高速公路机电系统运行状态自动监测系统

高速公路机电系统运行状态自动监测系统

刘立峰

浙江沪杭甬高速公路股份有限公司宁波管理处浙江宁波315000

摘要：本文介绍了机电系统运行状态自动监测系统在高速公路机电运维管理中的设计及应用。系统投入使用后，取得了良好的应用效果，有效提高了高速公路机电运维管理整体能力。

关键词：机电运维；运行状态；自动监测；高速公路应用

引言

智能化是高速公路发展的必然趋势，是科技发展的必然结果。现阶段，高速公路智能化建设主要体现在机电系统的建设以及运行管理上。高速公路机电系统运行管理的职责是通过高速公路配套设施为高速公路使用者提供服务，当高速公路使用者缴费通行时，购买的是高速公路的一整套服务，而不是购买了高速公路的机电设施。基于此，交通运输部、交通运输厅等高速公路政府部门以及其下属运行收费的公司，作为高速公路服务的生产者或者提供服务的运营企业，应该通过不断引人先进技术，提高高速公路机电系统运行管理的水平，为高速公路使用者提供更加安全、便捷、舒适的服务。

1机电系统运行管理的内容与任务

高速公路机电系统投资大，技术复杂，机电设备分布的点多、线长、面广而且较为松散，一旦出现故障，故障率高且修复时间紧。所以建立严密的管理制度和维护规程，形成一套行之有效的高速公路机电系统运行管理模式，不但有利于维持机电设备使用寿命，创造经济效益，而且有利于专业技术的研究、拓展，使机电系统发挥应有的价值和功能。高速公路机电设备的运行管理直接关系到高速公路的运行安全和整体服务水平，可以从使用管理和维护管理两个方面来分析高速公路机电系统的运行管理。高速公路机电系统使用管理的基本任务是：为了保持设备完好状态，延长安全运行周期。规范机电设备的使用行为（包括操作、维护、维修、检侧），保证机电设备得到规范使用。负责机电设备的日常使用管理工作，使设备管理能够细致、全面、合理、到位，避免因设备维护管理工作归口不一，出现松懈、扯皮、责任心不强等现象。设置机电设备职能管理部门，落实设备管理细则、年度管理计划和运行维护质量管理。规范设备维护管理和业务指导的顺序，规范设备运行情况的汇报责任与义务。设备维护管理的基本任务是：规范机电设备维修工作的故障报修程序、故障处理流程以及确定故障处理的一般原则、方法，确保维修工作高效有序运作。保证机电系统运行正常，迅速谁确地排除各种障碍；保证设备的电气性能、机械性能及各项质量指标符合标谁；保证设备完整、清洁、备品备件完好、工作环境良好；合理适用设备，建立健全必要的技术数据和维护档案；进行收费、监控、通信、供配电照明等系统的软硬件和数据的维护；在保证维护质量的前提下，节约能源、器材和维护费用。还包括岗位责任制、维护作业计划、技术档案的数据管理、仪器仪表和工具管理、备品备件管理、维护责任划分、设备维护的基本原则、收费系统的维护、监控系统的维护、通信系统的维护、供配电和照明系统的维护、隧道机电系统的维护、软件的管理与维护、网络资源的管理与维护、维护质量管理、机房管理和安全保密等内容。

2系统监测内容

系统监测的内容主要包括机电设备状态、网络状态、系统状态、故障发生原因定位等。

2.1设备状态

主要包括人工难于监测的核心设备在线故障、设备本身内部的故障，比如时间同步状态、存储状态、温度状态、某个模块状态等。

2.2网络状态

主要指通过采集核心网络路由器、交换机的信息.根据网络拓扑，诊断核心通信网络的状态。

2.3系统状态

主要指通过采集监控系统、收费系统的软件系统状态信息、核心服务在线状态、数据库状态等，结合诊断规则，判断该系统是否存在故障，比如收费系统的收费流水下发，通过采集中心数据及终端数据的数据量进行对比，判断收费系统的流水下发是否存在问题。

2.4故障发生原因定位

主要指结合诊断规则，通过实时数据、历史数据、网络拓扑形态的综合分析，定位故障发生的原因及位置。比如在发现设备有故障时，智能分析定位该设备是本身故障还是通信问题造成的故障，得出最终故障原因。

3系统功能框架

状态监测系统通过从高速公路三大系统（通信、收费、监控系统）中采集在线可感知机电系统状态，通过智能分析，定位设备或系统软件的故障位置、原因，向机电运维人员手机实时推送故障信息，实现与机电运维管理平台共享实时采集的状态结果数据，为机电运维相关单位人员提供巡检日志，在数据采集存储的基础上，应用数据挖掘技术进行统计分析，为机电养护考核及提高运维管理能力提供客观的决策依据。如图1所示。

4系统功能

4.1基础信息管理

基础信息管理主要对系统各类基础数据参数及系统各功能模块公用的基本参数和基本信息进行统一维护和管理。包括站类别管理、站管理、方向管理、供应商管理、设备类型管理、设备通信链路配置、设备管理等一系列功能。

4.2信息采集

信息采集模块对需要监测的在线可感知机电系统软硬件设备状态进行状态采集，智能自动分析，为故障智能定位、故障信息通知、状态信息展示、数据查询统计提供实时的原始状态数据，是状态监测最基础的数据来源。自动采集可大大减少机电运维管理投入的人力物力，增强机电系统故障的获取和通知效率。

4.3用户权限管理

用于管理监测系统用户的数据及功能权限，主要包括角色管理、用户管理。

4.4故障智能分析定位

故障智能分析定位服务对所采集的网络、设备、系统状态等信息，根据故障诊断规则，执行相应的智能分析算法，智能自动分析，定位故障及故障发生的原因。

4.5信息交换总线服务

信息交换总线服务采用面向服务的框架设计，实现与各种设备、各种服务、各种其他系统间的数据交换、融合，总线服务实现各个纵横向系统服务间的通信、数据交换，信息交换总线服务职责主要有三个，一是实现监测系统内部各纵横子系统间的数据交换；二是实现监测系统信息的发布；三是实现监测系统与外部第三方系统的数据交互。

4.6状态监测展示

状态监测系统应用图形化、列表化等方式直观动态综合展示整个机电系统的运行状态信息及设备详细状态信息。

4.6.1整体状态展示

展示方式包括：图像化、列表化两种，硬件设备位置以图形化为主，列表化为辅；软件设备以列表化为主，图形化为辅，点击设备图标或列表可显示设备详细状态。

4.6.2详细状态展示

展示方式为综合展示，展示内容主要包括：设备主要信息、设备在线状态、设备故障原因分析、设备详细信息列表及健康度信息、图形化展示网络拓扑及网络设备状态。

4.6.2.1故障信息通知

本系统应用微信、APP等技术手段，向相关用户手机实时推送通过采集及分析所定位的故障信息。及时通知机电运维人员处理机电故障，以大大提高机电运维的效率。

4.6.2.2信息查询

系统具备查询功能，可查询历史全部状态信息、故障信息、巡检记录等。

4.6.2.3统计分析

系统具备统计分析功能，可按设备类型故障率、供应商故障率、站点故障率、设备故障率、机电故障处理超时汇总等进行统计，为机电养护考核提供客观的评价依据。

4.6.2.4与运维平台对接

本系统可为运维平台提供自动采集的系统运行状态信息数据，将故障信息转入机电运维平台，实现闭环处理。

结语

通过系统智能监测机电设备运行状态，降低人员工作量，提高巡检效率，实现过程监督以及养护评估的可测、可控、可评的目标。

参考文献

[1]李晓明.公路服务的经济学分析及其商业运营与公共管制研究[J].西安：长安大学，2016.

[2]巩航军.高速公路隧道运营安全综合评价研究[J].西安：长安大学，2018.

[3]赵铁东.吉林省高速公路机电系统发展规划[J].长春：吉林大学，2018.