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摘要:科学技术的发展迅速,我国的高速公路建设的发展也有了改善。高速公路上使用的机电设备种类和数量众多,位置分散,安装位置检修困难,机电设备的养护一直是维护人员的难题。传统的机电运维系统只具备信息管理功能,数据依靠人工录入,必须同时配备完善的管理制度和具有强有力的执行才能发挥作用,在实践中效果不佳,效率提升不明显。新时代的高速公路机电设备智慧运维系统,必须转变传统的救火式运维思维,用预防性维护方式,变被动维修为主动维护,提高机电设备的可用率,才能以最低成本发挥机电设备的最大效能。
关键词:信息化;高速公路;机电系统;运维管理体系探析
引言
随着高速公路交通管理的信息化、智能化发展,机电设备在高速公路上应用越来越多,地位越来越重要,对机电设备的养护要求也越来越高。为了实现机电设备的全生命周期管理,需要将机电设备的静态信息(设备的类型、品牌、型号、数量、金额、采购时间等)和维护动态信息(设备的维护时间、地点、内容、维护人员、巡检、维护记录、维护档案等)以及实时状态信息(如设备的工作电压、电流、环境温度、湿度、接口状态、通信链路状态等)通过数据采集系统进行采集和存储,为高速公路运维系统的数据分析和业务应用模块提供数据依据。通过运维系统的专家诊断模块对故障进行预警与精确判断,智能派单,可以有效缩短机電设备的故障发现及修复时间,提高养护效率,改变传统高速公路机电运维被动、落后的局面。
一、系统架构
(一)系统功能
为实现主动运维的目标,高速公路机电运维系统除了具备常规的信息管理、仓库管理和工单流转功能外,还应具备以下功能:(1)集计算资源、存储资源、人力资源、机电设备资源、专家分析系统于一体,既具有机电设备的静态信息(设备的类型、品牌、型号、数量、金额、采购时间等),又具有机电设备的动态信息(设备的安装位置、维护时间、内容、维护人员、巡检、维护记录、维护档案及连接端口、拓扑图等)。(2)实时采集机电设备的状态信息(如设备的工作电压、电流、环境温度、湿度、接口状态、通信链路状态等),结合设备的地理位置信息,直观地将设备状态、维护工单状态显示在GIS地图上,并可通过互联网、移动端随时随地查看。(3)根据故障现象分析故障原因,提供检修处置方法,并对采集回的设备状态数据进行整理、分析、挖掘,对整体和局部的设备运行情况作出研判和预警。(4)支持灵活自定义报表,能快速提供决策所需的数据。
(二)系统逻辑结构
系统采用B/S结构,用户交互页面使用HTML5开发,无论在电脑上还是手机终端上访问,看到的页面内容都相同,操作方式也一样。系统由前端采集系统、数据汇总系统、运维应用系统和数据库系统四部分组成。前端采集系统部署在各收费站/隧道管理站,负责定期检测机电设备的工作状态,将获取的状态数据发送回数据汇总模块。数据汇总系统负责接收各站点的采集数据,并进行数据清洗,再入库。数据汇总系统部署在中心机房,当采集点数量多的时候也可以分级部署。采集数据先按路段汇总到路段中心,再汇总到中心机房,最后入库,以减少中心节点的压力,避免在采集时瞬间涌入大量的数据流量和数据处理量,造成资源瓶颈。运维应用系统部署在中心机房,负责数据展示、数据分析,响应用户的服务请求,流转工单等。数据库系统部署在中心机房,用来保存应用数据和设备状态数据。
二、前端数据采集模块
在各个高速公路路段设置数据采集节点,该采集节点负责按照各机电设备的通信协议,定时采集本路段的所有可监控的机电设备的状态信息,并推送到中心平台的消息中间件。采集节点负责向接收模块发送心跳信息,报告本采集点的状态。设定为每2min向接收模块发送心跳信息,接收模块3次没有收到心跳信息,会将该采集节点的状态设置为连接中断,直至再次接收到该节点的心跳消息后,将状态设置为正常。一旦采集节点与中心平台的通信连接断开,中心平台需要把该采集节点负责采集的区域设置为不可采集状态,并产生告警信息。采集的规则必须事先在后台定义,采集节点订阅消息队列的规则消息。采集节点在第一次启动时,向中心平台采集接收服务模块请求下载采集规则数据,然后将接收到的采集规则数据保存到指定目录,以便采集模块读取。一旦采集中心的采集规则配置有变化,配置信息模块需要实时将采集规则和采集范围下发到采集模块。在采集数据过程中,当前端采集节点与平台中心通信中断时,应当把采集数据保存到缓存中,待通信恢复后再上传。上传数据要根据时间顺序,优先把离当前时间最近的数据上传,上传成功后,再把该数据从数据库中删除。这样可以保证采集机和中心平台断线的情况下,采集的设备信息不丢失。当缓存的历史数据量过大时,还能保证系统数据反映的是当前的设备状态。系统前端采用SQLite实现数据缓存,他是一款简单的数据库,占用资源非常少,只需要几百K的内存,支持Windows/Linux/Unix等主流的操作系统,同时能够和很多程序语言相结合。
三、融入智能技术丰富智能化功能
在机电系统中存在种类繁多的机电设备,故障类型也很多,被动运维模式没有办法保证设备都得到管理。通过利用移动互联网,能够让故障信息和维修信息通过图片、文字以及视频的方式得到完整记录,和运维流程实现关联,从而可以让不同部门和不同岗位形成统一的理解。即使遇到事故,可以保证有据可查,细化故障分类以及维修流程,让数据库更加丰富有效。智慧运维的使用让故障和响应效率大大提高,在很大程度上提高运维效果,使得运维管理的水平得到提高。通过在线巡检的展开,可以远程进行故障的诊断,检修人员不需要到现场,就可以对故障原因进行分析,定位故障具体位置,实现远程诊断。检修人员不再需要亲自到现场分析故障原因。甚至部分系统故障可以远程进行修复,让运维工作的成本和时间得到大量的节约。例如:使用AI技术分析监控视频,针对信号丢失、颜色异常、画面干扰、清晰度异常等情况展开分析,系统获得视频的巡检数据,展开自动化巡检。如果监控摄像机发生故障,系统分析光纤线路、服务器等设备,查找故障原因。运维业务形成的数据同样可以深入使用,通过对数据的深入分析,可以分析运维工作的不足,让运维管理得到优化,从而更好地进行监控业务的服务,为公众出行展开服务。此外,智慧运维系统介入子系统,包括视频监控、火灾报警、供配电以及监控等系统,能够将子系统数据接入进来,如故障信息数据、设备状态数据以及性能数据等。为了实现应用功能还需要系统具备开放的标准接口,能够接受系统数据,从而做出系统地响应。根据系统参数和设备报警信息,可以自动生成详细的运维事件,用户可以自行定义事件策略,按照设备编排模型。智慧运维管理使用Web、云计算,以及移动APP构建电子系统,对事件进行跟踪维护,电子化处理运维流程,方便于运维的管理和执行。同时服务计费、服务商考核也获得了数据依据。
结语
针对传统高速公路机电运维手段效率低、自动化程度低、维护成本高等问题,阐述笔者在高速公路机电智慧运维方面所进行的探索与实践。通过研究应用自动监测、Lora技术、专家系统、时序数据库等关键技术,研发智慧运维系统,并在实践应用中缩短故障处置时间,发现存在的隐患并及时修复,提高运维效率,从而为高速公路机电设备的运营安全提供有效保障。因此,本系统随着高速公路机电设备的不断增多,维护工作量的不断增长,将具备越来越好的应用前景。
参考文献:
[1]张林妮.基于物联网技术的高速公路机电养护信息管理系统[J].中国交通信息化,2018(8):113-115.
关键词:信息化;高速公路;机电系统;运维管理体系探析
引言
随着高速公路交通管理的信息化、智能化发展,机电设备在高速公路上应用越来越多,地位越来越重要,对机电设备的养护要求也越来越高。为了实现机电设备的全生命周期管理,需要将机电设备的静态信息(设备的类型、品牌、型号、数量、金额、采购时间等)和维护动态信息(设备的维护时间、地点、内容、维护人员、巡检、维护记录、维护档案等)以及实时状态信息(如设备的工作电压、电流、环境温度、湿度、接口状态、通信链路状态等)通过数据采集系统进行采集和存储,为高速公路运维系统的数据分析和业务应用模块提供数据依据。通过运维系统的专家诊断模块对故障进行预警与精确判断,智能派单,可以有效缩短机電设备的故障发现及修复时间,提高养护效率,改变传统高速公路机电运维被动、落后的局面。
一、系统架构
(一)系统功能
为实现主动运维的目标,高速公路机电运维系统除了具备常规的信息管理、仓库管理和工单流转功能外,还应具备以下功能:(1)集计算资源、存储资源、人力资源、机电设备资源、专家分析系统于一体,既具有机电设备的静态信息(设备的类型、品牌、型号、数量、金额、采购时间等),又具有机电设备的动态信息(设备的安装位置、维护时间、内容、维护人员、巡检、维护记录、维护档案及连接端口、拓扑图等)。(2)实时采集机电设备的状态信息(如设备的工作电压、电流、环境温度、湿度、接口状态、通信链路状态等),结合设备的地理位置信息,直观地将设备状态、维护工单状态显示在GIS地图上,并可通过互联网、移动端随时随地查看。(3)根据故障现象分析故障原因,提供检修处置方法,并对采集回的设备状态数据进行整理、分析、挖掘,对整体和局部的设备运行情况作出研判和预警。(4)支持灵活自定义报表,能快速提供决策所需的数据。
(二)系统逻辑结构
系统采用B/S结构,用户交互页面使用HTML5开发,无论在电脑上还是手机终端上访问,看到的页面内容都相同,操作方式也一样。系统由前端采集系统、数据汇总系统、运维应用系统和数据库系统四部分组成。前端采集系统部署在各收费站/隧道管理站,负责定期检测机电设备的工作状态,将获取的状态数据发送回数据汇总模块。数据汇总系统负责接收各站点的采集数据,并进行数据清洗,再入库。数据汇总系统部署在中心机房,当采集点数量多的时候也可以分级部署。采集数据先按路段汇总到路段中心,再汇总到中心机房,最后入库,以减少中心节点的压力,避免在采集时瞬间涌入大量的数据流量和数据处理量,造成资源瓶颈。运维应用系统部署在中心机房,负责数据展示、数据分析,响应用户的服务请求,流转工单等。数据库系统部署在中心机房,用来保存应用数据和设备状态数据。
二、前端数据采集模块
在各个高速公路路段设置数据采集节点,该采集节点负责按照各机电设备的通信协议,定时采集本路段的所有可监控的机电设备的状态信息,并推送到中心平台的消息中间件。采集节点负责向接收模块发送心跳信息,报告本采集点的状态。设定为每2min向接收模块发送心跳信息,接收模块3次没有收到心跳信息,会将该采集节点的状态设置为连接中断,直至再次接收到该节点的心跳消息后,将状态设置为正常。一旦采集节点与中心平台的通信连接断开,中心平台需要把该采集节点负责采集的区域设置为不可采集状态,并产生告警信息。采集的规则必须事先在后台定义,采集节点订阅消息队列的规则消息。采集节点在第一次启动时,向中心平台采集接收服务模块请求下载采集规则数据,然后将接收到的采集规则数据保存到指定目录,以便采集模块读取。一旦采集中心的采集规则配置有变化,配置信息模块需要实时将采集规则和采集范围下发到采集模块。在采集数据过程中,当前端采集节点与平台中心通信中断时,应当把采集数据保存到缓存中,待通信恢复后再上传。上传数据要根据时间顺序,优先把离当前时间最近的数据上传,上传成功后,再把该数据从数据库中删除。这样可以保证采集机和中心平台断线的情况下,采集的设备信息不丢失。当缓存的历史数据量过大时,还能保证系统数据反映的是当前的设备状态。系统前端采用SQLite实现数据缓存,他是一款简单的数据库,占用资源非常少,只需要几百K的内存,支持Windows/Linux/Unix等主流的操作系统,同时能够和很多程序语言相结合。
三、融入智能技术丰富智能化功能
在机电系统中存在种类繁多的机电设备,故障类型也很多,被动运维模式没有办法保证设备都得到管理。通过利用移动互联网,能够让故障信息和维修信息通过图片、文字以及视频的方式得到完整记录,和运维流程实现关联,从而可以让不同部门和不同岗位形成统一的理解。即使遇到事故,可以保证有据可查,细化故障分类以及维修流程,让数据库更加丰富有效。智慧运维的使用让故障和响应效率大大提高,在很大程度上提高运维效果,使得运维管理的水平得到提高。通过在线巡检的展开,可以远程进行故障的诊断,检修人员不需要到现场,就可以对故障原因进行分析,定位故障具体位置,实现远程诊断。检修人员不再需要亲自到现场分析故障原因。甚至部分系统故障可以远程进行修复,让运维工作的成本和时间得到大量的节约。例如:使用AI技术分析监控视频,针对信号丢失、颜色异常、画面干扰、清晰度异常等情况展开分析,系统获得视频的巡检数据,展开自动化巡检。如果监控摄像机发生故障,系统分析光纤线路、服务器等设备,查找故障原因。运维业务形成的数据同样可以深入使用,通过对数据的深入分析,可以分析运维工作的不足,让运维管理得到优化,从而更好地进行监控业务的服务,为公众出行展开服务。此外,智慧运维系统介入子系统,包括视频监控、火灾报警、供配电以及监控等系统,能够将子系统数据接入进来,如故障信息数据、设备状态数据以及性能数据等。为了实现应用功能还需要系统具备开放的标准接口,能够接受系统数据,从而做出系统地响应。根据系统参数和设备报警信息,可以自动生成详细的运维事件,用户可以自行定义事件策略,按照设备编排模型。智慧运维管理使用Web、云计算,以及移动APP构建电子系统,对事件进行跟踪维护,电子化处理运维流程,方便于运维的管理和执行。同时服务计费、服务商考核也获得了数据依据。
结语
针对传统高速公路机电运维手段效率低、自动化程度低、维护成本高等问题,阐述笔者在高速公路机电智慧运维方面所进行的探索与实践。通过研究应用自动监测、Lora技术、专家系统、时序数据库等关键技术,研发智慧运维系统,并在实践应用中缩短故障处置时间,发现存在的隐患并及时修复,提高运维效率,从而为高速公路机电设备的运营安全提供有效保障。因此,本系统随着高速公路机电设备的不断增多,维护工作量的不断增长,将具备越来越好的应用前景。
参考文献:
[1]张林妮.基于物联网技术的高速公路机电养护信息管理系统[J].中国交通信息化,2018(8):113-115.