高速公路机电设备智能运维平台设计.pdf

DOI:10.13439/ki.itsc.2023.10.0192023年第1 0 期（总第2 8 8 期）1 中国交通信息化135CHINAITSJOURNALVoI.288NO.10O2023高速公路机电设备智能运维平台设计黄明珠，王长华，李保，陶杰，沈航，裴洋，罗优（浙江省机电设计研究院有限公司，浙江杭州3 1 0 0 51)摘要：传统的机电设备运维已无法满足集约化、智能化、精细化的新需求，且存在运行状态难掌控、运维数据利用率低、巡检养护难管控的问题。本文提出一种应用于高速公路机电设备全生命周期管理的智能化运维评估平台，围绕设备进、出、维、护等各个环节进行科学管理，实时了解设备运行状况，对巡检、养护、维修等过程进行规范化管理，为机电设备智能运维提供支撑。关键词：交通公路；机电设备；全生命周期管理；智能运维0引言目前的机电设备运维模式普遍存在以下问题：1）传统机电设备运维模式难以满足智能化的发展趋势及要求，机电设备多，安装较为分散，人力做不到有效值守，呕需一个管理平台对机电设备进行集约化、智能化的管理和监控；2）机电设备运行状态难掌控，存在被动感知、维修时间和维修难度不确定的风险；3）机电设备运维数据利用率低，数据散落在各个系统，缺少中心化管理，难以形成闭环；4）机电设备巡检养护难管控，机电设备巡检、养护任务种类多、成本高、效率低，难以进行科学规划和过程控制；5）设备故障维修过程中缺少监督跟踪，管理部门难以对维修任务和维修人员的完成质量进行量化考评，且传统的维修、养护存在不规范、不及时、职责不清晰等情况，难以满足国家干线公路的养护管理检查标准。因此，打造一套智能化管理的机电设备智能运维平台势在必行。1总体设计方案1.1技术架构本系统以物联网（The Internet of Things，I o T）技术为支撑，重点优化改进运维管理方法和流程，实现对全生命周期运维管理的规范化、体系化。系统技术架构如图1 所示。以设备层作为底层的感知层，也是数据采集的来源，常见设备有供配电设备、消防设备、监控设备、网络通信设备、通风设备和收费系统等。以IoT平台作为接人层，将大量数据汇聚起来，整理成对应的数据结构，并将其存人系统数据库。由于感知设备众多，数据结构形式复杂多样，所以数据层的数据分类既要符合多种数据结构和多种业务类型数据的存储需求，又要向上为各种业务功能提供支持。数据层主要对数据库进行存储划分和设计，针对数据的不同功能分门别类进行存放，并对数据质量和数据权限做相应的管理。服务层负责处理客户端的请求，综合加工处理设备数据，供客户端使用。设备端包含全生命周期管控、设备联系、设备变更等模块；业务端包含设备维修、设备巡检养护、设备出人库等模块；数据端包含统计报表、数据大屏、健康度算法等模块。表现层即客户端，包含PC端、移动端、大屏，负责获取设备智能运维的各类数据并展示，供用户了解设备运维情况。表现层PC端移动端大屏设备端业务端数据端服务层全生命周期管控设备维修统计报表设备联系设备巡检养护数据大屏设备变更设备出入库健康度算法数据资产目设备库圆业务库自基础数据库数据层数据ETL数据存储数据计算数据质量数据权限接入层loT平台设备层供配电设备、消防设备、监控设备、网络通信设备、通风设备、收费系统图1 技术架构1.2平台架构系统平台架构如图2 所示。机电设备全生命周期智能运维评估是一款应用于交通道路机电设备全生命管理和智能养护段软件，主要围绕机电设备进、出、维、护、检各个环节进行科学管理，提供针对设备的“采购一入账一养护一巡检一维修一盘点一报废”全生命周期的跟踪管理，实时了解设备的运行状态，对巡检养护的过程进行规范化管理，沉淀符合国家干线公路养护管理检查标准的机电养护体系，利用大数据手段分析挖掘，实现对设备多业务场景下的数据梳理，为机电设备实现智慧运维提供强大支撑。技术TECHNOLOGY应用场景运行状态感知运维跟踪能耗分析健康度预测设备更替决策支持绩效考核数据分析报表维修统计巡养统计设备统计备件统计能耗统计设备台账设备维修设备维修自主报修智能派发维修跟踪管理费用管理工时绩效基础信息运行数据生命周期维保记录设备折旧设备组件巡检养护养护计划养护行业标准库过程跟踪依附关系变更记录告警配置管理费用统计养护报告备品备件基础管理组织资产库存台账出入库管理调拨管理人员管理角色管理组织管理路段基础信息数字档案111库存预警备件申购采采购价格库区域管理物资管理维保资源库设备技改11设备报废41图2 平台架构在获取设备的全生命周期数据之后，进行多维度的数据统计，形成规范化的、有效的报表，并采用大数据手段对数据之间的关联关系进行分析挖掘，实现应用场景的升级和运维的智能化。1.3 核心能力1.3.1设备入账标准化为获取设备信息方便，对所有设备采取一设备一码的设置。在设备全生命周期中，对设备数据进行全方位的信息记录、操作记录、状态记录，并进行档案化管理。客户通过简单扫码就能获取设备的全部数据，包括基础信息、运行数据、维保记录、变更记录、依附关系，以及设备组件、设备折旧等动态信息。1.3.2设备运维智能化设备监控系统能获取设备的实时状态信息，对于损坏的设备可做到自主报修，系统根据任务分配机制进行智能派单。整个申报和维修过程将被严格监控跟踪，每个任务单完成时会进行效果评价。设备需要定期养护，系统可根据需方的使用习惯和特定环境自定义设置养护计划，自动派发设备巡检养护任务，所有过程都被记录跟踪，以便为费用预估提供数据支撑。1.3.3设备流转可追溯为了方便追溯设备的流转信息，在设备备件采购入库、维修入库、设备替换、设备调拨、设备报废等操作环节都采取后台记录、分类管理、严格标记、动态追踪的方式。1.3.4养护过程可管可控科学地规划养护任务和投人，依据行业标准自动生成养护任务，实现养护费用、效果监控评价，为养护决策提供数据支撑；数据自动沉淀，生成符合国家相关监测标准的养护报告，减轻检查压力。1.3.5数据分析可视化沉淀设备数据，提供决策和支持，从数据源接人数据，对数据库各类数据打通关联、分析梳理，整理成报表或进行可视化展示，为公司战略部署、目标定位等提供分析决策。2 功能模块2.1工作台工作台以可观性更强的图表化方式展示用户当前所属区域设备和设备备件的统计概况，并提供主要待办事项、告警事件的提示及任务详情的快速链接等服务，实时更新待办事项、告警事件的处理进展，便于实时了解现役机电设备运行情况、运维跟踪情况及费用、备件流转情况等。2.2设备台账设备台账主要记录设备的基础信息，包括运行数据、维保数据、设备折旧、设备组件、依附关系、变更记录和告警配置等，提供设备最全的信息查询服务。在该台账记录中，还包含设备维修、巡检、养护各项信息，可追溯设备全生命周期。为了简化设备的信息导人，支持批量导人设备数据功能。每个设备有固定二维码，可以实现一物一码信息化管理。2.3设备维修设备维修支持PC端和手机App扫码维修两种报修方式，支持内部委托和外部委托两种维修方式。工单受理通过后，进行工单分派、提醒；在整个维修过程中，记录维修的各类信息，包括维修所耗费的备件、费用信息等；支持向备件仓库申请替换和判单维修两种模式，可根据实际需求进行操作；支持工单按时间线展示，并可从响应时间、维修时长、验收情况方面对工单进行评价；支持同步经验库维修知识，实现维修过程全监督、维修经验资源化，实现知识积累、可复用。2.4设备巡检养护支持按道路类型自定义建立巡检养护计划，自动生成和派发任务，对巡检养护全过程进行跟踪记录，自动生成养护报告数据，实现过程数据的自动汇集，减轻管理压力。2.5设备申请支持通过提交申请单的方式向仓库申请重要物质，实现物资申请流程化。仓库可根据设备申请单进行出人库操作。针对替换类型的维修，可追溯旧件人库和新件出库的整体流转，完成新旧机电设备出人库的整个闭环流程，为物资流转、追踪提供依据；同时，可根据设备替换情况，为后续设备采购提供依据，优化设备采购，提升采购设备的质量。2.66库存台账支持备件耗材、维修、废品三种业务场景下的物资管理，可便捷灵活地实时查询库存，支持多仓库同时管理。备件台账可关联查看备件出人库记录、维护记录；可针对备件设置库存预警，实时掌握库存情况。根据各种类型的备件消耗速度，预估需要采购的时间点、设备数量，智能化动态管理物资，为道路机电设备管理提供强大的支撑。2.7出入库和调拨责任编辑：崔雪薇2023年第1 0 期（总第2 8 8 期）1 中国交通信息化137CHINAITSJOURNALVoI.288No.102023根据不同场景区分出人库类型，包含出库和人库。出库包含一般领用、借用、维修养护、现场领用、现场替换；人库包含一般人库、借用返还、新购、维修养护、现场替换。出人库单支持与其他申请单、维修单等进行关联，追踪出入库全流程。另外，支持通过创建调拨单记录仓库间物资的流转，统计各个仓库物资的流转情况，优化各仓库的物资配置，减少仓库间物资流转的时间损失，提高效率。2.8采购价格库针对所有物资信息，记录每次新购入库备品备件价格，记录最高、最低、平均价格和偏高区间，帮助仓库建立动态价格库，为新购备件提供价格指导，优化资金使用，提高资金的有效利用率，最大化效益。2.9数字档案实现文件、档案的数字化存储、管理，用户可根据需求维护文档分类，并进行文件上传、预览、下载，实现资料的数字化管理，提升文件管理效率。用户可以按名称查询数字档案，按需获得期望的文档资料，以满足自身需求。2.10分析报表系统提供设备、备件、设备养护、设备维修的相关统计报告。报告中的指标可按小时和天的颗粒度进行跟踪，通过直方图、饼图等直观的图表形式，帮助用户从数据层面及时了解当前设备资产状况，为之后的设备采购、维修及故障预判等提供数据支撑。2.11大屏机电设备运维管控系统通过打通底层协议，实现了对各类不同协议、接口多样设备的全天不间断运行监测。利用可视化大屏监控系统可实时展示设备运行数据，综合运用机电设备运维系统中的设备基础信息，进行巡检和养护流程设计，实现“设备管理、设备维修”流程化、设备巡检养护智能化。通过报警管理系统、视频监控系统间的联动，方便用户进行故障排查；通过智能分析系统进行数据分析，为用户决策提供数据辅助。大屏实时展示当前设备资产现状，帮助业主对设备维修、养护、出人库等业务场景进行数据梳理，实现设备管理过程全记录、可追溯，为日常设备运营管理提供支撑。大屏利用动态UI效果进行呈现，让数据价值看得见，同时支持不同分辨率下的切换，满足更深层次的数据要求。对于需要运维检修的设备，大屏以三维图像的方式指导巡检人员开展工作，通过对三维图形的特殊区域预警和告警等进行颜色区分，分类巡检区域，可在大屏上点击预警和告警提示，了解巡检计划的派发情况、巡检进度、巡检结果录人等信息，实时了解任务的完成进度。运维人员使用与系统配套的移动端ApP，选择委派给自已的任务，将巡检信息录人工单中，并保存至对应的数据库内。系统根据设备评估结果判断设备是否进行了检修维护等工作，以确保设备安全运行。3结束语本文提出的机电设备全生命周期智能运维系统可解决用户故障定位难、处理效率低、过程不透明等问题。通过采用机电设备运维管理系统，使操作人员在设备全生命周期中对设备数据进行全方位的信息记录、操作记录、状态记录，并进行档案化管理；设备监控系统能获取设备状态的实时状态信息，对于损坏的设备，可以做到自主报修，系统根据任务分配机制智能派单；在设备备件采购人库、维修人库、设备替换、设备调拨、设备报废等操作环节采取后台记录、分类管理、严格标记、动态追踪的方式，便于追溯设备的流转信息；养护过程可管可控，机电设备综合养护体系符合国家标准。参考文献1李书耕.高速公路机电设备维护管理系统分析与设计 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