度[6]。設(shè)備管理模塊包括庫存管理、設(shè)備管理和機(jī)構(gòu)管理三個(gè)部門，設(shè)備全生命周期管理詳見圖3所示。

圖3 設(shè)備全生命周期管理

（6）運(yùn)維管理：通過對機(jī)電設(shè)備的運(yùn)維管理，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)，了解故障類型并積極制定處置措施，及時(shí)維修、保養(yǎng)，保障設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

將擴(kuò)增到的DGAT2基因啟動(dòng)子片段連接pMD19-T構(gòu)建中間載體，通過雙酶切及連接反應(yīng)將pCAMBIA1304-35s中的35s啟動(dòng)子替換成DGAT2基因啟動(dòng)子，得到promoter-DGAT2-pCAMBIA1304重組載體(圖3)，重組質(zhì)粒通過雙酶切法進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示其片段與目的片段大小一致，載體構(gòu)建完成(圖4)。

（7）統(tǒng)計(jì)管理：機(jī)電運(yùn)維系統(tǒng)計(jì)模塊的構(gòu)建需要借助數(shù)據(jù)分析、表格統(tǒng)計(jì)、運(yùn)算執(zhí)行、數(shù)據(jù)評價(jià)等環(huán)節(jié)，借助科學(xué)有效的運(yùn)行分析實(shí)現(xiàn)綜合管理可視化，改善機(jī)電運(yùn)維智能化水平，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)故障原因、設(shè)備性能、運(yùn)行狀態(tài)的精準(zhǔn)識別與控制，通過系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)評價(jià)改善運(yùn)維服務(wù)水平[7]。

（8）知識庫管理：知識庫是一個(gè)復(fù)雜的知識體系，結(jié)合設(shè)備維護(hù)、運(yùn)營維護(hù)等經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建，具備知識檢索、知識發(fā)布、信息維護(hù)、設(shè)備養(yǎng)護(hù)、權(quán)限設(shè)置、綜合管理等不同功能，依托運(yùn)維知識體系實(shí)現(xiàn)服務(wù)管理流程優(yōu)化，共同作用于工單信息，完成大數(shù)據(jù)分析，為使用者科學(xué)決策提供幫助，促進(jìn)知識關(guān)聯(lián)的智能化，改善機(jī)電設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。

（9）系統(tǒng)管理：系統(tǒng)管理模塊根據(jù)運(yùn)行權(quán)限和組織框架類型進(jìn)行日常管理，是系統(tǒng)最重要的管理環(huán)節(jié)。

（10）移動(dòng)端：機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)移動(dòng)端借助互聯(lián)網(wǎng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)為管理人員提供有效的管理信息，運(yùn)維人員通過對移動(dòng)端運(yùn)維信息的處置和數(shù)據(jù)提取，準(zhǔn)確獲得設(shè)備檢索、運(yùn)行狀況的詳細(xì)信息，從而了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和安全水平。

3 與關(guān)鍵技術(shù)融合發(fā)展

近些年來，隨著科技的快速發(fā)展，邊緣計(jì)算、AR技術(shù)、BIM等應(yīng)運(yùn)而生，智能交通領(lǐng)域內(nèi)高科技技術(shù)的廣泛應(yīng)用為高速公路機(jī)電智慧體系的建設(shè)提供了技術(shù)保障，也促進(jìn)了機(jī)電運(yùn)維系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，設(shè)備數(shù)據(jù)采集能力和處置水平明顯提高，智能化、信息化水平明顯改善，工作效率顯著提升[8]。

3.1 與BIM+GIS的融合

BIM為基礎(chǔ)設(shè)施物理領(lǐng)域的功能性表達(dá)，而GIS則是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、采集和處置的技術(shù)體系，前者主要應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域內(nèi)，后者則注重對基礎(chǔ)設(shè)施外部信息的提取，通過BIM+GIS的模式實(shí)現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)化，同步完成內(nèi)外部信息的提取與整合。

3.2 與數(shù)字孿生的融合

3.3 與邊緣計(jì)算的融合

邊緣計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和分析，通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的提取和深入挖掘，掌握數(shù)據(jù)的運(yùn)行狀態(tài)，由中心系統(tǒng)對接收到的數(shù)據(jù)信息自動(dòng)檢索和匹配，分析設(shè)備接口協(xié)議類型，通過數(shù)據(jù)協(xié)議對不同類型數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集和分析。自動(dòng)檢索后的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供有效的信息，可用來進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的評估，相關(guān)指標(biāo)的獲取為設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)，也為運(yùn)行狀態(tài)的有效保障創(chuàng)造了條件，使系統(tǒng)壓力明顯降低，檢測效率顯著提升。

3.4 與AR的融合

AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)的廣泛應(yīng)用為遠(yuǎn)程語音視頻通信提供了技術(shù)保障，遠(yuǎn)程協(xié)作技術(shù)的發(fā)展使機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)的智能化水平明顯提高。該技術(shù)應(yīng)用后，協(xié)同處置效果改善，可實(shí)時(shí)演示工作動(dòng)態(tài)，給予現(xiàn)場工作引導(dǎo)，同步展現(xiàn)操作指南，為快速發(fā)現(xiàn)和處置故障提供了契機(jī)。

協(xié)同遠(yuǎn)程運(yùn)作場景應(yīng)用時(shí)，音視頻通信服務(wù)水平顯著提高。運(yùn)維人員可以佩戴AR眼鏡或借助移動(dòng)通信重點(diǎn)甄別設(shè)備狀態(tài)，實(shí)時(shí)獲取檢測數(shù)據(jù)結(jié)果，并根據(jù)系統(tǒng)操作加以評估，告知管理人員故障類型和處置措施，遠(yuǎn)程提起請求，由專家現(xiàn)場指揮完成專業(yè)引導(dǎo)，在線實(shí)時(shí)解決困難，提高運(yùn)維效率及設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量[10]。

4 結(jié)論

高速公路機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)是技術(shù)與管理的有機(jī)融合，通過系統(tǒng)建設(shè)提高管理水平，將分散的設(shè)備數(shù)據(jù)集合起來，深入挖掘數(shù)據(jù)潛藏的信息，將被動(dòng)式管理轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式運(yùn)維管理。通過運(yùn)維理念轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備管理的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，借助云端策略和經(jīng)驗(yàn)庫的指導(dǎo)，增強(qiáng)機(jī)電設(shè)備管理的可行性。

通過對高速公路機(jī)電智慧運(yùn)維系統(tǒng)的集中管理，發(fā)揮出數(shù)據(jù)集群效應(yīng)，為管理者提供高效便捷的管理策略。機(jī)電智慧運(yùn)維體系的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過日常管理和檢測，提供故障處置方案，降低了事故風(fēng)險(xiǎn)概率和損失。由此可見，高速公路項(xiàng)目建設(shè)應(yīng)以提高機(jī)電設(shè)備智慧化水平為目標(biāo)，改善其智能化、信息化能力，優(yōu)化系統(tǒng)方案，降低運(yùn)維成本，建設(shè)符合實(shí)際情況的智慧化高速公路。