市政工程中機(jī)電一體化應(yīng)用的問題研究

張方林

（光谷技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430000）

機(jī)電一體化是指一種將信息處理、控制功能融合、附加到機(jī)械裝置中的復(fù)合化技術(shù)，將該技術(shù)應(yīng)用到市政工程建設(shè)中，能夠提高工程建設(shè)的精度和質(zhì)量，因此，應(yīng)針對該技術(shù)在應(yīng)用中存在的問題展開深入分析，以積極尋求有效的解決方案，促進(jìn)市政工程的機(jī)電一體化，推動市政工程領(lǐng)域的發(fā)展。

1 市政工程中機(jī)電一體化應(yīng)用存在的問題

1.1 配套制度方面的問題

現(xiàn)行的市政工程施工、運行配套制度主要以非機(jī)電一體化的施工、操作制度為主，而在機(jī)電一體化背景下，市政工程所涉及的施工、運行操作都因機(jī)電一體化技術(shù)的介入而改變，導(dǎo)致現(xiàn)行配套制度的工程施工、運行指導(dǎo)、規(guī)范能力被弱化，不能有效控制由失誤、錯誤操作而帶來的質(zhì)量、安全風(fēng)險，使機(jī)電一體化的應(yīng)用難以達(dá)到預(yù)期效果，影響了機(jī)電一體化的順利普及應(yīng)用。

1.2 設(shè)備操作方面的問題

在市政工程的施工中，將機(jī)電一體化應(yīng)用到施工機(jī)械操作中，能夠提高機(jī)械施工精度，例如，在路面瀝青混合料攤鋪施工中，應(yīng)用機(jī)電一體化攤鋪設(shè)備，并借助該設(shè)備的精準(zhǔn)供料優(yōu)勢，能夠使路面平整度達(dá)到0.127mm/3m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)攤鋪設(shè)備的施工效果。此外，當(dāng)前部分市政工程建設(shè)中，所用的機(jī)電一體化瀝青、混凝土攪拌機(jī)械均具備微型電子稱量系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動化的稱量，可以釋放大量的人力資源，達(dá)到降低市政工程施工人力資源成本的效果。但在此過程中，機(jī)電一體化設(shè)備依然需要通過人工下達(dá)運行指令，同時，也需要人工操作調(diào)試，而就目前來看，由于機(jī)電一體化技術(shù)屬于新興技術(shù)，普及程度較低，因此，市政工程團(tuán)隊對機(jī)電一體化設(shè)備的接觸較少，導(dǎo)致大部分工作者在操作方面的熟練度不足，容易出現(xiàn)錯誤、失誤操作，導(dǎo)致機(jī)電一體化的應(yīng)用難以達(dá)到預(yù)期效果，形成了機(jī)電一體化在設(shè)備操作方面的問題。

1.3 設(shè)施配置方面的問題

就目前來看，機(jī)電一體化在市政工程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在將微型控制系統(tǒng)安裝在大型機(jī)械設(shè)備中，或?qū)⑿畔⑻幚硐到y(tǒng)設(shè)置在一些小型的電子設(shè)備中，如監(jiān)控設(shè)備，以實現(xiàn)自動化、信息化市政工程施工、運行的建設(shè)活動。在此過程中，通過上述建設(shè)活動，人們可以使市政工程施工、運行所需的機(jī)械設(shè)備具備自動控制與信息處理能力，完成機(jī)電一體化建設(shè)。但在此過程中，機(jī)電一體化的應(yīng)用離不開軟件設(shè)施的支持。其中，軟件設(shè)施，即控制、信息處理程序系統(tǒng)的配置，涉及信息安全問題，容易對機(jī)電一體化的安全應(yīng)用產(chǎn)生影響，形成了設(shè)施配置上的問題，不利于市政工程的機(jī)電一體化發(fā)展。

1.4 設(shè)施供電方面的問題

為了實現(xiàn)機(jī)電一體化，人們需要在市政工程施工、運行設(shè)備上安裝控制、信息處理硬件設(shè)施，這在一定程度上使電能對于市政工程施工、運行更加重要，同時，硬件設(shè)施的添加也增加了配套供電管線體系的復(fù)雜度，容易提高供電系統(tǒng)運行故障幾率，而一旦設(shè)施供電故障發(fā)生，則會造成整體的市政機(jī)電一體化系統(tǒng)停運，導(dǎo)致工程施工進(jìn)度質(zhì)量下降、監(jiān)控照明設(shè)備時效等一系列嚴(yán)重的市政工程施工、運行問題，影響了市政工程中機(jī)電一體化的應(yīng)用效果。

1.5 通信方面的問題

在機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用中，設(shè)備之間需要通過傳感器等裝置相互收發(fā)指令信息，以便于其按照指令信息執(zhí)行相應(yīng)的自動化程序，其中，通信技術(shù)主要應(yīng)用與控制指令、信息的傳輸方面。在此過程中，為了避免指令、信息的傳輸延遲造成設(shè)備自動化運行障礙，應(yīng)保證所用通信技術(shù)方案可以滿足機(jī)電一體化設(shè)備對信息、指令傳輸速度的需求。而現(xiàn)階段，4G 網(wǎng)絡(luò)的通信速度通常在100Mbps 以上，雖然已經(jīng)能夠滿足簡單的市政收費設(shè)施機(jī)電一體化運行對通信速度的要求，但對于復(fù)雜的市政施工程序來說，4G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)依然無法消除通信延遲。為此，當(dāng)前人們紛紛考慮將5G 技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電一體化建設(shè)中，以消除延遲，但5G 技術(shù)的部署需要投入大量的資金，建設(shè)難度較大。現(xiàn)階段，就常用的宏基站來說，1 個BBU+3 個AAU 的國內(nèi)報價為20 萬，國外報價為30 ～40萬，同時，一個天線設(shè)備的價格在1500 ～6000 元，電源柜為5000 ～10000 元，綜合來看，一個5G 基站的成本則可以超過100 萬，這使得建設(shè)部門難以順利籌措出足夠的資金開展通信技術(shù)建設(shè)，拖慢了機(jī)電一體化在市政工程中應(yīng)用水平的發(fā)展，形成了通信方面的問題。

1.6 監(jiān)控方面的問題

目前，監(jiān)控系統(tǒng)逐漸成為機(jī)電一體化在市政工程中應(yīng)用的重要領(lǐng)域，現(xiàn)階段，從國外來看，機(jī)電一體化已經(jīng)成為市政監(jiān)控工程中的重要應(yīng)用技術(shù)?，F(xiàn)階段，美國已經(jīng)推出了精確度為100%的機(jī)電一體化自動監(jiān)控系統(tǒng)，從國內(nèi)來看，據(jù)工信部統(tǒng)計，我國交通監(jiān)控機(jī)電一體化普及率在85%以上，同時，基于機(jī)電一體化監(jiān)控系統(tǒng)而形成的配套智慧交通系統(tǒng)，其投資增長率達(dá)到了28.5%，總體市場規(guī)模達(dá)到了459.5 億元，預(yù)計未來幾年后，機(jī)電一體化市政監(jiān)控系統(tǒng)的資金投入量將超過1700 億元，由此可見，我國機(jī)電一體化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模在逐步擴(kuò)大。而在此背景下，機(jī)電一體化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)也帶動了后續(xù)的設(shè)備運維成本、工作量的加大，影響了機(jī)電一體化的效果。

2 市政工程中機(jī)電一體化應(yīng)用存在問題的解決措施

2.1 完善配套制度

在配套制度方面，應(yīng)根據(jù)市政工程運行、施工的機(jī)電一體化程度，按照各崗位工作者的實際工作程序，編制配套制度，使配套制度能夠充分發(fā)揮其指導(dǎo)、規(guī)范工作者日常工作行為的作用，提升市政工程的機(jī)電一體化應(yīng)用水平。以市政工程施工機(jī)電一體化的配套制度建設(shè)為例，在制度建設(shè)中，應(yīng)考慮設(shè)備中的信息處理、控制裝置運行狀態(tài)、規(guī)律，清晰梳理這部分裝置的調(diào)試、養(yǎng)護(hù)操作程序、步驟，然后，按照現(xiàn)行的機(jī)電一體化技術(shù)規(guī)范、要求等方面文件，為各項程序步驟設(shè)置相應(yīng)操作標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)范，再基于此，整理出一套關(guān)于機(jī)電一體化裝置的操作管理制度條款，并將該部分條款設(shè)置在原有的制度內(nèi)容中，之后進(jìn)行修正、整理，形成新的施工配套制度，以規(guī)范化工作者對機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，增強(qiáng)該技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用效果。

2.2 增強(qiáng)實踐操作能力

在設(shè)備操作方面，為了更好地實現(xiàn)機(jī)電一體在市政工程中的應(yīng)用，應(yīng)做好相應(yīng)的設(shè)備操作培訓(xùn)，并及時下發(fā)設(shè)備操作細(xì)則，緩解該項應(yīng)用問題，提升機(jī)電一體的應(yīng)用水平。在此過程中，應(yīng)注重實踐操作培訓(xùn)，并積極組織實踐操作培訓(xùn)活動，同時，也要清晰梳理各類設(shè)備的操作步驟、操作標(biāo)準(zhǔn)，然后，編制出設(shè)備操作細(xì)則，再將細(xì)則納入實踐操作培訓(xùn)內(nèi)容中，深化工作者對操作細(xì)則的理解，提升其設(shè)備操作能力，以促進(jìn)機(jī)電一體化在市政工程中的順利使用。

2.3 加強(qiáng)配套安全防護(hù)系統(tǒng)的建設(shè)

在設(shè)施配置方面，在軟件設(shè)施配置中，應(yīng)注意做好配套安全防護(hù)系統(tǒng)的建設(shè)，并積極引入防火墻、信息加密等技術(shù)，完善軟件設(shè)施配置，緩解該項機(jī)電一體化應(yīng)用問題。在此過程中，考慮到機(jī)電一體化的軟件架構(gòu)中存在大量的邊界位置，因此，需加強(qiáng)防火墻的配置，同時，還要借助SSL 技術(shù)為中控部分的TCP/IP 上設(shè)置安全協(xié)議，規(guī)避信息泄露風(fēng)險。此外，還可以直接在信息安全技術(shù)領(lǐng)域市場上，購買定制的信息安全防護(hù)方案，以深入優(yōu)化信息安全防護(hù)效果，消除設(shè)施配置方面的問題。

2.4 合理設(shè)計供電線路

在設(shè)備供電方面，應(yīng)在原有的備用供電體系基礎(chǔ)上合理化供電線路設(shè)計，以保證不間斷供電，增強(qiáng)機(jī)電一體化的應(yīng)用效果。在此過程中，工作者可以采用分階段母線形式的供電線路設(shè)計方案，分別為各個系統(tǒng)設(shè)置單獨回路，同時，還要注意在回路線路設(shè)置時，避免纜線的交叉或距離過近，而且應(yīng)結(jié)合變電站的分布，整合設(shè)備供電體系設(shè)計方案，降低突發(fā)斷電事故對市政機(jī)電一體化工程運行的影響，以緩解設(shè)施供電方面的問題，深入優(yōu)化機(jī)電一體化的應(yīng)用效果。

2.5 優(yōu)化通信技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)

在通信技術(shù)設(shè)施建設(shè)中，可以考慮保留原有通訊工作流程，并引入Aeonix 技術(shù)，構(gòu)建出一個低成本、靈活的純IP平臺，形成一個Aeonix 軟交網(wǎng)絡(luò)，以借助星型組網(wǎng)實現(xiàn)收費站、直屬機(jī)構(gòu)的純IP 通信，這樣可以有效降低通信費用，減少通信技術(shù)革新對資金的需求，增強(qiáng)市政工程的機(jī)電一體化發(fā)展水平。此外，通信技術(shù)的應(yīng)用也使得原有的市政工程運行機(jī)制中出現(xiàn)的冗余，管理部門通過加大冗余的裁撤，可以降低市政工程的運行成本，并將節(jié)約出來的成本用于通信技術(shù)建設(shè)，即可有效解決機(jī)電一體化應(yīng)用中的通信建設(shè)問題，達(dá)到更好的市政工程運行效果。

3 結(jié)語

綜上所述，實現(xiàn)市政工程的機(jī)電一體化，能夠為群眾的出行提供更大的便利。在市政工程建設(shè)中，借助機(jī)電一體化技術(shù)可以規(guī)范化工作者工作行為，提高工作者配套技術(shù)應(yīng)用熟練度，消除信息安全隱患，保持供電穩(wěn)定性，優(yōu)化機(jī)電一體系統(tǒng)運行性能，增強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)的效用，從而促進(jìn)市政工程使用性能的發(fā)展。