基于智慧化的高速公路機電工程建設(shè)

韋光族

（廣西交通投資集團百色高速公路運營有限公司靖西分公司，廣西 靖西 533800）

信息化時代的浪潮推動著各行各業(yè)向智慧化轉(zhuǎn)型，這已經(jīng)成為一個大勢所趨的現(xiàn)象。在這個背景下，高速公路機電工程領(lǐng)域?qū)τ谥腔刍夹g(shù)的引入和應(yīng)用展現(xiàn)出了巨大的需求和潛力。但是，如何在實際的工程實踐中落地智慧化，以及如何應(yīng)對在這個過程中可能遇到的問題和挑戰(zhàn)，仍是我們需要進一步研究和深入探討的問題。

1 高速公路機電工程智慧化管理的意義

在現(xiàn)代社會，高速公路作為重要的交通設(shè)施，其運行的效率與安全直接關(guān)系到國民經(jīng)濟和人民生活。機電工程是高速公路建設(shè)中的一個重要組成部分，它包括了路燈、交通信號、通信設(shè)施等多種設(shè)備的安裝和維護，其正常運行對于保證高速公路的安全和效率至關(guān)重要。

1.1 智慧化管理能大幅提高工作效率

傳統(tǒng)的機電工程管理方式往往依賴于人工進行設(shè)備的檢查和維護，這種方式效率低下，且容易出錯。而智慧化管理能通過應(yīng)用先進的信息技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和大數(shù)據(jù)分析，實時監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并修復問題，大大提高了管理效率。

1.2 智慧化管理有助于提高高速公路的安全性

一旦機電設(shè)備出現(xiàn)故障，可能會引發(fā)嚴重的交通事故。而智慧化管理能通過實時監(jiān)控和預警系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常運行，預防事故的發(fā)生，從而提高了道路的安全性。

1.3 智慧化管理有利于優(yōu)化資源分配

在傳統(tǒng)的管理方式中，由于缺乏對設(shè)備運行狀態(tài)的實時了解，往往需要進行過度的預防性維護，導致資源的浪費。而智慧化管理可以根據(jù)設(shè)備的實際運行狀態(tài)，制定合理的維護計劃，優(yōu)化資源的使用，降低運維成本[1]。

2 高速公路智慧化系統(tǒng)建立中存在的問題

2.1 機電設(shè)備本身存在的問題

機電設(shè)備作為高速公路的基礎(chǔ)設(shè)施，其性能和穩(wěn)定性對智慧化系統(tǒng)的運行至關(guān)重要。然而，在現(xiàn)實中，機電設(shè)備存在一些不可忽視的問題，其中包括設(shè)備間技術(shù)標準和通信協(xié)議的差異，這使得數(shù)據(jù)交換和設(shè)備集成復雜化，對智慧化系統(tǒng)的實現(xiàn)造成難度。另外，有些設(shè)備的技術(shù)落后，無法滿足智慧化管理的要求，如缺少必需的傳感器或無法進行網(wǎng)絡(luò)連接。此外，機電設(shè)備的故障率及其維護成本也是影響智慧化系統(tǒng)的因素，設(shè)備在極端天氣下的故障，以及定期維護和更換，都增加了運營成本，并對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生了威脅。最后，設(shè)備的安全性也是一項重要的挑戰(zhàn)，設(shè)備可能遭受惡意攻擊，數(shù)據(jù)可能被竊取，這些都對智慧化系統(tǒng)的安全性構(gòu)成嚴重威脅。總的來說，機電設(shè)備自身存在的這些問題，都是在建立高速公路智慧化系統(tǒng)中需要解決的關(guān)鍵問題。

2.2 必要智慧化標準規(guī)范的缺乏

智慧化標準規(guī)范的制定和完善對于實施高速公路智慧化系統(tǒng)至關(guān)重要。然而，我國在這方面仍有所欠缺，主要體現(xiàn)在標準的缺失和落后。一方面，由于智慧化技術(shù)迅速發(fā)展，相關(guān)標準往往難以跟上其步伐，導致在實踐中缺乏可依賴的標準，從而在實施項目時，各單位操作方式各異，難以形成統(tǒng)一規(guī)范，對工程質(zhì)量和效率造成影響。另一方面，智慧化技術(shù)涉及多個領(lǐng)域，如信息技術(shù)、交通工程、機電工程等，需要各領(lǐng)域標準規(guī)范的協(xié)同配合，但現(xiàn)行的標準規(guī)范往往各自為政，缺乏統(tǒng)一的協(xié)調(diào)和管理，導致實施過程中難以有效結(jié)合，從而影響智慧化系統(tǒng)的效能。最后，現(xiàn)有的標準規(guī)范往往過分重視技術(shù)規(guī)范，而忽視用戶需求和使用環(huán)境的影響，可能導致智慧化系統(tǒng)在實施過程中無法滿足實際需求，甚至可能對環(huán)境造成破壞。因此，解決智慧化標準規(guī)范的缺失，是在建立高速公路智慧化系統(tǒng)中必須面對的重要問題。

3 高速公路智慧化的機電工程施工對策

3.1 施工準備

施工準備是整個工程的前提和基礎(chǔ)，首先要對項目進行全面的設(shè)計和規(guī)劃，包括技術(shù)方案的選擇、設(shè)備的選型和采購、人員的培訓和分工等。在設(shè)計和規(guī)劃階段，要考慮到所有可能的情況，預設(shè)應(yīng)對策略，以確保施工的順利進行。同時，要對設(shè)備進行嚴格的質(zhì)量檢查，確保設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。對施工人員進行專業(yè)的培訓，讓他們掌握智慧化技術(shù)和設(shè)備的操作方法，準備充分的施工材料和工具，以保證施工的效率和質(zhì)量。

3.2 施工程序

1.基礎(chǔ)施工部分。基礎(chǔ)施工部分是整個智慧化高速公路機電工程的根基，其質(zhì)量直接影響到整個項目的安全性和穩(wěn)定性，因此必須進行嚴謹?shù)脑O(shè)計和規(guī)劃。該階段的工作主要包括地基處理和設(shè)備基礎(chǔ)的建設(shè)，這兩部分是緊密相關(guān)的，需要同步進行。

首先是地基處理。地基處理的目的是保證地基具有足夠的穩(wěn)定性和承載力，以承受上面結(jié)構(gòu)和設(shè)備的荷載。地基處理的方法有多種，包括挖土、填土、壓實、排水等，需要根據(jù)實際情況選擇合適的處理方法。為了更準確地了解地基的情況，必須進行土壤測試，通過測試可以了解土壤的類型、密度、含水量等性質(zhì)，以便選擇合適的處理方法。在處理過程中，還要注意環(huán)保問題，防止對環(huán)境造成破壞。

一般情況下，工匠精神主要是指在具體的工作中，工匠們可以對設(shè)計具有獨特的見解，能夠嚴格的控制質(zhì)量，并隨著時代的發(fā)展，可以對相關(guān)技術(shù)進行積極的完善和革新，保證可以有效提升制作的效果和水平，促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。新時期也賦予了工匠精神新的含義。對于工匠精神來說，其是現(xiàn)代精神與傳統(tǒng)職業(yè)價值有效融合的結(jié)果。在現(xiàn)代的社會中，工匠精神除了要具備尊師重教的精神，還應(yīng)該具備較高的創(chuàng)新精神，保證可以提升工作的高效性，推動企業(yè)發(fā)展進程。

然后是設(shè)備基礎(chǔ)的建設(shè)。設(shè)備基礎(chǔ)是設(shè)備安裝的基礎(chǔ)，其質(zhì)量直接影響到設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。設(shè)備基礎(chǔ)的建設(shè)要嚴格按照設(shè)計要求進行，包括基礎(chǔ)的尺寸、形狀、深度等。在基礎(chǔ)的建設(shè)過程中，要進行嚴格的質(zhì)量控制，包括混凝土的配比、澆筑、養(yǎng)護等。基礎(chǔ)的建設(shè)還要考慮到設(shè)備的安裝和維護，預留足夠的空間和接口，以便于設(shè)備的安裝和維護。

2.機電設(shè)備安裝。機電設(shè)備安裝是智慧化高速公路機電工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)的成功與否直接影響到整個系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性。為了確保安裝的順利進行，需要進行細致的準備工作、嚴格的安裝操作和全面的設(shè)備調(diào)試。

在安裝前的準備階段，首先要對設(shè)備進行全面的檢查。通過對設(shè)備的外觀、尺寸、零部件等進行檢查，以確認設(shè)備是否在運輸和存儲過程中受到損傷。同時，也需要檢查設(shè)備的性能參數(shù)，確認其是否滿足設(shè)計和使用要求。對于一些復雜的設(shè)備，還需要檢查設(shè)備的軟件版本和配置，以防止因版本不匹配或配置錯誤而導致的問題。

在安裝過程中，應(yīng)嚴格遵循設(shè)備的安裝說明書，按照步驟進行。安裝過程中要注意安全，對于一些重型設(shè)備，可能需要使用吊裝設(shè)備進行安裝，此時要特別注意安全操作。對于一些需要精確安裝的設(shè)備，需要使用專業(yè)的測量設(shè)備進行測量和調(diào)整，以保證設(shè)備的精確安裝。在安裝過程中，還需要對設(shè)備進行防腐、防潮、防塵等保護，防止環(huán)境對設(shè)備造成損害。

安裝后的設(shè)備調(diào)試是確認設(shè)備安裝正確和設(shè)備運行正常的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先要對設(shè)備進行初步的功能測試，確認設(shè)備的各項功能都能正常運行。然后，需要對設(shè)備進行性能測試，通過對設(shè)備的各項性能參數(shù)進行測試，確認設(shè)備的性能滿足使用要求。在設(shè)備調(diào)試過程中，還要注意設(shè)備的熱平衡和電磁兼容性等問題，以防止這些問題對設(shè)備的運行造成影響[2]。

3.敷設(shè)光纜。在智慧化高速公路機電工程中，光纜起著數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕d體作用，其質(zhì)量直接影響到系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和信息傳輸?shù)乃俾省Ｒ虼耍饫|的敷設(shè)工作必須嚴謹細致，考慮到地形、環(huán)境和未來的維護等多種因素。

在敷設(shè)前的規(guī)劃階段，設(shè)計師需要充分了解工程地點的具體情況，包括地形、土質(zhì)、地下設(shè)施等，以決定光纜的最佳敷設(shè)路徑。這一階段，可能需要進行地質(zhì)勘查和工程測量，以獲取準確的數(shù)據(jù)。光纜的敷設(shè)方式要考慮到環(huán)境的影響，如地下水、化學腐蝕、生物侵蝕等，選擇具有良好防護性能的光纜和敷設(shè)方式。

光纜敷設(shè)完畢后，要進行光纜的連接和測試工作。在連接過程中，要注意清潔和保護光纖，防止光纖受到污染和損傷。連接完成后，需要使用專業(yè)的測試設(shè)備，如光功率計和光時域反射儀等，對光纜的衰減和反射進行測試，確認光纜的性能滿足設(shè)計要求。

3.3 細節(jié)處理

1.螺栓連接。螺栓連接是機電設(shè)備安裝和光纜敷設(shè)過程中至關(guān)重要的一環(huán)，其質(zhì)量的好壞直接影響到設(shè)備的穩(wěn)定性和整體的工程質(zhì)量。因此，螺栓連接必須嚴格執(zhí)行專業(yè)的連接工藝和標準，確保連接的安全性和可靠性。

選擇合適的螺栓是保證連接質(zhì)量的前提。需要根據(jù)連接部位的承載力、環(huán)境條件（例如腐蝕情況）和設(shè)備自身的要求選擇具有合適材質(zhì)、尺寸和性能的螺栓。在此過程中，工程師需要具備豐富的專業(yè)知識和經(jīng)驗，以選擇最適合的螺栓。

螺栓的安裝必須嚴格按照專業(yè)的安裝工藝進行。在螺栓連接過程中，螺栓的預緊力控制是關(guān)鍵。螺栓的緊固扭矩需要嚴格控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以保證連接部位的接觸壓力和防松性能。過大的扭矩可能會導致螺栓過度拉伸，甚至拉斷，嚴重影響連接的可靠性；過小的扭矩則可能使連接部位不夠緊固，引起連接的松動。

在螺栓安裝過程中，還需要注意螺栓的對中、對角和分步緊固。對中和對角緊固是為了保證連接部位的壓力分布均勻，防止因為壓力集中而引起的連接失效。分步緊固是為了確保螺栓均勻受力，避免因為緊固序列錯誤導致的局部過載[3]。

此外，螺栓連接的后續(xù)維護也非常重要。需要定期進行螺栓的緊固度檢查，防止因長時間的使用和環(huán)境變化導致的松動。對于一些重要的連接部位，還需要進行螺栓的防松處理，如使用防松墊圈或防松膠等。

2.母線安裝。母線的正確安裝對于整個智慧高速公路的電氣系統(tǒng)至關(guān)重要。母線在電氣系統(tǒng)中起到主導作用，它是用于連接電源和主要負載的主電路。因此，母線的安裝和維護必須按照嚴格的工程規(guī)范進行。

母線的安裝位置和方式必須根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計和需求來確定。這可能包括考慮母線的長度、直徑、負載類型和數(shù)量等因素。在實際操作中，工程師需要精確測量并按照設(shè)計圖紙進行操作，以確保母線的正確位置和方向。

母線的絕緣處理非常重要。正確的絕緣處理可以防止電氣事故的發(fā)生，并保障電氣設(shè)備的安全運行。絕緣處理包括選擇合適的絕緣材料，按照規(guī)定的方法進行絕緣包裝，以及定期的絕緣性能測試。

在母線的安裝過程中，還需要注意電氣安全規(guī)定。這包括遵守操作人員的安全操作規(guī)程，如戴防護手套和眼鏡，避免接觸帶電部分，以及使用正確的工具進行操作。

安裝后，進行電氣測試是確認電氣系統(tǒng)安全性和正常性的重要環(huán)節(jié)。測試應(yīng)該包括但不限于母線的絕緣性能、負載電流和電壓、以及接地情況等。只有當所有的測試結(jié)果都滿足設(shè)計要求和安全規(guī)定，母線安裝工作才能被認為完成[4]。

3.弱電系統(tǒng)安裝。弱電系統(tǒng)在智慧化高速公路的整體運作中起著關(guān)鍵性的作用。其主要包括監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)大都依賴于精確、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。因此，弱電系統(tǒng)的正確安裝和維護至關(guān)重要。

數(shù)據(jù)線的敷設(shè)是弱電系統(tǒng)安裝中的一項重要工作。在敷設(shè)過程中，需要充分考慮到電纜線的長度、直徑、類型以及環(huán)境因素等，以確保信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和穩(wěn)定性。特別要注意的是，數(shù)據(jù)線需要避免與強電線路的交叉，以防止電磁干擾影響數(shù)據(jù)傳輸。同時，電纜線的敷設(shè)路徑應(yīng)盡量簡潔、直接，減少電纜線的損耗和故障點。

接口的正確連接對于確保數(shù)據(jù)的正常傳輸非常重要。在連接過程中，工程師需要確保接口的干凈、完整和緊固。每個接口的連接都需要嚴格按照相關(guān)規(guī)范和操作手冊進行，以保證數(shù)據(jù)的完整性和實時性。

在弱電系統(tǒng)的安裝過程結(jié)束后，進行系統(tǒng)的測試是必不可少的步驟。測試的內(nèi)容包括但不限于信號強度、數(shù)據(jù)速率、誤碼率等。只有當測試結(jié)果滿足設(shè)計要求和標準，弱電系統(tǒng)的安裝才能被認為完成[5]。

4 結(jié)語

總而言之，隨著科技的發(fā)展和社會的進步，高速公路的智慧化已經(jīng)成為一個不可阻擋的趨勢。通過構(gòu)建智慧化的高速公路機電工程，我們可以極大地提高高速公路的運營效率，保障行車安全，提升用戶體驗，同時也可以為我國的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供寶貴的經(jīng)驗和參考。同時，我們也需要不斷地學習和探索，以期在未來的高速公路建設(shè)中，更好地實現(xiàn)高速公路的智慧化，為我國的交通事業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻。