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  • 智慧高速机电设备全生命周期管理平台研究

    2018-09-30 09:11:24 来源:www.its114.com 作者:吕宝贵 陆惠丰 评论:
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    1、引言

    自1984年国务院第54次常务会议作出“贷款修路,收费还贷”的重大决定,收费公路政策的实施,打破了公路建设单纯依靠财政投资的机制束缚,形成了“国家投资、地方筹资、社会融资、利用外资”的多元化投融资格局,对我国公路tengbo9885手机版的跨越式发展起到了至关重要的作用。截至2016年底,我国高速公路总里程达到13.10万公里,里程规模居世界第一位。

    以高速公路为代表的公路基础设施的快速发展,大幅提高了公路通行能力和运输效率,促进了我国经济社会持续健康发展。今后高速公路的建设仍将是我国基础设施建设工作的重点。在《“十三五”现代综合tengbo9885手机版运输体系发展规划》中,高速公路的建设目标是到2020年基本覆盖城区常住人口20万以上的城市,并实现智能技术的广泛应用。tengbo9885手机版基础设施、运载装备、经营业户和从业人员等基本要素信息全面实现数字化,各种tengbo9885手机版方式信息交换取得突破。

    随着高速公路的逐步建设,高速公路机电系统设备规模日益庞大,未来我国高速公路机电系统将逐步进入运营维护阶段。已经有越来越多的高速公路管理者认识到原有的“重建设,轻管养”的高速公路机电系统建设方式无法满足其长远的运营需求,亟需在系统建设初期就统筹考虑机电系统建设和设备全生命周期管理的需求,打破传统的“建设、管理与运维”离散状态,“集成化、一体化、智慧化”应该是高速公路机电系统管理的重要发展趋势。

    2、高速公路机电系统运维现状

    系统复杂稳定性差

    高速公路机电系统是根据高速公路管理需求,综合应用计算机技术、通信技术、自动控制技术的综合应用系统。随着高速公路机电系统的发展,各类新技术在系统中得到了应用,利用视频检测、电感检测、地磁检测、激光检测、雷达检测、光电诱导技术的产品层出不穷。各类技术在为高速公路机电管理工作提供便利的同时也导致系统的复杂度进一步提升。而短板效应导致机电系统的稳定性差,因为某些设备故障而导致整个机电系统的可用时间大幅度降低的情况屡见不鲜。

    产品质量参差不齐

    随着我国高速公路的建设规模扩大,高速公路机电系统的管理理论和管理系统发展迅速,大量厂家积极投入力量进行产品开发。机电系统专用产品功能单一,价格低廉,技术门槛不高,导致同类产品竞相推向市场。而中国幅员辽阔,西北地区的寒冷多尘与东南沿海的盐雾腐蚀对设备有着不同的质量要求。未经广泛应用的产品显然无法适应这样的复杂环境,客观上为高速公路机电系统的稳定运行带来极大风险。

    低造价导致维护费用高

    高速公路机电系统在设计和建设过程中进行方案比选时,低造价方案常常胜出。系统建设完成后运维管理人员开始接收系统并展开运维工作,低造价带来的低质量高维护费用问题凸显。频繁的设备故障不仅导致运维费用增加,而且导致系统可用时间减少,影响到高速公路的正常管理。

    存在建而不用问题

    随着人民生活水平的提高和科学技术的进步,高速公路机电系统管理内容也不断的发生变化。新设备随着新技术发展逐渐应用在机电系统中,也有部分设备逐渐被淘汰。缺乏对先进技术的敏感性和对高速公路管理认识的滞后性导致高速公路机电系统存在建而不用现象。比如高速公路应急电话随着手机的普及而逐渐失去作用。

    3、高速公路机电设备管理需求

    随着高速公路服务水平的提高,机电系统的功能和复杂性日益增加,机电设备的运维管理工作变得越来越重要,难度也不断提升。仅仅依靠人工手段,难以满足运营管理需求。

    现阶段高速公路机电设备管理需求主要包括:

    通过信息化手段为机电设备的运维管理工作提供一个客观、严谨、可量化的标准和规范,保障机电系统的可用性、可靠性和安全性,保证各业务系统的正常运转,为高速公路使用者提供高质量的服务。

    通过信息化手段为高速公路管理者提供一个管理工具,有效避免资产管理的无序性、维护单位工作的随意性、预算管理的不确定性等问题。

    通过信息化手段达到机电设备运行状态的自动检测与提前预警,并建立有效的应急处理预案和自动处理流程。实时监测设备状态,提高高速公路各机电系统的可用时间。

    通过信息化管理手段,积累运营维护过程中的经验,对各子系统和设备的可用性、维护费用、故障率做出真实评价,为后续高速公路规划设计提供经验。

    4、机电设备全生命周期管理平台研究目标

    对于如何建设高速公路机电设备管理平台,相关研究也在不断深入。郭晓澎等提出了基于互联网+的高速公路机电设备运维管理系统,使用该系统可以方便的管理机电设备维修备用件,将维修信息以及设备故障信息及时上传,同时可以方便派遣管理人员进行日常养护。该系统对高速公路机电设备供、管、用、养、修五位一体的管理机制建设具有指导意义。钟由彬等提出了基于ITIL 的高速公路机电系统运维标准化管理服务,将高速公路机电设备定义为IT设备的范畴,结合高速公路营运管理中的“保畅通、保安全”特性, 对收费系统、通信系统、监控系统、供配电系统的提供高效、稳定维护服务,并对高速公路的建设提供一条可操作性强的营运维护管理策略。然而,这些研究大多针对于高速公路建成后的运营维护管理,尚未考虑到系统规划与设计过程对高速公路机电系统运营维护的重要性。本文基于现阶段高速公路机电设备运维管理的研究成果,对高速公路机电设备全生命周期的管理平台进行研究。

    为了提高高速公路机电设备的维护效率,保障高速公路机电系统的稳定运行,维护高速公路出行者的生命和财产安全,需要在高速公路新建与改造过程中,研究速公路机电设备全生命周期综合管理平台的建设,纠正高速公路机电系统“重建设、轻管养”的问题,推动“智慧高速机电系统”建设。机电设备全生命周期管理平台的研究目标是在现有的机电设备管理技术的基础上进行扩展,达到机电设备自规划、设计、建设,维护直至报废的全生命周期管理功能。

    高速公路机电设备全生命周期管理平台在完成高速公路机电设备管理的过程中,通过对各类系统的运行效果进行统计分析,指导后续高速公路的规划工作,对于低可用性的系统,结合国家和行业规范,在规划阶段逐步取消建设;通过对各类设备的初始建设费用、维护费用、故障频率、影响范围等综合成本进行统计分析,并将分析结果反馈到机电系统设计阶段,对于综合成本过高的设备,在设计阶段逐步减少其使用范围。

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    5、机电设备全生命周期管理平台体系架构

    机电设备全生命周期管理平台总体架构逻辑上分为信息采集层、信息处理层、信息应用层三个层次。

    信息采集层完成高速公路各机电系统设备状态的采集,包括高速公路监控系统设备、高速公路收费系统设备、高速公路通信系统设备、高速公路监控中心和收费站内机房动力环境设备、机房IT设备等。

    信息处理层完成平台采集到的各类数据的管理和分析,实现事件过滤、事件压缩、事件根源分析、设备故障率、维护费用、维护效率、使用率分析功能。

    信息应用层提供人机交互界面,完成系统管理、巡检、查询、数据展示、统计查询等人机交互功能。

    6、机电设备全生命周期管理平台主要功能

     集成展示

    机电设备管理平台使用多种展示方式,便于系统的运维管理,如GIS展示、三维展示、通信链路关系图展示、电缆链路关系图展示等。通过多种维度,揭示复杂的内外场设施设备之间的相关性。

     性能分析

    性能分析完成硬件设备的核心资源的性能分析,完成核心业务软件业务吞吐量的性能分析,通过对实时性能数据的展现、分析性能数据异常并预警,及时发现系统的潜在问题,保障系统可用性。

     信息采集

    信息采集主要实现外场设备状态信息采集、内场设备状态信息采集、机房环境监控信息采集,所有采集的信息会接入信息服务总线并存入数据库,为智能报警分析提供数据支持。

     事件过滤

    根据采集到的状态数据和报警规则,生成状态报警事件。对于同一种设备的相同事件,不同渠道会生成多条重复的报警信息,需要对这类事件进行过滤。

     事件根源分析

    通常情况下,在生成的众多单点事件中,往往是由其中的某几个根源事件导致的,根据单点事件之间的逻辑关系和被管对象之间的物理拓扑关系,依次递归查找,根节点对应的事件,即为根源事件。

    资产管理

    实现对各类资产全生命周期的管理,并根据统计数据对资产的使用寿命提出一个合理的建议,促进设施设备的升级更新。

    设备故障率分析

    通过运维过程中对各类机电设备的故障率分析,可以获得设备发生故障频率,以及设备对整个机电系统的影响。设备故障率的分析反馈到设计环节,使后续高速公路机电系统设计中选用高可靠性设备,提高系统稳定性。

    设备维护费用分析

    设备维护费用分析功能对各类机电设备维修所产生的人工费、材料费、机械费进行统计分析。该分析结果反馈到设计环节,使后续设计中选择设备时可以综合考虑设备的建设费用和维护费用,提高系统的易用性。

    系统使用率分析

    设备使用率分析功能统计各类机电系统及设备的使用率。通过对使用率的分析可以发现各系统和设备的使用率。该分析结果反馈到规划设计环节,使后继的规划设计过程中,将建设资金更多的使用在高使用率的系统和设备建设中,提高系统和设备的可用性。

    7、小结

    智慧高速机电设备管理的自动化和智能化,大大节省了人力物力,通过软件系统积累维护经验,迅速发现问题根源并解决,使得运维设备的范围、数量,管理的深度、精细化程度大大提高。设施运维的一体化,实现了多部门对设施的协调管理,使设施运维可持续适应各业务部门的应用要求。科学的、可量化的评价,让用户能更好的实践运维方法,改进工作。而运维数据反馈到规划设计环节,促进规划设计的有效性、合理性、易维护性,使得规划设计阶段就将机电设备的运维管理作为系统设计的重要组成部分,为高速公路机电系统的长效运行奠定了基础。

    参考文献

    [1] 郭晓澎,杨莹,张佳鹏,曹桂芳.基于互联网+的高速公路机电设备运维管理系统,电子技术与软件工程2017(07)

    [2] 钟由彬,李日涵,徐建闽. 基于ITIL的高速公路机电系统运维标准化管理.中国tengbo9885手机版信息化,2011(06)

    [3] 王天瑞; 王环; 华健记; 閤成国.城市智能tengbo9885手机版设施运维及评价体系的设计与实现.第七届中国智能tengbo9885手机版年会论文集,2012(09)

    作者简介

    吕宝贵 陆惠丰:高级工程师,上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司

    陆惠丰:上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司

    通信地址:上海市杨浦区中山北二路901号3号楼6楼

    联络方式:13916918711; 13916918711@163.com



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