机电设备管理系统是高速公路项目的重要组成部分，当的机电设计及运行还存在一些不足。基于此，文章以具体工程为案例，论述了机电系统设备的特点和现状，分析了在设计及应用方面存在的问题，提出了智能化高速公路机电设备管理系统。通过开展实测检验，证明该系统有助于机电设备管理效率的提升，且节约维保费用，具有较高的实用价值。

　　该文对高速公路机电设备管理的现状进行分析，发现在设计及运行方面的问题，以某工程案例为分析对象，设计出智能化高速公路机电设备管理系统。

　　（1）系统技术集成度高：高速公路机电系统具有较高的集成度，交叉运用了电子、自动控制、通信、电路以及交通机械等多学科技术，从而为该系统的稳定运行奠定了基础。

　　（2）设备分布范围广，涉及面较大：机电设备广泛分布于高速公路的收费站、沿线隧道及管理场所等地，正因为分布范围广，才对信息传递的时效性、准确性有很高的要求。

　　（3）设备故障率高，更新速度快：设计该管理系统，采用了多项技术，及时进行技术的更新换代，才能确保机电设备正常稳定运行，为高速公路的畅通运行提供坚实的保障。

　　近年来，高速公路通车总里程不断攀升，配套机电设备的使用量也与日俱增，得益于科学技术的不断发展，各种新设备也层出不穷，并得到广泛的应用。针对不同类型的机电设备，其维修方式也存在一定的差异，可将其划分为如下3种模式：

　　（1）事后维修模式：该模式的维修难度低且成本低，但时效性较差，在判断机电设备出现问题后，才开始维修，无法及时维修机电设备，影响设备的正常使用。

　　（2）预防维修模式：该模式是通过制定例行巡检划，运用相关技术制定并实施有效的预防措施，避免电设备出现故障。其优点在于采取预防措施，消除故障隐患，将机电设备出现故障的概率降到*低，其缺点是需要定期巡检，消耗较高的人力物力。

　　（3）生产维修模式：①该模式在机电设备管理系统中已得到广泛应用，涵盖了预防、事后维修模式，同时还对维修模式进行了创新发展，在机电设备的设计阶段，就已将其稳定性内容综合考虑在内，立足于常规保养，实现统筹维修，兼具各种维修模式的优点。②机电设备的管理具有一定的周期，可据此将设备生产维修划为设置阶段和维持阶段，一阶段的主要内容侧重于设备的规划、设计以及交付运行方面的内容，主要是在施工环节的主要性能实现，后一阶段的内容包含设备交付后的使用、运维以及报废等内容，主要是在使用环节开展维保工作。

　　高速公路机电设备管理主要有日常维护、定期巡检、问题排查以及系统升等，管理内容较多，且具有较高的难度。机电设备管理方面，因为维修规范制度内容不合理、业度较低等问题，导致设备管理标准不一致、内容不规范，管理手段不全，各类机电设备不能发挥*大效率。

　　（1）机电设备管理具有较高的业度，各类网络、电力、自动化及通信设备属于其管理范围，设备的维护保养，要提升工作效果，配备具有一定业技能的工作人员。现阶段，还未建立起科学完整的机电设备管理系统，管理工作水平较低，工作人员业技能参差不齐，且人员配备不足，严重影响公路机电设备的正常维修保养。为解决上述问题，要求规范维修作业标准，组建业的人员队伍，配备充足的人员数量。此外，因为公路机电设备使用量越来越多，道路汽车通行量快速增加，需要进行大规模的系统升，但机电系统扩容、技术升等方面，缺乏统一、规范的标准。公路机电设备投入使用几年后，其设计能力就已无法满足现实需求，开展系统扩容与升

　　（2）设备管理系统的智能化、信息化程度较低，由于未搭建完备的数据库，设备入库信息不完整，无法有效管控各类数据信息，信息资源的价值不能充分体现出来。

　　（3）机电设备运转过程中，自动检测系统有时未开启，致使无法准确及时检测公路交通状况，安全隐患较大，予以解决。

　　（4）未实现对机电设备的全生命周期过程管理，因为没有运用现代化信息技术，无法快速获取机电设备的使用年限、故障频次及维修时间等内容信息。

　　（5）还未共享各类资源，不能形成合力。采购使用的机电设备不同，需要采用不同的维修技术，按路段划分机电设备维修任务，工作人员有各自分工，只负责维修某段公路的机电设备。维修技术及资源不能交流共享，严重影响到设备维修工作的质量。

　　现阶段，高速公路机电设备系统主要有收费、通信、监控及供电系统构成，各个系统发挥着各自作用，服务于高速公路的正常通行。该文以某高速公路为研究对象，设计出高速公路机电设备智能管理系统，公路总里程为3.452km，设置有238个收费站，78对高速服务区，沿线座隧道，配套安装有十万多套机电设备。结合该路段的实际情况，制定科学的机电设备系统管理维护模式，主要为自行维护，辅以业维护。

　　使用B/S架构开发设备管理软件系统，用户无需下载安装客户端，可随时随地使用，不存在任何限制，服务区的负载可得到大缓解。基于B/S架构的应用，设计三层架构，并根据不同的业务类型，划分为表现层、业务逻辑层及数据访问层，机电设备管理系统的设计过程中，实现与移动端的交互使用，系统架构共由三部分组成：①端的功能页面系统功能可以用户实现良好的交互作用。②后台服务端逻辑，可查询后台数据逻辑，并根据实际需要作出修改。③手机移动App，便于用户使用该系统。

　　该系统的主要功能为设备维修管理、仓管、维保管理、数据管理、车辆管理以及系统设置管理等。

　　通过具体分析该系统的维护管理功能模块可知，在设备操作者遇到设备故障问题时管理系统会及时将故障信息传送至设备维修人员，后者在管理系统页面填写保修单提交资料后，开展机电设备维修工作。

　　设备管理系统的维修模块中，设计有各种功能表单，用于设备故障报修、派修、维修以及费用核算等，具体流程维修流程如下：

　　（1）设备出现故障后，需要在管理系统中报修，填报故障出现时间、故障表现及所处位置等信息。

　　（2）录入完信息后，会向工作人员出具派修单，接收到后开始维修工作，并将维修信息填在维修单上，主要内容为维修时间、采用的方式、工作结果及完工时间等。

　　（3）系统接收到工作人员填报的维修单后，会审核其内容结果，而且有人对维修工作进行全过程监督，并对维修结果进行检查，评价维修工作成效。

　　（4）机电设备维修工作结束后，期间产生的各项费用，系统会做统一的核算确认，核定之后，各项费用明细及类别会在管理系统中显示，同时工作人员的工作成果、工作态度评价信息也能在管理系统中查询。

　　通过开展设备管理系统实测可知，运用该系统，一方面能快速排查机电设备的故障问题，做好故障隐患预防，减少出现的概率。另一方面当设备出现问题后，能快速响应并实施维修，设备的运转效率得到明显提升，确保高速公路安全畅通。此外，还可准确监控设备修的费用支出，提高维修费用的实效，杜绝额外开支。

　　近年来，我国的高速公路发展非常迅速，已形成遍布全国的高速公路网，它在对国家经济发展作出突出贡献的同时，也对高速公路管理及运营的自动化、智能化提出了严峻的考验。高速公路自动化管理系统一般由通信、收费、监控和供配电4个子系统组成，而通信、收费和监控系统稳定运行的基础是供配电系统的稳定运行。

　　高速公路供配电监控系统对高速公路沿线的变电站内的高低压配电设备、发电机、变压器、UPS、EPS、外场照明、隧道内的理地式变压器与照明、通风及排水等机电设备进行实时分布式监控和集中管理,实现无人值守,确保高速公路安全畅通,提高自动化管理水平,降低机电设备的运行维护成本。

　　高速公路供配电监控系统包括隧道变电所、服务区变电所、收费站变电所、沿线箱式变电站、互通枢纽、路灯电源、风机控制箱等区域的电力综合监控。

　　1、巡检工作量大：由于变电所分布在几十至几百公里的高速公路上，需要沿高速路逐一巡查；

　　针对高速公路传统维护的缺点，为了保障高速公路供配电系统的稳定运行并减少维护人员的工作量，设计了一套高速公路供配电监控系统，该系统的主要功能如下：

　　2、对配电房内的UPS、EPS电气参数进行监视，当监测到UPS和EPS的电池电压过低时，及时进行维护，避免停电后无法操作断路器；

　　3、对配电房内的发电机进行监控，并对发电机油箱的油位进行实时监控，避免油位过低影响发电机正常运行，以及柴油被盗后能及时发现并报警；

　　5、对隧道的照明回路进行远程控制，对隧道的引道照明回路和加强照明回路进行手动和自动控制；

　　6、隧道内消防疏散通道、出口有明显的指示灯具，并可以通过不同应急预案进行紧急控制；

　　9、监测隧道配电房内部环境温湿度，烟雾、甲烷等可燃气体监测、报警及联动控制；

　　10、监控软件采用B/S架构，接入以上监测数据，通过浏览器、手机APP或信息等方式提供数据监测和异常报警，并可通过系统发布维保、巡检及修派工任务。

　　GB/T20965-2013《控制网络HBES技术规范住宅和楼宇控制系统》

　　方案建立基于云平台的“监、控、维”一体化的综合监控系统，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了高速公路监控系统中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了高速公路基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。

　　电力监控系统主要针对隧道变电所、箱式变电站、收费站和服务区变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表、UPS、EPS和发电机进行保护和监控，主要是服务对象为高速公路供配电系统的维护人员，对实时性要求较高。

　　相间电流速断保护，相间电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。

　　电流速断保护，过流保护，复压闭锁，反时限过流保护，复压闭锁，两段式高压侧零序过流保护，两段式低压侧零序过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警，超温/重瓦斯跳闸，过温/轻瓦斯报警。

　　相间电流速断保护，相间过电流保护，母联充电保护，母联备自投，进线备自投，控制回路异常告警。

　　一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线测温

　　三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In，四象限电能，实时及*大需量，本月和上月值，电流、电压不平衡度，负载电流柱状图显示，66种报警类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录，2-63次谐波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD显示

　　三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In，四象限电能，实时及*大需量，本月和上月值，电流、电压不平衡度，负载电流柱状图显示，66种报警类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录，2-63次谐波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD显示

　　测量I、U、Hz、cosΦ，具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切，RS485/Modbus协议

　　ANAPF系列有源电力滤波器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。

　　电力监控系统能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

　　电力监控系统以丰富的报表体支撑量体系的完整性。系统具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。

　　电力监控系统可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。例如配电系统维护人员可以通过监控系统的主界面点击相应的断路器遥信点调出遥控操作界面，可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。

　　电力监控系统支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通讯状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

　　补偿方式灵活：既可补谐波，又可兼补无功，可对2-51次谐波进行全补偿或特定次谐波进行补偿；

　　ANSVG静止无功发生器是一种用于补偿无功、谐波治理以及不平衡调节的新型电力电子装置；智能控制系统主动根据系统的线性动态需求，自动调节模块的输出；ANSVG整机主要是由ANSVG模块组成；能完成更大容量的无功功率的补偿，整机通过一个7寸触摸屏实现人机交互。触摸屏通过RS485与ANSVG模块进行通信。

　　电气火灾监控系统作为火灾自动报警系统的预警子系统，由电气火灾监控主机、电气火灾监控单元、剩余电流式电气火灾探测器以及测温式电气火灾探测器组成，通过现场总线构成一套完整的预防电气火灾的监控系统，数据可集成至高速公路监控系统。

　　高速公路电气火灾监控系统以防火分区为单位设置，采集数据后上传至监控主机，实现对高速公路电气安全预警。现场设置的传感器监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，异常时实时发出报警信号。

　　监控设备能接收多台探测器的剩余电流、温度信息，报警时发出声、光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按设备的“复位”按钮或触摸屏的“复位”按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声”按键手动消除。

　　当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。

　　当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。

　　检测消防设备电源的电压、电流、开关状态等相关信息，从而判断消防设备电源是否有断路、短路、过压、欠压、错相以及过流（过载）等故障信息并报警、记录。该监控系统采用二总线通讯，与AFPM系列传感器进行数据交换。

　　其它故障报警：主电源或备用电源出现异常，监控设备和传感器回路发生短路、断路等故障，或者传感器发出被检测电源的各种故障信号时，监控设备发出声光报警信号。

　　当主电源发生停电、欠压等故障时，监控设备可自动切换到备用电源工作；当主电源恢复正常供电时，自动切回到主电源，切换过程中确保监控设备连续平稳运行。

　　高速公路的隧道距离比较长，空间狭小，200米设置一个防火分区，一旦发生火灾，通过消防应急照明和疏散指示灯具指引快速疏散。

　　通过控制器接收火灾报警系统的信号，在火灾发生时，发布合理的逃生路线，控制相关灯具自动工作，如频闪、变向、开等、灭灯等，实时指示*佳逃生路线,壁挂式。

　　将AC220V电源转换为DC36V，并为区域内的灯具提供DC36V电压。内置备用电源，主电源供电不足时，备电源自动切换，切换过程中系统保持平稳运行状态，有效确保系统可靠运行，且维持系统正常运行不小于90min。

　　本系统与火灾自动报警系统无缝对接，当发生火灾时，及时得到火灾信息，系统自动生成逃生路线。同时也可以通过自动和手动两种方式进入应急状态。

　　本系统采用消防二总线将具有通信功能的设备和灯具相互连接起来，当监控系统中的设备及灯具发生短路、断路等故障时，控制器能发出故障报警信号，指示故障报警地点并保存故障报警信息，*大限度地保障了电气安全的可靠性。

　　控制器可对系统内部的所有组件工作状态进行24小时监控，实时检测其工作状态是否正常，包括集中电源、分配电装置、灯具，火灾报警时，能迅速发出指令，控制灯具的显示状态。

　　自动检查控制器中所有状态指示灯、显示屏、喇叭、打印机是否正常。自检功能分为常规自检、月检和年检，定期检查电路故障，消除安全隐患。常规自检方式为所有指示灯闪亮、显示器、音响器件发声；月检方式为上电24H后，每隔30天应急工作30~180；年检方式为每年应急工作时间不少于30min。

　　系统采集高速公路供电系统内各个智能设备的信息，有异常时通过信息或APP推送报警信号，并且可以派发工单，并且进行跟踪闭环处理。

　　软件采用B/S架构，用浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。

　　用能报表显示各回路的用能数据，包括日报、月报、年报，日报显示分时用能，月报显示分日用能，年报显示分月用能，报表可以导出。

　　事件记录方便运维人员查看分析设备如断路器合分、门开门关、电流电压越限告警、烟雾报警、气体浓度越限报警、浸水报警、故障告警、信息志、平台运行日志等记录。

　　环境监测展示了变配电站内的环境状态，包括环境温湿度、水浸、烟雾、门状态等信息。

　　设备管理包括设别定义、设备档案和设备报表，在设备档案中对变电所设备进行维护处理。

　　设备档案中选择变电所，对设备定义的模板进行导入，有新增、修改、删除、复制等操作，对变电所设备进行维护管理。/

　　设备报表展示了各个变电所的设备状况，并根据设备档案中填写的安装时间和质保期得出建议更换时间，并在举例建议更换时间7天内提示用户更换设备。

　　运维管理包括任务管理、巡检记录、缺陷记录三部分，其中任务管理可以完成任务的创建、发布、任务完成情况查询；巡检记录是巡检任务的执行情况和执行明细，缺陷记录是消缺任务创建、发布、完成状态情况查询。

　　任务管理页面可以发布巡检或消缺任务，查看巡检或消缺任务的状态和完成情况，可以点击查看任务查看具体的巡检信息。

　　我公司的技术人员将负责系统工程的安装、调试及优化等工作，提供及时的培训、维护、咨询服务，并配合用户管理系统的运行。

　　在整个系统运行期内，系统所有故障问题的检测和恢复均由我公司负责，并作现场测试和恢复。在故障问题发生时，我公司将及时派出富有经验的工程师（或工程师小组），利用有关工具和测试设备，检测问题所在，并及时提出解决方案。具体地说，我们公司将成立项服务小组，由技术部工程师负责该项目所涉及人员的技术培训及解决日常出现的一些问题我公司将免费接受用户的电话技术咨询和书函技术咨询，帮助用户解决在应用过程中遇到的各种技术问题。

　　对于非设备性故障或一般性故障以及电线小时内给予回应，必要时派业技术人员到达现场处理故障。

　　在质保期满后30天内，买方因在质保期内发现合同设备有缺陷而出具的索赔证明仍然有效。

　　我公司通过了ISO9001认证。公司各项与质量有关的活动均严格按ISO9001:2008的要求开展。

　　公司从产品的整个过程对产品的质量进行控制。对订货合同，公司组织相关人员进行认真评审，并及时将评审结果传达给相关人员，以确保产品能充分满足顾客的要求。

　　在产品的设计和开发过程中，开发人员根据顾客的要求，相关的国际、国家、行业标准以及相关法律和法规编制开发计划。

　　在设计和开发的过程中，分阶段的进行设计评审和设计验证，设计完成后，选择能代表顾客的单位进行确认，确保公司的设计能满足顾客的要求。

　　在原材料的采购方面，本公司事先对供应商进行调查，确信他们的质量能力后才会实施采购。

　　在生产安装和加工的过程中，本公司制订了完善的工艺指导书，并在管理人员的监督下由生产人员实施操作，产品的均一性及质量的稳定性。

　　在检验和试验的过程中，先由质管部和开发部一起按企业标准制订检验标准和检验作业指导书，并指导检验人员严格执行。本公司的检验和试验设备齐全，且都经过相关技术监督部门的校验，确认合格后方可使用。检验中发现的产品不合格会及时反馈给责任部门，追查不合格原因，并限期整改。

　　本公司有完善的培训制度，员工上岗按规定接受培训，经考核合格后方可上岗，每个岗位上均有一批训练有素的骨干人员，为产品的质量合格提供了强有力的保障。

　　荔玉高速公路是《广西高速公路网规划》“四纵六横三支线”布局中“纵二”荔浦至铁山港高速公路的组成部分，也是国家高速公路网G59广西境段重要组成部分。项目建成后，将成为桂林、梧州、玉林通往北海、湛江等沿海城市*便捷的高速公路通道，对于加快区域一体化步伐、促进经济社会发展具有重要意义。荔玉高速公路全长261.7公里，设计标准为双向四车道，工程内容包括：桥梁198座，隧道14座，涵洞、通道1759道，互通式立交20处，服务区5对。

　　本次针对荔浦至玉林高速公路配电工程项目中不同保护对象配置不同微机保护装置，10kV进线kV变压器出线-T变压器保护装置，共22只。0,4KV配电房，配置了PZ96L系列的多功能仪表800只；本工程10kV配电工程共有16个隧道变电所，为实时监视整个配电室的运行以及数据采集，该项目配置一套Acrel-2000Z电力监控系统，主要实现对荔浦至玉林高速公路各个变电所的用电监控与管理PG电子官方网站。监控范围为变电所的微机保护装置、电能表、变压器温控仪、EPS、UPS、无功补偿、发电机控制屏、油箱液位仪、水泵运行状态和水位、风机软启动器和照明控制器。本系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，现场设置的电能表采用屏蔽双绞线连接至各分区数据采集器，各分区数据采集器将数据分类处理后，通过网线连接至局域网交换机上传至电力监控系统主机，实现电力设备集中监控功能。

　　本系统由用户管理层、网络通信层、现场设备层三部分组成，现场设置的综保、微机保护装置、电能表、变压器温控仪、EPS、UPS、无功补偿、发电机控制屏、油箱液位仪采用屏蔽双绞线连接至各配电房的通讯管理机，各配电房的通讯管理机将数据分类处理后，通过网线连接至高速公路局域网交换机上传至电力监控系统主机，实现电力设备集中监控功能。

　　综上所述，高速公路机电设备系统为道路安全、通畅运行提供了有力的保障，系统的管理及维护要提高管理效率与设备维修效果，设计一套完整的管理及维护机制，以提升机电设备管理系统的业性和规范性，为高速公路安全、通畅、快速运行奠定坚实的基础。该文介绍了机电系统设备管理的特点及现状，分析了在设计及应用方面存在的问题，并结合具体工程案例，提出了智能化高速公路机电设备管理系统。通过开展实测分析，证明该系统有助于机电设备管理效率的提升，且节约维保费用明显，可广泛推广应用。

　　[2]钱悦.基于可靠性分析的高速公路机电设备管理系统研究[D].西安：长安大学,2022.qxmhjgc.com！