公路機電智慧管理平臺建設研究

摘要：公路機電設備種類繁多、構造復雜、分布范圍廣，給其運營管理帶來了挑戰。當前，運營單位普遍面臨機電智慧化管理理念薄弱、專業人員匱乏、信息化和智能化水平不足的問題，這些問題嚴重制約了機電設備的精細化管理。文章通過梳理當前機電運營管理中的難點，明確了機電智慧管理平臺的需求框架，根據需求設計的平臺系統涵蓋了機電設備資產臺賬管理、機電智能巡檢、機電故障管理、備品備件管理、機電養護計劃、機電項目管理及機電考核管理等功能模塊。該研究旨在通過更好地建設公路機電智慧管理平臺，顯著提升公路機電設備運維效率，并為實現專業化、智能化的運維管理提供有價值的參考。

關鍵詞：公路機電；智慧管理；平臺建設

中圖分類號：U495" " " "文獻標識碼：A" " " 文章編號：1674-0688（2024）07-0093-04

0 引言

在我國經濟持續保持較高增速的背景下，公路路網得到不斷拓展和完善，公路機電設備數量穩居世界第一。然而，當前公路機電設備管理普遍面臨對設備的感知能力不足、智能化管理水平低、人員專業素質不高、管理不夠全面及信息化程度較低等問題［1-2］。因此，實現存量機電設備的智慧化管理，開展機電智慧管理平臺建設研究成為當務之急。目前，國內已有學者在公路機電智慧管理領域進行了積極探索。例如：鄧輝［3］圍繞公路隧道智能管控業務，利用物聯網技術實現機電設備的統一接入與智慧化管理；孫曉寧［4］針對高速公路機電設備智能化運維管理過程中存在的問題，設計和構建了一套智慧運維管理系統，解決了設備眾多、管理難度大的問題，實現了對機電設備的集中化管理和實時性運維；王一晨等［5］通過建設高速公路智能監測運維平臺，實現了收費站、門架、機房等關鍵設備的數據錄入、狀態監測、故障告警等功能，提升了設備的運維效率和質量。本文在前人研究的基礎上，深入分析機電管理平臺的業務需求，構建了一套能夠實現設備全天候感知、一體化管控、高效狀態傳輸、遠程巡檢維護等功能的管理平臺，該平臺將全面覆蓋公路機電設備的運行情況，強化多設備之間的協同工作，確保關鍵機電設備狀態的全面監控，并提供設備故障預警分析與快速維養服務。公路機電智慧管理平臺具體的建設內容包括機電設備資產臺賬管理、智能巡檢系統、故障管理體系、備品備件管理、養護計劃編排、項目管理及考核評價機制，旨在實現機電設備全生命周期的業務閉環管理。

1 公路機電智慧管理平臺需求分析

1.1 實現對機電設備的全面感知

集成各類機電設備的通信協議，確保能夠順利接入主流廠家的設備及各類重要的監測設備，快速識別異常機電設備狀態，實現對超溫車輛、“兩客一危”車輛（即長途客車、旅游包車及危險品運輸車）、車流量、交通事件、交通環境（如一氧化碳/可見度指數CO/VI）、火災、結構安全及機電故障的全方位感知［6］。其中，運用雷視融合技術提升對重點車輛的精準識別能力。

1.2 提高運營管理服務能力

機電管理平臺需促進運營管理公司之間以及管理公司與維護單位、集團公司與路段公司之間的業務協同，通過高效的信息交互提升自身的管理服務能力。

1.3 提升機電設備的運維效率

構建機電設備狀態信息的互通互聯體系，支持遠程設備巡檢、故障自動上報、任務遠程派單與驗收等功能，形成集檢查、態勢診斷、病害處治及科學養護決策于一體的智慧養護閉環管理體系，實現經驗養護向科學養護、被動養護向主動養護的轉變。

1.4 滿足交通安全出行需求

通過提高設備感知能力，建立不同時空場景與機電設施功能區的安全控制分區，運用智能管控算法實現分區預警、專項管控及機電設施聯動控制，確保平臺能快速響應突發事件。同時，提高設備的運維效率，實現機電設備的少中斷運行、快速維修以及全方位的服務保障，為高速公路的安全出行提供保障。

2 公路機電智慧管理平臺的設計理念

公路機電智慧管理的總體目標是實現運營公司機電設備養護管理的“四化”——規范化、標準化、信息化、智能化，旨在解決集團與運營公司之間的信息共享障礙與業務協同難題，通過簡化管理流程，提升效率和透明度，進而增強運營公司的設備管理能力和養護管理水平。該平臺的具體設計理念如下。

2.1 信息共享

確立統一的業務與數據標準，構建權威性的機電設備數據庫，實現數據的統一動態管理，促進精細分工與業務協同，從而解決長期以來各運營單位存在的“信息孤島”問題。在數據一致的基礎上，確保集團總部、各運營公司及各部門間，乃至與上下游企業間的業務信息流通無阻，實現全面共享［7］。

2.2 全生態鏈協同

在信息化管理平臺上，促進運營公司與機電養護公司等外協單位的溝通及業務聯動，確保業務響應的及時性、處理流程的連貫性和結果的一致性。

2.3 設備全生命周期管理

通過機電設備管理可視化、養護服務規范化、服務可量化、數據可視化，實現核心機電設備的全生命周期管理。同時，運用大數據技術深度分析海量的運維數據，以提升高速公路機電運維管理的信息化水平［8］。

2.4 智能決策分析支持

針對常見的故障設備與故障類型，構建機電設備故障知識圖譜，實現自動化的故障識別與決策分析［9］。

公路機電智慧管理平臺的功能結構見圖1。

3 公路機電智慧管理平臺的功能分析

公路機電設備管理平臺包括以下核心模塊：機電設備資產臺賬管理、機電智能巡檢系統、機電故障管理機制、備品備件管理系統、機電養護計劃制訂、機電項目管理及機電考核管理體系。該平臺旨在對機電設備的全生命周期進行全面的數字化管理，流程覆蓋建立設備資產臺賬—機電巡檢—故障報修—受理派單—現場維修—任務驗收—計量。

3.1 機電設備資產臺賬

機電設備資產臺賬系統支持對800章分類下的機電設備進行新增、刪除、編輯操作，具體功能包括機電設備批量管理、機電設備智能查詢、機電設備標簽管理、機電設備位置管理及機電設備詳情查看。系統建立了詳盡的機電設備檔案，涵蓋設備名稱、功能描述、生產廠家、型號規格、單價、類型歸屬、啟用及保修日期、設備編碼等基本信息，以及檢修記錄、故障記錄、設備動態及附件等附加信息。

設備批量管理是對機電設備進行智慧化管理的基礎，設備的批量管理模式包括監控平臺關鍵機電設備同步及其余設備的批量新增導入。前者利用接口信息自動同步，后者則依據設備類型、安裝位置及設備的唯一編碼實現批量導入與關聯映射，確保編碼的唯一性。

智能查詢功能具備多維度檢索能力，能夠精準定位故障頻率、設備所屬單位、樁號區間、設備品牌、設備類型、設備規格型號及安裝位置等信息。

機電設備標簽管理基于設備的唯一編碼體系，允許現場打印并綁定空白標簽至具體設備，實現精細化管理。運營單位通過掃描標簽信息即可快速查看設備基本信息、維修歷史及配件更換記錄，并在巡檢過程中實現一鍵上報故障、維修任務指派與計量，提升機電設備運維效率。

3.2 機電智能巡檢

針對機電設備巡檢，系統預設巡檢類型與頻次，并指定巡檢人員。通過集成監測平臺和移動終端，實現遠程與線下相結合的日巡、周巡、月巡、季度巡的巡查機制。根據巡檢類型與內容的差異，系統可以自動生成相應的電子巡檢表單，并采用非對稱加密算法對表單進行電子簽章處理，確保機電設備運營單位的數據安全及隱私保護。遠程巡檢功能依托監測平臺實現對設備狀態的智能分析，根據設備數值自動生成遠程巡檢表單，減輕巡檢任務負擔。通過提高機電設備的巡檢效率，降低故障發生風險，同時確保設備的安全性。

3.3 機電故障管理

機電故障管理系統集成了多維度故障管理機制，涵蓋機電設備故障管理巡檢上報、終端直接上報及監控平臺實時推送等多種故障上報途徑。系統核心功能包括設備故障管理、故障預警、故障知識庫及故障智慧分析。

（1）設備故障管理。詳細記錄機電設備故障信息，如設備名稱、故障類型、上報時間、原因分析等，并對異常狀態進行即時報警。同時，對確認的故障設備自動生成維修工單，確保維護業務閉環。

（2）設備故障預警。基于設備運行狀況及歷史故障數據進行分析，對潛在故障進行預警，并采取相應的應對預案。

（3）設備故障知識庫。自動積累設備歷史故障處理經驗，形成自增長的故障維修知識庫，在維修派單時，系統自動分析并推薦故障預處理方案。

（4）設備故障智慧分析。對故障數據進行綜合分析，包括高頻故障設備類型、關鍵設備完好率、故障響應效率、維修時長、處治率及故障次數等。通過智慧分析，運營單位可實時掌握設備的運行狀態，提高設備管理水平。

3.4 備品備件管理

備品備件管理系統通過集成線上采購、入庫、倉庫管理及出庫等流程，實現對機電備件資產的全面管理與實時盤點，方便運營單位調撥機電設備資源，減少因機電設備不足導致的維修延誤問題。系統的具體功能如下：①設備線上采購：系統定期進行機電備件盤點，對不足的備件進行一鍵式采購。②設備入庫管理：設備采購入庫后，系統自動生成入庫清單，并同步更新設備庫存信息。③倉庫管理：提供倉庫設備的庫存狀態及庫房基本信息管理功能，支持庫存查詢、統計與分析。④設備出庫管理：與機電故障管理關聯，當故障處理需要更換備件時，維修人員可在線提交申領請求；備件管理人員審核后，執行在線出庫操作，并自動同步更新庫存數量。

3.5 機電養護計劃

機電養護計劃管理系統包括年度計劃的上報、審批、管理及統計分析功能。該系統支持年度計劃的集中上報與審批流程，并實現對歷年計劃的統一歸檔與管理。在集團公司層面，系統能夠匯總各運營公司的機電年度養護計劃，并提供歷史計劃查看功能。同時，系統根據養護資源的投入情況，智能輔助審批運營公司的資金申請。針對未上報年度機電養護計劃的運營公司，系統提供一鍵或單獨催辦功能。

3.6 機電項目管理

機電項目管理以項目為核心，覆蓋機電日常養護、機電專項養護等工程的整個生命周期，包括開工、進度、質量、變更、計量支付等環節，并自動生成報告與報表，形成機電項目數字檔案。具體而言，系統功能如下：①合同管理。綜合管理合同下的所有項目清單信息。②進度管理。實時監控機電項目進度，包括形象進度、計量進度及工期進度。③開工管理。規范機電養護工程的開工流程，管理開工申請、進場準備檢查等。④質量管理。對機電養護工程現場質量進行檢查、責令整改和復查，以及對隱蔽工程進行檢查和驗收。⑤機電變更管理。全面管理機電工程變更，包括變更申請、單價審核、變更令及變更單的流轉，形成變更業務的閉環管理。⑥計量管理。通過關聯驗收單與隱蔽工程驗收單，精確計量已完成驗收的機電工程量，包括計量單、計量匯總表、罰金記錄、索賠申請及期中/終期計量報表等。

3.7 機電考核管理

機電考核管理系統旨在進一步調動機電人員的工作積極性，深入挖掘其潛能，從而實現工作效率與服務形象的共同提升。同時，該系統著重強化績效考核機制，推動機電工作的規范化管理，其核心功能包括機電考核細則庫與考核記錄管理。機電考核細則庫定義了考核的具體內容及標準分值，考核記錄管理則依據考核細則庫，對機電維護人員與管理人員進行考核。系統針對機電設備維護的關鍵指標（如設備完好率、故障處治率、平均響應時長、維修時長等），自動關聯故障管理系統的數據，實時生成考核記錄，并作為扣分依據。考核完成后，系統自動生成考核單據及扣款信息，并附帶電子簽章。

4 公路機電智慧管理平臺的技術保障

公路機電智慧管理平臺的穩定性和可擴展性是其成功運行的堅實基礎。為了確保該平臺的穩定運行和持續發展，應采取如下技術保障措施。

4.1 強化技術架構的靈活性和擴展性

平臺設計之初應充分考慮未來業務量的增長和技術變革的需求，采用微服務架構或云原生技術，確保系統各模塊間的高內聚、低耦合特性，便于快速迭代升級和擴展。

4.2 建立技術風險評估與應對機制

預先識別并評估平臺建設與實施中潛在的技術難題與依賴風險（如第三方庫服務中斷、新技術成熟度不足等），制定詳細的風險應對預案與緊急響應流程，確保出現技術問題時能夠迅速響應并有效應對。

4.3 完善技術文檔與知識管理體系

建立健全技術文檔庫，包括但不限于系統設計文檔、接口文檔、測試報告、操作手冊等，確保團隊及后續維護人員能快速掌握系統架構、工作流程及問題處理方法。同時，利用知識管理系統或協作平臺集中存儲和共享項目中的技術經驗、最佳實踐及問題解決方案，促進團隊內部的知識傳承與積累。

4.4 推動技術創新與研發合作

積極探索新技術、新方法在公路機電智慧管理平臺的應用，提升平臺的智能化水平和用戶體驗。同時，積極尋求與高校、科研機構及行業伙伴的合作機會，共同參與技術研發與標準制定，推動行業的技術進步與發展。

5 結論

綜上所述，本文深入分析了當前機電設備管理中的業務痛點，系統梳理了機電養護管理平臺的核心需求，圍繞機電設備資產臺賬管理、智能巡檢、故障管理、備品備件管理、養護計劃制訂、項目管理及考核管理等功能進行平臺設計，旨在提升機電設備管理水平。通過強化平臺的技術保障措施，實現了機電設備管理的全覆蓋與業務閉環，確保了對機電設備的全方位感知，顯著提升了運營單位的運維效率與管理服務能力。未來，將結合大數據及機器學習等技術，關聯設備故障類型、品牌、位置等關鍵信息，繼續深化平臺智能巡檢與故障預警分析能力，為機電管理人員提供更科學的決策支持。

6 參考文獻

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*中國智慧工程研究會職業素養專業委員會重點課題“公路路基路面的試驗檢測技術實施要點研究”（ZHGC85032）。

【作者簡介】黃川舟，男，廣西隆安人，工程師，研究方向：交通機電。

【引用本文】黃川舟.公路機電智慧管理平臺建設研究［J］.企業科技與發展，2024（7）：93-95，103.