高速公路機(jī)械設(shè)備管理信息化分析

摘要 高速公路機(jī)械設(shè)備在提高施工質(zhì)量和效率方面起著至關(guān)重要的作用，為了有效管理和維護(hù)機(jī)械設(shè)備，推動高速公路建設(shè)和運營的信息化水平，該文以山西省某高速公路工程為例，分析機(jī)械設(shè)備信息化管理的優(yōu)勢，從RFID信息識別技術(shù)、二維碼信息識別技術(shù)、GIS技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等方面論述機(jī)械設(shè)備信息化管理路徑，研究成果以期為相關(guān)從業(yè)人員提供參考借鑒，全面提高機(jī)械設(shè)備管理水平，為高速公路施工提供設(shè)備保障。

關(guān)鍵詞 高速公路；機(jī)械設(shè)備；信息化管理；

中圖分類號 U415 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）21-0151-03

0 引言

為了滿足日益增長的交通需求，高速公路建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展的階段，施工效率的提高，促使越來越多的施工機(jī)械投入到工程建設(shè)中，對機(jī)械設(shè)備的管理工作提出了更高的要求。信息化管理通過引入先進(jìn)的信息技術(shù)，實現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析和故障診斷，提高了管理效率和質(zhì)量?；诖耍撐慕Y(jié)合具體工程實例，對高速公路機(jī)械設(shè)備管理信息化進(jìn)行深入分析，研究成果對提高高速公路現(xiàn)代化、信息化建設(shè)管理水平，推動高速公路事業(yè)更好更快發(fā)展具有重要意義。

1 工程概況

山西省某高速公路段全線長度為26.455 km，起點樁號K0+000，終點樁號K26+455，為雙向八車道設(shè)計，設(shè)計行車速度為120 km/h。該公路的路基形式為整體式路基，寬42 m；公路橋梁設(shè)計荷載為公路-I級；洪水設(shè)計頻率為特大橋：1/300、大中小橋及涵洞：1/100。該工程主要工程量參數(shù)如下：路基挖方量34.5萬立方米；路基填方量13.4萬立方米；主線含4座小橋和1座中橋；沿線有25座涵洞，其中18座為蓋板涵，7座為圓管涵；ATB-25普通瀝青用量為83 533 m3，AC-20C中粒式瀝青用量為48 235 m3，SMA-13細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂用量為52 464 m3；水泥混凝土面板18 542 m2。

該工程計劃工期為4年，不僅工程量大且涉及較多高速公路附屬工程，對施工質(zhì)量和效率提出較高的要求。施工機(jī)械設(shè)備的使用對于提高施工質(zhì)量和效率起到至關(guān)重要的作用，該工程投入使用的機(jī)械設(shè)備如下表1所示，為應(yīng)對較大的工程量和施工工期要求，在施工設(shè)備管理中充分借助信息化管理優(yōu)勢，實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的智能化、高效化管理。

2 高速公路機(jī)械設(shè)備信息化管理的優(yōu)勢

該工程在機(jī)械設(shè)備管理環(huán)節(jié)運用信息化管理策略，主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾方面：（1）實時數(shù)據(jù)監(jiān)測：為機(jī)械設(shè)備配備傳感器、儀表設(shè)備等信息化管理系統(tǒng)，對設(shè)備的運行狀況、工作參數(shù)、能耗等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，便于及時發(fā)現(xiàn)問題，預(yù)警故障，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行修復(fù)和優(yōu)化，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。（2）資源調(diào)度與優(yōu)化：利用信息化管理系統(tǒng)實現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的資源調(diào)度與優(yōu)化，包括設(shè)備的使用率、維修保養(yǎng)計劃、人員配備等方面，根據(jù)設(shè)備的運行情況和需求進(jìn)行智能調(diào)度，合理分配設(shè)備資源，提高資源利用率，減少能源開銷和人力資源成本[1]。（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理：即對機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理，可隨時通過網(wǎng)絡(luò)平臺實時查看設(shè)備的運行狀態(tài)和工作參數(shù)，發(fā)生緊急情況時及時采取措施，減少人員到現(xiàn)場的頻率，提高工作效率和響應(yīng)速度。可見，對機(jī)械設(shè)備實施信息化管理，可提高設(shè)備的可靠性、可用性和維修效率，優(yōu)化資源利用，提升管理效能。

3 高速公路機(jī)械設(shè)備信息化管理技術(shù)措施

3.1 RFID信息識別技術(shù)

RFID技術(shù)應(yīng)用于高速公路機(jī)械設(shè)備管理中，可實現(xiàn)對設(shè)備的自動識別、信息采集、監(jiān)控和追蹤等功能，提高管理效率和設(shè)備利用率。（1）該工程設(shè)備進(jìn)場環(huán)節(jié)，在機(jī)械設(shè)備上安裝RFID標(biāo)簽，借助于無線射頻技術(shù)快速準(zhǔn)確地獲取設(shè)備的基本信息、狀態(tài)信息、保養(yǎng)記錄等數(shù)據(jù)，幫助設(shè)備管理人員全面了解機(jī)械設(shè)備的性能。（2）施工過程中，在施工現(xiàn)場的關(guān)鍵位置布置RFID讀寫器，實時監(jiān)控設(shè)備的位置、運行狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備進(jìn)入或離開某個區(qū)域時，系統(tǒng)可以自動進(jìn)行記錄，方便管理人員追蹤和管理[2]。（3）機(jī)械設(shè)備是高速公路工程的重要資產(chǎn)，在設(shè)備上安裝RFID標(biāo)簽，不僅可以實現(xiàn)對設(shè)備的出庫、入庫、轉(zhuǎn)運等環(huán)節(jié)的自動識別和記錄，同時可輔助設(shè)備資產(chǎn)的盤點，減少資產(chǎn)丟失和浪費。

3.2 二維碼信息識別技術(shù)

二維碼信息識別技術(shù)背景下，管理人員使用移動設(shè)備掃描機(jī)械設(shè)備上的二維碼即可了解到設(shè)備的具體信息。在該工程中二維碼信息識別技術(shù)在機(jī)械設(shè)備管理中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）設(shè)備維護(hù)管理：在機(jī)械設(shè)備上粘貼二維碼，通過掃描二維碼獲取設(shè)備的基本信息、維護(hù)記錄、保養(yǎng)手冊等，維護(hù)人員可通過掃描二維碼錄入設(shè)備維修信息、更換零部件情況等，方便后續(xù)的維護(hù)管理工作。（2）設(shè)備追溯管理：在機(jī)械設(shè)備上標(biāo)識唯一的二維碼，可實現(xiàn)設(shè)備的追溯管理，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題或事故時，可根據(jù)二維碼信息快速定位設(shè)備的使用歷史、維護(hù)情況等，有助于分析問題原因和責(zé)任追究。（3）設(shè)備巡檢管理：巡檢人員可以通過掃描機(jī)械設(shè)備上的二維碼，獲取設(shè)備的檢修計劃、巡檢記錄等信息，記錄巡檢人員的巡檢軌跡，確保巡檢的全面性和準(zhǔn)確性[3]。（4）設(shè)備安全管理：在機(jī)械設(shè)備上設(shè)置二維碼，提供設(shè)備的安全操作手冊、操作指南等信息，操作人員可通過掃描二維碼獲取相關(guān)安全知識，增強(qiáng)操作人員的安全意識和操作技能，從而降低事故發(fā)生的風(fēng)險，保證施工作業(yè)安全。

3.3 地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)

GIS技術(shù)可以為高速公路工程提供重要的空間信息，該工程在機(jī)械設(shè)備信息化管理環(huán)節(jié)GIS技術(shù)的運用主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）對設(shè)備位置跟蹤與監(jiān)控：在機(jī)械設(shè)備上安裝定位系統(tǒng)，結(jié)合GIS技術(shù)實現(xiàn)對設(shè)備位置的實時跟蹤與監(jiān)控，隨時獲取設(shè)備當(dāng)前位置、行駛軌跡等信息，幫助管理人員實時掌握設(shè)備的分布情況，并進(jìn)行調(diào)度和管理。（2）設(shè)備運行分析：GIS技術(shù)結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)分析設(shè)備運行狀態(tài)，收集設(shè)備運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備運行狀況的實時監(jiān)測與預(yù)警，避免設(shè)備故障導(dǎo)致的延誤和損失。（3）利用GIS技術(shù)對施工現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)控和管理，包括設(shè)備的布局、施工進(jìn)度、材料運輸?shù)?，通過對施工進(jìn)度數(shù)據(jù)的分析，預(yù)測施工的關(guān)鍵節(jié)點和瓶頸，及時調(diào)整設(shè)備資源和施工計劃，確保工程按時完成。以該工程混凝土材料運輸施工節(jié)點為例，為確保材料按時運送至施工現(xiàn)場，在自卸車輛和混凝土攪拌運輸車上設(shè)置實時定位設(shè)備，基于GIS技術(shù)了解運輸路線是否暢通，為駕駛?cè)藛T確定運輸路線提供參考，確保材料按時到場。同時基于該技術(shù)可實現(xiàn)運輸車輛的全程監(jiān)控，評估到達(dá)現(xiàn)場的時間，為現(xiàn)場施工作業(yè)安排提供數(shù)據(jù)支持，確保施工作業(yè)的有序進(jìn)行。

3.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

在高速公路機(jī)械設(shè)備信息化管理中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可在以下幾方面發(fā)揮重要作用：（1）設(shè)備監(jiān)測與運維：將高速公路機(jī)械設(shè)備與傳感器相連，實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)、溫度、震動等參數(shù)。當(dāng)設(shè)備發(fā)生異常時，系統(tǒng)可以自動報警，以便維護(hù)人員及時作出處理。同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可幫助運維人員預(yù)測性維護(hù)，通過分析設(shè)備數(shù)據(jù)，提前判斷可能發(fā)生故障的跡象，并主動安排維修。（2）設(shè)備調(diào)度與資源優(yōu)化：對設(shè)備進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，實時獲取設(shè)備的使用情況和工作效率。基于獲取的數(shù)據(jù)，對設(shè)備進(jìn)行智能調(diào)度，合理分配設(shè)備使用任務(wù)，提高設(shè)備利用率和工作效率。（3）信息交互與協(xié)同工作：不同設(shè)備可通過物聯(lián)網(wǎng)連接，在實時感知周圍環(huán)境的基礎(chǔ)上，共同完成某一任務(wù)。例如，多臺設(shè)備可以在施工過程中通過無線通信協(xié)同作業(yè)，提高工作效率和安全性。同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將設(shè)備數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)設(shè)備之間的智能協(xié)同和優(yōu)化配合，進(jìn)一步提高工作效率和質(zhì)量[4]。

該工程在混凝土攤鋪施工作業(yè)時，充分運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的信息化管理。在瀝青混凝土攤鋪機(jī)上安裝傳感器和監(jiān)測裝置，實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)、工作參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)的實時感知和采集，在檢測設(shè)備運行狀態(tài)時，綜合運用加速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等，同時配合GPS定位追蹤設(shè)備位置，通過攝像頭進(jìn)行實時視頻監(jiān)控，實現(xiàn)攤鋪、碾壓作業(yè)質(zhì)量的實時監(jiān)測，如圖1所示。

圖1 依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)攤鋪、碾壓作業(yè)質(zhì)量的實時監(jiān)測

另外，該工程為雙向八車道設(shè)計，瀝青攤鋪機(jī)的有效攤鋪寬度為7.5 m，難以實現(xiàn)一次性攤鋪施工。對此該工程在沿線范圍內(nèi)采取梯隊作業(yè)形式，前后攤鋪機(jī)的距離為10 m左右，相鄰路幅的搭接寬度為10 cm左右。在設(shè)備行進(jìn)過程中，為合理控制各項距離參數(shù)，對駕駛?cè)藛T的技術(shù)水平提出了更高的要求，容易出現(xiàn)誤差較大的情況，影響施工質(zhì)量和進(jìn)度。因此，該工程在這一施工環(huán)節(jié)的機(jī)械設(shè)備管理過程中，綜合運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立一個智能控制系統(tǒng)，用于接收和處理攤鋪機(jī)傳感器獲取的數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)可實時計算當(dāng)前的攤鋪寬度，并與預(yù)設(shè)的有效攤鋪寬度進(jìn)行比對，判斷施工誤差。在攤鋪機(jī)上安裝傳感器，用于實時監(jiān)測攤鋪寬度和位置信息，通過激光雷達(dá)、攝像頭等傳感器技術(shù)，獲取瀝青攤鋪的實際寬度和位置，并傳輸給控制系統(tǒng)[5]。分析和優(yōu)化采集到的攤鋪機(jī)數(shù)據(jù)，根據(jù)實時數(shù)據(jù)對攤鋪機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提高施工效率和質(zhì)量。操作人員在人機(jī)界面上，可顯示實時數(shù)據(jù)、報警信息和施工進(jìn)度等，提供操作指引和決策支持。

公路瀝青混凝土的攤鋪和碾壓溫度控制均對施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，該工程在利用機(jī)械設(shè)備攤鋪、碾壓施工時，借助于溫度傳感器實現(xiàn)瀝青混凝土溫度的監(jiān)測和控制，確保攤鋪機(jī)攤鋪作業(yè)時溫度＞150℃、壓路機(jī)初壓時溫度＞130℃，終壓時溫度＞80℃，以溫度監(jiān)測結(jié)果指引機(jī)械設(shè)備的運行，保障施工質(zhì)量[6]。

4 高速公路機(jī)械設(shè)備信息化管理效果

在該高速公路施工過程中對機(jī)械設(shè)備實施信息化管理，綜合運用RFID信息識別技術(shù)、二維碼信息識別技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，取得如下管理效果：（1）在機(jī)械設(shè)備配置方面，根據(jù)工程量對設(shè)備進(jìn)行配置，有效避免配置不足或者過量的情況，相比于既往常規(guī)管理，機(jī)械設(shè)備投資成本降低8%。（2）在設(shè)備利用效率方面，信息化管理舉措依照施工進(jìn)度計劃，對設(shè)備資源進(jìn)行調(diào)動，協(xié)調(diào)施工現(xiàn)場運作，有效減少設(shè)備閑置率，相比于既往常規(guī)管理，機(jī)械設(shè)備利用率提高15%。（3）在設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)方面，通過信息化管理中各項技術(shù)的運用，實現(xiàn)施工機(jī)械運行性能的實時監(jiān)測，對于存在故障隱患的機(jī)械及時檢修，在施工過程中未出現(xiàn)設(shè)備故障停工的情況，和既往常規(guī)管理相比，設(shè)備維修成本約降低6%。（4）在設(shè)備管理信息化水平方面，依托各項技術(shù)的運用，實現(xiàn)施工全過程機(jī)械設(shè)備智能化、信息化的管理，根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，動態(tài)調(diào)整機(jī)械設(shè)備的運行和配合，具有良好的設(shè)備管理信息化水平，實現(xiàn)高效施工作業(yè)。

5 結(jié)束語

綜上所述，在高速公路工程施工過程中，各種機(jī)械設(shè)備的使用有效提高了施工效率和質(zhì)量，隨著工程量的增加，投入使用的機(jī)械設(shè)備數(shù)量越來越多，在機(jī)械設(shè)備管理方面，信息化管理手段發(fā)揮出重要作用。山西省某高速公路工程機(jī)械設(shè)備管理經(jīng)信息化管理措施的運用，在協(xié)調(diào)設(shè)備配置、提高設(shè)備利用率、協(xié)同施工過程等方面均取得良好的成效。隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，高速公路機(jī)械設(shè)備管理信息化將會迎來更加廣闊的發(fā)展空間，為建設(shè)更加安全、高效、智能的交通網(wǎng)絡(luò)貢獻(xiàn)力量。

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