高速公路機械設備信息化管理研究

摘要 文章探討了高速公路機械設備信息化管理的創新路徑，聚焦于構建智能化管理系統，實現設備狀態的實時監測、數據分析與預測維護，旨在通過先進的信息技術手段，優化設備配置、提升運維效率與安全管理水平。同時，探討了信息化管理在降低管理成本、增強決策支持能力等方面的作用，以期為類似高速公路機械設備信息化管理提供一定的理論支撐。

關鍵詞 公路項目；機械設備；信息化

中圖分類號 U415 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0185-03

0 引言

隨著高速公路網的快速擴展與交通流量的持續增長，高速公路機械設備的運行效率與管理水平成為影響道路安全與暢通的關鍵因素。傳統的管理模式已難以滿足日益復雜的管理需求，信息化管理作為現代管理手段的重要組成部分，正逐步滲透并深刻改變著高速公路機械設備的管理方式[1]。該文旨在深入探討高速公路機械設備信息化管理的理論框架與實踐路徑，通過引入先進的信息技術，如物聯網、大數據、云計算等，實現設備狀態的實時監測、數據分析與智能決策，以期提高設備的運行效率、降低維護成本、提升安全管理水平[2-3]。

1 高速公路機械設備信息化管理現狀分析

1.1 機械設備種類與特點

某公路工程擬用常見施工機械見表1所示：

挖掘機是高速公路建設中常用的機械設備之一，主要作用是進行路基土方開挖、路基填筑和施工配套設施的開挖等工作，具有開挖深度大、范圍廣的特點，能快速開挖土方，而且還可挖出不同形狀的開挖物，適應性強。

推土機是高速公路建設中最常見的機械設備之一，主要用于推平坡地和場地，以及作為配合攤鋪機工作時的輔助設備，其特點是能夠進行大面積的推平，并且操作簡單，適合對地形條件要求不高的工程。

壓路機在高速公路建設中主要用于路基和路面的壓實，確保路面的平整度和密實度。不同類型的壓路機（如靜碾壓路機、振動壓路機等）具有不同的壓實效果，適用于不同的施工環境和要求。

攤鋪機是專門用于瀝青混凝土路面鋪設的機械設備，主要作用是均勻地壓實和平整混凝土，確保路面牢固耐久，具有施工速度快、施工質量高等特點，廣泛應用于道路、橋梁、隧道等領域的建設。

打樁機是高速公路建設過程中必不可少的一種設備，主要用于橋梁基礎施工、路基處理、隧道開挖等工程中，通過將鋼筋混凝土樁、基樁、鋼板樁等打入地下，固定建筑物結構，增加抗震、抗風等能力。打樁機有多種類型，如振動打樁機、壓路打樁機、沖擊打樁機和液壓打樁機等，各自具有不同的特點和適用范圍[4]。

其他常見的機械設備，如起重機械包括起重吊機、龍門吊、卷揚機、塔式起重機等，主要用于吊裝和搬運重物，在高速公路建設中常用于橋梁、涵洞等結構的施工。水平垂直運輸機械如載重汽車、自卸汽車、叉車、鏟車、灑水車、混凝土攪拌運輸車等，用于材料的運輸和混凝土的攪拌運輸等工作。其他專用機械如掛籃施工設備、架橋機、潛孔鉆機、風鎬、襯砌臺車多功能隧道作業臺車、濕噴機、通風機、空壓機等，這些機械設備在高速公路建設中的特定領域（如隧道施工、橋梁架設等）里發揮著重要作用。

1.2 信息化管理現狀

當前，許多高速公路管理部門已經認識到信息化管理的重要性，并初步建立了機械設備信息化管理系統。這些系統通常包括設備信息管理、運行狀態監測、維護保養記錄等功能模塊，能夠實現對機械設備的全生命周期管理。

在信息化管理過程中，一些先進的技術手段如物聯網技術、大數據技術、云計算技術等正在逐步得到應用。物聯網技術通過安裝傳感器等設備，實現對機械設備運行狀態的實時監測和數據采集；大數據技術能夠對海量數據進行處理和分析，為管理決策提供有力支持；云計算技術則提供了高效的數據存儲和計算能力，使得信息化管理更加便捷和高效。

通過信息化管理系統的應用，高速公路機械設備的管理效率和安全性得到了顯著提升。一方面，實時監測和數據分析能夠及時發現設備故障和潛在問題，避免重大事故的發生；另一方面，智能化的維護保養計劃能夠延長設備的使用壽命，降低維護成本。

盡管高速公路機械設備信息化管理取得了一定進展，但仍存在一些問題與挑戰。例如，部分管理部門對信息化管理的認識不夠深入、投入不足；信息化管理系統建設缺乏統一的標準和規范；數據共享和互聯互通機制尚不完善等。這些問題需要相關部門和企業共同努力才能得以解決。

2 高速公路機械設備信息化管理系統構建

2.1 系統架構設計

高速公路機械設備信息化管理系統通常基于B/S（瀏覽器/服務器）和C/S（客戶端/服務器）混合架構進行設計，以確保系統的靈活性和可擴展性。系統主要包括圖1所示的幾個部分：

數據采集層通過安裝傳感器、RFID標簽等設備，實時采集機械設備的運行數據、位置信息等。數據傳輸層利用光纖網絡、無線網絡等通信手段，將采集到的數據傳輸至數據中心。數據處理層對接收到的數據進行清洗、整合、分析，提取有價值的信息。應用服務層提供設備監控、調度管理、維護保養、數據分析等應用服務。用戶訪問層則通過瀏覽器或客戶端軟件，為管理人員提供友好的操作界面和訪問入口[5]。

2.2 系統功能模塊

（1）設備信息管理：建立機械設備的信息數據庫，包括設備型號、規格、生產廠家、購買日期、使用狀態等基本信息。

（2）實時監控與定位：通過GPS、GIS等技術，實時監控機械設備的運行狀態和位置信息，確保設備的安全和高效使用。

（3）調度管理：根據施工需求和設備狀態，實現機械設備的智能調度和優化配置，提高設備的使用效率。

（4）維護保養管理：建立設備的維護保養計劃和記錄，提醒管理人員按時進行設備保養和維修，延長設備的使用壽命。

（5）數據分析與決策支持：對機械設備的運行數據進行深入分析，挖掘數據背后的價值，為管理決策提供科學依據。

2.3 關鍵技術應用

（1）數據采集與傳輸技術

傳感器技術：通過在機械設備上安裝各種傳感器（如溫度傳感器、壓力傳感器、振動傳感器等），實時采集設備的運行狀態、工作環境參數等數據。

物聯網技術：利用物聯網技術，將傳感器采集到的數據通過無線網絡傳輸至數據中心或云平臺，實現數據的遠程監控和集中管理。

數據編碼與壓縮技術：為了提高數據傳輸效率和減少存儲空間，需要對采集到的原始數據進行編碼和壓縮處理。

（2）數據處理與分析技術

大數據處理技術：利用大數據平臺對海量數據進行清洗、整合、存儲和管理，為后續的數據分析提供可靠的數據源。

數據挖掘技術：通過數據挖掘算法，從海量數據中提取有價值的信息和模式，如機械設備的故障預警、使用效率分析等。

人工智能技術：結合機器學習、深度學習等人工智能技術，對機械設備的運行數據進行智能分析和預測，提高管理的智能化水平。

（3）遠程監控與診斷技術

遠程監控平臺：建立遠程監控平臺，通過網絡實時查看機械設備的運行狀態、工作參數等信息，實現遠程監控和管理。

故障診斷系統：利用專家系統、神經網絡等故障診斷技術，對機械設備的故障進行自動識別和診斷，提高故障處理的效率和準確性。

視頻監控技術：通過安裝視頻監控設備，對機械設備的作業現場進行實時監控，確保施工安全和設備的正常運行。

3 高速公路機械設備信息化管理模式創新

傳統的機械管理模式已難以滿足日益增長的運營效率與安全需求，探索并實施信息化管理模式創新成為行業發展的必然趨勢。這一創新不僅是對技術應用的簡單升級，也是對管理理念、流程與機制的全面重塑。

（1）構建智能化的設備監控網絡。通過集成物聯網、大數據、云計算等先進技術，實現對高速公路上各類機械設備的全天候、遠程監控。這種實時監控不僅能及時發現設備故障，還能通過數據分析預測潛在問題，從而提前介入維護，減少非計劃停機時間，提升道路通行效率。

（2）推動管理流程的數字化轉型。建立統一的信息管理平臺，將機械設備的采購、入庫、調配、維護、報廢等全生命周期信息數據納入系統管理，實現數據共享與流程透明。這不僅提升了管理效率，還增強了決策的科學性與精準度，為高速公路的運維管理提供了強有力的數據支撐。

（3）注重人機協同的智能化升級。通過引入智能穿戴設備、增強現實（AR）技術等，為現場操作人員提供實時的信息支持與指導，提升作業效率與安全性。同時，利用人工智能算法優化設備調度與路徑規劃，實現資源的最優配置，降低運營成本。

（4）倡導建立開放合作的生態體系。鼓勵設備制造商、服務商、科研機構等多方參與，共同推動高速公路機械設備信息化管理的標準制定、技術創新與應用推廣。通過跨界融合與協同創新，不斷拓寬信息化管理的邊界，引領行業向更加智能化、高效化、可持續的方向發展。

4 實施效果評估與持續改進

4.1 實施效果評估

（1）評估指標體系構建

評估指標體系是實施效果評估的基礎，應涵蓋多個維度和層面，以確保評估的全面性和準確性。常見的評估指標包括但不限于以下幾個方面：

1）設備管理效率：包括設備調配速度、故障響應時間、維修周期等，反映信息化管理系統在提升設備管理效率方面的效果。

2）運營成本降低：通過信息化管理優化資源配置，減少不必要的開支，如降低設備閑置率、減少維修成本等。

3）數據準確性與實時性：評估信息化管理系統在數據采集、處理、分析等方面的準確性和實時性，確保管理決策的科學性和及時性。

4）系統穩定性與安全性：考察信息化管理系統在運行過程中的穩定性和安全性，包括系統崩潰次數、數據泄露風險等。

5）用戶滿意度：通過問卷調查、訪談等方式收集用戶反饋，評估信息化管理系統在提升用戶體驗和滿意度方面的效果。

（2）數據收集與分析

在評估過程中，需要收集大量的數據作為支撐，包括但不限于設備運行數據、維修記錄、用戶反饋等。通過數據分析，可以直觀地展示信息化管理系統在各個指標上的表現情況，為評估結論提供有力依據。

（3）評估結論與問題識別

基于數據分析結果，可以形成評估結論，并識別出信息化管理系統在應用過程中存在的問題和不足，可能涉及系統功能不完善、操作流程繁瑣、用戶培訓不足等多個方面。

4.2 持續改進

針對評估過程中識別出的問題，需要進行深入的分析和原因探究。通過魚骨圖、5W2H等方法，找出問題的根源和影響因素，為制定改進措施提供有力支持。基于問題分析和原因探究的結果，制定針對性的改進措施，包括優化系統功能、簡化操作流程、加強用戶培訓等多個方面。同時，需要明確改進目標、責任人和完成時間等要素，確保改進措施的有效實施。在改進措施實施過程中，需要加強監控和跟蹤，確保各項措施按照計劃有序進行。同時，需要建立反饋機制，及時收集用戶反饋意見，對改進措施進行動態調整和優化。

當改進措施實施完成后，需要再次進行評估和驗證，以確認改進措施的效果是否達到預期目標。如果達到預期目標，則可以形成持續改進的閉環；如果未達到預期目標，則需要重新分析問題，制定改進措施并繼續實施，直至形成持續改進的閉環。

5 結論

通過對高速公路機械設備信息化管理模式的深入研究，主要得出以下結論：信息化管理顯著提升了高速公路機械設備的運行效率與安全性；通過集成物聯網、大數據等先進技術，實現了設備的實時監控與遠程管理，有效降低了故障率并縮短了維修時間。同時，信息化管理還促進了數據共享與流程透明，提升了決策的科學性與精準度。然而，在實施過程中也暴露出數據安全性、系統穩定性及人員培訓等方面的挑戰。未來，需持續加強技術創新與人才培養，優化管理流程，推動高速公路機械設備信息化管理向更高水平發展，以更好地服務于高速公路的順暢運行與安全管理。

參考文獻

[1]闞超，杜松標.高速公路工程建設中的大型機械設備管理策略研究[J].中國設備工程，2024（3）：60-62.

[2]杜玉龍.淺析高速公路養護機械設備作業安全管理[J].現代職業安全，2023（12）：52-53.

[3]陳朝暉.探究高速公路養護機械設備作業過程中的安全管理[J].中國設備工程，2023（5）：222-224.

[4]胡樂樂，王緒亭，陳琳.高速公路施工安全風險評估及管控措施分析[J].勞動保護，2022（7）：95-97.

[5]鄒文聯.機械設備管理信息化建設探析[J].中國設備工程，2022（17）：66-68.

收稿日期：2024-06-11

作者簡介：冉新華（1995—），男，本科，助理工程師，主要從事設備管理工作。