高速公路機械設備信息化管理研究

摘要 文章探討了高速公路機械設備信息化管理的創(chuàng)新路徑，聚焦于構(gòu)建智能化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)設備狀態(tài)的實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析與預測維護，旨在通過先進的信息技術(shù)手段，優(yōu)化設備配置、提升運維效率與安全管理水平。同時，探討了信息化管理在降低管理成本、增強決策支持能力等方面的作用，以期為類似高速公路機械設備信息化管理提供一定的理論支撐。

關(guān)鍵詞 公路項目；機械設備；信息化

中圖分類號 U415 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0185-03

0 引言

隨著高速公路網(wǎng)的快速擴展與交通流量的持續(xù)增長，高速公路機械設備的運行效率與管理水平成為影響道路安全與暢通的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的管理模式已難以滿足日益復雜的管理需求，信息化管理作為現(xiàn)代管理手段的重要組成部分，正逐步滲透并深刻改變著高速公路機械設備的管理方式[1]。該文旨在深入探討高速公路機械設備信息化管理的理論框架與實踐路徑，通過引入先進的信息技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等，實現(xiàn)設備狀態(tài)的實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析與智能決策，以期提高設備的運行效率、降低維護成本、提升安全管理水平[2-3]。

1 高速公路機械設備信息化管理現(xiàn)狀分析

1.1 機械設備種類與特點

某公路工程擬用常見施工機械見表1所示：

挖掘機是高速公路建設中常用的機械設備之一，主要作用是進行路基土方開挖、路基填筑和施工配套設施的開挖等工作，具有開挖深度大、范圍廣的特點，能快速開挖土方，而且還可挖出不同形狀的開挖物，適應性強。

推土機是高速公路建設中最常見的機械設備之一，主要用于推平坡地和場地，以及作為配合攤鋪機工作時的輔助設備，其特點是能夠進行大面積的推平，并且操作簡單，適合對地形條件要求不高的工程。

壓路機在高速公路建設中主要用于路基和路面的壓實，確保路面的平整度和密實度。不同類型的壓路機（如靜碾壓路機、振動壓路機等）具有不同的壓實效果，適用于不同的施工環(huán)境和要求。

攤鋪機是專門用于瀝青混凝土路面鋪設的機械設備，主要作用是均勻地壓實和平整混凝土，確保路面牢固耐久，具有施工速度快、施工質(zhì)量高等特點，廣泛應用于道路、橋梁、隧道等領(lǐng)域的建設。

打樁機是高速公路建設過程中必不可少的一種設備，主要用于橋梁基礎施工、路基處理、隧道開挖等工程中，通過將鋼筋混凝土樁、基樁、鋼板樁等打入地下，固定建筑物結(jié)構(gòu)，增加抗震、抗風等能力。打樁機有多種類型，如振動打樁機、壓路打樁機、沖擊打樁機和液壓打樁機等，各自具有不同的特點和適用范圍[4]。

其他常見的機械設備，如起重機械包括起重吊機、龍門吊、卷揚機、塔式起重機等，主要用于吊裝和搬運重物，在高速公路建設中常用于橋梁、涵洞等結(jié)構(gòu)的施工。水平垂直運輸機械如載重汽車、自卸汽車、叉車、鏟車、灑水車、混凝土攪拌運輸車等，用于材料的運輸和混凝土的攪拌運輸?shù)裙ぷ?。其他專用機械如掛籃施工設備、架橋機、潛孔鉆機、風鎬、襯砌臺車多功能隧道作業(yè)臺車、濕噴機、通風機、空壓機等，這些機械設備在高速公路建設中的特定領(lǐng)域（如隧道施工、橋梁架設等）里發(fā)揮著重要作用。

1.2 信息化管理現(xiàn)狀

當前，許多高速公路管理部門已經(jīng)認識到信息化管理的重要性，并初步建立了機械設備信息化管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常包括設備信息管理、運行狀態(tài)監(jiān)測、維護保養(yǎng)記錄等功能模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對機械設備的全生命周期管理。

在信息化管理過程中，一些先進的技術(shù)手段如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)等正在逐步得到應用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過安裝傳感器等設備，實現(xiàn)對機械設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集；大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)Ａ繑?shù)據(jù)進行處理和分析，為管理決策提供有力支持；云計算技術(shù)則提供了高效的數(shù)據(jù)存儲和計算能力，使得信息化管理更加便捷和高效。

通過信息化管理系統(tǒng)的應用，高速公路機械設備的管理效率和安全性得到了顯著提升。一方面，實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析能夠及時發(fā)現(xiàn)設備故障和潛在問題，避免重大事故的發(fā)生；另一方面，智能化的維護保養(yǎng)計劃能夠延長設備的使用壽命，降低維護成本。

盡管高速公路機械設備信息化管理取得了一定進展，但仍存在一些問題與挑戰(zhàn)。例如，部分管理部門對信息化管理的認識不夠深入、投入不足；信息化管理系統(tǒng)建設缺乏統(tǒng)一的標準和規(guī)范；數(shù)據(jù)共享和互聯(lián)互通機制尚不完善等。這些問題需要相關(guān)部門和企業(yè)共同努力才能得以解決。

2 高速公路機械設備信息化管理系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設計

高速公路機械設備信息化管理系統(tǒng)通?；贐/S（瀏覽器/服務器）和C/S（客戶端/服務器）混合架構(gòu)進行設計，以確保系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。系統(tǒng)主要包括圖1所示的幾個部分：

數(shù)據(jù)采集層通過安裝傳感器、RFID標簽等設備，實時采集機械設備的運行數(shù)據(jù)、位置信息等。數(shù)據(jù)傳輸層利用光纖網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡等通信手段，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)處理層對接收到的數(shù)據(jù)進行清洗、整合、分析，提取有價值的信息。應用服務層提供設備監(jiān)控、調(diào)度管理、維護保養(yǎng)、數(shù)據(jù)分析等應用服務。用戶訪問層則通過瀏覽器或客戶端軟件，為管理人員提供友好的操作界面和訪問入口[5]。

2.2 系統(tǒng)功能模塊

（1）設備信息管理：建立機械設備的信息數(shù)據(jù)庫，包括設備型號、規(guī)格、生產(chǎn)廠家、購買日期、使用狀態(tài)等基本信息。

（2）實時監(jiān)控與定位：通過GPS、GIS等技術(shù)，實時監(jiān)控機械設備的運行狀態(tài)和位置信息，確保設備的安全和高效使用。

（3）調(diào)度管理：根據(jù)施工需求和設備狀態(tài)，實現(xiàn)機械設備的智能調(diào)度和優(yōu)化配置，提高設備的使用效率。

（4）維護保養(yǎng)管理：建立設備的維護保養(yǎng)計劃和記錄，提醒管理人員按時進行設備保養(yǎng)和維修，延長設備的使用壽命。

（5）數(shù)據(jù)分析與決策支持：對機械設備的運行數(shù)據(jù)進行深入分析，挖掘數(shù)據(jù)背后的價值，為管理決策提供科學依據(jù)。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)應用

（1）數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)

傳感器技術(shù)：通過在機械設備上安裝各種傳感器（如溫度傳感器、壓力傳感器、振動傳感器等），實時采集設備的運行狀態(tài)、工作環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡傳輸至數(shù)據(jù)中心或云平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控和集中管理。

數(shù)據(jù)編碼與壓縮技術(shù)：為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率和減少存儲空間，需要對采集到的原始數(shù)據(jù)進行編碼和壓縮處理。

（2）數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)

大數(shù)據(jù)處理技術(shù)：利用大數(shù)據(jù)平臺對海量數(shù)據(jù)進行清洗、整合、存儲和管理，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供可靠的數(shù)據(jù)源。

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)：通過數(shù)據(jù)挖掘算法，從海量數(shù)據(jù)中提取有價值的信息和模式，如機械設備的故障預警、使用效率分析等。

人工智能技術(shù)：結(jié)合機器學習、深度學習等人工智能技術(shù)，對機械設備的運行數(shù)據(jù)進行智能分析和預測，提高管理的智能化水平。

（3）遠程監(jiān)控與診斷技術(shù)

遠程監(jiān)控平臺：建立遠程監(jiān)控平臺，通過網(wǎng)絡實時查看機械設備的運行狀態(tài)、工作參數(shù)等信息，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理。

故障診斷系統(tǒng)：利用專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡等故障診斷技術(shù)，對機械設備的故障進行自動識別和診斷，提高故障處理的效率和準確性。

視頻監(jiān)控技術(shù)：通過安裝視頻監(jiān)控設備，對機械設備的作業(yè)現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，確保施工安全和設備的正常運行。

3 高速公路機械設備信息化管理模式創(chuàng)新

傳統(tǒng)的機械管理模式已難以滿足日益增長的運營效率與安全需求，探索并實施信息化管理模式創(chuàng)新成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。這一創(chuàng)新不僅是對技術(shù)應用的簡單升級，也是對管理理念、流程與機制的全面重塑。

（1）構(gòu)建智能化的設備監(jiān)控網(wǎng)絡。通過集成物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等先進技術(shù)，實現(xiàn)對高速公路上各類機械設備的全天候、遠程監(jiān)控。這種實時監(jiān)控不僅能及時發(fā)現(xiàn)設備故障，還能通過數(shù)據(jù)分析預測潛在問題，從而提前介入維護，減少非計劃停機時間，提升道路通行效率。

（2）推動管理流程的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。建立統(tǒng)一的信息管理平臺，將機械設備的采購、入庫、調(diào)配、維護、報廢等全生命周期信息數(shù)據(jù)納入系統(tǒng)管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與流程透明。這不僅提升了管理效率，還增強了決策的科學性與精準度，為高速公路的運維管理提供了強有力的數(shù)據(jù)支撐。

（3）注重人機協(xié)同的智能化升級。通過引入智能穿戴設備、增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)等，為現(xiàn)場操作人員提供實時的信息支持與指導，提升作業(yè)效率與安全性。同時，利用人工智能算法優(yōu)化設備調(diào)度與路徑規(guī)劃，實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置，降低運營成本。

（4）倡導建立開放合作的生態(tài)體系。鼓勵設備制造商、服務商、科研機構(gòu)等多方參與，共同推動高速公路機械設備信息化管理的標準制定、技術(shù)創(chuàng)新與應用推廣。通過跨界融合與協(xié)同創(chuàng)新，不斷拓寬信息化管理的邊界，引領(lǐng)行業(yè)向更加智能化、高效化、可持續(xù)的方向發(fā)展。

4 實施效果評估與持續(xù)改進

4.1 實施效果評估

（1）評估指標體系構(gòu)建

評估指標體系是實施效果評估的基礎，應涵蓋多個維度和層面，以確保評估的全面性和準確性。常見的評估指標包括但不限于以下幾個方面：

1）設備管理效率：包括設備調(diào)配速度、故障響應時間、維修周期等，反映信息化管理系統(tǒng)在提升設備管理效率方面的效果。

2）運營成本降低：通過信息化管理優(yōu)化資源配置，減少不必要的開支，如降低設備閑置率、減少維修成本等。

3）數(shù)據(jù)準確性與實時性：評估信息化管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、處理、分析等方面的準確性和實時性，確保管理決策的科學性和及時性。

4）系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性：考察信息化管理系統(tǒng)在運行過程中的穩(wěn)定性和安全性，包括系統(tǒng)崩潰次數(shù)、數(shù)據(jù)泄露風險等。

5）用戶滿意度：通過問卷調(diào)查、訪談等方式收集用戶反饋，評估信息化管理系統(tǒng)在提升用戶體驗和滿意度方面的效果。

（2）數(shù)據(jù)收集與分析

在評估過程中，需要收集大量的數(shù)據(jù)作為支撐，包括但不限于設備運行數(shù)據(jù)、維修記錄、用戶反饋等。通過數(shù)據(jù)分析，可以直觀地展示信息化管理系統(tǒng)在各個指標上的表現(xiàn)情況，為評估結(jié)論提供有力依據(jù)。

（3）評估結(jié)論與問題識別

基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，可以形成評估結(jié)論，并識別出信息化管理系統(tǒng)在應用過程中存在的問題和不足，可能涉及系統(tǒng)功能不完善、操作流程繁瑣、用戶培訓不足等多個方面。

4.2 持續(xù)改進

針對評估過程中識別出的問題，需要進行深入的分析和原因探究。通過魚骨圖、5W2H等方法，找出問題的根源和影響因素，為制定改進措施提供有力支持。基于問題分析和原因探究的結(jié)果，制定針對性的改進措施，包括優(yōu)化系統(tǒng)功能、簡化操作流程、加強用戶培訓等多個方面。同時，需要明確改進目標、責任人和完成時間等要素，確保改進措施的有效實施。在改進措施實施過程中，需要加強監(jiān)控和跟蹤，確保各項措施按照計劃有序進行。同時，需要建立反饋機制，及時收集用戶反饋意見，對改進措施進行動態(tài)調(diào)整和優(yōu)化。

當改進措施實施完成后，需要再次進行評估和驗證，以確認改進措施的效果是否達到預期目標。如果達到預期目標，則可以形成持續(xù)改進的閉環(huán)；如果未達到預期目標，則需要重新分析問題，制定改進措施并繼續(xù)實施，直至形成持續(xù)改進的閉環(huán)。

5 結(jié)論

通過對高速公路機械設備信息化管理模式的深入研究，主要得出以下結(jié)論：信息化管理顯著提升了高速公路機械設備的運行效率與安全性；通過集成物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)，實現(xiàn)了設備的實時監(jiān)控與遠程管理，有效降低了故障率并縮短了維修時間。同時，信息化管理還促進了數(shù)據(jù)共享與流程透明，提升了決策的科學性與精準度。然而，在實施過程中也暴露出數(shù)據(jù)安全性、系統(tǒng)穩(wěn)定性及人員培訓等方面的挑戰(zhàn)。未來，需持續(xù)加強技術(shù)創(chuàng)新與人才培養(yǎng)，優(yōu)化管理流程，推動高速公路機械設備信息化管理向更高水平發(fā)展，以更好地服務于高速公路的順暢運行與安全管理。

參考文獻

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收稿日期：2024-06-11

作者簡介：冉新華（1995—），男，本科，助理工程師，主要從事設備管理工作。