高速公路機電設備維護管理系統的設計與實現

岑勇

摘要：當前，建設高速公路機電設備維護管理系統的難度大。在此環境下，高速公路管理部門應該積極思考如何優化機電設備維護管理系統，提升工作效率，降低設備維護費用。文章使用層次分析、模糊成本控制等方法，研究設計以B/S結構為基礎的高速公路機電設備維修管理信息系統，并結合某高速公路的實際運營情況，深入分析機電維護管理系統的實際需求、功能目標等。在準確了解系統實際功能需求后，詳細闡述了系統設計、系統功能模塊設計、系統功能設計、數據庫設計等方面的內容，將數字化技術融入高速公路機電設備維護管理各個環節中。

關鍵詞：機電設備維護管理系統；高速公路；設計；軟件系統

中圖分類號：U418.7；U495? ? 文獻標識碼：A? ?文章編號：1674-0688（2023）02-0067-04

0 引言

在高速公路中應用機電設備涉及的類型非常復雜，需要連接消防、通信等各種信息系統。近年來，很多學者開始重視研究高速公路機電設備維護管理工作中出現的問題，但是在高速公路機電設備維護管理系統設計方面的研究成果較少。本文使用層次分析、模糊成本控制等方法，研究設計以B/S結構為基礎的高速公路機電設備維護管理信息系統，以期提升高速公路機電設備維護管理質量，以及高速公路運行的穩定性和安全性。

1 高速公路機電設備維護管理的重要意義

當前在高速公路的建設和運營中，配套使用的機電設備逐漸增多，給機電維護及管理人員的工作帶來了更大的挑戰。為了避免高速公路在運行過程中出現因機電設備故障造成的交通堵塞及安全事故等問題，要求機電維護管理人員必須及時發現機電設備故障，并進行合理的維護，確保高速公路運營的安全性［1］。此外，做好高速公路機電設備的維護管理，能夠延長機電設備的使用時間，減少機電設備投入成本，幫助企業獲得更高的經濟效益。類型多樣及技術含量高等是高速公路機電設備的主要特點，因此與其他普通機電設備相對比，高速公路機電設備的維護管理的難度更大。基于此，本文研究設計以B/S結構為基礎的高速公路機電設備維修管理信息系統，以期更好地發揮高速公路機電設備維護管理工作的作用。

2 高速機電設備維護管理系統需求分析

2.1 高速公路機電系統概況

某高速公路位于江西東部，為云南瑞麗—上海的主干線，全長245 km，途經南昌、鷹潭、撫州、上饒等4個城市，最大限度地優化了當地的交通環境，促進了區域經濟發展。

該高速公路現階段是按照三級管理制度執行機電系統維護工作，其內部設計了獨立的運營監督管理中心，此為一級管理，負責監督分公司執行各項管理工作的情況，檢查、管理業務，并開展各種考核和指導工作。公司下設有多個分公司，每個分公司都配備了運營監督管理分中心，由公司運營監督管理中心和分公司共同領導。運營監督管理分中心在整個系統中主要負責管理維護自身管理范圍內的機電系統，為二級管理。該高速公路共包含收費站15個，有15個監控室分別對應各個收費站，在日常工作中負責維護管理范圍內的機電系統，并且需要管理各項固定資產。監控室和收費站是三級管理。

2.2 高速公路機電系統開展管理工作現狀

現階段，該高速公路正在使用的機電系統仍處于有序運行狀態，但是管理系統在運營中暴露出以下問題：①當接入故障時，存在較多報告途徑，在開展管理工作時并未有效區分各類型的工作，也沒有形成詳細記錄各種故障信息的檔案，如故障原因、位置、時間、現象等，無法為后續設備故障處理工作提供有效的信息支持；②在高速公路機電設備維護管理中時常出現業務拖延的問題，并且處理系統故障時間較長；③在現有系統中，無法有效反饋機電設備檢修質量和運行狀態；④現有的機電設備維護管理工作中電子化和數據化程度較低，致使維護系統運營效率處于較低水平［2］。

該高速公路針對自身存在的問題，制定了“以效益為目標，以質量為中心”的發展方針，期望可以通過將更科學的信息化手段融入機電維護管理系統，提高機電設備維修質量檢驗、設備維修、故障報修、故障診斷、設備檢查等環節的信息化水平。

在機電維護管理方面，該高速公路主要分為維護信息、人員信息、常規安全檢查、設備信息4個管理模塊，其又可以細分為管理報修故障、檢驗機電設備維修質量、維修設備、設備檢查等環節。

（1）在接入故障時，落實數據信息化采集工作并完成數據化編碼，需從以下方面入手：了解故障原因、鎖定相關負責人、了解故障實際情況等；將數據采集結果導入機電維護管理系統，實現全過程實時掌控設備維護管理工作。

（2）在故障系統通知傳到當設備維護檢修部門收到故障系統發來的通知后，工作人員可以使用檢測儀器和結合歷史維修診斷記錄鎖定故障位置，制訂針對性較強的檢修方案。

（3）系統申請調取相關技術支持或者維修原件，排除故障，并將維修過程詳細記錄在系統中。

（4）當解決設備故障后，工作人員應向用戶介紹實際情況，讓用戶檢查設備是否恢復正常，用戶及所有參與工作的對象都可以評價反饋所有工作環節。

（5）資金維護管理。工作人員應在日常資金管理計劃中加入機電設備維護資金，而且可以隨時借助系統查閱、審批費用支出。

2.3 角色分析

高速公路機電維護管理系統就是在機電設備管理維護工作中融入信息化手段。工作人員借助信息化方法管理設備維修、故障診斷、故障報修、機電設備維修質量檢驗和設備檢查等工作［3］。高速公路機電維護管理系統中設置了三大角色，分別為高速公路財務人員、機電設備使用人員及機電維護管理人員。

2.4 建設高速公路機電維護管理系統的目標

（1）借助機電維護管理系統實現業務流程操作可追蹤的目標，并提升業務數據化處理水平。

（2）借助機電維護管理系統可以解決業務處理流程多、時間長的問題，使機電維護管理達到更高的管理水平和故障處理效率。

（3）通過制定機電維護管理系統預算，合理地支出機電維護管理資金，使資金使用更加科學。

（4）借助機電維護管理系統密切跟蹤設備檢修質量和運行狀態，降低安全事故發生概率，使高速公路管理工作變得更加有效、科學。

3 高速公路機電維護管理系統的設計與實現

在本次設計中以瀏覽器和服務器架構模式（B/S體系結構）為基礎，構建高速公路機電維護管理系統。通過合理利用Web，建立由財務人員、設備維護人員、公路管理人員共同使用的高速公路機電維護管理業務體系。

3.1 系統設計

3.1.1 設計原則

在設計機電維護管理系統時，要遵循高效性、實用性、可執行性、安全性、標準化等原則，只有這樣，才能夠保證系統的科學性和合理性。

3.1.2 研究思路

設計體系框架時，系統設計人員采取實例分析方法，在充分了解該高速公路實際運營情況的基礎上，找出現有機電維護管理系統中存在的薄弱點，有針對性地搭建高速公路機電維護信息化管理系統框架［4］。

在機電維護管理信息系統框架中，從數字需求角度研究高速公路機電維護工作，確定高速公路機電維護工作各環節的信息需求，從信息管理角度入手，深入分析高速公路機電維護信息數字化管理技術，建立專門的機電維護數據中心，有針對性地管理各項機電維修工作。

在上述工作完成后，工作人員應將精力集中在追溯應用支撐技術的研究，具體研究內容為觸摸屏控制軟件、數據中心通信軟件與移動終端、移動追溯終端等輔助軟件。設計可追溯機電設備質量的平臺，從而實現自動傳輸管理和共享質量安全信息流，保證機電設備在出現質量問題時，可及時追溯根源。詳細系統軟件設計圖如圖1所示。

3.2 系統功能模塊設計

高速公路機電維護管理系統通過有效采集和整合系統中的備品備件信息、技術定損信息、維護信息、高速公路道路運行信息、機電設備基本信息等，為工作人員構建信息獲取和共享的途徑，實現工作過程的標準化，同時能提高高速公路機電系統維護工作效率，進而進一步提高高速公路管理水平［5-6］。

在現階段的應用程序架構中，服務器/客戶機程序架構應用較廣泛。在客戶機/服務器應用程序架構中，客戶機為請求方，服務器為解答請求方。此架構可以在既有分工的基礎上又能針對性地服務各個目標；與單用戶應用架構相比，其是在服務器上放置數據儲存層，在界面表示層和業務處理層設置客戶機，也稱為 “靈敏的客戶機”架構，其之所以具備靈敏度高的特性，主要是由于其能夠在客戶機上完成很多操作，當存在數據需求時，會向服務器申請相關數據。此種設計方法可以構建足夠方便、簡單的應用程序，使用戶要求得到更好的滿足，同時它能處理各種應用程序，可以在適當范圍內控制數據傳輸量，進而在低負荷水平下運行服務器。

與其他類型的程序架構相比，該類型服務器復雜度更高，包括使用客戶端、Web服務器、應用服務器、數據庫4種服務器。其中，數據庫服務器主要用于數據管理，具備調節數據控制層的功能，而應用服務器主要是對業務處理層發揮作用，在客戶機中擁有簡單的業務處理功能和界面表示層。當處理邏輯較為復雜或數據容量較大的業務時，其優勢更明顯［7］。由此可知，多層服務器存在復雜的程序框架，相應地也需要支出更多成本，但是其能夠有效提升復雜操作的處理效率。

高速公路機電維護系統有監控室使用的監控系統、通信機房使用的通信系統及收費崗亭使用的收費系統。

（1）監控室監控系統設備名稱及部分設備的品牌：JVC亭內攝像機、JVC車道攝像機、視頻光端機、“海康威視”廣場攝像機、AB矩陣、“三星”監視器、“海康威視”硬盤錄像機，“立凌”視頻分配器、“華三”交換機。

（2）通信機房通信設備名稱及品牌：監控中心設置有H3C-MSR20-21聯網中心3G無線路由器，“華為”OPTIX2499+聯網中心傳輸系統，“華為”OSN 3500聯網中心傳輸系統，“華為”S3526收費路由器，HP接入網管終端，HP傳輸系統網管終端，“華為”接入網絡端，“華為”OPTIX2500+中心光網絡傳輸，“華為”CC08程控交換機，HP程控管理終端。此外，每個收費站需安裝有“華為”接入網絡單元ONU，“華為”SDH155/622收費站傳輸系統。

（3）收費崗亭收費系統設備名稱及部分設備的品牌：“南京金曉”費顯及聲光報警器，H3C車道交換機，數據光端機，“萬集”稱重系統，“中崗”霧燈，“科也”收費鍵盤，“高德威” 車牌抓拍器，“冠捷”顯示器，VFJ讀寫器，“得實”打印機，“華達威”擋車器，“研華”工控機，收費站交換機，收費服務器，管理電腦、ETC欄桿機，ETC雨棚燈，ETC車道攝像機，ETC費額顯示器，ETC車道攝像機，ETC車牌識別，ETC控制器，“深圳金溢”ETC天線。

3.3 系統功能設計

系統設計人員必須充分重視系統功能設計，以系統實際需求為依據，將目標系統邏輯模型轉變為實際功能［8］。高速公路機電維護管理系統具體分為以下子系統。

3.3.1 設備管理子系統

設備管理子系統設計功能見表1。

3.3.2 設備維護記錄管理子系統

該子系統的設計功能見表2。

3.3.3 常規安全檢查管理子系統

該子系統的設計功能見表3。

3.3.4 維護資金管理子系統

該子系統的設計功能見表4。

3.3.5 信息管理子系統

該子系統的設計功能見表5。

3.4 數據庫設計

在高速公路管理過程中，數據庫也是影響機電設備運行效率的重要因素。在設計數據庫的過程中，應充分考慮設備維護管理和故障上報等情況的特點，有效收集各種有價值的信息，最后在原有數據庫的基礎上形成全新的數據庫表。同時，與上述的功能需求分析結果相結合，該系統中的數據庫也應針對功能設計劃分為不同模塊。此外，在本次系統中合理利用了非對稱式數據保密技術，使數據庫中的信息更加安全［10］。

4 結果和討論

本文以B/S結構為基礎，在充分考慮高速公路實際情況和需求的基礎上開展系統設計工作，完成系統設計工作后，開展了機電維護管理系統測試工作，最終確定其滿足各項設計目標，能大幅度提升系統的綜合性能，可有效提升高速公路機電維護管理水平和效率。在未來的研究工作中，研究人員將從運用Gls圖形仿真技術、故障信息自動讀取技術等方面入手，進一步優化該系統的性能。

5 參考文獻

［1］周振華.高速公路機電設備維護管理系統分析與設計［J］.城市建設理論研究（電子版），2021（29）：4-6.

［2］李文杰.高速公路機電設備故障維修與維護措施探討［J］.安防科技，2020（80）：203.

［3］姜天曉，劉建會，劉星宇，等.北京市高速公路聯網機電系統硬件設備維護維修定額研究［J］.中國交通信息化，2020（1）：42-46.

［4］陳德實.高速公路隧道機電系統養護創新管理與技術應用［J］.中國交通信息化，2020（4）：132-133.

［5］張慶妹.高速公路機電設備維護管理系統信息化研究［J］.設備管理與維修， 2021（10）：105-106.

［6］孫哲.路網環境下的高速公路機電設備維護管理系統［J］.交通世界（上旬刊）， 2020（31）：13-14.

［7］張忠剛，鐘德超，李一鋒，等.基于GIS的高速公路建管維全壽命周期信息化應用［J］.四川建筑，2020，40（5）：81-84.

［8］朱斌.高速公路機電設備故障的維護和維修的高效管理策略［J］.市場周刊：商務營銷，2020（79）：118.

［9］毛靚.高速公路機電智能化管理系統設計研究［J］.市場周刊商務營銷， 2020（73）：218.

［10］劉拴拴.高速公路機電設備的維護管理措施研究［J］.2015，13（5）：130.