高速公路机电系统的智慧运维模式应用

马亚栋

（山东通维信息工程有限公司，山东济南 250000）

1 研究背景与意义

高速公路是城市经济发展中必不可少的一部分。因此，在建设过程中，要结合当地的具体情况进行规划和设计。由于高速公路具有良好的通行能力、速度快等特点，运行的可靠性强于传统公路系统。但随着社会的发展，对高速路的运维管理也提出了更高的要求。

其一，交通量大时，需要借助大型设备来完成运维工作。当车辆进入到高速状态后，如果线路出现拥堵，就需要借助更先进的技术实现安全、高效运行，从而提高高速公路的运营效率。

其二，随着人们对交通需求的不断增加以及城市规模的逐渐扩大，要通过智能化设备进行运维工作，在解决现有问题的同时，保证安全出行、减少事故发生。当前，我国已经有很多企业应用了机电系统自动化管理系统，并在实际运用中取得了较好的成效，但仍然存在着一些问题，比如管理水平不足、系统不够完善、缺乏专业的技术人才等。因此，将针对高速公路机电运维现状进行分析和研究。

2 高速公路机电系统智慧运维模式研究

2.1 高速公路机电系统的结构

高速公路机电系统是由多个子系统组成的，其中包括电源、中央控制器等，在这些子系统中又包含了设备管理、运行监控、故障诊断等诸多功能。首先，从整体来看，在开展运维工作之前，需要对相关硬件以及软件设施进行全面检查。其次，将所有的数据信息输入计算机中，再通过网络技术与人工相结合的方式，实现系统内部各个功能模块之间的连接。最后，要保证整个高速公路机电体系能够正常运转，在系统运行中需确保各个子系统之间相互连接，并将整个机电设备内部的数据信息通过通信技术与人工方式实现联系，从而有效提升高速公路机电系统的整体结构中各功能模块之间的工作效率[1]。

2.2 高速公路机电系统智慧运维模式的研究方法

通过对国内外相关文献进行分析，可以发现，国外对于智慧运维模式的研究已经取得了一定成果，但是国内在这方面还处于起步阶段。

智能化是指利用计算机、信息处理等方面的知识，建立各种事物之间的相互联系而形成的一种整体性概念，并能够将其有效运用到工程领域中；人工智能就是对人脑进行综合分析后做出判断，从而达到自动控制的目的，并在此基础上对人脑进行整合，使其智能化的能力可以在工程领域发挥更大的作用。因此，需要将人工智能技术和相关理论进行结合，通过对智能化运维模式的研究，能够更好地实现智能化的工程应用。

2.3 高速公路机电系统智慧运维模式实例

2010年，我国高速公路机电系统智能化已经达到了较高层次，并取得了一定成效。但是，目前很多企业对该系统仍然处于初级应用阶段。

2.3.1 运用智慧运维模式进行故障诊断。将设备运行状态信息作为基础数据录入计算机，利用故障分析软件对设备的参数进行统计与分析，通过现场检测结果确定是否存在问题，并采取相应的措施解决这些障碍，以提升高速公路机电系统的智能化水平。另一方面，对高速公路机电系统智能化的应用，也可以进一步提高设备的运行状态，从而提升故障的诊断能力，保障运行安全[2]。

2.3.2 运用智慧运维模式进行故障维修。通过在智能运维平台采集到的数据和参数，判断高速公路是否正常运转。将这些数据与实际情况相比较，从而判断出是什么原因导致了事故或问题的发生。在检修过程中，将相关内容记录下来，并进行分析、处理，以确保设备的正常运行。

3 高速公路机电系统智慧运维模式的需求分析

3.1 系统运行环境

3.1.1 硬件环境。在系统运行过程中，必须保证设备的稳定，确保其能够正常工作。其中包括电源、开关等相关器件，系统内温度和湿度的控制装置，数据采集器与数据传输通道，信号接收设备等，都应满足良好的兼容性及稳定性要求。

3.1.2 软件环境。这是实现机电故障诊断技术的应用效果的基础条件之一，在具体操作中，需要对运行状态进行实时监控并记录信息，确保检测结果准确无误、稳定可靠[3]。

3.2 性能要求

在高速公路机电系统的运行过程中，由于受到设备自身性能、外部环境、外界条件等因素的影响，导致在故障发生时难以确定故障点和对应位置。因此，为了提高运维工作的效率，需要对不同类型的问题进行分析。首先，要明确系统内各个功能部件之间存在着哪些共同特性。其次，有针对性地制定出合理、可行的方案，并建立相应的标准体系，保障运行流程的顺利实施。最后，在设计好的设备中选择合适的型号及规格，从而保证整个机电设施能够正常、高效运转，并为后续的故障处理提供必要条件。

3.3 高速公路机电系统智慧运维的特性

3.3.1 实时性高速公路机电系统的运行状态是一个动态变化过程，因此在进行运维工作时，必须及时处理故障信息，并将故障信息反馈到决策层。

3.3.2 灵活性、可靠性和可扩展性能好。由于设备本身具有一定的非线性特征，其自身参数之间存在较大差异，导致了其无法适应不同类型和层次复杂环境下的运行需求，并且会随着时间的推移不断变化，系统运行状态也会随之发生变化，因此，需要运维人员灵活处理。

4 高速公路机电系统智慧运维模式的构建

4.1 高速公路机电系统智慧运维模式构建的问题

当前，高速公路机电系统智慧化运维模式主要存在以下几个问题：首先，在进行构建时没有充分考虑实际情况。由于缺乏对相关资料信息、数据等方面的了解，且应用经验不足，导致了现阶段我国在高速公路机电系统智能化的应用过程中，存在一些缺陷。其次，缺少专业团队指导与管理，造成维护工作中故障处理不及时、效率低下，进而影响了整个高速公路机电系统正常运作。再次，在进行运维模式的构建与完善时，缺乏专业人才。

4.2 构建思路

高速公路机电系统的运维工作在整个项目实施过程中，是十分重要且关键的内容。因此，想确保工程质量及施工效率，首先要建立一套完整、科学、合理且符合实际情况、切实可行的监控与分析体系。

构建方案时应该考虑到以下几点：

一是对于设备的故障问题，可以采用智能化检测方法进行诊断；

二是根据现场环境条件确定系统性能指标是否达到要求，同时还需要对数据的处理能力等做出综合评价；

三是在进行运维工作时，需要保证系统的可靠性和安全性，还要对数据的质量做出综合评价。

4.3 关键环节

在进行数据处理的过程中，需要对关键节点进行有效监控，保证其能够满足当前的运维工作需求，如果发现问题，要及时通知相关部门并立即解决。

首先，要建立起完整的系统平台和信息共享机制。其次，构建出完善、高效且科学规范的运行管理体系、标准化流程操作程序等制度。最后，在高速公路机电设施管理系统中引入先进技术手段，保障数据处理过程的质量，确保其能够实现有效监控的功能及准确性的要求，使设备性能符合标准要求[4]。

4.4 高速公路机电系统智慧运维模式构建的保障

4.4.1 数据信息的处理。高速公路机电系统在运行过程中，可能出现设备发生老化、零部件受损等各种故障。因此，需要对这些问题进行及时、有效的分析、处理。可以通过建立完善的数据库，对数据进行收集和存储，来解决以上问题。同时，也要加强对软件应用相关技术的研究与探讨工作，不断提高软件开发水平以及硬件设施性能，建设系统运行信息共享机制，促进机电运维管理的信息化发展进程。

4.4.2 建立完善的运行管理机制。通过对系统进行有效的维护和升级，提高整个机电运维的工作效率，保证数据信息能够在故障发生前得到及时处理。另外，还要加强对软件、硬件设备的使用以及检修能力等方面的保障措施建设，不断提升相关工作人员的技术水平与素质修养。

5 智慧运维模式的应用

5.1 智慧运维工程

5.1.1 智能数据采集。高速公路的运行状态是指车辆在高速公路上的行驶状况，包括车流量、车速、路况等。因此，需要对这些信息进行及时的收集和分析。通过分析，了解当前高速公路的运营情况是否符合标准。同时，还能够根据不同路段上出现的问题，采取相应的措施，从而保证道路系统安全、高效运转。

5.1.2 智能数据处理与应用。信息化时代，是保证高速公路高效运行的基础和前提，也是提高运营效率、减少成本费用的重要手段。

5.1.3 智能数据采集系统在公路机电项目中占有举足轻重的位置。该系统对车辆信息进行收集与分析，在传输到计算机平台的同时，还将反馈至调度中心、安全管理部门等相关机构中去，从而实现整个高速公路机电管理系统的有效运转。

5.2 智慧运维运营

智慧化运维是高速公路机电系统的智能管理模式，其主要内容包括：

5.2.1 对设备进行定期维护、保养和维修。通过使用自动化监控装置，保证数据在传输过程中的信息安全，利用网络技术建立一套完善的运行监测体系。在日常工作中，可通过自动识别故障点与报警器等功能模块，实时动态检测设备状态。同时，还可以根据现场的实际情况设置系统参数值，以达到有效解决机电设施问题的目的，提高运行效率的同时，降低运营成本，减少资源浪费，避免人为因素影响。

5.2.2 对系统数据进行有效分析，并将其转化为可量化、直观化的数字信息。通过运用先进的技术手段，实现对设备运行情况的实时监测和控制。

5.2.3 建立数据管理机制，并利用大数据库为智能化运维提供基础保障。

5.2.4 实现数据共享，在系统中使用智能化管理机制，对设备的运行情况进行有效监控。

5.2.5 对机电设备运维进行有效管理，通过数据分析，可以发现设备运行中存在的问题，并使用数据分析和监控机制进行及时调整，通过对设备运维的实时监测，有效提高机电的运行质量，降低安全事故的发生频率。

5.3 智慧运维服务

在高速公路机电系统中，智慧运维服务主要包括：

一是提供维修、维护人员的信息，对设备进行定期检测和管理。

二是提供故障诊断与排除服务。

三是根据检修数据分析和处理结果，制定合理的运维计划及方案。

四是对系统运行情况进行监控，并采取相应的措施解决问题，或发生事故后立即停止作业，以保证行车安全。

五是提供远程在线监测、报警等功能，并通过网络技术及时发布相关信息给机电部门的负责人员，以便快速、高效地解决问题。

六是通过对机电设备的维修、维护和故障排除，使系统运行状态实现安全、可靠，并能够在出现事故后及时、有效地予以解决。

目前，我国高速公路已经实现了自动化控制。但从实际的应用效果来看，仍然存在一些问题。例如，由于人员流动性大导致的运维效率低，缺乏必要的管理措施及技术支持，没有完善、统一的标准规范指导工作等，由此造成了数据信息不准确、不及时等现象，影响了机电设备的运行状态和故障排除能力，对高速公路机电系统的正常运行带来了不利影响。

6 结语

对高速公路机电系统的现状、问题、发展趋势等方面进行了归纳、总结，提出了基于物联网应用技术的运维模式在高速公路中应用的可行性，并对未来的智能化发展进行展望。

目前，我国相关研究还处于起步阶段，但是随着社会信息化程度的不断提升、交通运输需求的日益增加以及交通基础设施建设规模的逐渐扩大，国内的学者也开始着手深入探索智慧城市道路运输智能系统与设备管理问题，并基于大数据对运维工作、流程等方面展开了广泛而深入的讨论。在研究过程中也发现了一些新的问题，比如运维模式与设备管理、数据采集与处理等方面。

通过对相关文献资料和实地情况调查可以看出，目前我国对高速公路机电系统的智能化应用还处于起步阶段。未来，随着物联网技术的不断普及，将会有越来越多的学者投身于此领域，并将研究成果推广到实际应用中。同时，随着智能化技术的不断成熟，其在高速公路机电系统中的广泛应用，也为我国今后在相关领域的研究提供了重要的借鉴。此外，通过对运维模式的深入研究和分析可知：首先，运用现代信息技术手段，可以对高速公路的运行情况进行信息监控、调度等工作。其次，利用网络化智能设备，可实现数据共享以及管理自动化。再次，需要进一步完善系统功能，并将其与信息化处理相结合，从而提高整个工程的质量水平及效率，促进高速公路机电系统的有效运行。