施工设备远程监控系统的建立

王一帆

（中铁十七局二公司设备物资部，陕西西安 710024）

0 引言

设备管理失调一定程度上制约着项目施工的质量与进度，行之有效的设备管理方案可以从设备进场、维修保养、工作计量等各环节对设备进行管理监控，提高项目整体施工水平。而现有施工中，设备管理仍存在一些难点工作需要克服。例如铁路、公路、水利等施工项目设备分布于全线路，设备相对分散；管理人员数量与设备数量相差甚远，一人多机的管理，容易造成维修保养等成本加大；设备收集统计信息经过多层级汇总，数据失真；设备使用闲置状态难以及时获取，影响决策；油耗与台班不符实际，成本考核流于形式等问题。GPS（global positioning system，全球定位系统）的应用和设备远程监控系统的建立可能是解决上述问题的一个切入点。经过实践探索，从远程监控系统建立思路开始阐述，简要总结系统的建立过程，监控重点及成果展望。使用创新手段以期达到提高设备管控水平的目的。

1 现阶段设备管理的难点

（1）基础数据失真，使用成本难于管控。归纳起来有两种，一是数据获取过程失真。传统的设备管理是需要人工将设备的实际工作时间、油料消耗、运行里程等信息进行记录，原始数据记录经常性存在偏差；二是数据分析失真。数据记录后需要定期统计分析。每台设备的阶段性使用数据都较多，现代化施工又要求以机械解放人力，大量投入设备，这不仅加大了数据录入与分析的工作量，而且加大了数据分析错误的概率。即使后期发现数据分析有错误，也需要层层往回核对，耗时又耗力。

（2）设备完好率低，维修费用偏高。提高施工效率和设备使用率是现场施工目标，但常造成设备超负荷运转、不到位保养，低质量的附属油与配件使得各类设备都达不到预期的使用寿命。反过来，这些性能已相对低下的设备又限制着施工项目挖掘设备效能。

（3）通用设备的调拨率、利用率偏低。路桥施工的特点是线路长，工点分散，经常性的交叉施工导致设备投入重叠量大，闲置设备多，整体设备利用率低。土方设备、运输设备、起重设备、混凝土设备都属于通用型设备，完全可以通过工点间管理人员的相互沟通、工序优化、设备调拨来合理减少设备的重叠投入，提高利用率。

（4）管控缺少时效性。设备管理属于过程管控，需要时效性。目前由于人工记录和传输数据，往往使得问题发现和上报不及时，影响管控方案的快速调整，不能将问题消灭在萌芽之中，加大了不必要的成本开支。

2 远程监控系统的建立思路及基础

随着信息化技术水平的提高，加之物联网的兴起，通过在设备上安装传感器的方式获取工作参数信息成为可能，这些传感器包含GPS、油料、里程等。将传感器统计的数据汇总分析，并将结果反映给相关的管理者，可达到远程监控的目的。下面简要说明建立的思路及基础。

2.1 远程系统建立思路

远程监控系统建立的数据思路如图1 所示，仅以工程公司及施工项目两级进行详细解释，级别拓展后思路也可类似应用。通过设备管理系统的建立，将传感器获取的设备数据汇总，汇总的设备管理信息根据不同人员分类分别进行反馈。

图1 远程系统建立的数据思路

反馈的基础是人员层级的划分，而现阶段施工企业的组织机构划分基本均为公司机关统管所属项目，各项目统管相关施工单位的模式。所以人员应分机关、项目两个层级，机关层的人员的工作较为统一，均为设备信息的查看、监督的工作，无填单的内容。而项目上的人员工作应该进一步细化，操作手主要负责设备派工、设备维修保养、设备加油等基础信息的录入；项目设备管理人员对派工、维修保养、加油统计等信息进行核实；项目经理及项目设备物资部长应对项目的设备信息有全盘了解。

2.2 远程系统建立的基础

首先物联网在国内的发展和应用已经越来越成熟。物联网时代是一个计算无处不在的新时代，每个设备、每个物体都将具备计算能力，这意味着集成的计算解决方案必将向尺寸更小、运行速度更快、功能更敏捷、产量更大的方向演化。主要通过开发智能硬件设备、网关，促进传统系统与云的连接以及实现端到端的分析，从大数据中挖掘商业价值。物联网目前在国内已经在汽车、出行和智能家居领域有了很多融合，能帮助实现集中管理数字生活的梦想。其中包含：共享汽车、汽车租赁、智能物流、汽车能源管理、私人管家、智能家居等。随着物联网的发展，通过智能传感器、物联网技术和互联网技术，也具备了在施工企业的设备智能管理中进行应用的条件。

其次传统施工企业设备管理的制度及相关计算公式均比较完善。对设备选型、购置、安装、调试、验收、使用、保养、修理、更新改造直至报废处理的全过程实行综合管理。因此设备管理过程是利用信息平台提高信息流通效率，减少人为计算错误，增加数据保存及查询的时间。将传统设备管理的核心方法、核心公式、核心流程融入信息平台以实现提质增效的目的。

故物联网与传统管理方式进行有机整合，物联网从技术架构上可分为感知层、网络层和应用层。感知层是利用传感器和传感器网关组成，在实际应用过程中可通过传感器收集设备的相关运转信息，利用振动传感器获取设备运转时间信息；利用油料传感器获取设备油料使用信息；利用电传感器获取相关设备制造商获取的设备整机信息。

网络层是传递设备信息或利用已获取的设备信息进行再加工的功能，比如通过设备的运转时间计算设备的利用率、停机率、出勤率等信息。主要施工设备利用率=（全年主要施工设备实际工作时间）/（全年主要施工设备制度工作时间）×100%，其中，全年主要施工设备实际工作时间是指通过GPS 获取的施工设备工作时间，或以派工时间和GPS 获取的工作时间确定的实际工作时间。

全年主要施工设备制度工作时间。是指通过每天8 h，每月天数减2 d 而计算出的设备制度工作时间。主要施工设备故障停机率=（主要施工设备故障停机时间）/（主要施工设备实际开动时间+主要施工设备故障停机时间）×100%。

3 远程监控系统的建立过程

远程监控系统的建立过程，实际就是数据获取及数据处理的过程，其基础是传感器的安装及后台程序的建立，也就是将设备管理的思路变成软件的语言，并对收集的数据加以处理。

首先进行GPS 传感器的安装。应针对不同设备找寻不同的安装位置，保证其不易受其他物体冲击、安全牢靠，另外应保证其长电供应，满足信息监测及信号收发的功能。完成安装后，须进行设备及传感器的绑定及账号开通。作为进入施工项目管理的设备，按照规定均具有单一的设备管理编号，以与其他设备进行区分，GPS 设备在出厂后也有其单一编码。绑定的目的就是将两个编码关联起来，一一对应。绑定的设备相当于进入了系统管理，所以相关司机应该建立账号，以进行后续的派工记录等工作。

其次是完善系统的后台管理。将原有的计算公式导入系统，已填写或统计的数据便能依照公式进行处理计算。同时应建立组织管理机构，也就是把人放在相应的机构，各个机构的上下级管理关系，各个人的管理角色也应予以确定。这就保证了消息推送到关系人。另外还应完善设备照片、规格型号，完善审批流程等信息，不一一赘述。

最后已安装GPS 的设备应经过一段时间的监控，将实际运转时间和传感时间进行核对，对差异较大的设备应请技术人员进行矫正。以保证数据的真实有效。

4 远程系统建立的意义

通过给每台设备安装智能硬件的方式，远程实时采集每一台设备的运行数据、工况数据，可以帮助管理者在远端对设备情况进行有效的了解，每一个项目部的每一台设备都可以了如指掌，包括设备的运转情况，开工情况，施工情况等。

经过智能自动化采集的数据，进一步通过大数据的方式进行实时分析和智能计算，对设备运转和管理当中的异常状况，在最短时间内给出预警，并实时通知到相关人员，可以有效地帮助管理者发现和解决问题，降低损失。

在平台端，对数据处理后，可以形成自动化规模化的统计报告，这一部分将极大减少人工统计分析的困难，平台更加丰富和完善滞后，可以对设备从租赁、进场到退场、结算的全流程进行智能化管理，对于每一个节点都可以实时汇总，详细分析。这样不但能减轻原来做统计数据的复杂度，还让数据分析具有了更多的可能性和想象空间，可以对过程进行更加精细化的管理。

5 系统进一步优化的方向

GPS 除在定位、时长统计、利用率计算外，可以拓展至设备管理的各个环节，由于基础数据的真实有效，保证了整个系统的有效，计划、招标、选定、合同、计价，以及报废环节的完善。