摘要：本文以物联网技术为基础搭建隧道机电设备综合平台，提供智能感知与普适计算等通信感知技术，通过自动巡检任务生成机电设备运行状态数据采集，通过无线网络进行数据实时传输、数据分析处理等过程达到机电设备状态监管一体化，协助维护管理部门对营运高速公路隧道机电设备实行科学有效的巡查、检测和运维管理工作。
关键词：物联网；隧道机电；设备编码；评价体系
G93渝遂高速公路属于成渝经济圈的重要交通干线，连接重庆、成都两个西部较大的经济体，是国家西部大开发、长江上游经济带的重要枢纽。该项目属于典型的山地丘陵高速公路间，隧道工程具有数量多、长度长和隧道群多的特点，再加上连接两个西部大都市圈，车流量大，其中青木关隧道车流量日均逾5万辆，云雾山隧道也逾3万辆，隧道管养工作任务十分艰巨。
基于物联网技术的高速公路隧道机电设备综合平台在设备监测和故障分析过程中结合了智能分析技术，以知识处理为核心的过程代替以数据处理为核心的过程。该平台改变了机电设备维护传统的计划性、定期维修模式，而机电设备运行状态监测技术，使机电设备的维护由计划、定期检修走向针对性检修变为现实，配以完善的运维管理软件，可使企业设备管理自动化、智能化，给企业带来十分显著的经济效益。
一、平台总体方案
“基于物联网技术的高速公路隧道机电设备综合平台”主要是建立一套完整有效的隧道机电设备运行状态评价体系，对隧道进行定期测评，及时发现机电设备的隐患并用以指导隧道维护等管理工作。
（一）隧道机电设备运行状态数据采集
目前随着科技水平的提高，很多机电设备具备设备运行状态查询与反馈功能，通过渝遂公司高速云雾山隧道各类机电设备运行状态的通讯协议，解析通讯协议，并在统一平台上展示，实现渝遂公司运行管理站对于该类机电设备运行状态实时掌握，建立机电设备运行状态监测体系。
（二）物联网信息采集
研究物联网信息采集技术，通过二维码标签标识隧道机电系统内的关键设备，如隧道风机和隧道照明设备，利用传感器采集设备的工作状态信息，将数据回传至渝遂公司运行管理站，为隧道机电设备运行状态综合分析提供数据支撑。
整体技术路线如下图所示：
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图1 技术路线图
二、隧道机电设备统一编码体系
（一）隧道机电设备编码体系的必要性
通过采集机电设备的各类基础信息，建立机电设备资产基础信息统一数据库，再通过统一身份认证技术，采用信息化的手段追踪该机电资产在进入公司管辖后的各类调配操作如资产入库、领用、归还以及报废全过程，实现全寿命周期管理，使得针对机电设备资产各条操作均有迹可循，合理调配机电设备资源，提升公司对于所辖机电资产的管理水平。
（二）隧道机电设备编码体系设计
在设备管理中引入二维码技术，对设备的到货检验、入库、出库、调拨、维修、移库移位、库存盘点等各个作业环节的数据进行自动化的数据采集，保证设备管理各个作业环节数据输入的效率和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。
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图2 设备名称编码配置
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图3 设备二维码打印
（三）编码原则
高速公路机电设备数据存储及编码的基本原则是：有效、实用、简练、完善。在遵循有关国际和国内标准的基础上，力求方便管理分析。
（1）唯一性：唯一性原则是企业对设备编码的基本原则，对设备进行编码的最终目的是让设备具有唯一性。
（2）规范性：设备的编码规则的研究必须满足统一、规范，按照一定的规则使之形成一套编码体系。
（3）适用性：不仅要完成对机电设备的编码工作，所编的码还必须具备适用性。
（4）可推广性：本项目主要研究渝遂路机电设备编码规则，并进行编码，但编码过程需考虑整个体系的推广、复制。
三、隧道机电设备运行状态评价指标体系
确定指标体系是进行综合评价的基础，指标的选取好坏对整个评价的效果有举足轻重的作用。评价指标体系是联系评价者与评价对象的纽带，也是联系评价方法与评价对象的桥梁。只有科学合理的评价指标体系，才有可能得出科学公正的综合评价结论。
（一）系统性原则
隧道机电系统是一个复杂的大系统，需要将其作为一个整体来进行评价指标体系的设计，即应能够覆盖隧道机电系统每一个子系统及其主要的设备，同时指标的设计应该能够以局部概括整体，从而来反映隧道整体机电系统运行状态的真正水平。
（二）代表性原则
指标应具有代表性，能很好地反应研究对象某方面的特性。指标数量太多，往往出现指标概念重复现象，使评价过程缺乏意义。指标太少不能涉及隧道机电设施的各方面情况，会导致评价不准确。指标的选择应保持在最简形式下，能代表完整的隧道机电设施运行状态体系。
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图4 高速公路隧道机电设备运行状态评价指标体系
（三）层次性原则
指标权重的确定以及方案的反应效果需要其指标具有层次性，根据指标的组合递进关系进行自上而下的层次排列，形成树形决策模型，以便逻辑清晰地把握子系统和整体系统性能作用关系。
（四）定量与定性结合原则
量化的评价指标使得评价结果具有客观性、科学性，避免人为主观判断的偏颇；但部分指标需以定性方式来描述评价对象，从而克服定量分析带来的历史数据不完整或经验不足等问题。
（五）可操作性原则
指标体系的设计应充分考虑隧道机电设备的现实运行条件和检测评价活动的可实现性，即设计指标应能够保证在现实条件中，运用有限的人员与工具，通过相对简单的操作即可准确且快速地获取指标的检测结果。
由上图可见，本项目设计的高速公路隧道机电设备运行状态评价指标体系包含4层结构，第一层是总目标层，即描述高速公路隧道机电设备整体运行状态的综合指标（A）；第二层是准则层，包括机电设备技术状态（B1）指标和机电设备运行效果（B2）指标；第三层和第四层均为具体指标参数层。
四、隧道机电设备运行状态综合评价方法
机电设备的运行现状直接影响到隧道的运营情况。隧道机电设备的运行中存在哪些安全隐患，机电设备投入运营后技术指标存在衰落的情况下是否仍能满足需求，设备的更换需要更科学的决策支持，这些问题的原因只有通过对现有隧道机电设备运行现状的分析和评价才能发现。对隧道机电设备的运行现状定期进行评估，及时发现机电设备的隐患是运营、维护的关键工作。建立一套项目机电设备运行现状评价指标体系，对隧道进行定期测评，及时发现机电设备的隐患并用以指导隧道维护等管理工作。
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图5 综合评价方法流程图
五、结束语
基于物联网技术的高速公路隧道机电设备综合平台，改变了过去渝遂公司的机电设备维护工作通常采用人工记录的模式进行管理，对于维护工作完成与否与完成质量缺乏科学合理的监督手段。本项目在充分利用物联网技术，完善机电设备维护记录模式，通过视频监控、系统操作日志将机电设备的维护过程记录下来。通过唯一身份识别技术，将维护历史记录的日志信息、视频信息以及其他相关信息与机电设备关联起来，并在统一平台中实现维护管理功能。同时通过分析系统收集的机电设备维护记录信息，如维护方式、维护类别、维护周期以及维护内容等，可对机电设备维护计划进行统筹规划，对维护准备、维护过程控制以及维护工作总结实施集中管理，对机电系统软、硬件定期进行预防性维护、保养和检测，关注系统运行状况和状态，评价系统运行性能，建立以预防性为核心的维护体系，进一步提升隧道机电设备整体维护水平。
参考文献：
[1]JTG H12-2015 公路隧道养护技术规范 北京：人民交通出版社.2015.
论文作者:庞栋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期
论文发表时间:2020/3/16
标签：机电设备论文; 隧道论文; 评价论文; 指标论文; 运行状态论文; 机电论文; 指标体系论文; 《电力设备》2019年第21期论文;