市政工程中機電一體化應用的問題研究

張方林

（光谷技術有限公司，湖北 武漢 430000）

機電一體化是指一種將信息處理、控制功能融合、附加到機械裝置中的復合化技術，將該技術應用到市政工程建設中，能夠提高工程建設的精度和質量，因此，應針對該技術在應用中存在的問題展開深入分析，以積極尋求有效的解決方案，促進市政工程的機電一體化，推動市政工程領域的發展。

1 市政工程中機電一體化應用存在的問題

1.1 配套制度方面的問題

現行的市政工程施工、運行配套制度主要以非機電一體化的施工、操作制度為主，而在機電一體化背景下，市政工程所涉及的施工、運行操作都因機電一體化技術的介入而改變，導致現行配套制度的工程施工、運行指導、規范能力被弱化，不能有效控制由失誤、錯誤操作而帶來的質量、安全風險，使機電一體化的應用難以達到預期效果，影響了機電一體化的順利普及應用。

1.2 設備操作方面的問題

在市政工程的施工中，將機電一體化應用到施工機械操作中，能夠提高機械施工精度，例如，在路面瀝青混合料攤鋪施工中，應用機電一體化攤鋪設備，并借助該設備的精準供料優勢，能夠使路面平整度達到0.127mm/3m，遠遠優于常規攤鋪設備的施工效果。此外，當前部分市政工程建設中，所用的機電一體化瀝青、混凝土攪拌機械均具備微型電子稱量系統，實現了自動化的稱量，可以釋放大量的人力資源，達到降低市政工程施工人力資源成本的效果。但在此過程中，機電一體化設備依然需要通過人工下達運行指令，同時，也需要人工操作調試，而就目前來看，由于機電一體化技術屬于新興技術，普及程度較低，因此，市政工程團隊對機電一體化設備的接觸較少，導致大部分工作者在操作方面的熟練度不足，容易出現錯誤、失誤操作，導致機電一體化的應用難以達到預期效果，形成了機電一體化在設備操作方面的問題。

1.3 設施配置方面的問題

就目前來看，機電一體化在市政工程中的應用主要體現在將微型控制系統安裝在大型機械設備中，或將信息處理系統設置在一些小型的電子設備中，如監控設備，以實現自動化、信息化市政工程施工、運行的建設活動。在此過程中，通過上述建設活動，人們可以使市政工程施工、運行所需的機械設備具備自動控制與信息處理能力，完成機電一體化建設。但在此過程中，機電一體化的應用離不開軟件設施的支持。其中，軟件設施，即控制、信息處理程序系統的配置，涉及信息安全問題，容易對機電一體化的安全應用產生影響，形成了設施配置上的問題，不利于市政工程的機電一體化發展。

1.4 設施供電方面的問題

為了實現機電一體化，人們需要在市政工程施工、運行設備上安裝控制、信息處理硬件設施，這在一定程度上使電能對于市政工程施工、運行更加重要，同時，硬件設施的添加也增加了配套供電管線體系的復雜度，容易提高供電系統運行故障幾率，而一旦設施供電故障發生，則會造成整體的市政機電一體化系統停運，導致工程施工進度質量下降、監控照明設備時效等一系列嚴重的市政工程施工、運行問題，影響了市政工程中機電一體化的應用效果。

1.5 通信方面的問題

在機電一體化技術的應用中，設備之間需要通過傳感器等裝置相互收發指令信息，以便于其按照指令信息執行相應的自動化程序，其中，通信技術主要應用與控制指令、信息的傳輸方面。在此過程中，為了避免指令、信息的傳輸延遲造成設備自動化運行障礙，應保證所用通信技術方案可以滿足機電一體化設備對信息、指令傳輸速度的需求。而現階段，4G 網絡的通信速度通常在100Mbps 以上，雖然已經能夠滿足簡單的市政收費設施機電一體化運行對通信速度的要求，但對于復雜的市政施工程序來說，4G 網絡技術依然無法消除通信延遲。為此，當前人們紛紛考慮將5G 技術應用到機電一體化建設中，以消除延遲，但5G 技術的部署需要投入大量的資金，建設難度較大。現階段，就常用的宏基站來說，1 個BBU+3 個AAU 的國內報價為20 萬，國外報價為30 ～40萬，同時，一個天線設備的價格在1500 ～6000 元，電源柜為5000 ～10000 元，綜合來看，一個5G 基站的成本則可以超過100 萬，這使得建設部門難以順利籌措出足夠的資金開展通信技術建設，拖慢了機電一體化在市政工程中應用水平的發展，形成了通信方面的問題。

1.6 監控方面的問題

目前，監控系統逐漸成為機電一體化在市政工程中應用的重要領域，現階段，從國外來看，機電一體化已經成為市政監控工程中的重要應用技術。現階段，美國已經推出了精確度為100%的機電一體化自動監控系統，從國內來看，據工信部統計，我國交通監控機電一體化普及率在85%以上，同時，基于機電一體化監控系統而形成的配套智慧交通系統，其投資增長率達到了28.5%，總體市場規模達到了459.5 億元，預計未來幾年后，機電一體化市政監控系統的資金投入量將超過1700 億元，由此可見，我國機電一體化監控系統的建設規模在逐步擴大。而在此背景下，機電一體化監控系統建設也帶動了后續的設備運維成本、工作量的加大，影響了機電一體化的效果。

2 市政工程中機電一體化應用存在問題的解決措施

2.1 完善配套制度

在配套制度方面，應根據市政工程運行、施工的機電一體化程度，按照各崗位工作者的實際工作程序，編制配套制度，使配套制度能夠充分發揮其指導、規范工作者日常工作行為的作用，提升市政工程的機電一體化應用水平。以市政工程施工機電一體化的配套制度建設為例，在制度建設中，應考慮設備中的信息處理、控制裝置運行狀態、規律，清晰梳理這部分裝置的調試、養護操作程序、步驟，然后，按照現行的機電一體化技術規范、要求等方面文件，為各項程序步驟設置相應操作標準、操作規范，再基于此，整理出一套關于機電一體化裝置的操作管理制度條款，并將該部分條款設置在原有的制度內容中，之后進行修正、整理，形成新的施工配套制度，以規范化工作者對機電一體化技術的應用，增強該技術在市政工程中的應用效果。

2.2 增強實踐操作能力

在設備操作方面，為了更好地實現機電一體在市政工程中的應用，應做好相應的設備操作培訓，并及時下發設備操作細則，緩解該項應用問題，提升機電一體的應用水平。在此過程中，應注重實踐操作培訓，并積極組織實踐操作培訓活動，同時，也要清晰梳理各類設備的操作步驟、操作標準，然后，編制出設備操作細則，再將細則納入實踐操作培訓內容中，深化工作者對操作細則的理解，提升其設備操作能力，以促進機電一體化在市政工程中的順利使用。

2.3 加強配套安全防護系統的建設

在設施配置方面，在軟件設施配置中，應注意做好配套安全防護系統的建設，并積極引入防火墻、信息加密等技術，完善軟件設施配置，緩解該項機電一體化應用問題。在此過程中，考慮到機電一體化的軟件架構中存在大量的邊界位置，因此，需加強防火墻的配置，同時，還要借助SSL 技術為中控部分的TCP/IP 上設置安全協議，規避信息泄露風險。此外，還可以直接在信息安全技術領域市場上，購買定制的信息安全防護方案，以深入優化信息安全防護效果，消除設施配置方面的問題。

2.4 合理設計供電線路

在設備供電方面，應在原有的備用供電體系基礎上合理化供電線路設計，以保證不間斷供電，增強機電一體化的應用效果。在此過程中，工作者可以采用分階段母線形式的供電線路設計方案，分別為各個系統設置單獨回路，同時，還要注意在回路線路設置時，避免纜線的交叉或距離過近，而且應結合變電站的分布，整合設備供電體系設計方案，降低突發斷電事故對市政機電一體化工程運行的影響，以緩解設施供電方面的問題，深入優化機電一體化的應用效果。

2.5 優化通信技術應用系統

在通信技術設施建設中，可以考慮保留原有通訊工作流程，并引入Aeonix 技術，構建出一個低成本、靈活的純IP平臺，形成一個Aeonix 軟交網絡，以借助星型組網實現收費站、直屬機構的純IP 通信，這樣可以有效降低通信費用，減少通信技術革新對資金的需求，增強市政工程的機電一體化發展水平。此外，通信技術的應用也使得原有的市政工程運行機制中出現的冗余，管理部門通過加大冗余的裁撤，可以降低市政工程的運行成本，并將節約出來的成本用于通信技術建設，即可有效解決機電一體化應用中的通信建設問題，達到更好的市政工程運行效果。

3 結語

綜上所述，實現市政工程的機電一體化，能夠為群眾的出行提供更大的便利。在市政工程建設中，借助機電一體化技術可以規范化工作者工作行為，提高工作者配套技術應用熟練度，消除信息安全隱患，保持供電穩定性，優化機電一體系統運行性能，增強監控系統的效用，從而促進市政工程使用性能的發展。