機務(wù)智慧檢修集控調(diào)度平臺研究

徐楨

(朔黃鐵路機輛分公司,河北肅寧 062350)

1 概況

我國鐵路運輸行業(yè)迅速發(fā)展,在鐵路運辦理企業(yè)管理制度逐漸完善的背景下,基于智聯(lián)、物聯(lián)的技術(shù)支持,鐵路企業(yè)自身智能化管控日漸成熟、智能物聯(lián)技術(shù)不僅可以提高企業(yè)自身的服務(wù)質(zhì)量,同時在鐵路企業(yè)日常生產(chǎn)管理中也能起到重要的作用,也是企業(yè)生產(chǎn)管理質(zhì)量提升的必備因素,透視生產(chǎn)全息數(shù)據(jù),利用物聯(lián)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)引導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)智能化管理,是當(dāng)前信息時代企業(yè)發(fā)展的主流趨勢[1]。

2 研究內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo)

機務(wù)智慧檢修集控調(diào)度平臺的建設(shè)特色和發(fā)展趨勢基于檢修車間現(xiàn)有的相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施進行改造升級,包括將照明設(shè)施、空調(diào)設(shè)施、風(fēng)源實施及其他相關(guān)現(xiàn)有設(shè)施,通過使用加裝控制傳感器、專用通訊網(wǎng)絡(luò)、無線定位、紅外感應(yīng)、語音識別、視頻等技術(shù)把機務(wù)檢修生產(chǎn)管理中的五大要素“人”“機”“料”“法”“環(huán)”信息與網(wǎng)絡(luò)連接起來,進行數(shù)據(jù)信息交換和通訊,通過服務(wù)端云計算的分析和統(tǒng)計實現(xiàn)對生產(chǎn)管理五大要素智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理,從而真正讓車間變成信息無所不在、無所不通的全數(shù)字化、信息化的智能化數(shù)字車間,滿足了機務(wù)檢修管理中安全監(jiān)控、指揮調(diào)度與及時獲取生產(chǎn)決策輔助信息的需求,通過增加智能手環(huán)的應(yīng)用增加對車間的人性化管理,提高車間集控維度。

智慧檢修集控調(diào)度平臺包含智能照明系統(tǒng)、風(fēng)源控制系統(tǒng)、庫門管理系統(tǒng)、中央空調(diào)控制系統(tǒng)、天窗綜合控制管理系統(tǒng),五大子系統(tǒng)。平臺提供對數(shù)據(jù)的管理功能,對接入的實時數(shù)據(jù)以及關(guān)系型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理。實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整合加載,建立業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)組合,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理,清洗,加載?？蓪虞d的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)整合,通過sql可視化拖拽的形式構(gòu)建多維數(shù)據(jù)集,提供可視化服務(wù)。通過智能化升級改造后可以實現(xiàn)自動控制為主、人工控制為輔的全新功能。采用強弱電一體化、軟硬件一體化、本地異地云一體化技術(shù)、構(gòu)建用戶云控能源中心,實現(xiàn)控、管、維一體化。實現(xiàn)通過數(shù)據(jù)采集器和傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實時監(jiān)控正常運行設(shè)有報警信息的監(jiān)控節(jié)點,并在地圖上標(biāo)志狀態(tài);運行異常有報警信息的監(jiān)控節(jié)點,并且實時通過移動端或PC端進行提醒處理。該系統(tǒng)實時對制冷主機、循環(huán)系統(tǒng)、末端系統(tǒng)的運行狀態(tài)、運行參數(shù)、能耗情況實時統(tǒng)計分析,同時實現(xiàn)遠程對空調(diào)主機的啟動和停止?？牲c擊冷凍循環(huán)泵、冷卻循環(huán)泵、冷卻塔風(fēng)機等設(shè)備進入相應(yīng)控制畫面[2]。

3 實施方案

通過智慧檢修集控調(diào)度平臺的建設(shè),實現(xiàn)庫內(nèi)降溫裝置、庫內(nèi)照明系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)及控制系統(tǒng)有效集成的關(guān)鍵技術(shù),包括智慧集控分析決策平臺、工業(yè)物聯(lián)支撐平臺、中央空調(diào)控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、風(fēng)源控制系統(tǒng)、視頻分析系統(tǒng)、庫門控制系統(tǒng)等組成,實現(xiàn)的工藝水平包括:所有設(shè)備設(shè)施的啟動及關(guān)閉均由物聯(lián)系統(tǒng)及大數(shù)據(jù)平臺自動控制操作,通過對庫內(nèi)降溫裝置、照明裝置及屏顯等設(shè)備的控制資源整合,引入溫感、光感及定時等自動控制系統(tǒng),實現(xiàn)檢修庫內(nèi)設(shè)備設(shè)施的自動化控制,在降低人工管控成本的同時,切實提高檢修庫智慧化水平,通過進一步整合設(shè)備設(shè)施的集控資源,做到“智能控制、集約管理”。

3.1 集中控制支撐平臺建設(shè)

平臺支持豐富的數(shù)據(jù)源連接,實現(xiàn)多樣數(shù)據(jù)整合;支持智能的表間字段關(guān)聯(lián),多種關(guān)聯(lián)方式搭配使用;支持表與字段名稱智能轉(zhuǎn)義,增強數(shù)據(jù)可讀可用性。從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理,再到數(shù)據(jù)的存儲和管理,平臺采用完善的數(shù)據(jù)管理策略為前端的業(yè)務(wù)自由探索數(shù)據(jù)分析提供了強大的數(shù)據(jù)支持。除了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)分析的接入,為了服務(wù)所有的工業(yè)、環(huán)境類傳感器使用者,使傳感器數(shù)據(jù)的接入、存儲和展現(xiàn)變得輕松簡單,平臺還提供物聯(lián)數(shù)據(jù)的接入,平臺支持從外部系統(tǒng)或設(shè)備終端接入傳感類型、XML類型、對象等類型感知數(shù)據(jù),并對感知數(shù)據(jù)按照協(xié)議需求進行解析,為用戶提供高效的、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)解析服務(wù);智能接入組件實現(xiàn)平臺的數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)存儲、狀態(tài)監(jiān)測報警、數(shù)據(jù)發(fā)布等模塊功能,支持HJ212、OPC-UA、Http、MQTT等多種數(shù)據(jù)協(xié)議。(平臺框架如圖1所示)

圖1 平臺框架Fig.1 Platform framework

3.2 統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心建設(shè)

平臺數(shù)據(jù)中心以信息資源整合為重點,以大數(shù)據(jù)應(yīng)用為中心,完整的全鏈路數(shù)據(jù)采集、校驗與整合服務(wù)。

3.3 數(shù)據(jù)分析挖掘服務(wù)

平臺可接入多種數(shù)據(jù)來源,包括了終端的用戶行為,后端服務(wù)器日志和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),全面采集前端、后端和歷史產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù),涵蓋現(xiàn)有控制系統(tǒng)數(shù)據(jù),支持多種埋點方式,為現(xiàn)場管理建立完整數(shù)據(jù)倉庫,深度挖掘融合數(shù)據(jù)價值。靈活擴展分析能力,開放平臺接口,實時訪問數(shù)據(jù),無縫對接三方系統(tǒng),實現(xiàn)企業(yè)端到用戶端的深度分析需求。

3.4 統(tǒng)一對外對接服務(wù)

能力開放平臺為平臺用戶提供核心業(yè)務(wù)能力輸出、支撐用戶業(yè)務(wù)二次開發(fā)的技術(shù)平臺。平臺建成一套整合各個系統(tǒng)接口,提供統(tǒng)一、安全的輸出接口,實現(xiàn)“對外能力開放,對內(nèi)服務(wù)集成”,以云PaaS的架構(gòu),面向最終用戶,提供核心支撐能力。

3.5 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入

提供多種接入方式及接入?yún)f(xié)議,實現(xiàn)物聯(lián)數(shù)據(jù)通過云端接入數(shù)據(jù),滿足中央空調(diào)、風(fēng)源設(shè)備、照明、庫門所有的設(shè)備協(xié)議對接,并為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供緩存與邊緣計算能力。

3.6 設(shè)備資產(chǎn)及數(shù)據(jù)集市建設(shè)

配置設(shè)備資產(chǎn)的元數(shù)據(jù),包括設(shè)備類型、設(shè)備屬性、設(shè)備報警、各個模塊重復(fù)使用的屬性等基礎(chǔ)配置,構(gòu)造工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)模型。

提供對數(shù)據(jù)的管理功能,對接入的實時數(shù)據(jù)以及關(guān)系型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理。實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整合加載,建立業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)組合,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理,清洗,加載?？蓪虞d的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)整合,通過sql,可視化拖拽的形式構(gòu)建多維數(shù)據(jù)集,提供可視化服務(wù)。

3.7 規(guī)則引擎組件

自定義設(shè)計可根據(jù)用戶的實際需要自行設(shè)計相關(guān)流式計算規(guī)則,相關(guān)節(jié)點包括觸發(fā)器、腳本判斷、時間判斷、添加報警、消除報警、下發(fā)指令,延遲隊列、發(fā)送消息等流程節(jié)點。通過自定義的規(guī)則設(shè)計可適配大量流式計算場景,滿足對時序數(shù)據(jù)的流式分析,根據(jù)不同的場景達到對數(shù)據(jù)的處理功能。可實現(xiàn)以下主要操作:

可根據(jù)觸發(fā)器設(shè)置觸發(fā)條件,包括事件周期、點位超標(biāo)條件、連鎖條件等,實現(xiàn)負責(zé)的告警規(guī)則策略配置,實現(xiàn)復(fù)雜報警。規(guī)則引擎中可訂閱消息網(wǎng)關(guān)中到數(shù)據(jù),并將處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到指定的地方,如: 發(fā)送消息通知,推送到MQ,保存數(shù)據(jù)庫等。支持標(biāo)準sql語法與拓展函數(shù),支持聚合函數(shù),窗口函數(shù)。可對接入的點位數(shù)據(jù)進行函數(shù)的封裝包裝,支持對單點位的函數(shù)計算,以及多點位的聯(lián)合計算,通過規(guī)則引擎計算后,將計算結(jié)果進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。對有權(quán)限進行反向控制的點位,可根據(jù)需要進行控制的點位,配置觸發(fā)條件,以及反向控制的點位值等進行點位進行反控[3]。

3.8 時序見解組件

提供對時序數(shù)據(jù)的分析,可根據(jù)時序數(shù)據(jù),在看板上對數(shù)據(jù)進行時間范圍內(nèi),數(shù)據(jù)的對比、數(shù)據(jù)的函數(shù)運算,加載歷史數(shù)據(jù)進行計算和分析。支持單個點位兩年數(shù)據(jù)的即時分析查詢,可支持不同的泳道方式查看,可支持對數(shù)據(jù)遷移的對比,支持對一段時間內(nèi)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,包括最大值,最小值,平均值,標(biāo)準差等函數(shù)操作,可支持對已經(jīng)添加的分析點位批量刪除,支持對分析的數(shù)據(jù)進行框選操作。

3.9 可視化組件-大屏、圖表、報告設(shè)計

提供海量數(shù)據(jù)實時在線分析服務(wù),支持拖拽式操作、提供了豐富的可視化效果,可以幫助輕松自如地完成數(shù)據(jù)分析、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)探查、報表制作等工作?？芍С謭蟊碇谱?涵蓋行列篩選、普通/高級過濾、分類匯總、自動求和、條件格式等數(shù)據(jù)分析功能,提供數(shù)據(jù)報告模板設(shè)計器,用戶可整合看板圖表,工藝組態(tài)圖以及外部鏈接等進行排版設(shè)計,完成報告模板的多頁面整合顯示。同時數(shù)據(jù)報告設(shè)計器本身支持豐富的樣式主題和組件,實現(xiàn)報告頁面的可視化配置,包括指標(biāo)卡、趨勢圖、雷達圖、篩選器、網(wǎng)頁嵌入組件、表格、餅狀圖、圖片等圖表組件,并可以配置報告參數(shù)、生成計劃周期性生成報告,并提供在線查看、下載歷史報告的功能。

3.10 外部數(shù)據(jù)集成服務(wù)(數(shù)據(jù)融合)

平臺提供數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)開發(fā)和數(shù)據(jù)服務(wù)多方位的數(shù)據(jù)服務(wù),對數(shù)據(jù)進行傳輸、轉(zhuǎn)換和集成等操作,從不同的數(shù)據(jù)存儲引入數(shù)據(jù),并進行轉(zhuǎn)化和開發(fā),最后將處理好的數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)倉庫。

4 效益預(yù)測

智慧檢修集控調(diào)度平臺通過接入大數(shù)據(jù)平臺檢修管理系統(tǒng),實現(xiàn)多維度展示智能車間畫像、智能車間設(shè)備分析展示與預(yù)警、車間照明智能控制、風(fēng)源智能控制管理、庫門智能預(yù)警管理、空調(diào)智能控制管理、天窗智能控制管理、職工智能手環(huán)應(yīng)用拓展及多平臺聯(lián)合智能分析與集中控制,從而真正讓車間變成信息無所不在、無所不通的全數(shù)字化、信息化的智能車間,智慧檢修集控調(diào)度平臺的建設(shè)通過智能化管控,大大節(jié)約人力成本、節(jié)約設(shè)備耗電、進一步規(guī)范車間運維流程,滿足了企業(yè)生產(chǎn)安全監(jiān)控、指揮調(diào)度與及時獲取生產(chǎn)決策輔助信息

建立智慧檢修集控調(diào)度平臺,可以統(tǒng)一車間設(shè)施資源監(jiān)管、通過建立運維資源監(jiān)管,規(guī)范運維管理流程及統(tǒng)一的平臺管理流程;實現(xiàn)車間機電設(shè)備智能控制及異常狀況及時預(yù)警和故障的精確報警;實現(xiàn)日常檢修車間內(nèi)工作監(jiān)管系統(tǒng)化、標(biāo)準化的閉環(huán)工作流程,提高運維工作協(xié)同處置效率,是實現(xiàn)鐵路信息化的“主動監(jiān)控、集中管理、自動化運維”的一體化運維目標(biāo)的基礎(chǔ),也是全面提升信息化運維水平的技術(shù)保障。智慧檢修集控調(diào)度平臺的建立可以減少和杜絕生產(chǎn)安全風(fēng)險,提升企業(yè)品牌形象,為打造超一流企業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。