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高速公路机电系统运维养护新趋势

REWAY

世上没有绝对的废物,

只有放错位置的资源。

作者:王 洋 上海电科智能系统股份有限公司

为了给高速公路运维养护工作提供一些参考意见,通过研究相关资料,并和相关单位进行探讨,得出如下结论:我国很多地区高速公路机电系统的建设已经完成,目前主要处于运维养护阶段,工作内容包括常规的运维养护工作和独立的机电系统改建项目。在很多地区,现有的机电系统日渐落后,常规的运维养护工作技术上也相对原始,但是与此同时一些新的技术在其他地区的机电系统改建和常规运维养护工作中已经得到成功的应用,因此向一些地区引入和推广其他地区已经成功应用的新技术,可能成为未来高速公路运维养护工作的一种新趋势。新技术的引入和推广将提升运维养护水平,提升运营和服务质量。

1 引言

目前国内很多地区高速公路机电系统已建设完毕,这些系统目前主要处在运维养护阶段。下文将首先简要分析高速公路机电系统运维养护的现状,然后总结出运维养护的一种新趋势是引入和推广已经成功应用的新技术来改变一些落后的现状,进而用具体的案例来证明引入和推广已经成功应用的新技术是切实可行的。

2 现状分析

高速公路机电系统运维养护工作包括常规的运维养护工作和独立的机电系统改建项目。

常规的运维养护包括以下内容:日常养护、应急抢修、老旧设施更换和系统优化完善、专项整治等。某些项目也会包含监控运行、光缆租赁等工作。

在常规的运维养护工作中,老旧设施更换和系统优化完善工作以及专项整治工作都属于对于现有高速公路机电系统的改建和完善,当这种改建和完善工作达到一定规模和程度时就形成了机电系统改建项目。机电系统改建项目一般会单独进行招标。

在机电系统的改建中,高速公路管理系统的优化和建设是一项艰巨而又意义重大的工作;在常规的运维养护工作中,光缆的运维养护一直是非常关键的。因此, 下文将重点就这两方面展开讨论。

高速公路管理系统可分为路网级管理和路段级管理两方面。在很多地区,路段级管理基本上是由各路段监控分中心来完成的,路网级的管理目前多半停留在由市级或省级监控中心进行相对传统模式的管理。

在很多地区的常规的运维养护工作中,光缆的运维养护基本还停留在人工巡检和根据故障现象人工测试检修的层面。

3 趋势分析

在国内,随着新需求的产生,高速公路机电系统已经出现很多新技术。某些地区的高速公路建设早,自然没有将这些新技术应用到现有系统中,但是这些新技术已在其他一些地区成功应用,在一些地区引入和推广在其他地区已经成功应用的新技术可能成为未来高速公路机电系统运维养护工作的一种新趋势。

在高速公路的管理系统的改进方面,路段级管理为更好地符合社会需求增强公众服务水平,可以考虑在现有的监控分中心的基础上进行优化。路网级管理为了提供更强大的更人性化的综合管理,可以考虑专门建设综合利用多种热门新技术的新型管理平台。

在光缆的运维养护方面,可以考虑引入自动监测系统,使其工作水平真正上一个新台阶。

4 实施方案和实施效果

4.1 路段级管理系统优化方案

在高速公路管理系统中各路段级管理的优化方面,可以考虑借鉴上海沪杭高速的“沪杭路桥客服信息管理平台”的成功案例。

路段级管理系统优化将在现有监控分中心的基础上增设一个平台,该平台以养护日常业务需求和大众出行需求为出发点,以网络技术、信息技术、地理信息系统技术(GIS)、全球卫星定位技术(GPS)、移动终端等先进技术为主要手段,将地理信息系统,三维实景、动态空间信息采集等引入到公路养护管理和出行服务之中。

路段级管理系统的功能界面如下:

平台将建立路面管养、路政管理、路政养护联合巡检、气象信息预报系统、公共信息发布系统、中控话务服务系统等模块。

通过联合巡检服务,养护人员采用智能移动终端 APP,对巡查的路面病害、维修过程、维修结果进行实时数据上传,信息推送。

通过手机 APP、互联网站、可变情报板及交通服务热线,提供基于位置的全程、实时交通出行信息服务。

同时,平台将融入各类数据源,开放各类数据接口,有效分析、利用各类数据:如路网数据、日常管养数据、养护历史数据、交通量数据、路面性能检测数据、气象数据等等。

4.2 路段级管理系统优化效果

路段级管理系统可实现公路信息结合卫星影像的三维动态显示和数字化管理以及各类数据可视化展示。推进覆盖本路段及周边的出行引导综合信息服务。

通过路段级管理系统,养护管理人员可以直观地了解养护相关情况,建立了一整套高效、便捷、科学,规范化的日常管养流程,解决了传统日常管养可能出现的上报不及时、维修不及时、验收不及时等弊端。

同时,平台融入各类数据源,开放各类数据接口,有效分析、利用各类数据。可以为公路养护的决策提供科学的支撑。并提供一定范围内全面、及时、准确的综合交通信息服务。

4.3 路网级管理系统实施方案

在高速公路管理系统中路网级管理的建设方面,可以考虑借鉴江苏省的“省级高速公路路网运营与服务智能化平台”的成功案例。

路网级管理系统将结合国内外最新信息技术发展趋势和各地区运营与服务智能化发展现状,建设“一个数据中心和两大应用平台”的智能化系统,集指挥调度平台、公众服务应用平台、以及信息采集系统、综合数据中心、运行维护系统、决策支持系统于一体。各路段级的数据和信息都将汇聚到路网级管理系统中。

系统结构如下图:

具体实施方案如下:

1、面向系统业务模型,建立“一个数据中心、两大应用平台”的运营与服务智能化平台总体架构。

2、采用多样化交通信息采集技术,构建经济可行、高解析度、多维全覆盖的信息采集系统。

3、运用大数据物联网等先进技术建设具有系统安全、标准统一、管理规范、资源共享、融合分析功能全面的综合数据中心。

4、建立更先进的路网调度指挥平台。

5、采用多元化信息发布手段,建设涵盖公众出行链的大众化和个性化的公众服务平台。

6、分阶段推进路网级管理系统的实施。

4.4 路网级管理系统实施效果

路网级管理系统以出行服务、应急调度为突破,以大数据技术为亮点,形成以“一个中心、两大平台、三大支撑系统”为主体的系统架构,通过路网与路段系统建设统筹实施与紧密对接,实现“可视、可测、可控”的高速公路运营管理目标。

不仅各路段级的数据和信息汇聚到路网级管理系统中统一管理。各路段级的功能和服务也将在路网级系统中有更高层次的升华体现。

路网级管理将汇聚和管理更广泛更全面的数据和信息,并通过大数据技术进行更深层次的处理和挖掘,使交通信息等各类信息更加全面更加准确。

同时,对于某些设备来讲,核心功能的实现源于算法,算法的产生源于全面准确的数据,可以说数据是算法产生的基础,也是算法更优化的食粮,所以路网级管理系统提供的“大数据”,不仅可以促进现有设备的升级优化也可以推动一些符合新需求的新设备的应运而生。

4.5 光纤在线监测系统实施方案

在光缆的运维养护中,可以考虑借鉴四川省雅安至康定高速公路的光纤在线监测系统成功案例。

光纤在线监测系统的建设,是在现有光纤系统的基础上,通过合理布设光缆监测设备,对光缆线路中被监测光纤的状况进行监测,以监测站网元为管理层,以地理信息系统为基础形成高速公路的光纤网络运行维护管理信息平台。

在实施过程中,光纤网络运行维护管理信息平台可以最初从路网级的信息平台进行规划,然后从路段级的系统建设逐步拓展到整个路网级的系统建设,最终形成以地理信息系统为基础的整个地区的(市级或省级)高速公路网的光纤网络运行维护管理信息平台,这个平台的数据也将接入上文提到的高速公路管理系统,以实现信息的统一管理和应用。

光纤在线监测系统图如下:

光纤在线监测系统具体功能的实现方案如下:

1、上传与访问

建立与数据中心对接的接口。能通过 Internet、专网或 PSTN 等方式进行远程访问,并保证系统的安全。

2、光功率衰减检测及故障定位

对光路由进行检测,与参考曲线自动进行比较,得出光缆衰减曲线,结合 GIS 地理信息系统能精确定位故障点。

3、巡检功能

根据维护需要,对每条纤芯进行定期测试,实测曲线与参考曲线自动比较,超过设定门限即产生告警信息。

4、光纤劣化分析及告警

通过光缆监测及时发现光缆纤芯变化,对纤芯劣化、纤芯事件分析并告警。

5、故障自动分析

实时动态检测光网络运行状态,正确实时提供光网络故障发生点、分析故障的影响区域,提供处理故障的紧急预案。

6、故障报警及信息及时上报

7、光纤网络资料数据库

建立完善的光纤网络资料数据库,包括:光网络分布,芯线颜色、芯线用途、起点连接类型、起点机架编号、终点端口号、终点接头、管道等信息。

8、数据统计及报表

建立光网络资源使用率统计,自动统计建立光缆线、交接箱、分线盒等基础网元数据表,并对管道、管孔使用状况进行统计,所有统计分析可按用户要求定制报表并生成打印。

9、用户管理

对用户进行分级管理,用户权限可分为系统管理员和普通操作员。

10、展示系统

建立基于地理信息系统的展示系统,实时展示光纤分布、光纤状态、故障情况、检测设备状态等。

11、数据管理

提供数据存储、数据备份、数据恢复、数据导出等功能。

4.6 光纤在线监测系统实施效果

光纤在线监测系统是光缆线路维护发展的需要,它把光缆线路纳入实时集中的监测维护当中。

它能实时监测光纤的衰减情况,在出现故障时实时告警,并分析故障的原因,同时配合 GIS 地理信息系统能精确定位故障点,保障及时、快速的抢修及维护。自动巡检可以长期跟踪线路的传输质量,能够及时发现劣化等问题,提前做好故障排除方案,及早预防改善,保证和提高光缆传输品质。

光纤在线监测系统与地理信息系统相结合,可以使用户全面了解光网络的真实分布情况,全面掌握光网络通信资源、路由资源、光缆管道以及光纤光缆的各种细化数据信息等,为光网络的运行、设计、规划、发展和保障提供真实可靠的决策依据,并为其他应用提供及时可靠的基础数据。

光纤在线监测系统不仅仅是用自动替代人工,它更是维护水平和维护理念的升华。

5 结语

全国高速公路机电系统的建设一直在蓬勃发展之中,很多地区高速公路机电系统早已建设完成并已经处于运维养护阶段。

近年来国内高速公路机电系统已经出现很多新技术,对于已建的高速公路,一些新技术并没有得到应用,在一些地区引入和推广在其他地区已经成功应用的新技术,可能成为未来高速公路运维养护工作的一种新趋势。

运维养护工作包括常规的运维养护和独立的机电系统改建项目。

在机电系统的改建中,高速公路管理系统的优化和建设是一项艰巨而又意义重大的工作;在常规的运维养护工作中,光缆的运维养护一直非常关键。

高速公路管理系统包括路段级管理和路网级管理两方面,其中路段级管理系统可以在现有的传统的监控分中心的基础上增加新平台实现新功能,主要侧重于增强出行服务和养护管理水平。路网级的管理系统将应用更先进更前沿的新技术,汇聚更全面的数据和信息,进行更有力处理和挖掘,提供更“人本”的服务,完成更高层次的决策和管理,实现更广泛的功能和价值。

在常规的运维养护工作中,光纤在线监测系统通过在现有光纤系统的基础上合理布设监测设备,实现光纤各项数据及信息的监测和统计,故障的告警和定位,故障的预测和预案。从而减少故障次数、缩短故障时间,提高光缆网的通信可靠性,并且极大程度地提高了高速公路的运维养护水平。

高速公路管理系统和光纤在线监测系统都可以从路段级向路网级建设逐步推进,不同的是,高速公路管理系统的路段和路网级建设在功能侧重和级别上有明显差异,而光纤在线监测系统的路段和路网级建设,在功能上差异不大,主要体现在规模上的扩大。总之从路段级建设向路网级建设推进的过程中可以不断积累经验不断跟进更先进的技术,最终实现高速公路管理系统和光纤在线监测系统的全面建设。

从而全面提升高速公路的运维养护水平,全面提升高速公路的运营和服务质量。

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20181229G09PWX00?refer=cp_1026
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