联网环境下高速公路机电设备管理信息化的研究
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【摘要】本文从需求入手，阐述高速公路机电系统在联网环境下实现机电设备维护信息化管理的必要性。研究证明，利用先进的信息技术，建立基于Intranet和GlS的机电设备维护管理信息系统平台尤为重要。
【中图分类号】U412.366 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0166-02
前言：
交通是国民经济的基础产业，对经济社会发展起到重要的支撑、保障和引领作用。加快吉林交通运输事业的发展，潜力巨大，前景广阔。吉林省高速公路2012年又新增在建高速公路4条。这4条高速公路是国家高速公路网规划和吉林省“五纵五横三环四联”高速公路网的重要组成部分，总投资260亿元，建设里程400公里。至2012年底，吉林省内高速公路开工里程达到1500公里，高速公路通车里程达到2250公里，在全国的位次由2006年的第28位提升至第21位，为2015年实现县县通高速公路的目标奠定了坚实基础。
而高速公路机电设备作为重要组成部分，在高速公路运营管理中发挥着重要的作用。高速公路运管部门为提高高速公路运营管理的水平，采取先进的信息手段，建立了包括通信、收费、监控、配电、照明等子系统在内的机电系统，有力地保证了高速公路运营管理工作的规范性并提高了其工作效率。但是，机电系统涉及通信技术、计算机技术、供电技术、控制技术、管理科学等多个领域，其管理技术难度较大。同时，系统设备分布在路网各路段，其空间的分布性也给设备管理带来了很大的困难。因此，研究路网环境下高速公路机电设备维护管理的特点，利用先进的信息技术，建立基于Intranet和GIS的机电设备维护信息化管理平台十分必要。
1、机电维护现况
吉林省第一条高速公路长平高速自1996年9月通车运行，运营初期，受限于当时的科技水平和信息技术。体现在管理手段落后，维护能力滞后，解决处理故障时效延后等，几年下来，吉林省高速公路机电维护水平处于停滞不前况态。维护费用呈逐年增长，没有统筹性，科学性，更谈不上合理成本，最佳效益。这个现况，严重制约了吉林省高速公路机电设备运营维护的发展，所以，解决机电设备维护管理的问题迫在眉睫。
2、系统总体需求
高速公路机电设备维护管理的目的，就是要为高速公路的营运管理提供最优的交通机电工程技术装备，从而规范高速公路的运营管理并提高其工作效率，确保高速路的安全畅通。高速公路机电设备维护管理系统总体需求主要有四方面：a）根据经济上合理、技术上先进的原则，正确地选购设备，为企业提供优良的技术装备；b）保证技术装备始终处于良好的技术状态，在设备投入使用以后，要在节约维修费用的前提下保证设备完好，技术性能达到使用要求；c）做好现有设备的挖潜、革新、改造，尽最大可能利用好设备，实现增产节约；d）提高设备投资效益的根本途径在于推行设备的综合管理，要从技术、管理、财务方面进行综合管理，保证设备具有良好的技术性能和经济效益。
3、系统体系结构
基于GIS的高速公路机电设备维护管理系统，以Windows为开发平台，在结构上采用目前流行的基于Web的B/s（浏览器/服务器）体系结构模式，如图1所示。
高速公路机电设备分布于各条高速公路的沿线，其地域上的分散性，限制了设备故障上报、统计及维修人员的及时调配等有效措施的实施。而采用B/S结构模式，通过Internet/Intranet网络，机电设备操作人员即可及时与上级管理机构取得联系，在最短的时间内采取应对措施，增加了设备维护管理的灵活性。同时工作人员可以通过互联网访问授权的业务信息，管理人员可以通过互联网随时了解设备的运行状态。本系统采用B/S模式还具有以下几点优势：a）客户端基于同一的Web浏览器，不需要安装专门的软件，减少了投资，解决了对客户端操作人员的培训以及系统维护升级的问题；b）系统可根据规模的不断扩大，在不影响用户日常工作的前提下，对web服务器和数据库服务器等设备进行扩展；c）充分利用现有的办公网络，避免了网络的重复建设；d）机电设备维护上级部门可及时了解各个下属维护部门的数据，便于及时做出全局性的决策。
4、系统总体功能结构及其模块实现
基于GIS的高速公路机电设备维护管理系统主要是对机电设备进行规范化、专业化、系统化的科学管理，结合高速公路机电系统设备种类繁杂、涉及面广等特点，在进行系统设计时，采用了模块化的思想，把系统详细分为：系统管理、基础信息管理、设备基本信息管理、设备维护信息管理、设备故障信息管理、系统状态评估、统计分析、地理信息系统、专业维修人员管理、技术论坛共10个模块。模块组成如图2所示。
4.1 系统管理
实现系统登陆控制、用户权限设置以及系统数据安全设置。利用网络加密和信息安全技术对系统成员进行合理的等级控制，解决安全与共享之间的矛盾，实现相关的管理操作。数据库管理主要是对数据库中数据的加密和数据的导入、导出、备份等进操作。
4.2 基础信息管理
基础信息包括管理机构、收费站、库房、设备制造商以及机电系统施工方案等技术资料。其中收费站是机电设备集中地方，设备库房是存放机电设备的重要场地，设备制造商信息与机电设备密切相关，机电系统建设方案在机电系统建设、维护、维修整个过程中有着不可替代的作用，因此在系统建设方案中对收费站、仓库等信息管理起来非常重要。
4.3 设备基本信息管理
该模块实现对机电系统现役设备以及备品备件、仪表设备等所有设备基本信息的统一管理，记录现役设备的详细信息，规范备品备件库存及出库入库流程，实现库存预警、送修设备跟踪、信息查询等功能，有效地对机电系统设备进行整个生命周期的管理，建立设备详细档案，是设备维护维修以及管理者决策的重要依据，是高速公路机电系统正常运行的基础保障。
4.4 设备维护信息管理
本系统以机电设备由损坏维修转为预防维修为目的，从公司实际出发，根据相关的规章制度，制定对各种设备的巡检规则，使设备的日常维护有章可循，从而有效地降低设备出现突发性故障而带来的经济损失，同时对设备进行日常保养，延长了设备的使用周期，降低了公司的运营成本。
4.5 设备故障信息管理
对巡检过程中发现的故障设备以及日常工作中的故障设备，由该模块对其进行故障分析，给出修理建议。对修理结果，系统还将根据质量评定标准对维修质量进行评定，完成从上报、分析、修理到评定的实时监督管理。
4.6 系统状态评估
机电系统的管理层需要经常了解系统运行状态，系统状态评估模块从系统记录的巡检数据以及故障记录、修理费用记录中挖掘有用信息，经过数学分析后，获取系统的总体运行状态，预测未来的维修费用以及制定设备用户计划。
4.7 统计分析
该模块通过提供范本式的统计数据，为决策者提供决策支持信息。其中包括设备状态统计分析、设备故障统计分析、商务分析、易出故障厂商的统计分析等。统计分析中将采用设备完好率、设备故障率、平均单台设备年维修费用、设备寿命周期费用等指标对维护维修工作进行考核，防止资产流失，控制维修成本，为领导层决策提供依据。
4.8 地理信息系统
该系统主要是在GIS环境下实现对高速公路路网机电设备的查询、分析，为资源的优化配置提供地理位置（即距离）的支持。地理信息系统的应用，可以使系统的人机交互界面更加友好，形象直观地反映线路上各个机构的设备配置情况以及设备的运行状况。
4.9 维修人员管理
为更好地完成机电系统的维护维修工作，系统对机电维修人员也进行统一的管理，根据需要实现系统自动派单并跟踪对维修质量及服务态度进行跟踪回访，真正做到人力资源的合理共享与分配。
4.10 技术论坛
技术论坛为公司机电使用及维护人员提供一个相互交流、学习的信息平台。
5、GIS技术在系统中的应用
GIS软件的发展经历了从早期的功能处理模块，发展到组件式GIS和WebGIS，随着Intemet技术的发展，WebGIS以其较低的开发和应用管理成本、真正的信息共享、巨大的扩展空间、跨平台等特点，越来越受到人们的关注。利用Internet技术在web上地理信息，就能从V～dV'vV的任意一个节点浏览到WebGIS站点中的地理信息，并进行各种信息的检索和处理，这就为地理信息的开放和共享提供了切实可行的技术支持。GIS系统的体系结构主要可以分为三种，一种是集中模式，一种是客户/服务器模式，另一种是WeWI～emet模式。高速公路机电设备系统上的分散性，决定了要在本系统中采用基于DCOM/ActiveX技术的Web/Intemet模式进行地理信息系统的开发。在本系统中GIS技术的应用主要体现在：a）高速路沿线的设备将标示在路的实际桩号两侧的位置处，收费站以及收费广场设备密集的地方将作为一个单独的显示图层，尽量按实际的安装位置以图表的形式形象地加以表示，并在地图上显示该设备重要的状态参数；b）利用GIS技术将设备的空间特征与设备的属性信息关联起来，在地图上可查看各路段上所配置的设备、设备的属性及设备的运行状态等；c）故障设备的预警显示，当设备发生故障时，故障设备将以特殊的警示颜色显示在地图上，定位系统将出现故障的设备、地理位置等可视化信息，提醒相关人员及时处理；d）设备之间的无缝连接，机电系统的所有设备将根据实际的连接关系显示在GIS地图上，在GIS导航下快速生成设备与设备的连接接口信息，这样在设备发生故障后能方便地找出出现故障的原因；e）可以对特定区域的设备进行查询与统计，根据需要制作专题图，对查询结果进行地图定位、属性浏览、状态显示等。
6、结束语
高速公路机电系统是高速公路运营管理现代化的支撑系统。随着信息技术的发展，机电系统将面临复杂性，机电设备日趋精密性，投资与维护费用越来越越庞大。所以，机电设备维护管理也就成为高速公路运营的一项重要课题。本文针对这一现状展开系统研究，设计并实现了基于Intranet和GIS的机电设备维护管理信息系统。系统采用先进的B/S网络体系结构，结合地理信息系统的强大功能，全面地对高速公路路网机电设备进行科学的管理，解决了传统管理方式存在的问题，通过地图+信息+数据库的方式，全面、直观、准确地反映了设备的分布、现状及技术特征，并实现了其设备在整个生命周期内的合理维护和利用，节约了运营成本，促进了资源的优化配置。通过在吉林省高速公路上的实践，其作用必将对未来高速公路机电设备管理提供决策依据。