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一、 高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備特點及現(xiàn)狀

1.1高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備特點

（1）系統(tǒng)技術(shù)集成度高：高速公路機(jī)電系統(tǒng)具有較高的集成度，交叉運用了電子、自動控制、通信、電路以及交通機(jī)械等多學(xué)科技術(shù)，從而為該系統(tǒng)的穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。

（2）設(shè)備分布范圍廣，涉及面較大：機(jī)電設(shè)備廣泛分布于高速公路的收費站、沿線隧道及管理場所等地，正因為分布范圍廣，才對信息傳遞的時效性、準(zhǔn)確性有很高的要求。

（3）設(shè)備故障率高，更新速度快：設(shè)計該管理系統(tǒng)，采用了多項技術(shù)，及時進(jìn)行技術(shù)的更新?lián)Q代，才能保證機(jī)電設(shè)備正常穩(wěn)定運行，為高速公路的暢通運行提供堅實的保障。

1.2高速公路機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀

近年來，高速公路通車總里程不斷攀升，配套機(jī)電設(shè)備的使用量也與日俱增，得益于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新設(shè)備也層出不窮，并得到廣泛的應(yīng)用。針對不同類型的機(jī)電設(shè)備，其維修方式也存在一定的差異，可將其劃分為如下3種模式：

（1）事后維修模式：該模式的維修難度低且成本低，但時效性較差，在判斷機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)問題后，才開始維修，無法及時維修機(jī)電設(shè)備，影響設(shè)備的正常使用。

（2）預(yù)防維修模式：該模式是通過制定例行巡檢劃，運用相關(guān)技術(shù)制定并實施有效的預(yù)防措施，避免電設(shè)備出現(xiàn)故障。其優(yōu)點在于采取預(yù)防措施，消除故障隱患，將機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障的概率降到*低，其缺點是需要定期巡檢，消耗較高的人力物力。

（3）生產(chǎn)維修模式：①該模式在機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用，涵蓋了預(yù)防、事后維修模式，同時還對維修模式進(jìn)行了創(chuàng)新發(fā)展，在機(jī)電設(shè)備的設(shè)計階段，就已將其穩(wěn)定性內(nèi)容綜合考慮在內(nèi)，立足于常規(guī)保養(yǎng)，實現(xiàn)統(tǒng)籌維修，兼具各種維修模式的優(yōu)點。②機(jī)電設(shè)備的管理具有一定的周期，可據(jù)此將設(shè)備生產(chǎn)維修劃為設(shè)置階段和維持階段，前一階段的主要內(nèi)容側(cè)重于設(shè)備的規(guī)劃、設(shè)計以及交付運行方面的內(nèi)容，主要是在施工環(huán)節(jié)的主要性能實現(xiàn)，后一階段的內(nèi)容包含設(shè)備交付后的使用、運維以及報廢等內(nèi)容，主要是在使用環(huán)節(jié)開展維保工作。

2 高速公路機(jī)電設(shè)備存在的問題

高速公路機(jī)電設(shè)備管理主要有日常維護(hù)、定期巡檢、問題排查以及系統(tǒng)升級等，管理內(nèi)容較多，且具有較高的難度。機(jī)電設(shè)備管理方面，因為維修規(guī)范制度內(nèi)容不合理、專業(yè)度較低等問題，導(dǎo)致設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)不一致、內(nèi)容不規(guī)范，管理手段不全面，各類機(jī)電設(shè)備不能發(fā)揮*大效率。

（1）機(jī)電設(shè)備管理具有較高的專業(yè)度，各類網(wǎng)絡(luò)、電力、自動化及通信設(shè)備屬于其管理范圍，設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，要提升工作效果，配備具有一定專業(yè)技能的工作人員?，F(xiàn)階段，還未建立起科學(xué)完整的機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)，管理工作水平較低，工作人員專業(yè)技能參差不齊，且人員配備不足，嚴(yán)重影響公路機(jī)電設(shè)備的正常維修保養(yǎng)。為解決上述問題，要求規(guī)范維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，組建專業(yè)的人員隊伍，配備充足的人員數(shù)量。此外，因為公路機(jī)電設(shè)備使用量越來越多，道路汽車通行量快速增加，需要進(jìn)行大規(guī)模的系統(tǒng)升級，但機(jī)電系統(tǒng)擴(kuò)容、技術(shù)升級等方面，缺乏統(tǒng)一、規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。公路機(jī)電設(shè)備投入使用幾年后，其設(shè)計能力就已無法滿足現(xiàn)實需求，開展系統(tǒng)擴(kuò)容與升級

（2）設(shè)備管理系統(tǒng)的智能化、信息化程度較低，由于未搭建完備的數(shù)據(jù)庫，設(shè)備入庫信息不完整，無法有效管控各類數(shù)據(jù)信息，信息資源的價值不能充分體現(xiàn)出來。

（3）機(jī)電設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，自動檢測系統(tǒng)有時未開啟，致使無法準(zhǔn)確及時檢測公路交通狀況，安全隱患較大，予以解決。

（4）未實現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備的全生命周期過程管理，因為沒有運用現(xiàn)代化信息技術(shù)，無法快速獲取機(jī)電設(shè)備的使用年限、故障頻次及維修時間等內(nèi)容信息。

（5）還未共享各類資源，不能形成合力。采購使用的機(jī)電設(shè)備不同，需要采用不同的維修技術(shù)，按路段劃分機(jī)電設(shè)備維修任務(wù)，工作人員有各自分工，只負(fù)責(zé)維修某段公路的機(jī)電設(shè)備。維修技術(shù)及資源不能交流共享，嚴(yán)重影響到設(shè)備維修工作的質(zhì)量。

3 智能化高速公路機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)的提出

現(xiàn)階段，高速公路機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)主要有收費、通信、監(jiān)控及供電系統(tǒng)構(gòu)成，各個系統(tǒng)發(fā)揮著各自作用，服務(wù)于高速公路的正常通行。該文以某高速公路為研究對象，設(shè)計出高速公路機(jī)電設(shè)備智能管理系統(tǒng)，公路總里程為3.452km，設(shè)置有238個收費站，78對高速服務(wù)區(qū)，沿線共有15座隧道，配套安裝有十萬多套機(jī)電設(shè)備。結(jié)合該路段的實際情況，制定科學(xué)的機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)管理維護(hù)模式，主要為自行維護(hù)，輔以專業(yè)維護(hù)。

3.1設(shè)備管理系統(tǒng)的總設(shè)計

使用B/S架構(gòu)開發(fā)設(shè)備管理軟件系統(tǒng)，用戶無需下載安裝客戶端，可隨時隨地使用，不存在任何限制，服務(wù)區(qū)的負(fù)載可得到極大緩解?；贐/S架構(gòu)的應(yīng)用，設(shè)計三層架構(gòu)，并根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型，劃分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層及數(shù)據(jù)訪問層，機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計過程中，實現(xiàn)與移動端的交互使用，系統(tǒng)架構(gòu)共由三部分組成：①前端的功能頁面系統(tǒng)功能可以用戶實現(xiàn)良好的交互作用。②后臺服務(wù)端邏輯，可查詢后臺數(shù)據(jù)邏輯，并根據(jù)實際需要作出修改。③手機(jī)移動App，便于用戶使用該系統(tǒng)。

3.2設(shè)備系統(tǒng)的功能模式設(shè)計

該系統(tǒng)的主要功能為設(shè)備維修管理、倉管、維保管理、數(shù)據(jù)管理、車輛管理以及系統(tǒng)設(shè)置管理等。

4 智能化高速公路機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)的實測

通過具體分析該系統(tǒng)的維護(hù)管理功能模塊可知，在設(shè)備操作者遇到設(shè)備故障問題時管理系統(tǒng)會及時將故障信息傳送至設(shè)備維修人員，后者在管理系統(tǒng)頁面填寫保修單提交資料后，開展機(jī)電設(shè)備維修工作。

設(shè)備管理系統(tǒng)的維修模塊中，設(shè)計有各種功能表單，用于設(shè)備故障報修、派修、維修以及費用核算等，具體流程維修流程如下：

（1）設(shè)備出現(xiàn)故障后，需要在管理系統(tǒng)中報修，填報故障出現(xiàn)時間、故障表現(xiàn)及所處位置等信息。

（2）錄入完信息后，會向工作人員出具派修單，接收到后開始維修工作，并將維修信息填在維修單上，主要內(nèi)容為維修時間、采用的方式、工作結(jié)果及完工時間等。

（3）系統(tǒng)接收到工作人員填報的維修單后，會審核其內(nèi)容結(jié)果，而且有專人對維修工作進(jìn)行全過程監(jiān)督，并對維修結(jié)果進(jìn)行檢查，評價維修工作成效。

（4）機(jī)電設(shè)備維修工作結(jié)束后，期間產(chǎn)生的各項費用，系統(tǒng)會做統(tǒng)一的核算確認(rèn)，核定之后，各項費用明細(xì)及類別會在管理系統(tǒng)中顯示，同時工作人員的工作成果、工作態(tài)度評價信息也能在管理系統(tǒng)中查詢。

通過開展設(shè)備管理系統(tǒng)實測可知，運用該系統(tǒng)，一方面能快速排查機(jī)電設(shè)備的故障問題，做好故障隱患預(yù)防，減少出現(xiàn)的概率。另一方面當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題后，能快速響應(yīng)并實施維修，設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率得到明顯提升，確保高速公路安全暢通。此外，還可準(zhǔn)確監(jiān)控設(shè)備修的費用支出，提高維修費用的實效，杜絕額外開支。

5 高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)

5.1概述

近年來，我國的高速公路發(fā)展非常迅速，已形成遍布全國的高速公路網(wǎng)，它在對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)的同時，也對高速公路管理及運營的自動化、智能化提出了嚴(yán)峻的考驗。高速公路自動化管理系統(tǒng)一般由通信、收費、監(jiān)控和供配電4個子系統(tǒng)組成，而通信、收費和監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)是供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)對高速公路沿線的變電站內(nèi)的高低壓配電設(shè)備、發(fā)電機(jī)、變壓器、UPS、EPS、外場照明、隧道內(nèi)的理地式變壓器與照明、通風(fēng)及排水等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行實時分布式監(jiān)控和集中管理,實現(xiàn)無人值守,確保高速公路安全暢通,提高自動化管理水平,降低機(jī)電設(shè)備的運行維護(hù)成本。

高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)包括隧道變電所、服務(wù)區(qū)變電所、收費站變電所、沿線箱式變電站、互通樞紐、路燈電源、風(fēng)機(jī)控制箱等區(qū)域的電力綜合監(jiān)控。

電力監(jiān)控子系統(tǒng)功能

實時監(jiān)測

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。

詳細(xì)電參量查詢

在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線。

運行報表

查詢各回路或設(shè)備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等.

實時報警

電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位，保護(hù)動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時語音報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警。

歷史事件查詢

電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

電能統(tǒng)計報表

電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。

用戶權(quán)限管理

電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

遙控操作

電力監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。例如配電系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的主界面點擊相應(yīng)的斷路器遙信點調(diào)出遙控操作界面，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。