摘要：機電設(shè)備管理系統(tǒng)是高速公路項目的重要組成部分，當前的機電設(shè)計及運行還存在一些不足?；诖?，文章以具體工程為案例，論述了機電系統(tǒng)設(shè)備的特點和現(xiàn)狀，分析了在設(shè)計及應用方面存在的問題，提出了全新的智能化高速公路機電設(shè)備管理系統(tǒng)。通過開展實測檢驗，證明該系統(tǒng)有助于機電設(shè)備管理效率的提升，且節(jié)約維保費用，具有較高的實用價值。

關(guān)鍵詞：高速公路項目；機電設(shè)備管理系統(tǒng)；功能設(shè)計；維修流程

0 引言

該文對高速公路機電設(shè)備管理的現(xiàn)狀進行分析，發(fā)現(xiàn)在設(shè)計及運行方面的問題，以某工程案例為分析對象，設(shè)計出全新的智能化高速公路機電設(shè)備管理系統(tǒng)。

1 高速公路機電系統(tǒng)設(shè)備特點及現(xiàn)狀

1.1高速公路機電系統(tǒng)設(shè)備特點

（1）系統(tǒng)技術(shù)集成度高：高速公路機電系統(tǒng)具有較高的集成度，交叉運用了電子、自動控制、通信、電路以及交通機械等多學科技術(shù)，從而為該系統(tǒng)的穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。

（2）設(shè)備分布范圍廣，涉及面較大：機電設(shè)備廣泛分布于高速公路的收費站、沿線隧道及管理場所等地，正因為分布范圍廣，才對信息傳遞的時效性、準確性有很高的要求。

（3）設(shè)備故障率高，更新速度快：設(shè)計該管理系統(tǒng)，采用了多項技術(shù)，及時進行技術(shù)的更新?lián)Q代，才能保證機電設(shè)備正常穩(wěn)定運行，為高速公路的暢通運行提供堅實的保障。

1.2高速公路機電設(shè)備管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀

近年來，高速公路通車總里程不斷攀升，配套機電設(shè)備的使用量也與日俱增，得益于科學技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新設(shè)備也層出不窮，并得到廣泛的應用。針對不同類型的機電設(shè)備，其維修方式也存在一定的差異，可將其劃分為如下3種模式：

（1）事后維修模式：該模式的維修難度低且成本低，但時效性較差，在判斷機電設(shè)備出現(xiàn)問題后，才開始維修，無法及時維修機電設(shè)備，影響設(shè)備的正常使用。

（2）預防維修模式：該模式是通過制定例行巡檢劃，運用相關(guān)技術(shù)制定并實施有效的預防措施，避免電設(shè)備出現(xiàn)故障。其優(yōu)點在于采取預防措施，消除故障隱患，將機電設(shè)備出現(xiàn)故障的概率降到*低，其缺點是需要定期巡檢，消耗較高的人力物力。

（3）生產(chǎn)維修模式：①該模式在機電設(shè)備管理系統(tǒng)中已得到廣泛應用，涵蓋了預防、事后維修模式，同時還對維修模式進行了創(chuàng)新發(fā)展，在機電設(shè)備的設(shè)計階段，就已將其穩(wěn)定性內(nèi)容綜合考慮在內(nèi)，立足于常規(guī)保養(yǎng)，實現(xiàn)統(tǒng)籌維修，兼具各種維修模式的優(yōu)點。②機電設(shè)備的管理具有一定的周期，可據(jù)此將設(shè)備生產(chǎn)維修劃為設(shè)置階段和維持階段，前一階段的主要內(nèi)容側(cè)重于設(shè)備的規(guī)劃、設(shè)計以及交付運行方面的內(nèi)容，主要是在施工環(huán)節(jié)的主要性能實現(xiàn)，后一階段的內(nèi)容包含設(shè)備交付后的使用、運維以及報廢等內(nèi)容，主要是在使用環(huán)節(jié)開展維保工作。

2 高速公路機電設(shè)備存在的問題

高速公路機電設(shè)備管理主要有日常維護、定期巡檢、問題排查以及系統(tǒng)升級等，管理內(nèi)容較多，且具有較高的難度。機電設(shè)備管理方面，因為維修規(guī)范制度內(nèi)容不合理、專業(yè)度較低等問題，導致設(shè)備管理標準不一致、內(nèi)容不規(guī)范，管理手段不全面，各類機電設(shè)備不能發(fā)揮*大效率。

（1）機電設(shè)備管理具有較高的專業(yè)度，各類網(wǎng)絡(luò)、電力、自動化及通信設(shè)備屬于其管理范圍，設(shè)備的維護保養(yǎng)，要提升工作效果，配備具有一定專業(yè)技能的工作人員?，F(xiàn)階段，還未建立起科學完整的機電設(shè)備管理系統(tǒng)，管理工作水平較低，工作人員專業(yè)技能參差不齊，且人員配備不足，嚴重影響公路機電設(shè)備的正常維修保養(yǎng)。為解決上述問題，要求規(guī)范維修作業(yè)標準，組建專業(yè)的人員隊伍，配備充足的人員數(shù)量。此外，因為公路機電設(shè)備使用量越來越多，道路汽車通行量快速增加，需要進行大規(guī)模的系統(tǒng)升級，但機電系統(tǒng)擴容、技術(shù)升級等方面，缺乏統(tǒng)一、規(guī)范的標準。公路機電設(shè)備投入使用幾年后，其設(shè)計能力就已無法滿足現(xiàn)實需求，開展系統(tǒng)擴容與升級

（2）設(shè)備管理系統(tǒng)的智能化、信息化程度較低，由于未搭建完備的數(shù)據(jù)庫，設(shè)備入庫信息不完整，無法有效管控各類數(shù)據(jù)信息，信息資源的價值不能充分體現(xiàn)出來。

（3）機電設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，自動檢測系統(tǒng)有時未開啟，致使無法準確及時檢測公路交通狀況，安全隱患較大，予以解決。

（4）未實現(xiàn)對機電設(shè)備的全生命周期過程管理，因為沒有運用現(xiàn)代化信息技術(shù)，無法快速獲取機電設(shè)備的使用年限、故障頻次及維修時間等內(nèi)容信息。

（5）還未共享各類資源，不能形成合力。采購使用的機電設(shè)備不同，需要采用不同的維修技術(shù)，按路段劃分機電設(shè)備維修任務，工作人員有各自分工，只負責維修某段公路的機電設(shè)備。維修技術(shù)及資源不能交流共享，嚴重影響到設(shè)備維修工作的質(zhì)量。

3 智能化高速公路機電設(shè)備管理系統(tǒng)的提出

現(xiàn)階段，高速公路機電設(shè)備系統(tǒng)主要有收費、通信、監(jiān)控及供電系統(tǒng)構(gòu)成，各個系統(tǒng)發(fā)揮著各自作用，服務于高速公路的正常通行。該文以某高速公路為研究對象，設(shè)計出高速公路機電設(shè)備智能管理系統(tǒng)，公路總里程為3.452km，設(shè)置有238個收費站，78對高速服務區(qū)，沿線共有15座隧道，配套安裝有十萬多套機電設(shè)備。結(jié)合該路段的實際情況，制定科學的機電設(shè)備系統(tǒng)管理維護模式，主要為自行維護，輔以專業(yè)維護。

3.1設(shè)備管理系統(tǒng)的總設(shè)計

使用B/S架構(gòu)開發(fā)設(shè)備管理軟件系統(tǒng)，用戶無需下載安裝客戶端，可隨時隨地使用，不存在任何限制，服務區(qū)的負載可得到極大緩解?；贐/S架構(gòu)的應用，設(shè)計三層架構(gòu)，并根據(jù)不同的業(yè)務類型，劃分為表現(xiàn)層、業(yè)務邏輯層及數(shù)據(jù)訪問層，機電設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計過程中，實現(xiàn)與移動端的交互使用，系統(tǒng)架構(gòu)共由三部分組成：①前端的功能頁面系統(tǒng)功能可以用戶實現(xiàn)良好的交互作用。②后臺服務端邏輯，可查詢后臺數(shù)據(jù)邏輯，并根據(jù)實際需要作出修改。③手機移動App，便于用戶使用該系統(tǒng)。

3.2設(shè)備系統(tǒng)的功能模式設(shè)計

該系統(tǒng)的主要功能為設(shè)備維修管理、倉管、維保管理、數(shù)據(jù)管理、車輛管理以及系統(tǒng)設(shè)置管理等。

4 智能化高速公路機電設(shè)備管理系統(tǒng)的實測

通過具體分析該系統(tǒng)的維護管理功能模塊可知，在設(shè)備操作者遇到設(shè)備故障問題時管理系統(tǒng)會及時將故障信息傳送至設(shè)備維修人員，后者在管理系統(tǒng)頁面填寫保修單提交資料后，開展機電設(shè)備維修工作。

設(shè)備管理系統(tǒng)的維修模塊中，設(shè)計有各種功能表單，用于設(shè)備故障報修、派修、維修以及費用核算等，具體流程維修流程如下：

（1）設(shè)備出現(xiàn)故障后，需要在管理系統(tǒng)中報修，填報故障出現(xiàn)時間、故障表現(xiàn)及所處位置等信息。

（2）錄入完信息后，會向工作人員出具派修單，接收到后開始維修工作，并將維修信息填在維修單上，主要內(nèi)容為維修時間、采用的方式、工作結(jié)果及完工時間等。

（3）系統(tǒng)接收到工作人員填報的維修單后，會審核其內(nèi)容結(jié)果，而且有專人對維修工作進行全過程監(jiān)督，并對維修結(jié)果進行檢查，評價維修工作成效。

（4）機電設(shè)備維修工作結(jié)束后，期間產(chǎn)生的各項費用，系統(tǒng)會做統(tǒng)一的核算確認，核定之后，各項費用明細及類別會在管理系統(tǒng)中顯示，同時工作人員的工作成果、工作態(tài)度評價信息也能在管理系統(tǒng)中查詢。

通過開展設(shè)備管理系統(tǒng)實測可知，運用該系統(tǒng)，一方面能快速排查機電設(shè)備的故障問題，做好故障隱患預防，減少出現(xiàn)的概率。另一方面當設(shè)備出現(xiàn)問題后，能快速響應并實施維修，設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率得到明顯提升，確保高速公路安全暢通。此外，還可準確監(jiān)控設(shè)備修的費用支出，提高維修費用的實效，杜絕額外開支。

5 高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)

5.1概述

近年來，我國的高速公路發(fā)展非常迅速，已形成遍布全國的高速公路網(wǎng)，它在對國家經(jīng)濟發(fā)展作出突出貢獻的同時，也對高速公路管理及運營的自動化、智能化提出了嚴峻的考驗。高速公路自動化管理系統(tǒng)一般由通信、收費、監(jiān)控和供配電4個子系統(tǒng)組成，而通信、收費和監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)是供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)對高速公路沿線的變電站內(nèi)的高低壓配電設(shè)備、發(fā)電機、變壓器、UPS、EPS、外場照明、隧道內(nèi)的理地式變壓器與照明、通風及排水等機電設(shè)備進行實時分布式監(jiān)控和集中管理,實現(xiàn)無人值守,確保高速公路安全暢通,提高自動化管理水平,降低機電設(shè)備的運行維護成本。

高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)包括隧道變電所、服務區(qū)變電所、收費站變電所、沿線箱式變電站、互通樞紐、路燈電源、風機控制箱等區(qū)域的電力綜合監(jiān)控。

圖1高速公路監(jiān)控對象

5.2項目需求

高速公路供配電系統(tǒng)傳統(tǒng)維護的缺點有以下幾點：

1、巡檢工作量大：由于變電所分布在幾十至幾百公里的高速公路上，需要沿高速路逐一巡查；

2、設(shè)備發(fā)生故障后上報不及時、維修效率低；

3、維護、維修狀態(tài)無法實時監(jiān)控，維護、維修進度無法及時督查跟蹤；

4、缺乏信息化手段進行設(shè)備管理維護，導致隱患無法及時發(fā)現(xiàn)；

5、由于缺乏統(tǒng)一的監(jiān)管平臺，機電設(shè)施運行狀況無法及時、全面、準確掌握。

6、無法實現(xiàn)綜合查詢分析，提供輔助決策支持；

7、無法即時排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難；

針對高速公路傳統(tǒng)維護的缺點，為了保障高速公路供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行并減少維護人員的工作量，設(shè)計了一套高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能如下：

1、對配電房內(nèi)的變壓器、開關(guān)柜電氣參數(shù)進行監(jiān)控；

2、對配電房內(nèi)的UPS、EPS電氣參數(shù)進行監(jiān)視，當監(jiān)測到UPS和EPS的電池電壓過低時，及時進行維護，避免停電后無法操作斷路器；

3、對配電房內(nèi)的發(fā)電機進行監(jiān)控，并對發(fā)電機油箱的油位進行實時監(jiān)控，避免油位過低影響發(fā)電機正常運行，以及柴油被盜后能及時發(fā)現(xiàn)并報警；

4、對配電房內(nèi)饋線回路的漏電電流、線纜溫度進行監(jiān)測和異常報警；

5、對隧道的照明回路進行遠程控制，對隧道的引道照明回路和加強照明回路進行手動和自動控制；

6、隧道內(nèi)消防疏散通道、出口有明顯的指示燈具，并可以通過不同應急預案進行緊急控制；

8、根據(jù)隧道配電房內(nèi)可燃氣體濃度及煙霧啟停排風風機；

9、監(jiān)測隧道配電房內(nèi)部環(huán)境溫濕度，煙霧、甲烷等可燃氣體監(jiān)測、報警及聯(lián)動控制；

10、監(jiān)控軟件采用B/S架構(gòu)，全面接入以上監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過瀏覽器、手機APP或短信等方式提供數(shù)據(jù)監(jiān)測和異常報警，并可通過系統(tǒng)發(fā)布維保、巡檢及搶修派工任務。

5.3參照標準

本方案遵循的國家標準有：

GB/T14285-2006《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》

GBT14598.300-2008《微機變壓器保護裝置通用技術(shù)要求》

GB/T2887-2011《計算機場地通用規(guī)范》

GB50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》

GB/T20965-2013《控制網(wǎng)絡(luò)HBES技術(shù)規(guī)范住宅和樓宇控制系統(tǒng)》

GB50116-2013《火災自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》

GB14287-2014《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)》

GB25506-2010《消防控制室通用技術(shù)要求》

GB50116-2013《火災自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》

GB28184-2011《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》

GB29364-2012《防火門監(jiān)控器》

GB51309-2018《消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標準》

JB/T10736-2007 《低壓電動機保護器》

GB/T15576-2008 《低壓成套無功功率補償裝置》

5.4方案設(shè)計

根據(jù)高速公路供配電監(jiān)控系統(tǒng)要求，方案配置綜合監(jiān)控系統(tǒng)和子系統(tǒng)解決方案。

變電所電力監(jiān)控子系統(tǒng)

電氣火災監(jiān)控子系統(tǒng)

消防設(shè)備電源監(jiān)控子系統(tǒng)

消防應急照明和疏散子系統(tǒng)

高速公路供配電運維管理云平臺

方案建立基于云平臺的“監(jiān)、控、維"一體化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設(shè)計，解決了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了高速公路基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復效率。

高速公路供配電監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)

5.5電力監(jiān)控子系統(tǒng)

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對隧道變電所、箱式變電站、收費站和服務區(qū)變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表、UPS、EPS和發(fā)電機進行保護和監(jiān)控，主要是服務對象為高速公路供配電系統(tǒng)的維護人員，對實時性要求較高。

5.5.1電力監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)備選型

變電所高低壓柜主要配置如下：

5.5.2電力監(jiān)控子系統(tǒng)功能

實時監(jiān)測

系統(tǒng)人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。

詳細電參量查詢

在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線。

運行報表

查詢各回路或設(shè)備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等.

實時報警

電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時語音報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警。

歷史事件查詢

電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

電能統(tǒng)計報表

電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。

用戶權(quán)限管理

電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

遙控操作

電力監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。例如配電系統(tǒng)維護人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的主界面點擊相應的斷路器遙信點調(diào)出遙控操作界面，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應的操作命令。

網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

5.5.3電能質(zhì)量治理

ANAPF系列有源電力濾波器通過電流互感器采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負載所產(chǎn)生的諧波電流。

產(chǎn)品特點：

補償方式靈活：既可補諧波，又可兼補無功，可對2-51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償；

可治理三相不平衡；

線性補償，響應時間≤5ms；

具有人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統(tǒng)和本體的實時電能質(zhì)量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控；

采用進口IGBT，功率密度大，可靠性高；

采用DSP高速檢測和運算的數(shù)字控制系統(tǒng)；

監(jiān)控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過PC機實時監(jiān)控；

標準模塊化設(shè)計，縮短交付周期，同時提高了使用的可靠性和可維護性。

ANSVG靜止無功發(fā)生器是一種用于補償無功、諧波治理以及不平衡調(diào)節(jié)的新型電力電子裝置；智能控制系統(tǒng)主動根據(jù)系統(tǒng)的線性動態(tài)需求，自動調(diào)節(jié)模塊的輸出；ANSVG整機主要是由ANSVG模塊組成；能完成更大容量的無功功率的補償，整機通過一個7寸觸摸屏實現(xiàn)人機交互。觸摸屏通過RS485與ANSVG模塊進行通信。

功能特點：

補償方式靈活：補償負載無功，濾除5、7、9、11、13次

以內(nèi)的諧波；

可治理三相不平衡；

線性補償，響應時間≤5ms；

具有人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統(tǒng)和本體的實電能質(zhì)量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控；

采用進口IGBT，功率密度大，可靠性高；

采用DSP高速檢測和運算的數(shù)字控制系統(tǒng)；

監(jiān)控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過PC機實時監(jiān)控；

標準模塊化設(shè)計，縮短交付周期，同時提高了使用的可靠性和可維護性。

5.6電氣火災監(jiān)控子系統(tǒng)

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)作為火災自動報警系統(tǒng)的預警子系統(tǒng)，由電氣火災監(jiān)控主機、電氣火災監(jiān)控單元、剩余電流式電氣火災探測器以及測溫式電氣火災探測器組成，通過現(xiàn)場總線構(gòu)成一套完整的預防電氣火災的監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可集成至高速公路監(jiān)控系統(tǒng)。

高速公路電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)以防火分區(qū)為單位設(shè)置，采集數(shù)據(jù)后上傳至監(jiān)控主機，實現(xiàn)對高速公路電氣安全預警?，F(xiàn)場設(shè)置的傳感器監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發(fā)出報警信號。

5.6.1電氣火災監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)備選型

5.6.2電氣火災監(jiān)控子系統(tǒng)功能

監(jiān)控報警功能

監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時發(fā)出聲、光報警信號，同時設(shè)備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設(shè)備的“復位"按鈕或觸摸屏的“復位"按鍵遠程對探測器實現(xiàn)復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動消除。

控制輸出功能

當被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設(shè)備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

故障報警功能

通訊故障報警：當監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時，監(jiān)控畫面中相應的探測器顯示故障提示，同時設(shè)備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。

電源故障報警

當主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

報警記錄存儲查詢功能

當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

5.7消防設(shè)備電源監(jiān)控子系統(tǒng)

高速公路電力電纜、燃氣管線比較多，火災風險高，消防設(shè)備比較多，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要功能就是用于監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時消防設(shè)備可以正常投入使用。

消防設(shè)備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以高速公路防火分區(qū)設(shè)置區(qū)域分機采集消防設(shè)備電源狀態(tài)，區(qū)域分機通過二總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關(guān)狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設(shè)備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。

5.7.1消防設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)備選型

5.7.2消防設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)功能

監(jiān)控功能

監(jiān)控器通過RS485總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關(guān)狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設(shè)備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。故障時發(fā)出聲光故障報警信號。

控制輸出功能

當被監(jiān)測回路報警時，可控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設(shè)備，當故障消除后，控制輸出繼電器釋放。

報警功能

系統(tǒng)故障報警：程序不能正常運行時，監(jiān)控設(shè)備發(fā)出聲光報警信號。

其它故障報警：主電源或備用電源出現(xiàn)異常，監(jiān)控設(shè)備和傳感器回路發(fā)生短路、斷路等故障，或者傳感器發(fā)出被檢測電源的各種故障信號時，監(jiān)控設(shè)備發(fā)出聲光報警信號。

記錄存儲查詢功能

當發(fā)生過壓、欠壓、錯相、過流故障報警或通訊、電源故障時，系統(tǒng)將故障報警部位、故障信息、故障報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當故障報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。

主備電源切換功能

當主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時，監(jiān)控設(shè)備可自動切換到備用電源工作；當主電源恢復正常供電時，自動切回到主電源，切換過程中保證監(jiān)控設(shè)備連續(xù)平穩(wěn)運行。

5.8消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)

高速公路的隧道距離比較長，空間狹小，200米設(shè)置一個防火分區(qū)，一旦發(fā)生火災，通過消防應急照明和疏散指示燈具指引快速疏散。

每個防火分區(qū)燈具數(shù)量較少，但是距離比較長，在每個防火分區(qū)設(shè)置小功率集中電源，通過光纖和控制器通訊，由于高速公路特殊環(huán)境，燈具需要具備IP65以上防護等級。

5.8.1消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)設(shè)備選型

5.8.2消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)功能

消防聯(lián)動

本系統(tǒng)與火災自動報警系統(tǒng)無縫對接，當發(fā)生火災時，第一時間得到火災信息，系統(tǒng)自動生成逃生路線。同時也可以通過自動和手動兩種方式進入應急狀態(tài)。

故障報警

本系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的設(shè)備和燈具相互連接起來，當監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備及燈具發(fā)生短路、斷路等故障時，控制器能發(fā)出故障報警信號，指示故障報警地點并保存故障報警信息，*大限度地保障了電氣安全的可靠性。

系統(tǒng)監(jiān)控

控制器可對系統(tǒng)內(nèi)部的所有組件工作狀態(tài)進行24小時監(jiān)控，實時檢測其工作狀態(tài)是否正常，包括集中電源、分配電裝置、燈具，火災報警時，能迅速發(fā)出指令，控制燈具的顯示狀態(tài)。

系統(tǒng)自檢

自動檢查控制器中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭、打印機是否正常。自檢功能分為常規(guī)自檢、月檢和年檢，定期檢查電路故障，消除安全隱患。常規(guī)自檢方式為所有指示燈閃亮、顯示器、音響器件發(fā)聲；月檢方式為上電24H后，每隔30天應急工作30~180秒；年檢方式為每年應急工作時間不少于30min。

記錄查詢

當系統(tǒng)發(fā)生應急啟動、故障等事件時，控制器能自動記錄事件類型，事件發(fā)生時間，事件發(fā)生區(qū)域以及事件的詳細信息，可在日志記錄中自定義查詢?nèi)掌诩胺秶?，控制器能存儲事件記錄超過10000條。

導光流

控制器可通過軟件界面設(shè)置燈具順序閃亮的頻率，2～32Hz可設(shè)。

6 高速公路供配電監(jiān)控云平臺

高速公路監(jiān)控中心中，使管理人員可以隨時輕易的掌握所有情況。 

系統(tǒng)采集高速公路供電系統(tǒng)內(nèi)各個智能設(shè)備的信息，有異常時通過短信或APP推送報警信號，并且可以派發(fā)工單，并且進行跟蹤閉環(huán)處理。

6.1.平臺登錄

軟件采用B/S架構(gòu)，用瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼，進行登錄，防止未授權(quán)人員瀏覽有關(guān)信息。

6.2.平臺導航

平臺主頁顯示用戶管理變配電站的概況，包括用能月報、選定的變配電站狀態(tài)、變壓器狀態(tài)、運維中心、看板。

變電站狀態(tài)

變電站狀態(tài)包括概況、運行狀態(tài)、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、用電概況。

變壓器狀態(tài)

變壓器狀態(tài)支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持按負荷率、功率等升、降序排名。

運維中心

運維中心展示當前用戶管理的有關(guān)變電所在地圖上位置及總量信息。

6.3.電力監(jiān)測

電力監(jiān)測包括電力數(shù)據(jù)、變壓器監(jiān)測、運行報表、配電圖、電力極值表、運行日報、平均功率因數(shù)監(jiān)視和統(tǒng)計頁面。

6.4.用電分析

用電分析包括用能報表、同比分析、環(huán)比分析、電能集抄、計量及線路損耗。

用能報表

用能報表顯示各回路的用能數(shù)據(jù)，包括日報、月報、年報，日報顯示分時用能，月報顯示分日用能，年報顯示分月用能，報表可以導出。

6.5.事件記錄

事件記錄方便運維人員查看分析設(shè)備如斷路器合分、門開門關(guān)、電流電壓越限告警、煙霧報警、氣體濃度越限報警、浸水報警、故障告警、短信志、平臺運行日志等記錄。

6.6.安全用電

安全用電包括漏電監(jiān)測和線纜溫度監(jiān)測。

漏電監(jiān)測

漏電監(jiān)測展示選中變配電站的漏電流和線纜溫度及報警狀況。

線纜溫度監(jiān)測

線纜溫度監(jiān)測界面展示了選中變配電站的線纜溫度，選中需查看的監(jiān)測點，點擊查詢可以查看線纜溫度的歷史數(shù)據(jù)

6.7.運行環(huán)境

運行環(huán)境包括環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)控、環(huán)境溫濕度、儀表通訊狀態(tài)、網(wǎng)關(guān)通信狀態(tài)、視頻監(jiān)控、視頻設(shè)備狀態(tài)等。

環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測展示了變配電站內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)，包括環(huán)境溫濕度、水浸、煙霧、門狀態(tài)等信息。

視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控展示了當前實時畫面（視頻直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。

環(huán)境溫濕度

環(huán)境溫濕度展示變電所內(nèi)儀表記錄的環(huán)境溫濕度信息，并可導出為excel。

視頻設(shè)備狀態(tài)

視頻設(shè)備狀態(tài)展示了變電所內(nèi)視頻設(shè)備的在線情況。

6.8.設(shè)備控制

設(shè)備控制包括遙控定義、照明控制以及控制操作日志。

照明控制

照明控制可以控制燈泡的亮滅，選擇“變配電站"，點擊勾選要控制的設(shè)備，點擊“控制"按鈕，在彈出層選擇設(shè)備狀態(tài)，點擊“確定"。

6.9.設(shè)備管理

設(shè)備管理包括設(shè)別定義、設(shè)備檔案和設(shè)備報表，在設(shè)備檔案中對變電所設(shè)備進行維護處理。

設(shè)備檔案

設(shè)備檔案中選擇變電所，對設(shè)備定義的模板進行導入，有新增、修改、刪除、復制等操作，對變電所設(shè)備進行維護管理。/

設(shè)備報表

設(shè)備報表展示了各個變電所的設(shè)備狀況，并根據(jù)設(shè)備檔案中填寫的安裝時間和質(zhì)保期得出建議更換時間，并在舉例建議更換時間7天內(nèi)提示用戶更換設(shè)備。

6.10.運維管理

運維管理包括任務管理、巡檢記錄、缺陷記錄三部分，其中任務管理可以完成任務的創(chuàng)建、發(fā)布、任務完成情況查詢；巡檢記錄是巡檢任務的執(zhí)行情況和執(zhí)行明細，缺陷記錄是消缺任務創(chuàng)建、發(fā)布、完成狀態(tài)情況查詢。

任務管理

任務管理頁面可以發(fā)布巡檢或消缺任務，查看巡檢或消缺任務的狀態(tài)和完成情況，可以點擊查看任務查看具體的巡檢信息。

巡檢記錄

巡檢記錄顯示了巡檢任務的完成情況，以及巡檢詳情。

缺陷記錄

缺陷記錄記錄了各個變電所運維巡檢過程中上傳的缺陷信息。

6.11.APP支持

電力運維手機支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"、“缺陷記錄"、“文檔管理"和“用戶報告"七大模塊，支持一次圖、需量、極值、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢、用戶報告、文檔管理等。

7售后承諾和質(zhì)量保證

7.1維護服務

我公司的技術(shù)人員將負責系統(tǒng)工程的安裝、調(diào)試及優(yōu)化等工作，提供全面、及時的培訓、維護、咨詢服務，并配合用戶管理系統(tǒng)的運行。

在整個系統(tǒng)運行期內(nèi)，系統(tǒng)所有故障問題的檢測和恢復均由我公司負責，并作現(xiàn)場測試和恢復。在故障問題發(fā)生時，我公司將及時派出富有經(jīng)驗的工程師（或工程師小組），利用有關(guān)工具和測試設(shè)備，檢測問題所在，并及時提出解決方案。具體地說，我們公司將成立專項服務小組，由技術(shù)部工程師負責該項目所涉及人員的技術(shù)培訓及解決日常出現(xiàn)的一些問題我公司將免費接受用戶的電話技術(shù)咨詢和書函技術(shù)咨詢，幫助用戶解決在應用過程中遇到的各種技術(shù)問題。

技術(shù)支持熱線電話：800-820-6632

對于非設(shè)備性故障或一般性故障以及電話技術(shù)咨詢，我公司保證在1小時內(nèi)給予回應，必要時派專業(yè)技術(shù)人員到達現(xiàn)場處理故障。

對于設(shè)備性故障，一方面在系統(tǒng)設(shè)計時，我們盡量避免單點故障，另一方面我們將利用我們公司的零備件應急供應體系，及時排除故障，保證不影響系統(tǒng)的正常運行。

7.2維修服務

系統(tǒng)自驗收合格之日起，免費保修三年，終身維護。系統(tǒng)常規(guī)軟件維護。

在質(zhì)保期間發(fā)生問題，我方會在收到通知后及時響應，24小時內(nèi)派合格的技術(shù)人員并攜帶工具無條件到現(xiàn)場作技術(shù)服務，除非該問題可以通過通訊解決。

在質(zhì)保期內(nèi)，如因我方責任需要調(diào)換或修理合同設(shè)備，并由此引起合同設(shè)備停機時，則有關(guān)合同設(shè)備的質(zhì)保期按實際停機時間相應延長。重新修理或更換后的合同設(shè)備部件的質(zhì)保期為修理和更換完畢并經(jīng)雙方確認相應延長，但不能少于規(guī)定的一年質(zhì)保期。

在質(zhì)保期滿后30天內(nèi)，買方因在質(zhì)保期內(nèi)發(fā)現(xiàn)合同設(shè)備有缺陷而出具的索賠證明仍然有效。

免費維修期內(nèi)人為或自然災害引起的故障或損壞，僅收取維修成本費。

免費維修期以外的維修服務僅收取維修成本費。

7.3更新改進服務

本公司產(chǎn)品設(shè)計更新提高或軟件版本升級，我司將即時通知和協(xié)助需方進行已運行系統(tǒng)的改進提高，并無償提供軟件新版本，使用戶的系統(tǒng)處于*先進的水平和*完善的狀態(tài)。

用戶對系統(tǒng)改制、擴容、拆點等不同要求，公司將及時、準確地予以滿足。

7.4質(zhì)量保證

我公司通過了ISO9001認證。公司各項與質(zhì)量有關(guān)的活動均嚴格按ISO9001:2008的要求開展。

公司從產(chǎn)品的整個過程對產(chǎn)品的質(zhì)量進行控制。對訂貨合同，公司組織相關(guān)人員進行認真評審，并及時將評審結(jié)果傳達給相關(guān)人員，以確保產(chǎn)品能充分滿足顧客的要求。

在產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)過程中，開發(fā)人員根據(jù)顧客的要求，相關(guān)的國際、國家、行業(yè)標準以及相關(guān)法律和法規(guī)編制開發(fā)計劃。

在設(shè)計和開發(fā)的過程中，分階段的進行設(shè)計評審和設(shè)計驗證，設(shè)計完成后，選擇能代表顧客的單位進行確認，確保公司的設(shè)計能滿足顧客的要求。

在原材料的采購方面，本公司事先對供應商進行調(diào)查，確信他們的質(zhì)量保證能力后才會實施采購。

在生產(chǎn)安裝和加工的過程中，本公司制訂了完善的工藝指導書，并在管理人員的監(jiān)督下由生產(chǎn)人員實施操作，以保證產(chǎn)品的均一性及質(zhì)量的穩(wěn)定性。

在檢驗和試驗的過程中，首先由質(zhì)管部和開發(fā)部一起按企業(yè)標準制訂檢驗標準和檢驗作業(yè)指導書，并指導檢驗人員嚴格執(zhí)行。本公司的檢驗和試驗設(shè)備先進、齊全，且都經(jīng)過相關(guān)技術(shù)監(jiān)督部門的校驗，確認合格后方可使用。檢驗中發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品不合格會及時反饋給責任部門，追查不合格原因，并限期整改。

本公司有完善的培訓制度，員工上崗前按規(guī)定接受培訓，經(jīng)考核合格后方可上崗，保證每個崗位上均有一批訓練有素的骨干人員，為產(chǎn)品的質(zhì)量合格提供了強有力的保障。

我方保證貨物是全新、未使用過的，是用工藝和*佳材料制造而成的并符合合同規(guī)定的質(zhì)量、技術(shù)規(guī)范和性能的要求。我方保證所提供的貨物經(jīng)正確安裝、正常運轉(zhuǎn)和保養(yǎng)在其使用壽命期內(nèi)應具有滿意的性能。在貨物質(zhì)量保證期之內(nèi)，我方對由于設(shè)計、工藝或材料的缺陷而發(fā)生的任何不足或故障負責。

7.5典型案例

7.5.1荔浦至玉林段高速公路配電工程

荔玉高速公路是《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“四縱六橫三支線"布局中“縱二"荔浦至鐵山港高速公路的組成部分，也是國家高速公路網(wǎng)G59廣西境段重要組成部分。項目建成后，將成為桂林、梧州、玉林通往北海、湛江等沿海城市*便捷的高速公路通道，對于加快區(qū)域一體化步伐、促進經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要意義。荔玉高速公路全長261.7公里，設(shè)計標準為雙向四車道，工程內(nèi)容包括：橋梁198座，隧道14座，涵洞、通道1759道，互通式立交20處，服務區(qū)5對。

本次針對荔浦至玉林高速公路配電工程項目中不同保護對象配置不同微機保護裝置，10kV進線柜配置AM5-F線路保護裝置，共22只；10kV變壓器出線柜配置AM5-T變壓器保護裝置，共22只。0,4KV配電房，配置了PZ96L系列的多功能儀表800只；本工程10kV配電工程共有16個隧道變電所，為實時監(jiān)視整個配電室的運行以及數(shù)據(jù)采集，該項目配置一套Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)，主要實現(xiàn)對荔浦至玉林高速公路各個變電所的用電監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為變電所的微機保護裝置、電能表、變壓器溫控儀、EPS、UPS、無功補償、發(fā)電機控制屏、油箱液位儀、水泵運行狀態(tài)和水位、風機軟啟動器和照明控制器。本系統(tǒng)由用戶管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層、現(xiàn)場設(shè)備層三部分組成，現(xiàn)場設(shè)置的電能表采用屏蔽雙絞線連接至各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器，各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)分類處理后，通過網(wǎng)線連接至局域網(wǎng)交換機上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng)主機，實現(xiàn)電力設(shè)備集中監(jiān)控功能。

7.5.2廣西崇左至水口高速電力監(jiān)控系統(tǒng)

廣西崇左到水口高速全線全長94.053公里，設(shè)置橋梁27座，隧道2座（其中特長隧道1座），互通式立交6處，服務區(qū)2處，停車區(qū)1處，管理分中心。

本系統(tǒng)由用戶管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層、現(xiàn)場設(shè)備層三部分組成，現(xiàn)場設(shè)置的綜保、微機保護裝置、電能表、變壓器溫控儀、EPS、UPS、無功補償、發(fā)電機控制屏、油箱液位儀采用屏蔽雙絞線連接至各配電房的通訊管理機，各配電房的通訊管理機將數(shù)據(jù)分類處理后，通過網(wǎng)線連接至高速公路局域網(wǎng)交換機上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng)主機，實現(xiàn)電力設(shè)備集中監(jiān)控功能。

8結(jié)論

綜上所述，高速公路機電設(shè)備系統(tǒng)為道路安全、通暢運行提供了有力的保障，系統(tǒng)的管理及維護具有全面性，要提高管理效率與設(shè)備維修效果，設(shè)計一套完整的管理及維護機制，以提升機電設(shè)備管理系統(tǒng)的專業(yè)性和規(guī)范性，為高速公路安全、通暢、快速運行奠定堅實的基礎(chǔ)。該文介紹了機電系統(tǒng)設(shè)備管理的特點及現(xiàn)狀，分析了在設(shè)計及應用方面存在的問題，并結(jié)合具體工程案例，提出了全新的智能化高速公路機電設(shè)備管理系統(tǒng)。通過開展實測分析，證明該系統(tǒng)有助于機電設(shè)備管理效率的提升，且節(jié)約維保費用明顯，可廣泛推廣應用。

參考文獻

[1]張偉偉,趙劍.高速公路機電設(shè)備維護管理系統(tǒng)信息化研究[J].技術(shù)與市場,2022(9):122-123+126.

[2]錢悅.基于可靠性分析的高速公路機電設(shè)備管理系統(tǒng)研究[D].西安：長安大學,2022.

[3]張慶妹.高速公路機電設(shè)備維護管理系統(tǒng)信息化研究[J].設(shè)備管理與維修,2021(10):105-106.

[4]秦湖.公路項目機電工程的設(shè)備管理系統(tǒng)探討

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊2023.01版

作者

陳德信，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，銷售工程師，主要負責高速公路管控系統(tǒng)的應用研究。手機：13611994373（微信同號）。QQ:2881454557