高速公路机电运维智能化提升探究

高速公路机电运维智能化提升探究

彭飞 张玉磊

河南交通投资集团有限公司商丘分公司  河南省商丘市   476000

摘要：随着我国信息化技术的持续进步，我国众多行业在机电设备管理领域正逐步迈向智能化。在高速公路运营过程中，实施智慧化的机电设备管理，不仅能够显著降低养护成本，还能够提升养护效果并延长设备使用寿命，从而确保高速公路的长期稳定运行。在执行高速公路运维工作时，工作人员需定期监控机电设备的运行状态，收集设备运行参数，并据此精准分析设备所需的维护措施。

关键词：高速公路；机电运维；智能化

1 高速公路机电系统的主要构成

高速公路机电系统主要包括：通信系统、监控系统、收费系统、供配电及照明系统。通信系统负责传输监控和收费系统的信息，保持各部门间通信畅通，并为内部和外部建立联系。它是交通信息的主要传输载体，为各种网络服务和会议电视系统提供通道。监控系统由控制、监视、情报、传输、显示设施和控制中心组成。信息中心计算机系统采用局域网结构，接入视频、数据和语音信息，构成多媒体信息平台，具备良好扩展性。监控软件工程采集外场设备信息，分析处理并发布路况信息。收费系统采用智能化技术管理高速公路收费，包括收费业务、清分结算、信用管理和运营数据管理。数据通过两种链路传输：收费车道/ETC门架一收费站一省平台和收费车道/ETC门架一收费站一部平台。数据实时传送到服务器，再处理后通过有线链路发送至省平台或4G路由发送至部平台实现上传。

2 高速公路机电系统智能化运维养护的意义

2.1 提升运维养护效率与精确度

鉴于高速公路机电系统的复杂性与密集性，传统人工运维养护方式已难以满足实际需求。通过引入智能化设备与技术手段，智能化运维养护实现了对系统的自动化监测、故障诊断与修复等功能，进而显著提升了运维养护的效率与精确度。例如，智能传感器与监控系统的应用，能够实时监测并智能化控制高速公路隧道照明系统，根据光线强度与交通流量自动调节照明亮度，不仅优化了照明效果，还降低了能耗与维护成本。此外，智能化运维养护通过远程监控与数据分析，能够实时监测与分析机电设备的运行状态，及时发现问题并进行精准处理，从而进一步提高了运维养护的效率与精确度。

2.2 降低故障率与维护成本

高速公路机电系统面临的高故障率与大维护成本一直是运营管理的难题。智能化运维养护通过实时监测与预测，能够提前发现潜在的故障隐患，从而有效降低故障率并减少维护成本。例如，利用智能化巡检车进行高速公路桥梁、隧道及道路设施的智能巡检，通过高清摄像头、激光雷达等设备实现全方位监测与检测，不仅提升了巡检效率，还降低了人员与设备成本。同时，智能化运维养护能够实时采集与分析设备运行数据，借助大数据分析与预测维护模型，精准预测设备寿命与维护周期，制定合理的维护计划，进而降低维护成本。

3 高速公路机电运维智能化提升策略

3.1 机电设备自动检测技术

目前，我国高速公路机电设备的总量呈现出持续增长的态势，这就对如何统一机电设备的安装型号、参数等提出了更高的管理要求。据研究，我国现有的机电设备中，有一部分设备可以直接通过有线光缆网络接入高速公路专用网络，这类设备被称为直接联网设备；另外一部分设备则是间接联网设备，它们可以通过RS485、RS232等接口与配套的网络电子设备相连接；还有一部分设备是未联网设备，它们既不能接入联网设备，也无法直接连接到专用网络。在高速公路机电设备中，使用最为普遍的是直接联网设备，这些设备可以直接接入高速公路专用网络，或者通过有线光缆连接到网络。这些设备可以进一步细分为日志类设备、标准化协议类设备和私有协议类设备。对于私有协议类设备，其接口设置需要参照生产商提供的接口文档进行针对性配置；而访问标准化协议类设备时，则需遵循标准协议，目前大多数交换机等标准化协议类设备都可以通过SNMP进行访问；访问日志类设备时，则需采用Telnet/SSH等方式，访问设备后可以输入所需的指令。如果设备内部已经设置了Syslog，那么也可以通过输出并分析日志来获取设备运行的实时信息。对于间接联网设备，工作人员可以通过网络访问设备的内存、端口以及分析日志等方式，来判断机电设备的状态。而对于未联网设备，为了获取其运行数据，需要在设备前端配置数据采集终端，通过无线方式获取数据信息，并将这些信息发送至相应的分析平台进行处理。

3.2 专家系统

专家系统是人工智能技术中不可或缺的组成部分，其工作原理在于依托现有的知识库，对设备故障信息进行智能化的深度分析。通过对专家数据库的查询，系统能够提供针对性的故障处理方案。此外，专家系统还会对历史数据进行系统的统计与调查，并通过比对类似故障信息，提出行之有效的解决方案。在处理故障后，所有的处理方案、诊断技术细节以及故障数据均会被妥善保存在专家系统中，作为新的参考条目以供未来使用。随着专家系统的持续运行和时间的积累，其数据库中的信息量将不断增长，分析经验也将日益丰富。这种累积的知识与经验形成了智慧运维诊断的基础，使得专家系统能够在运维工作中发挥更大的作用。值得一提的是，专家系统还具备关键字模糊匹配和数据检索分析的能力。当用户输入关键字时，系统能够智能地匹配相关数据，并对用户提出的问题提供有针对性地指导建议。此外，专家系统还能够自动化进行数据分析，研判可能出现的故障原因，进而提示用户开展相应的巡检养护工作，以显著提升运维效率。

3.3 时序数据库技术

在高速公路机电设备的运维工作中，传统数据库技术对成本和检修水平提出了严苛要求，需要大量的人工投入和经济支出，才能保障技术的稳定运行。然而，这种技术存在明显的时间属性限制，即在集中、频繁地写入操作下，数据库难以及时刷新。相较于传统数据库，时序数据库的设计以时间维度索引为基础，因此结构更为简洁，易于扩展节点，检修工作也相对简便。在时序数据库的支持下，高速公路机电设备运行管理通常采用三节点Elasticsearch数据库作为存储解决方案，同时使用MySQL来存储应用数据。这种配置能在短短的18秒内完成50条以上的状态信息写入，展现出卓越的数据处理能力。

3.4 智能融合的信息支撑体系

首先，构建一个全面而先进的智能机电运维平台，其功能包括设备台账管理、故障报修处理、定期巡检养护、备品备件管理以及关键指标监测等。这一平台将实现机电设备全生命周期的精细化管理，备品备件的集约化管理，维护养护流程的全流程管理，以及内页资料的标准化管理。其次，我们将推动标准运维的线上化进程。结合现行的制度、流程、规范，运维平台将指导维护人员按照统一标准开展维护作业和预防性养护工作，确保各项任务能够高质量、高效率地完成。此外，我们还将致力于智能运维的升级。通过搭建智能监测平台、故障处置引擎、运维知识库，并融合智能终端应用，我们将实现机电设备的状态监测、异常告警、自动处置以及智能运维，从而大幅提升运维效率和准确性。

4 结束语

总之，随着国家不断推动智慧交通建设进程，以及对智慧化服务标准的提升，机电系统正逐步向数字化和智能化方向发展。传统的机电运维模式已无法满足当前需求，因此，高速公路机电系统亟须对传统运维模式进行改进，以适应智能化运维的升级需求，我们必须提升智能运维能力，同时改进管理理念和模式，以提高运维效率、优化服务质量，最终实现向智能运维的成功转型。

参考文献：

[1]郑敏华.高速公路机电运维智能化提升探究[J].中国交通信息化,2024,(S1):218-219.

[2]孙文侠,何涛.高速公路机电运维管理智慧化发展浅析[J].公路,2022,67(02):386-391.

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