【关键词】高速公路；机电系统；智慧运维；物联网；大数据

引言

高速公路机电系统是保障道路运行安全、提升通行服务水平的关键基础设施，涵盖通信、监控、收费、供配电、隧道、通风、照明等诸多子系统，具有规模大、关键节点多、线路长、覆盖面广、专业领域多等特点。随着高速公路网络的快速发展，机电系统愈加复杂庞大，运维管理难度与日俱增，传统的事后被动式、人工经验式的运维模式已难以适应新时期的需求，运维效率低、资源浪费严重、故障诊断滞后等问题日益凸显。为突破发展瓶颈，必须立足新一代信息技术，探索全生命周期的精细化、智能化运维新模式。智慧运维作为交通强国、数字中国战略在高速公路运维领域的具体实践，通过物联网、大数据、人工智能等技术的集成应用，推动管、控、营一体化，实现全过程可视、全状态在控，全要素协同的目标，成为新时代高速公路高质量发展的必由之路[1]。

一、高速公路机电系统智慧运维的内涵

智慧运维是以物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术为支撑，通过海量异构数据的采集、传输、存储、挖掘、分析，形成设备全生命周期管理的新模式。它以提高运维效率、优化资源配置、降低运营成本、保障安全生产为目标，通过智能感知、实时监测、趋势预警、辅助决策等手段，革新传统的事后被动式运维，实现设备状态全息化、管理过程精细化、故障诊断智能化，推动管、控、营一体化运维。高速公路机电系统智慧运维是智慧交通、智慧公路的重要组成部分，通过先进的感知、通信、分析、控制技术，打通设计、施工、运维、管理等各阶段的数据壁垒，构建“横向到边、纵向到底”的一体化协同运维体系。一方面，利用物联网技术，布设各类智能传感器，实现对设备状态、环境因素的全面感知和实时监测；利用大数据技术，对海量多源异构数据进行采集、清洗、存储、计算、分析，刻画设备健康特征，掌握设备劣化规律。另一方面，利用云计算、边缘计算平台，综合分析设备工况，展开故障诊断、风险预警、寿命预测等，形成设备状态评估与维修决策；利用数字孪生、可视化等技术，构建机电系统的虚拟镜像，实现设备全生命周期的可视化管理。

二、高速公路机电系统运维管理中存在的问题

（一）运维模式粗放，精细化水平不高

受制于传统的管理思路和技术手段，高速公路机电系统长期采用以故障报修为主的被动式运维模式，重事后处置、轻事前预防，对设备缺乏系统的全生命周期管理，很多运维单位仍处于“头疼医头、脚疼医脚”的初级阶段，缺乏对设施状态的整体认知和长期追踪。在日常巡检中，往往依赖人工经验判断，导致对隐性缺陷、潜在风险把控不足。在检修养护中，大多根据固定周期开展，未能有针对性地制定差异化的检修计划，造成资源错配和浪费。在备品备件管理中，没有结合设备健康状况，合理制定采购、储备、调配策略，导致备件积压或短缺。运维过程缺乏量化分析和动态优化，难以适应精细化管理要求，造成设备完好率不高，故障时有发生。

（二）设备故障诊断滞后，处置效率低

高速公路机电设备具有种类多、数量大、技术复杂等特点，一旦发生故障，定位诊断十分困难。传统的“事后诊断”主要依赖人工经验，在面对突发、非典型故障时常常捉襟见肘。一方面，现场设备缺乏必要的监测手段，无法实时、连续地采集设备的环境因素、工况参数等，难以掌握设备健康状态，预判潜在风险。故障发生后，现场运维人员难以快速获取导致故障的深层次原因，只能就表象盲目处理。另一方面，不同专业的设备协同关联性强，在面临跨专业、非单一故障原因的复杂故障时，难以进行综合性判定。

知识积累和共享不足也是制约诊断水平的重要因素，高速公路机电设备具有鲜明的个体差异，不同路段、不同型号设备的故障机理和处置方法不尽相同。但在实践中，这些经验知识没有得到良好的沉淀与提炼，同时缺乏跨路段、跨系统的共享交流，共同制约了精准诊断和快速处置能力，影响系统运行安全。

（三）运维数据割裂，“信息孤岛”问题突出

设备全生命周期管理涉及规划、设计、采购、施工、运行、维修、更新等诸多环节，但长期以来，各环节数据缺乏统一规划和有效贯通，导致数据分散、异构且质量不高，形成大量的“信息孤岛”。