基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型客站電扶梯智慧監(jiān)管平臺(tái)方案設(shè)計(jì)及應(yīng)用

葛忠興

（中國鐵路上海局集團(tuán)公司 杭州站，杭州 310009）

電扶梯是高速鐵路大型車站中為旅客提供進(jìn)/出站服務(wù)的必配輔助設(shè)備設(shè)施。隨著運(yùn)行多年的老舊電扶梯數(shù)量快速增多，電扶梯部件功能退化給電扶梯使用帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)與風(fēng)險(xiǎn)控制的壓力將逐漸加大。因電扶梯事故而造成旅客出行不便，甚至受傷的情況屢有發(fā)生。作為與旅客出行密切相關(guān)的特種設(shè)備，電扶梯的安全運(yùn)行備受關(guān)注。杭州東站樞紐承擔(dān)著重要的旅客運(yùn)輸任務(wù)，當(dāng)旅客出發(fā)或到達(dá)時(shí)因電扶梯設(shè)備故障無法正常運(yùn)行導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)進(jìn)/出站時(shí)出現(xiàn)旅客滯留的情況時(shí)有發(fā)生。為此，本文依托杭州東站電扶梯智慧監(jiān)管項(xiàng)目，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型客站電扶梯智慧監(jiān)管平臺(tái)（簡稱：智慧監(jiān)管平臺(tái)）方案[1-2]，旨在實(shí)時(shí)監(jiān)控和提前預(yù)警電扶梯的運(yùn)行情況，保障電扶梯在運(yùn)行過程中不停梯、少故障，提升旅客的出行滿意度。

1 項(xiàng)目實(shí)施前狀況及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

以杭州東站電扶梯智慧監(jiān)管平臺(tái)項(xiàng)目為例，項(xiàng)目實(shí)施前的狀況及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，如表1所示。

表1 電扶梯智慧監(jiān)管項(xiàng)目實(shí)施前狀況及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 平臺(tái)架構(gòu)

電扶梯作為旅客進(jìn)出杭州東站區(qū)域內(nèi)跨樓層的重要設(shè)備，維護(hù)保養(yǎng)（簡稱：維保）的工作至關(guān)重要。杭州站作為管理方，希望通過數(shù)字化管理，實(shí)時(shí)監(jiān)控電扶梯運(yùn)行數(shù)據(jù)，節(jié)約管理成本，方便旅客出行。智慧監(jiān)管平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智慧監(jiān)管平臺(tái)架構(gòu)

智慧監(jiān)管平臺(tái)基于微軟云（Azure）平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，使用嵌入式Linux操作系統(tǒng)開發(fā)。

通過加裝物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可以監(jiān)測(cè)電扶梯設(shè)備的運(yùn)行狀況，當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)，智慧監(jiān)管平臺(tái)將及時(shí)發(fā)出警報(bào)，維修工作人員能夠快速趕赴現(xiàn)場。監(jiān)管部門通過智慧監(jiān)管平臺(tái)能夠及時(shí)了解故障處置的進(jìn)展與過程，統(tǒng)籌現(xiàn)場的工作，調(diào)動(dòng)人力進(jìn)行現(xiàn)場疏散、旅客通知等相關(guān)工作，提高應(yīng)急突發(fā)事件的處置效率和處理能力。

通過將電扶梯設(shè)備的數(shù)據(jù)上云，智慧監(jiān)管平臺(tái)能夠獲取其運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)；結(jié)合電扶梯設(shè)備日常維保信息和部件更換記錄，以及部件的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立設(shè)備預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)核心部件的剩余壽命[3]；利用更新前一步模型參數(shù)的后驗(yàn)概率密度函數(shù)，通過底層物理模型計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻電扶梯設(shè)備的狀態(tài)；根據(jù)似然函數(shù)結(jié)合狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)測(cè)的模型參數(shù)和電扶梯設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行校正；通過后端的計(jì)算分析可以提前對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行維修或更換，從而減少電扶梯的計(jì)劃外停機(jī)，避免造成經(jīng)濟(jì)損失。智慧監(jiān)管平臺(tái)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示[4]。

圖2 智慧監(jiān)管平臺(tái)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.2 安全保障

通過獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，確保智慧監(jiān)管平臺(tái)與鐵路內(nèi)部作業(yè)系統(tǒng)互不影響，通過數(shù)據(jù)加密技術(shù)確保電扶梯設(shè)備數(shù)據(jù)的安全[5-6]。

安全措施如下：

（1） 對(duì)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)雙向認(rèn)證，每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)都有唯一的X.509證書，用來表示身份，此證書在硬件安全模塊（HSM，Hardware Security Module）中存儲(chǔ)，HSM里的內(nèi)容不可復(fù)制，不可偽造，不可篡改；

（2）云防火墻保障用戶數(shù)據(jù)安全，與云平臺(tái)采用加密通信，防止被竊聽；

（3）采用私有通信協(xié)議，提供只讀權(quán)限，電扶梯設(shè)備不能被遠(yuǎn)程反向控制。

通過指揮中心大屏，展示實(shí)時(shí)監(jiān)控信息，能夠整屏調(diào)取信息，滿足監(jiān)控顯示需求。指揮中心大屏結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 指揮中心大屏結(jié)構(gòu)

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

分為5個(gè)部分：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸，云端處理及多軟件整合，前端呈現(xiàn)和現(xiàn)場管理。

2.3.1 數(shù)據(jù)采集

采集電扶梯設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、事件記錄、各類傳感器數(shù)據(jù)等信息。

2.3.2 數(shù)據(jù)傳輸

對(duì)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)雙向認(rèn)證，通過物聯(lián)網(wǎng)關(guān)唯一的X.509證書表示身份，云防火墻保障用戶數(shù)據(jù)安全傳輸，HSM的內(nèi)容不可復(fù)制、偽造和篡改，與云平臺(tái)采用加密通信。

2.3.3 云端處理及多軟件整合

利用專家系統(tǒng)豐富的數(shù)據(jù)內(nèi)容、先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)算法、實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)、圖像識(shí)別技術(shù)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控、故障推送、困人救援、異常報(bào)警。

2.3.4 前端呈現(xiàn)

呈現(xiàn)電扶梯設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障監(jiān)控內(nèi)容、累計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)（預(yù)防性召修）、可視化管理；通過實(shí)時(shí)采集電扶梯設(shè)備運(yùn)行信息，自動(dòng)檢測(cè)故障和困人判斷，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)派單和閉環(huán)管理，提升響應(yīng)機(jī)制。

2.3.5 現(xiàn)場管理

一旦發(fā)生停梯故障或困人故障，及時(shí)向維保人員、車站管理人員發(fā)送故障報(bào)修信息，維保人員進(jìn)行接單與維修管理，并且在智慧監(jiān)管平臺(tái)內(nèi)反饋維修信息，以便大數(shù)據(jù)分析與診斷。

3 平臺(tái)功能和方案實(shí)施

3.1 平臺(tái)功能

智慧監(jiān)管平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)全年每天24 h智能監(jiān)管，提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)展示服務(wù)。該平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)電扶梯設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理，并將其實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和各項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)傳送至云端，實(shí)現(xiàn)對(duì)電扶梯設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和挖掘，為各監(jiān)管部門及用戶提供數(shù)據(jù)支撐，以進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防控及安全質(zhì)量評(píng)估，更好地進(jìn)行故障預(yù)診、緊急救援；可以主動(dòng)跟蹤異常數(shù)據(jù)，通過機(jī)器自我學(xué)習(xí)和智能診斷給予預(yù)防性召修，將系統(tǒng)檢測(cè)到的故障自動(dòng)發(fā)送到維保單位員工手機(jī)端進(jìn)行派工，同時(shí)，監(jiān)管平臺(tái)可以實(shí)時(shí)了解到故障的發(fā)生時(shí)間，處置的過程和進(jìn)展，將員工維修、客戶互動(dòng)、狀態(tài)跟蹤形成一個(gè)完整的閉環(huán)；提前預(yù)防電梯故障的發(fā)生、提高電梯安全性，給客戶帶來更安全的使用體驗(yàn)。

3.2 方案實(shí)施

智慧監(jiān)管平臺(tái)方案已在杭州東站實(shí)施。結(jié)果表明，該方案的實(shí)施，提高了杭州東站應(yīng)急突發(fā)事件的處置效率和管理能力；可以在遇突發(fā)事件且無管理人員在場的情況下（無法表述求救具體位置）及時(shí)上報(bào)故障信息，通知維保單位及維保人員及時(shí)進(jìn)

行維護(hù)，并將維修進(jìn)度同步到指揮中心，使相關(guān)部門可實(shí)時(shí)了解設(shè)備故障及后續(xù)處置情況；提升了旅客的出行滿意度，提高了杭州東站智能化管理水平[7]。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型客站電扶梯智慧監(jiān)管平臺(tái)方案，該方案已在杭州東站實(shí)施。智慧監(jiān)管平臺(tái)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在線監(jiān)管，提升了杭州東站數(shù)字化管理水平。