基于城軌云的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)維修管理子系統(tǒng)設(shè)計

林維河 董一帆

摘 要：綜合監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)軌道交通線路特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展情況量身定制的大型綜合自動化項(xiàng)目，使用綜合監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)城市軌道交通信息互通、資源共享，并提升城市軌道交通運(yùn)營的自動化水平以及安全性、可靠性、響應(yīng)性，達(dá)到減員增效的目的?；诔鞘熊壍澜煌ňC合監(jiān)控系統(tǒng)維修管理模式，介紹了綜合監(jiān)控系統(tǒng)維修管理子系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、軟件構(gòu)成、功能實(shí)現(xiàn)以及主要流程，希望能為相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：云計算;綜合監(jiān)控系統(tǒng);維修管理

0 引言

綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過與相關(guān)系統(tǒng)的接口，接收車站環(huán)控、水泵、電扶梯、BAS等機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備上傳的設(shè)備運(yùn)維信息，并根據(jù)設(shè)備專業(yè)的運(yùn)維管理需求，在車站、段場或中央設(shè)置運(yùn)維終端，提供集中的設(shè)備運(yùn)維狀態(tài)監(jiān)視和綜合監(jiān)控系統(tǒng)自身運(yùn)維診斷監(jiān)測等相關(guān)運(yùn)維管理功能，并具有故障統(tǒng)計、打印等功能，方便設(shè)備維護(hù)，幫助運(yùn)營維修人員更方便、高效地完成維修工作。

1 維修管理模式

維修調(diào)度根據(jù)綜合監(jiān)控系統(tǒng)及相關(guān)子系統(tǒng)設(shè)備故障信息的嚴(yán)重程度，安排自動化維修工區(qū)各種臨時搶修計劃;自動化維修工區(qū)設(shè)置維修值班瘦客戶機(jī)，負(fù)責(zé)監(jiān)視本系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障后基于故障診斷工具確定故障位置，然后派維修人員前往現(xiàn)場維修。

2 維修管理子系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 ? ?硬件構(gòu)成

維修管理子系統(tǒng)由城軌云提供云資源，主要由1套維修管理虛擬機(jī)、5套云桌面、2套打印機(jī)、5套維修管理便攜式計算機(jī)等組成，其中存儲由云平臺FCSAN存儲提供。在全線自動化維修工區(qū)設(shè)置1套維修工區(qū)瘦客戶機(jī)和1套打印機(jī)。維修管理子系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

2.2 ? ?軟件構(gòu)成

維修管理子系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)，結(jié)合綜合監(jiān)控數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能維護(hù)和維修功能，主要功能模塊包括：集中告警模塊、設(shè)備管理模塊、在線監(jiān)測模塊、故障回溯模塊、故障預(yù)警模塊、統(tǒng)計分析模塊、自診斷模塊。

維修管理子系統(tǒng)軟件遵循以下原則：（1）系統(tǒng)的易用性。遵循易用原則，操作界面友好，具有易懂的提示信息，并支持健全的用戶驗(yàn)證機(jī)制，保證系統(tǒng)訪問安全性。（2）系統(tǒng)的可拓展性。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，充分保證系統(tǒng)的靈活性和可拓展性。（3）系統(tǒng)的兼容性。系統(tǒng)兼容各主流操作系統(tǒng)，可跨平臺實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的搭建和部署。（4）系統(tǒng)的智能性。充分使用設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行人工智能分析，科學(xué)預(yù)測故障。（5）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的先進(jìn)化。采用先進(jìn)的技術(shù)框架以保證系統(tǒng)的健壯性。（6）系統(tǒng)運(yùn)行的高效性。有周密的歷史數(shù)據(jù)處理機(jī)制，保證系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)量的情況下高效運(yùn)行，保證系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)能夠長期存放以備查詢分析。

3 維修管理子系統(tǒng)功能

3.1 ? ?集中告警

集中告警包含對綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備、供電設(shè)備、變頻器、應(yīng)急照明電源、通風(fēng)空調(diào)、給排水設(shè)備、自動扶梯、電力監(jiān)控設(shè)備、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)備、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控設(shè)備、門禁設(shè)備、站臺門設(shè)備、防淹門設(shè)備等的告警實(shí)時展示，展示內(nèi)容包括設(shè)備編號、設(shè)備名稱、專業(yè)、類型、車站、設(shè)備位置、告警點(diǎn)位、告警描述、告警時間、告警級別、告警狀態(tài);具有分專業(yè)實(shí)現(xiàn)對全線各類機(jī)電設(shè)備及電力設(shè)備監(jiān)控的復(fù)示功能;能定位故障;能夠?qū)收蠄缶M(jìn)行分類，以不同方式顯示;有基于地理位置分布的設(shè)備故障顯示圖;能自動生成故障統(tǒng)計報表。

集中告警的流程：開始→實(shí)時監(jiān)測設(shè)備→設(shè)備告警（如未告警則回到“實(shí)時監(jiān)測設(shè)備”環(huán)節(jié)）→顯示設(shè)備告警信息→告警確認(rèn)并關(guān)閉告警→結(jié)束。

3.2 ? ?設(shè)備管理

設(shè)備管理是圍繞地鐵設(shè)備全生命周期，記錄和維護(hù)設(shè)備基本信息的管理模塊，包括對設(shè)備基本信息的錄入、新增、刪除和更新的操作，是智能運(yùn)營維護(hù)系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分。設(shè)備基本信息應(yīng)盡可能全面且準(zhǔn)確地涵蓋設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、投入及運(yùn)行狀態(tài)、位置分布、管理負(fù)責(zé)部門和供貨商情況，為了解和維修設(shè)備提供數(shù)據(jù)支撐。

設(shè)備的基本信息包括：設(shè)備編號、設(shè)備名稱、設(shè)備專業(yè)、設(shè)備類型、設(shè)備位置、設(shè)備分類、規(guī)格、重量、功率、單位、采購日期、投用日期、供應(yīng)商信息、品牌、出廠編號、生產(chǎn)日期、出廠日期、設(shè)備外觀和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息。

設(shè)備外觀除了設(shè)備的2D圖片展示，也可依托于BIM技術(shù)，接入設(shè)備三維模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)備及其包含主要部件的輕量化三維顯示。

3.3 ? ?設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視結(jié)合綜合監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)實(shí)時數(shù)據(jù)，對維修管理子系統(tǒng)中的設(shè)備實(shí)時狀態(tài)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和顯示，同時對全線提供Web訪問功能。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視具有及時性、可靠性和準(zhǔn)確性的特點(diǎn)，為維修人員及時發(fā)現(xiàn)和處理問題提供了依據(jù)，能夠保護(hù)地鐵設(shè)備安全，為地鐵安全運(yùn)營提供保障。

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視涵蓋電力監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、站臺門系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)等，對這些系統(tǒng)所包含的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時狀態(tài)監(jiān)測。

3.4 ? ?故障回溯

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，故障回溯模塊不僅能列出故障發(fā)生的時間、故障等級和故障描述，還能結(jié)合故障前后設(shè)備的電流、電壓等AI值，提供這類數(shù)值在單位時間（單位：min）內(nèi)的變化情況，方便運(yùn)維人員全面了解和分析故障。故障回溯的AI值采用折線圖和儀表盤等多種可視化形式呈現(xiàn)，主要涵蓋的子系統(tǒng)包括電力監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)和站臺門系統(tǒng)等。

故障回溯的流程：開始→查看設(shè)備故障→選擇所需回溯的故障信息→選擇DI、AI點(diǎn)位→選擇回溯時間段→顯示回溯曲線→結(jié)束。

3.5 ? ?故障預(yù)警

綜合監(jiān)控系統(tǒng)采集了地鐵日常生產(chǎn)運(yùn)營中各種設(shè)備和系統(tǒng)產(chǎn)生的海量的狀態(tài)和操作數(shù)據(jù)，智能運(yùn)維系統(tǒng)利用這些采集到的數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)備機(jī)理或利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，建立設(shè)備故障預(yù)警的規(guī)則或模型。在設(shè)備發(fā)生故障前提前預(yù)知，提供檢修依據(jù)，促使檢修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變。

故障預(yù)警不僅實(shí)現(xiàn)了對設(shè)備健康狀態(tài)的監(jiān)測，還能指導(dǎo)運(yùn)維人員關(guān)注重點(diǎn)劣化設(shè)備，合理安排維修計劃，延長設(shè)備壽命。

故障預(yù)警的流程：開始→添加預(yù)警任務(wù)→選擇設(shè)備→選擇預(yù)警模型→設(shè)備預(yù)警監(jiān)測→設(shè)備預(yù)警（如設(shè)備未預(yù)警則回到“設(shè)備預(yù)警監(jiān)測”環(huán)節(jié)）→顯示預(yù)警信息→結(jié)束。

3.6 ? ?統(tǒng)計分析

統(tǒng)計分析的主要任務(wù)是統(tǒng)計設(shè)備的數(shù)量、構(gòu)成、使用程度，以便挖掘設(shè)備的潛力;研究設(shè)備的故障和維修情況，為編制設(shè)備的維修計劃提供依據(jù);導(dǎo)出統(tǒng)計報表。統(tǒng)計分析主要包括全線設(shè)備構(gòu)成統(tǒng)計和設(shè)備故障情況統(tǒng)計。

全線設(shè)備構(gòu)成統(tǒng)計包括線路站點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計、各站點(diǎn)設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計、各專業(yè)設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計、在線/離線設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計、A/B/C類型設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計等。

設(shè)備故障情況統(tǒng)計包括各站點(diǎn)故障設(shè)備總數(shù)統(tǒng)計、不同專業(yè)下故障設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計、同專業(yè)不同類型下的故障設(shè)備統(tǒng)計、不同故障類型的設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計、各專業(yè)月/季度/年平均故障個數(shù)統(tǒng)計等。

3.7 ? ?綜合監(jiān)控自診斷

自診斷模塊主要針對綜合監(jiān)控各子系統(tǒng)的接口、數(shù)據(jù)、運(yùn)行硬件環(huán)境、自身軟件模塊進(jìn)行診斷和打分，具體表現(xiàn)在如下方面：收集綜合監(jiān)控系統(tǒng)與各子系統(tǒng)的通信報文，完成對報文的分析，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)連接情況和各子系統(tǒng)接口的診斷;完成對綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件自身的各功能模塊進(jìn)程運(yùn)行情況的監(jiān)測;完成對綜合監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)的體檢[1]。

同時，自診斷模塊也能作用于故障定位和維修提議。當(dāng)故障發(fā)生時，自診斷模塊可通過對接口數(shù)據(jù)的分析，完成從數(shù)據(jù)傳輸層到應(yīng)用層的診斷，把控設(shè)備可能發(fā)生故障的每一個節(jié)點(diǎn)，快速定位出設(shè)備發(fā)生故障的根本原因。自診斷系統(tǒng)分析出設(shè)備故障的根本原因后，能列出故障的時間、地點(diǎn)、問題描述，并結(jié)合智能運(yùn)營維護(hù)系統(tǒng)的故障管理模塊提供有效的解決方法。

綜合監(jiān)控自診斷的流程：開始→采集綜合監(jiān)控指標(biāo)信息→分析指標(biāo)數(shù)據(jù)→診斷異常（如診斷非異常則回到“采集綜合監(jiān)控指標(biāo)信息”環(huán)節(jié)）→分析異常原因→顯示異常信息→維護(hù)建議→結(jié)束。

4 結(jié)語

綜合監(jiān)控系統(tǒng)維修管理功能以地鐵機(jī)電設(shè)備為中心，通過對設(shè)備數(shù)據(jù)的收集，利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對設(shè)備的投入使用、智能診斷、故障分析、健康評估、故障處理、維修保養(yǎng)進(jìn)行智能化的運(yùn)維管理。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 龍麗姮.軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)管理功能的實(shí)現(xiàn)[J].自動化應(yīng)用，2012（5）：28-29.

收稿日期：2021-09-02

作者簡介：林維河（1990—），男，廣東惠來人，碩士，工程師，從事軌道交通云平臺、大數(shù)據(jù)平臺、自動化系統(tǒng)和城鎮(zhèn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)設(shè)計工作。