1 引言

高速公路是全球公认的社会基础设施，是我国经济发展的主动脉。随着国民经济的发展，全国高速公路通车里程逐年增长，按“十四五”我国高速公路交通体系发展规划，2025年底，全国高速公路通车里程将达到19万公里。高速公路增长带动经济发展的同时，机电养护理念陈旧、水平滞后、成本管控压力急剧增加等现象日显突出，构建网络环境下机电养护管理体系，进行有效数据采集和传输，加快公路养护管理模式的转型和提升迫在眉睫。因此，如何从大数据和网络安全出发，运用计算机技术，深入分析和研究高速公路机电养护管理机理，构建科学合理、快速准确、可靠实用的集采集、传输和处理于一体的机电养护管理信息系统，充分发挥信息系统在高速公路机电养护管理效能，提高通行效率、降低行车安全隐患，为日常巡检、故障处理及各类机电设备预警和决策提供技术支撑，实现高速公路全生命周期的科学管理，已越来越成为专家学者探讨的热点和研究的课题。

2 国内外研究溯源

国外高速公路机电养护研究起步较早，形成了较为成熟的理论体系。日本智能交通系统从上世纪70年代发展，90年代中期，就建设完成了含道路监测、反馈、快速响应的交通信息系统，虽然运作简单，但却为后续的将现代化信息技术融入高速公路养护管理工作、开发可视化管理等信息变革奠定了坚实的基础。美国高速公路信息采集系统建设时间已近30年，美国重视智能交通建设，依托信息系统管理相关理论，应用地理信息系统（GIS），对包括高速公路在内的地球表层数据进行采集运算、存储分析、实时查询以及共享和发布，强调基于路面监测、信息采集、养护决策以及评价体系等信息化水平的提升对于高速公路整体管理的重要作用。特别是日本4部门联合ITS（信息技术服务标准）标准化委员会编写的，含导航系统、ETC系统、安全驾驶等智能交通的系列化技术标准，将高速公路信息技术服务推向新的高度。

国内高速公路机电养护系统研究较晚，但一经起步便举世瞩目，特别是中华人民共和国交通运输部发布的JTG H10-2009《公路养护技术规范》等一系列标准及法律法规，明确要求各级公路管理机构应建立健全公路养护管理制度，逐步建立包括路桥、隧道的各级公路的养护信息化管理平台，标明了我国高速公路信息化建设进入崭新的历史时期。近年来，在习近平总书记提出的大力发展智慧交通先进思想指导下，我国交通行业与大数据、互联网、人工智能、区块链等新兴技术进一步融合发展，实现了覆盖高速公路全生命周期的数字化管理流程等关键技术的突破，信息系统与日常管养协同配合，成功实现了组网。如今，高速公路机电养护的标准化、网络化、智能化趋势，必将伴随计算机软件科学、监测与测量、评价体系等技术的发展，带动国民经济向纵深方向发展。

3 机电养护管理现状与成因分析

3.1缺乏全面的整体规划

对高速公路机电养护管理认知不足，目标不明确，错误地将信息化工程划分为辅助管理，对制度建设、体系流程、人才培养、风险评估、评价机制等考虑不周，致使信息化建设完成后流于形式。

3.2 重建设、轻维护

一些企业高速公路机电养护管理系统功能未发挥有效作用，呈现“重建设、轻运营或机电维护”现象，高速公路机电维护依然停留在“应急救险”。特别是交通信号灯等关键设施机电设备老化、夜间行车光源失效等道路照明系统问题未被及时发现，恶劣环境下故障频发，引发交通事故。

3.3 协同管理能力不足

机电养护管理信息系统，存在孤岛现象，因规划不全面未对路网进行全面考虑，养护、运维、收费等部门之间信息系统独立运行，未进行联动，业务数据和资源分散，无统一的标准、接口和数据库，数据挖掘与与信息交流对接不通畅，导致采集到的大量数据资源浪费，严重贻误维修时机，如隧道安全、收费系统出现故障等，处理不及时，会给驾驶员和交通管理带来困扰。

3.4 评估体系不健全

高速公路机电系统在高速公路交通标志、收费站车流量预测等管理方面存在局限性。如：未建立设备故障信息库，或升级改造不及时，无法通过网络系统对相关数据进行收集、统计、分析、评估和预判，对高速公路关键机电设备的故障频率、安装位置等数据把握不清，缺乏使用年限、备品备件等重要信息档案。机电设备的有效运行和科学维护有待加强。

3.5 技术型人才缺乏或流失

高速公路信息化建设与维护需要大量熟练掌握计算机、信息化等相关知识技术人才。新技术、新设备及机电养护知识不全面、对管理流程的模糊，导致高速公路信息化工程投入大，效果差，整体实施效果不佳。人员的专业能力及专业素养，还会影响高速公路信息系统养护的升级换代。复合型人才缺失，加大了后续运行、维护和养护难度。

4 高速公路机电养护管理信息系统建设与提升措施

4.1系统建设

网络环境下，高速公路机电养护管理系统建设，应包括以下几大关键模块：

1设备监控模块。管理系统核心组成之一。该模块通过传感器和监控设备，实时获取道路信息，包括照明、交通指示、摄像头等设备的运行状态；2维修管理模块。它记录设备维修履历，建立设备档案和数据库，有助于制定维修计划和预防策略；3故障诊断与报警模块。对设备运行数据实时监测和分析，发生异常，远程报警，缩短排故时间，降低交通事故风险。

此外还有信息交互模块、数据分析与统计模块、远程操作与调度模块、软件模块、安全保障模块等。

4.2提升措施

4.2.1 统筹规划 做好顶层设计

转变思维、整合资源，充分认识大数据时代在企业可持续发展的重要作用，前瞻布局。以业务发展和市场竞争为战略引领，结合数字技术发展趋势，搭建基于数字建设、数字采集、数字分析、数字管理、机电养护、系统安全、维修保障等职能的高速公路机电养护信息系统，考虑产业链上下游业务需要、数据共享及设备共享，形成企业优势。在国家标准、行业标准及法律法规框架下，有效整合内部资源，建立健全数字化管理制度，明确各层级职责及管理要求。

4.1.2 依托大数据 促进机电养护可视化

充分发挥开放式数据中心智慧大脑的感知能力、识别能力、检测能力、统计分析能力以及预警重要作用，以其强大的运算和研判功能，为高速公路日常调度、隐患排查、桥隧健康等工作，提供预防措施和最优化治理方案。搭建基于机电设备购置厂家、数量、购买时间、型号规格、存放地点以及出入库记录及维修记录等数据的电子档案至关重要，以备追溯。借助机电设备电子档案备品备件等电子信息，一旦设备在使用过程中发生故障，可快速响应。

4.3 打破信息割据 提升协同联动能力

数据的开放与共享，是数字经济的核心，也是信息系统建设的一项重要任务。信息系统搭建之初应重点考虑与集团公司及各部门之间的数据共享，建立相互信任的共赢关系，拓宽信息流，使数据科学有效地流动。机电设备的排故，是机电养护管理工作重要内容，要求在第一时间内发现故障或故障隐患，并予以消除。如，机电设备故障维修，通常分为三级：1一级维修，高速公路收费站、监测点、隧道照明等机电故障，出现局部通车困难或全面瘫痪，抢修本应由一级维修管理部门负责，此时可发挥联动效应，跨越时间和空间边界，联系外包单位迅速排查解决；2二级维修，高速公路机电设备系统发生局部故障，对高速公路整体通行影响不大，该故障通常由二级养护管理部门负责排除，当需要技术支持时，可协调一级维修部门专业人员共同解决。

4.4 跟踪监测 优化升级信息管理平台

为提升交通运输服务水平，加强网络交通强国建设，交通运输部印发的《推进综合交通运输大数据发展行动纲要 （2020-2025年）》，明确要求夯实大数据基础、强化数据采集、监管，引导和推进大数据创新。

以大数据、人工智能、云计算、GIS为主导的新一代高速公路机电系统种类多，数量大，涉及的领域广，完善各模块的跟踪监测机制尤为重要。如，设备监控模块监测道路全线照明系统及交通信号灯的运行情况，出现故障或异常则发出警报；维修管理模块，详细记录设备的厂家、规格型号、维修历史、故障模式等，为后期维修计划制定提供依据；故障诊断与报警模块对设备运行实时监测和分析，根据预设的故障规则和算法发现潜在问题，提醒维护人员减少突发事故的发生；远程操作与调度模块，可实现对故障设备的故障判定、远程控制，提高工作效率。

4.5 强化技能培训 加强机电养护人才队伍建设

应高度重视信息化人才培养，加强信息化意识的引导和灌输。配备高速公路信息化工程建设专业人员，提高机电养护人员信息化专业素养。结合新技术、新理念，定期开展信息技术、智能化技术、大数据挖掘与应用等技术培训，积极参与行业交流，通过校企合作等方式加大信息化人才的引进，通过校招、社招及重点培养的方式，强化机电养护人员的数据敏锐性和洞察力，从根本上提升信息系统管理人员的大数据管理能力和动态分析水平，促进人才健康稳定发展，进一步发挥信息系统对高速公路机电养护及企业未来规划、决策的作用。

5 结论

综上所述，高速公路机电养护管理信息系统研究是一项复杂的知识密集型工作，只有从实际出发，对大数据背景下高速公路机电养护存在的问题进行深入的分析和研究，构建科学规范的机电养护管理信息系统，对其采集、分析、处理和共享等实施有效管理，才能增强高速公路机电养护抗风险能力，并为加快交通强国建设、提升高速公路服务水平提供全面科学的数据支撑和技术保障。

参考文献：

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[2] 彭子威.高速公路机电系统健康状况评估模型及系统[D].北京，北京交通大学，2023.

[3] 潘杰.基于NFC的高速公路机电设备日常管养系统设计与开发[D]．西安，长安大学，2023.