高速公路機械設備管理信息化分析

摘要 高速公路機械設備在提高施工質量和效率方面起著至關重要的作用，為了有效管理和維護機械設備，推動高速公路建設和運營的信息化水平，該文以山西省某高速公路工程為例，分析機械設備信息化管理的優勢，從RFID信息識別技術、二維碼信息識別技術、GIS技術以及物聯網技術等方面論述機械設備信息化管理路徑，研究成果以期為相關從業人員提供參考借鑒，全面提高機械設備管理水平，為高速公路施工提供設備保障。

關鍵詞 高速公路；機械設備；信息化管理；

中圖分類號 U415 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）21-0151-03

0 引言

為了滿足日益增長的交通需求，高速公路建設進入高速發展的階段，施工效率的提高，促使越來越多的施工機械投入到工程建設中，對機械設備的管理工作提出了更高的要求。信息化管理通過引入先進的信息技術，實現對機械設備的實時監控、數據分析和故障診斷，提高了管理效率和質量。基于此，該文結合具體工程實例，對高速公路機械設備管理信息化進行深入分析，研究成果對提高高速公路現代化、信息化建設管理水平，推動高速公路事業更好更快發展具有重要意義。

1 工程概況

山西省某高速公路段全線長度為26.455 km，起點樁號K0+000，終點樁號K26+455，為雙向八車道設計，設計行車速度為120 km/h。該公路的路基形式為整體式路基，寬42 m；公路橋梁設計荷載為公路-I級；洪水設計頻率為特大橋：1/300、大中小橋及涵洞：1/100。該工程主要工程量參數如下：路基挖方量34.5萬立方米；路基填方量13.4萬立方米；主線含4座小橋和1座中橋；沿線有25座涵洞，其中18座為蓋板涵，7座為圓管涵；ATB-25普通瀝青用量為83 533 m3，AC-20C中粒式瀝青用量為48 235 m3，SMA-13細粒式瀝青瑪蹄脂用量為52 464 m3；水泥混凝土面板18 542 m2。

該工程計劃工期為4年，不僅工程量大且涉及較多高速公路附屬工程，對施工質量和效率提出較高的要求。施工機械設備的使用對于提高施工質量和效率起到至關重要的作用，該工程投入使用的機械設備如下表1所示，為應對較大的工程量和施工工期要求，在施工設備管理中充分借助信息化管理優勢，實現機械設備的智能化、高效化管理。

2 高速公路機械設備信息化管理的優勢

該工程在機械設備管理環節運用信息化管理策略，主要優勢體現在以下幾方面：（1）實時數據監測：為機械設備配備傳感器、儀表設備等信息化管理系統，對設備的運行狀況、工作參數、能耗等關鍵指標進行監測，便于及時發現問題，預警故障，并采取相應措施進行修復和優化，提高設備的可靠性和穩定性。（2）資源調度與優化：利用信息化管理系統實現對機械設備的資源調度與優化，包括設備的使用率、維修保養計劃、人員配備等方面，根據設備的運行情況和需求進行智能調度，合理分配設備資源，提高資源利用率，減少能源開銷和人力資源成本[1]。（3）遠程監控與管理：即對機械設備的遠程監控與管理，可隨時通過網絡平臺實時查看設備的運行狀態和工作參數，發生緊急情況時及時采取措施，減少人員到現場的頻率，提高工作效率和響應速度。可見，對機械設備實施信息化管理，可提高設備的可靠性、可用性和維修效率，優化資源利用，提升管理效能。

3 高速公路機械設備信息化管理技術措施

3.1 RFID信息識別技術

RFID技術應用于高速公路機械設備管理中，可實現對設備的自動識別、信息采集、監控和追蹤等功能，提高管理效率和設備利用率。（1）該工程設備進場環節，在機械設備上安裝RFID標簽，借助于無線射頻技術快速準確地獲取設備的基本信息、狀態信息、保養記錄等數據，幫助設備管理人員全面了解機械設備的性能。（2）施工過程中，在施工現場的關鍵位置布置RFID讀寫器，實時監控設備的位置、運行狀態，當設備進入或離開某個區域時，系統可以自動進行記錄，方便管理人員追蹤和管理[2]。（3）機械設備是高速公路工程的重要資產，在設備上安裝RFID標簽，不僅可以實現對設備的出庫、入庫、轉運等環節的自動識別和記錄，同時可輔助設備資產的盤點，減少資產丟失和浪費。

3.2 二維碼信息識別技術

二維碼信息識別技術背景下，管理人員使用移動設備掃描機械設備上的二維碼即可了解到設備的具體信息。在該工程中二維碼信息識別技術在機械設備管理中的應用主要體現在以下幾方面：（1）設備維護管理：在機械設備上粘貼二維碼，通過掃描二維碼獲取設備的基本信息、維護記錄、保養手冊等，維護人員可通過掃描二維碼錄入設備維修信息、更換零部件情況等，方便后續的維護管理工作。（2）設備追溯管理：在機械設備上標識唯一的二維碼，可實現設備的追溯管理，當設備出現問題或事故時，可根據二維碼信息快速定位設備的使用歷史、維護情況等，有助于分析問題原因和責任追究。（3）設備巡檢管理：巡檢人員可以通過掃描機械設備上的二維碼，獲取設備的檢修計劃、巡檢記錄等信息，記錄巡檢人員的巡檢軌跡，確保巡檢的全面性和準確性[3]。（4）設備安全管理：在機械設備上設置二維碼，提供設備的安全操作手冊、操作指南等信息，操作人員可通過掃描二維碼獲取相關安全知識，增強操作人員的安全意識和操作技能，從而降低事故發生的風險，保證施工作業安全。

3.3 地理信息系統（GIS）技術

GIS技術可以為高速公路工程提供重要的空間信息，該工程在機械設備信息化管理環節GIS技術的運用主要體現在以下幾方面：（1）對設備位置跟蹤與監控：在機械設備上安裝定位系統，結合GIS技術實現對設備位置的實時跟蹤與監控，隨時獲取設備當前位置、行駛軌跡等信息，幫助管理人員實時掌握設備的分布情況，并進行調度和管理。（2）設備運行分析：GIS技術結合傳感器數據分析設備運行狀態，收集設備運行數據，實現對機械設備運行狀況的實時監測與預警，避免設備故障導致的延誤和損失。（3）利用GIS技術對施工現場進行實時監控和管理，包括設備的布局、施工進度、材料運輸等，通過對施工進度數據的分析，預測施工的關鍵節點和瓶頸，及時調整設備資源和施工計劃，確保工程按時完成。以該工程混凝土材料運輸施工節點為例，為確保材料按時運送至施工現場，在自卸車輛和混凝土攪拌運輸車上設置實時定位設備，基于GIS技術了解運輸路線是否暢通，為駕駛人員確定運輸路線提供參考，確保材料按時到場。同時基于該技術可實現運輸車輛的全程監控，評估到達現場的時間，為現場施工作業安排提供數據支持，確保施工作業的有序進行。

3.4 物聯網技術

在高速公路機械設備信息化管理中，物聯網技術可在以下幾方面發揮重要作用：（1）設備監測與運維：將高速公路機械設備與傳感器相連，實時監測設備的運行狀態、溫度、震動等參數。當設備發生異常時，系統可以自動報警，以便維護人員及時作出處理。同時，物聯網技術可幫助運維人員預測性維護，通過分析設備數據，提前判斷可能發生故障的跡象，并主動安排維修。（2）設備調度與資源優化：對設備進行連續監測和數據分析，實時獲取設備的使用情況和工作效率。基于獲取的數據，對設備進行智能調度，合理分配設備使用任務，提高設備利用率和工作效率。（3）信息交互與協同工作：不同設備可通過物聯網連接，在實時感知周圍環境的基礎上，共同完成某一任務。例如，多臺設備可以在施工過程中通過無線通信協同作業，提高工作效率和安全性。同時，物聯網技術將設備數據與大數據、云計算等技術相結合，實現設備之間的智能協同和優化配合，進一步提高工作效率和質量[4]。

該工程在混凝土攤鋪施工作業時，充分運用物聯網技術實現機械設備的信息化管理。在瀝青混凝土攤鋪機上安裝傳感器和監測裝置，實現對設備運行狀態、工作參數和環境數據的實時感知和采集，在檢測設備運行狀態時，綜合運用加速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等，同時配合GPS定位追蹤設備位置，通過攝像頭進行實時視頻監控，實現攤鋪、碾壓作業質量的實時監測，如圖1所示。

圖1 依托物聯網技術實現攤鋪、碾壓作業質量的實時監測

另外，該工程為雙向八車道設計，瀝青攤鋪機的有效攤鋪寬度為7.5 m，難以實現一次性攤鋪施工。對此該工程在沿線范圍內采取梯隊作業形式，前后攤鋪機的距離為10 m左右，相鄰路幅的搭接寬度為10 cm左右。在設備行進過程中，為合理控制各項距離參數，對駕駛人員的技術水平提出了更高的要求，容易出現誤差較大的情況，影響施工質量和進度。因此，該工程在這一施工環節的機械設備管理過程中，綜合運用物聯網技術，建立一個智能控制系統，用于接收和處理攤鋪機傳感器獲取的數據，該系統可實時計算當前的攤鋪寬度，并與預設的有效攤鋪寬度進行比對，判斷施工誤差。在攤鋪機上安裝傳感器，用于實時監測攤鋪寬度和位置信息，通過激光雷達、攝像頭等傳感器技術，獲取瀝青攤鋪的實際寬度和位置，并傳輸給控制系統[5]。分析和優化采集到的攤鋪機數據，根據實時數據對攤鋪機參數進行調整，提高施工效率和質量。操作人員在人機界面上，可顯示實時數據、報警信息和施工進度等，提供操作指引和決策支持。

公路瀝青混凝土的攤鋪和碾壓溫度控制均對施工質量產生影響，該工程在利用機械設備攤鋪、碾壓施工時，借助于溫度傳感器實現瀝青混凝土溫度的監測和控制，確保攤鋪機攤鋪作業時溫度＞150℃、壓路機初壓時溫度＞130℃，終壓時溫度＞80℃，以溫度監測結果指引機械設備的運行，保障施工質量[6]。

4 高速公路機械設備信息化管理效果

在該高速公路施工過程中對機械設備實施信息化管理，綜合運用RFID信息識別技術、二維碼信息識別技術、地理信息系統（GIS）技術和物聯網技術，取得如下管理效果：（1）在機械設備配置方面，根據工程量對設備進行配置，有效避免配置不足或者過量的情況，相比于既往常規管理，機械設備投資成本降低8%。（2）在設備利用效率方面，信息化管理舉措依照施工進度計劃，對設備資源進行調動，協調施工現場運作，有效減少設備閑置率，相比于既往常規管理，機械設備利用率提高15%。（3）在設備維護保養方面，通過信息化管理中各項技術的運用，實現施工機械運行性能的實時監測，對于存在故障隱患的機械及時檢修，在施工過程中未出現設備故障停工的情況，和既往常規管理相比，設備維修成本約降低6%。（4）在設備管理信息化水平方面，依托各項技術的運用，實現施工全過程機械設備智能化、信息化的管理，根據施工現場實際情況，動態調整機械設備的運行和配合，具有良好的設備管理信息化水平，實現高效施工作業。

5 結束語

綜上所述，在高速公路工程施工過程中，各種機械設備的使用有效提高了施工效率和質量，隨著工程量的增加，投入使用的機械設備數量越來越多，在機械設備管理方面，信息化管理手段發揮出重要作用。山西省某高速公路工程機械設備管理經信息化管理措施的運用，在協調設備配置、提高設備利用率、協同施工過程等方面均取得良好的成效。隨著科技的不斷進步和發展，高速公路機械設備管理信息化將會迎來更加廣闊的發展空間，為建設更加安全、高效、智能的交通網絡貢獻力量。

參考文獻

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[6]李剛.高速公路施工項目機械設備管理技術分析[J].運輸經理世界，2022（6）：71-73.