一、 高速公路機電系統設備特點及現狀

1.1高速公路機電系統設備特點

（1）系統技術集成度高：高速公路機電系統具有較高的集成度，交叉運用了電子、自動控制、通信、電路以及交通機械等多學科技術，從而為該系統的穩定運行奠定了基礎。

（2）設備分布范圍廣，涉及面較大：機電設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、準確性有很高的要求。

（3）設備故障率高，更新速度快：設計該管理系統，采用了多項技術，及時進行技術的更新換代，才能保證機電設備正常穩定運行，為高速公路的暢通運行提供堅實的保障。

1.2高速公路機電設備管理系統的現狀

近年來，高速公路通車總里程不斷攀升，配套機電設備的使用量也與日俱增，得益于科學技術的不斷發展，各種新設備也層出不窮，并得到廣泛的應用。針對不同類型的機電設備，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，在判斷機電設備出現問題后，才開始維修，無法及時維修機電設備，影響設備的正常使用。

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

（3）生產維修模式：①該模式在機電設備管理系統中已得到廣泛應用，涵蓋了預防、事后維修模式，同時還對維修模式進行了創新發展，在機電設備的設計階段，就已將其穩定性內容綜合考慮在內，立足于常規保養，實現統籌維修，兼具各種維修模式的優點。②機電設備的管理具有一定的周期，可據此將設備生產維修劃為設置階段和維持階段，前一階段的主要內容側重于設備的規劃、設計以及交付運行方面的內容，主要是在施工環節的主要性能實現，后一階段的內容包含設備交付后的使用、運維以及報廢等內容，主要是在使用環節開展維保工作。

2 高速公路機電設備存在的問題

高速公路機電設備管理主要有日常維護、定期巡檢、問題排查以及系統升級等，管理內容較多，且具有較高的難度。機電設備管理方面，因為維修規范制度內容不合理、專業度較低等問題，導致設備管理標準不一致、內容不規范，管理手段不全面，各類機電設備不能發揮*大效率。

（1）機電設備管理具有較高的專業度，各類網絡、電力、自動化及通信設備屬于其管理范圍，設備的維護保養，要提升工作效果，配備具有一定專業技能的工作人員。現階段，還未建立起科學完整的機電設備管理系統，管理工作水平較低，工作人員專業技能參差不齊，且人員配備不足，嚴重影響公路機電設備的正常維修保養。為解決上述問題，要求規范維修作業標準，組建專業的人員隊伍，配備充足的人員數量。此外，因為公路機電設備使用量越來越多，道路汽車通行量快速增加，需要進行大規模的系統升級，但機電系統擴容、技術升級等方面，缺乏統一、規范的標準。公路機電設備投入使用幾年后，其設計能力就已無法滿足現實需求，開展系統擴容與升級

（2）設備管理系統的智能化、信息化程度較低，由于未搭建完備的數據庫，設備入庫信息不完整，無法有效管控各類數據信息，信息資源的價值不能充分體現出來。

（3）機電設備運轉過程中，自動檢測系統有時未開啟，致使無法準確及時檢測公路交通狀況，安全隱患較大，予以解決。

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

（5）還未共享各類資源，不能形成合力。采購使用的機電設備不同，需要采用不同的維修技術，按路段劃分機電設備維修任務，工作人員有各自分工，只負責維修某段公路的機電設備。維修技術及資源不能交流共享，嚴重影響到設備維修工作的質量。

3 智能化高速公路機電設備管理系統的提出

現階段，高速公路機電設備系統主要有收費、通信、監控及供電系統構成，各個系統發揮著各自作用，服務于高速公路的正常通行。該文以某高速公路為研究對象，設計出高速公路機電設備智能管理系統，公路總里程為3.452km，設置有238個收費站，78對高速服務區，沿線共有15座隧道，配套安裝有十萬多套機電設備。結合該路段的實際情況，制定科學的機電設備系統管理維護模式，主要為自行維護，輔以專業維護。

3.1設備管理系統的總設計

使用B/S架構開發設備管理軟件系統，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，服務區的負載可得到極大緩解。基于B/S架構的應用，設計三層架構，并根據不同的業務類型，劃分為表現層、業務邏輯層及數據訪問層，機電設備管理系統的設計過程中，實現與移動端的交互使用，系統架構共由三部分組成：①前端的功能頁面系統功能可以用戶實現良好的交互作用。②后臺服務端邏輯，可查詢后臺數據邏輯，并根據實際需要作出修改。③手機移動App，便于用戶使用該系統。

3.2設備系統的功能模式設計

該系統的主要功能為設備維修管理、倉管、維保管理、數據管理、車輛管理以及系統設置管理等。

4 智能化高速公路機電設備管理系統的實測

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

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

（1）設備出現故障后，需要在管理系統中報修，填報故障出現時間、故障表現及所處位置等信息。

（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，主要內容為維修時間、采用的方式、工作結果及完工時間等。

（3）系統接收到工作人員填報的維修單后，會審核其內容結果，而且有專人對維修工作進行全過程監督，并對維修結果進行檢查，評價維修工作成效。

（4）機電設備維修工作結束后，期間產生的各項費用，系統會做統一的核算確認，核定之后，各項費用明細及類別會在管理系統中顯示，同時工作人員的工作成果、工作態度評價信息也能在管理系統中查詢。

通過開展設備管理系統實測可知，運用該系統，一方面能快速排查機電設備的故障問題，做好故障隱患預防，減少出現的概率。另一方面當設備出現問題后，能快速響應并實施維修，設備的運轉效率得到明顯提升，確保高速公路安全暢通。此外，還可準確監控設備修的費用支出，提高維修費用的實效，杜絕額外開支。

5 高速公路供配電監控系統

5.1概述

近年來，我國的高速公路發展非常迅速，已形成遍布全國的高速公路網，它在對國家經濟發展作出突出貢獻的同時，也對高速公路管理及運營的自動化、智能化提出了嚴峻的考驗。高速公路自動化管理系統一般由通信、收費、監控和供配電4個子系統組成，而通信、收費和監控系統穩定運行的基礎是供配電系統的穩定運行。

高速公路供配電監控系統對高速公路沿線的變電站內的高低壓配電設備、發電機、變壓器、UPS、EPS、外場照明、隧道內的理地式變壓器與照明、通風及排水等機電設備進行實時分布式監控和集中管理,實現無人值守,確保高速公路安全暢通,提高自動化管理水平,降低機電設備的運行維護成本。

高速公路供配電監控系統包括隧道變電所、服務區變電所、收費站變電所、沿線箱式變電站、互通樞紐、路燈電源、風機控制箱等區域的電力綜合監控。

電力監控子系統功能

實時監測

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

詳細電參量查詢

在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，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、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

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

實時報警

電力監控系統具有實時報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。電力監控系統具有實時語音報警功能，系統能夠對所有事件發出語音告警。

歷史事件查詢

電力監控系統能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

電能統計報表

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

用戶權限管理

電力監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

遙控操作

電力監控系統可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。例如配電系統維護人員可以通過監控系統的主界面點擊相應的斷路器遙信點調出遙控操作界面，可以及時執行調度系統或站內相應的操作命令。

網絡拓撲圖

電力監控系統支持實時監視接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。