蒋中华
四川达陕高速公路有限责任公司
摘要：交通运输基础设施是经济发展的重要基础设施,交通经济亦是国民经济、地区经济及世界经济的重要内容。随着经济社会不断发展，交通运输基础设施在经济社会中的作用越来越重要。在国民出行与货物运输中，高速公路占据着举足轻重的地位。国内高速公路系统近些年获得了非常好的发展，伴随着科技的飞速发展，高速公路智能化智慧化程度也越来越高，涌现了许多机电设备。虽然机电设备的增加为高速公路的运营管理工作带来了很大的便利，但同时也给高速公路维护检修带来了不小的压力。面对这样的背景，国内高速公路系统需要注重提升高速公路机电设备运维管理能力，选择科学手段做好高速公路机电设备运维管理工作，确保高速公路能够高效稳定运行。工作人员需要创建专业数据捕捉系统用于保障机电设备的智慧运维，这样才能更好地发挥机电设备在高速公路系统中的作用。
关键词：高速公路；机电设备；智慧运维
前言：国内交通领域近些年一直朝智能化智慧化方向发展，智慧管理已经成为高速公路机电设备管理常态。近些年，高速公路中的机电设备类别与数量越来越多，作用越来越明显。机电设备需要定期检修维护，有着比较高的养护代价和养护成本，为提高机电设备性能，延长机电设备寿命，需要工作人员定期检修和维护机电设备。如果机电设备运转中出现问题，需要工作人员能够快速找出问题原因，及时处理与调整，确保高速公路运维系统能够稳定、可靠运行。
一、信息采集系统的框架
在高速公路的机电运维系统中，信息采集系统是非常重要的构成。本文将对信息采集系统的框架进行研究，包括前端的采集服务器以及后端的中心平台。对于信息采集系统来说，上述两个模块十分重要。前端的采集服务器能够实现对机电设备运行数据的全面整理和汇总，并将数据资料发给接收模块。一般来说，前端采集服务器承担的信息负荷非常大[1]。采集服务器需要汇集很多信息，有着庞大的数据传输量。通常情况下，采集服务器采集获取的信息被整理后，能够直接发送给接收服务模块，之后，系统中的预处理模块就能得到机电设备当前的性能和数据情况。按照设计文件要求处理数据资料，处理完的数据将被发送到专家系统与数据库，使用专家系统制作数据报告上传给数据库，同时将资料发给工作人员，了解掌握现场所有数据资料。
（一）数据采集
从本文的叙述能够了解到，系统前端数据采集模块能够搜集与整理高速公路设备运行中的所有信息。前端数据的采集模块想要在正常状态下工作，就需要在高速公路每个路段都安装采集数据节点。之后使用采集结点将监测得到的数据信息搜集到一起，发送给接收模块。一般来说，采集节点会将心跳信息发送给接收模块，根据设定的周期节点，定时发送心跳信息[2]。如果连续3个周期节点没有接收到心跳信息，则接收模块将会做出判断，认为采集结点此时连接中断，直到能够持续性收到心跳信息，才重新恢复连接。如果心跳信息采集中，无法接收采集点心跳信息，表明中心平台此时处于不可采集的状态，同时向外界发出报警信息，提醒维护人员进行检修。
数据资料的采集需要工作人员运转设备前制定采集原则，节点需要拥有订阅规则消息的功能。系统运转的时候，如同手机蓝牙配对一样，采集节点和中心平台互动中，发送信号并请求下载平台采集数据与规则，之后将采集规则存储到对应位置，以便后期接收和读取。工作期间如果发生了采集规则变动，则配置信息模块时，需要快速将各种最新的规则发送给采集模块。系统运转的时候，如果中心平台与采集结点出现连接问题，需要先下载所有数据，将数据存储到相应模块，等待连接重新恢复以后重新传输。传输数据的时候，必须以固定的顺序操作。顺序为当前时间最近的信息最早上传，完事以后销毁信息[3]。系统使用该原则上传信息是为了能够更好地保护信息和数据安全。此外，如果发生意外，出现故障，则该原则能够真实有效反馈设备此时状态。一般来说，该系统使用SQLite存储数据，没有很多的数据库消耗量，所有机型电脑都可以操作，能够跟各种各样的程序语言对接。
（二）接收服务
在信息采集系统中，采集接收服务模块为系统后端，需要系统后端可以支持很大的并发请求量。当然这样的模式必然容易引起采集服务模块出现单点故障问题。如果系统只存在一台用于信息接受的服务器，则很有可能会出现中心平台中断连接的情况。为保障采集接收服务模块能够正常运转，提高工作效率，需要使用服务器集群保障负载均衡性，提高设备吞吐量，处理各种接收获得的数据与信息，提高后端系统稳定性和安全性。
二、机电运维需求
（一）统一监管
高速公路机电系统包括很多内容，除了收费、监控系统，还有隧道机电以及通信等系统。高速公路多数拥有非常庞大的规模，包括各种设施与程序，设备种类繁多数量庞大，所以有些时候机电设备运维做不到充分、准确地把握每一个信息，也难以综合调查与解析情况，为故障判断提供参考。对此机电系统运维，有必要使用统一监管。
（二）高维护效率延长设备寿命
因为高速公路有着庞大的机电设备规模，所以施工所需要的时间通常比较久，每次都会有大量单位参与施工。如果此时没有统一通用的信息交流渠道，必然会对后期维护成效造成巨大影响。
若只在维护期间，才用上下传达的方式，机电设备如果有问题，必然会导致设备修理效果降低，耽误报备时间，无法保障维护工作有序进行。无法共存信息和长久保存数据，将限制设备作用。维护人员需要做好设备维护工作，才能延长设备寿命。
（三）数据共享
市面中有许多厂家可以提供机电设施，五花八门的机电设备性能大不相同，性能参差不齐。部分厂家设备使用的是封闭系统，无法共享解析性能，影响了运维管理的统一化操作。不同路段机电设备的备件和信息无法综合管理，容易影响系统运维质量。
三、高速公路的机电设备智慧运维技术介绍
（一）自动监测
近些年，国内高速公路中的机电设备数量和种类越来越多，各种各样的参数与型号，使得机电运维中，统一管理成为最大的问题。当前国内的机电设备中，部分设备能够使用有线光缆和高速公路的专用网络连接到一起，也有一些设备可以使用RS485和RS232接口连接网络设备。以上设备又称间接联网设备，现实社会中无法和联网设备、专用网络连接的属于未联网设备的一种。
高速公路的机电设备使用有线光缆和高速公路专用网络连接称作直接联网设备。这类设备包括私有协议类、日志类、标准化协议类。间接联网设备用分析日志、访问设备内存或端口的方法就能了解设备此前运行状态。不能联网机电设备需要工作人员提前准备好采集终端，安装在设备当中，使用无线方法采集获得的数据资料发给对应平台。
（二）Lora
该技术中文名称远距离无线电，是对扩频技术的进一步发展，属于远距离、无线传输技术，特点是稳定、低能耗、远距离、低成本。该技术可以根据接受的信号信噪比强弱，选择扩频因子实现原处理传输。之所以高速公路机电设备运维系统中能够使用该技术，是因为该技术与其他手段相比，经济成本低，有着良好适应能力。使用传感器完成了各种数据测量，获得的数据最后会发送给远端的采集服务器，实时监控未联网设备，该技术局限性比较明显，不过能耗很低，甚至只需要使用电池就足以供能，维持系统运行。如果设备停电，就会对该技术的使用造成明显影响。近些年有大量科学家对该技术进行了研究，最后结果是太阳能电池的使用能够延长技术使用寿命。
（三）专家系统
使用这一技术，工作人员就能准确且高效率检修设备。若此时设备有问题，系统将会使用过去的经验，智能诊断问题，采取最合适的方法处理故障，精准维修设备。此外，系统还能记录问题发生原因，及时将最新的故障处理经验储备到数据库，更新数据库中的故障应对办法，为以后遇到类似问题提供参考。最初使用专家系统的时候，因为经验不足以及可供参考案例匮乏，所以效果并不明显。但专家系统拥有学习能力，在不断积累经验和知识的同时，专家系统功能将会越来越丰富，技术将会越来越成熟，其最终所形成的的云数据将会成为故障检修最有力的工具。另外，专家系统使用语义分析技术能够模糊匹配故障关键字，并检测得出故障原因。专家系统可以分析与记录机电设备实际情况，如发生问题则判断故障原因，告知工作人员修复与处理。专家系统还可以把分析结果发给移动终端，发出预警，提示工作人员及时处理。
（四）时序数据库
在高速公路的机电设备检修中，时序数据库也是非常好用的技术手段。过去的数据库技术，不仅检修要求高，同时成本投入也比较大。时序数据库时间属性突出，根据存储、时间维度索引数据设计数据库。该技术经济成本相对划算，结构十分简单，可以增加节点，工作人员检修并不困难。高速公路机电设备当前使用MySQL与Elasticsearch两个数据库存储数据。时序数据库，数据写入平稳、持续、高并发高吞吐，信息读取、数据分析、数据挖掘能力强，靠着时序数据库，能够高效解决信息量大和数据分析工作繁杂的问题，满足智慧运维的服务需求。
四、高速公路的机电设备智慧运维建议
为了确保高速公路的机电设备能够稳定且长久运行，需要全面提高运维管理效果，以防发生各类故障。
首先，应做好设备使用环境检测工作。因为高速公路系统的机电设备多用于室外，故运行期间，受外界环境影响比较明显，尤其是温度和天气。所以运维管理机电设备期间，环境监测是很重要的事情，应注意空气湿度、环境温度的变化，全面调节机电设备的运行状况，以防出现系统运行故障问题。
其次，应做好机电设备更新工作，按照现场环境和工作需求，及时补充最新的技术资源和设备。引进使用先进技术、先进设备才能提高系统运维智能化、自动化水平。先进机电设备的引进，施工前需要做好设备质量合格证、生产证书的检查，做好设备调试，保障设备能够稳定、安全运行。旧设备可不直接丢弃，有必要全面测试，保存性能没问题的零件作为备品备件，这样既能控制设备维护成本，同时也可减少资源浪费。
结语：本文对高速公路的机电设备智慧运维进行了研究，并分析了信息采集系统、智慧运维系统。当前高速公路的机电智慧运维广泛使用自动监测、Lora等技术。上述技术能够高效率维修机电设备故障，提高了技术设备故障处理能力，确保了高速公路机电设备能够稳定、可靠地运转，是今后国内高速公路系统可持续发展必须重视的技术。
参考文献：
[1]胡贵发.高速公路机电工程供配电系统施工质量控制[J].工程建设与设计,2021(10):185-186+189.
[2]张庆妹.高速公路机电设备维护管理系统信息化研究[J].设备管理与维修,2021(10):105-106.
[3]滕宇,赵勇.高速公路机电工程的智慧供电设计[J].公路,2021,66(05):210-212.