基于地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)研究*

吳 娟

基于地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)研究*

吳 娟

（上海寶信軟件股份有限公司，201900，上海∥高級工程師）

研究了基于地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)建設(shè)。該系統(tǒng)通過與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的緊密耦合以及對故障設(shè)備的特征分析，可加強(qiáng)預(yù)防性維修功能的實(shí)用性，進(jìn)而增強(qiáng)地鐵運(yùn)營的可靠性。從體系建設(shè)的角度考慮該系統(tǒng)的定位、目標(biāo)及功能層次劃分，從設(shè)備基礎(chǔ)管理、設(shè)備建模、設(shè)備實(shí)時(shí)信息采集、設(shè)備故障分析等方面深入分析該系統(tǒng)建設(shè)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)問題。

地鐵；綜合監(jiān)控系統(tǒng)；維保系統(tǒng)

隨著我國城市現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程的加快，地鐵在現(xiàn)代城市公共交通中的地位日益顯著。作為公益性的社會服務(wù)，其特有的功能要求使地鐵公司必須將對社會效益的考慮放在首位，這就要求地鐵項(xiàng)目一旦投入運(yùn)營，必須保持整個(gè)系統(tǒng)日以繼夜的正常運(yùn)營，而整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)營，建立在城市地鐵設(shè)施的養(yǎng)護(hù)維修基礎(chǔ)之上。我國地鐵建設(shè)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一整套對地鐵運(yùn)營設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控、處置的運(yùn)營管理方法，但是隨著地鐵建設(shè)的發(fā)展，城市軌道交通線網(wǎng)的建立以及既有線路的改造，原先依托于單一線路、被動式的故障診斷和維修保障方式已不能滿足實(shí)際需要。因此，構(gòu)建一個(gè)現(xiàn)代化的設(shè)備故障診斷和維保系統(tǒng)，對地鐵運(yùn)營安全具有非常重要的意義。

目前，國內(nèi)城市軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)基本采用自動化、信息化分開建設(shè)的方式，因此綜合監(jiān)控系統(tǒng)往往產(chǎn)生大量的冗余報(bào)警，使真正重要的設(shè)備報(bào)警不易發(fā)現(xiàn)。信息化系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的隔離，使得設(shè)備故障前后數(shù)據(jù)的分析、同類設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)查詢往往無法實(shí)現(xiàn)，規(guī)劃的預(yù)防性維修往往成為紙上談兵。本文探討的基于地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)，致力于解決軌道交通行業(yè)自動化、信息化分離的現(xiàn)狀，真正使軌道交通自動化、信息化系統(tǒng)無縫融合，及時(shí)反饋設(shè)備故障、跟蹤維保進(jìn)展，使預(yù)防性維修真正為地鐵運(yùn)營安全保駕護(hù)航。

1 體系建設(shè)

1.1 城市軌道交通信息化建設(shè)體系

從上海申通地鐵集團(tuán)有限公司規(guī)劃的軌道交通信息化建設(shè)體系來看，基于地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)，涉及軌道交通領(lǐng)域的設(shè)備控制層和業(yè)務(wù)協(xié)同層，主要是運(yùn)營維保相關(guān)內(nèi)容的研究。上海城市軌道交通信息化發(fā)展目標(biāo)及體系如圖1所示［1］。

1.2 故障診斷與維保體系建設(shè)

完整的故障診斷與維保體系包含維保OA（辦公自動化）管理系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、施工管理系統(tǒng)、物資供應(yīng)系統(tǒng)等多個(gè)方面。基于地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)涉及其中的資產(chǎn)管理、設(shè)備監(jiān)控和維修管理，以達(dá)到安全運(yùn)維持續(xù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、狀態(tài)可視化、作業(yè)精確化、成本預(yù)算化的目標(biāo)。維保管理體系如圖2所示。

圖1 上海城市軌道交通信息化發(fā)展目標(biāo)及體系［1］

圖2 維保管理體系

1.3 故障診斷與維保系統(tǒng)功能層次劃分

基于地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)向下面對基礎(chǔ)設(shè)備，中間對設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析與展現(xiàn)，向上作為軌道交通領(lǐng)域生產(chǎn)管理的一部分進(jìn)行施工、維修等一系列管理。維保系統(tǒng)功能層次圖如圖3所示。

圖3 維保系統(tǒng)功能層次圖

2 系統(tǒng)建設(shè)重點(diǎn)及技術(shù)難點(diǎn)的解決方案

基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)定位有助于優(yōu)化整個(gè)地鐵系統(tǒng)自下而上的生態(tài)環(huán)境：設(shè)備廠商應(yīng)明確給出綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備信息中哪些信息是僅用于維保設(shè)備的報(bào)警狀態(tài)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)不需處理這些信息直接傳給維保系統(tǒng)即可，從而大量減少綜合監(jiān)控系統(tǒng)需處理的報(bào)警量，縮短綜合監(jiān)控系統(tǒng)的談判、測試、系統(tǒng)搭建、調(diào)試的整個(gè)工期；綜合監(jiān)控人員可看到這些報(bào)警信息但不用確認(rèn)處理，可以實(shí)時(shí)了解地鐵運(yùn)營設(shè)備的好壞；維修管理人員可以實(shí)時(shí)看到設(shè)備的運(yùn)行故障，自行安排維保計(jì)劃，避免由于信息周轉(zhuǎn)、人員責(zé)任劃分等因素導(dǎo)致的責(zé)任不清、響應(yīng)不及時(shí)的弊端。設(shè)備完成維保之后，綜合監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)備狀態(tài)自動恢復(fù)為正常，運(yùn)營人員了解到發(fā)生了維修，可以在維修系統(tǒng)中查詢維修的詳細(xì)情況；而維保人員則可以查看設(shè)備故障前后設(shè)備重要參數(shù)的數(shù)值變化，分析設(shè)備故障的外部因素影響，也可以分析最近故障的同類設(shè)備，查看同類設(shè)備的總數(shù)、位置、最近故障情況，以此來決定是否需要對整條線路的其他設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維修或者提前采購備品、備件，以便更換。

基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)框架如圖4所示。以下從設(shè)備基礎(chǔ)信息管理、設(shè)備建模、設(shè)備實(shí)時(shí)信息采集、設(shè)備故障分析等4個(gè)方面來探討維保系統(tǒng)建設(shè)重點(diǎn)以及技術(shù)難點(diǎn)的解決方案。

2.1 設(shè)備基礎(chǔ)信息管理

設(shè)備基礎(chǔ)信息管理從不同維度收集設(shè)備信息，以達(dá)到設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)定位、明確關(guān)系人、快速查詢維修保養(yǎng)歷史、定位同批次設(shè)備等功能。其包括設(shè)備信息采集、整理、存儲、查找及變更等功能模塊。由于維保系統(tǒng)所需的設(shè)備信息多而雜，如何有效地采集并處理設(shè)備信息，是維保系統(tǒng)建設(shè)的一項(xiàng)長期而又艱苦的基礎(chǔ)工作，也是維保系統(tǒng)建設(shè)首先要解決的技術(shù)難題。這也就要求維保系統(tǒng)不僅僅是單純地提供設(shè)備信息錄入的途徑，而且還需要更多地考慮統(tǒng)一、規(guī)范的設(shè)備基礎(chǔ)信息管理體系的建立。

圖4 基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)框架圖

設(shè)備基礎(chǔ)信息管理可從代碼體系、信息資源、應(yīng)用規(guī)范3個(gè)方面入手，推進(jìn)設(shè)備信息的統(tǒng)一及規(guī)范化建設(shè)：

（1）從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)抓起，建立規(guī)范化的代碼系統(tǒng)和數(shù)據(jù)字典。結(jié)合設(shè)備信息處理及業(yè)務(wù)流程等需求，規(guī)范定義每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的一系列屬性，并在系統(tǒng)建設(shè)過程中，不斷發(fā)展和完善代碼系統(tǒng)和數(shù)據(jù)字典。

（2）對于信息資源的處理，要堅(jiān)持“就源輸入，數(shù)出一源”的數(shù)據(jù)采集原則，確保資料的及時(shí)性和一致性，盡量做到實(shí)績資料自動采集。

（3）從應(yīng)用規(guī)范的需求來考慮設(shè)備基礎(chǔ)信息管理建設(shè)。應(yīng)用規(guī)范包括規(guī)范化業(yè)務(wù)流程，規(guī)范業(yè)務(wù)流程的工作程序，以及對各項(xiàng)作業(yè)實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)化。

以需采集的設(shè)備信息為例，系統(tǒng)采集的設(shè)備信息建議除包括唯一身份鑒證（如設(shè)備編碼）、基礎(chǔ)信息（如采購日期、安裝日期等）、管理信息（如設(shè)備安裝位置等）和技術(shù)信息（如額定電壓、視在功率等）等臺帳數(shù)據(jù)之外，還應(yīng)該包括設(shè)備的空間信息（如在車站內(nèi)視圖中的展現(xiàn)與定位、在以里程為基準(zhǔn)的綜合業(yè)務(wù)視圖中的定位等）和相關(guān)專業(yè)業(yè)務(wù)視圖（如開關(guān)柜的一次接線圖等）。2.2 設(shè)備建模

設(shè)備建模除了要做好設(shè)備統(tǒng)一編碼、確認(rèn)設(shè)備對象屬性外，采用合適的模型也是系統(tǒng)建設(shè)成敗的關(guān)鍵點(diǎn)之一。本文主要探討的是采用基于事件驅(qū)動的業(yè)務(wù)模型進(jìn)行設(shè)備建模。

通過對軌道交通運(yùn)營設(shè)備數(shù)據(jù)按照設(shè)備資產(chǎn)建模，從設(shè)備資產(chǎn)的角度對設(shè)備的日常運(yùn)行狀態(tài)、關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行記錄和分析，從而使得過程數(shù)據(jù)能更加有效地被使用。按資產(chǎn)樹進(jìn)行業(yè)務(wù)對象的分析，通過業(yè)務(wù)事件的定義、關(guān)聯(lián)，可以進(jìn)行業(yè)務(wù)事件的業(yè)務(wù)屬性趨勢分析和統(tǒng)計(jì)分析。而基于事件驅(qū)動的業(yè)務(wù)模型可用于批次管理等功能，做到數(shù)據(jù)與定周期事件（如列車進(jìn)站、離站）的關(guān)聯(lián)，同時(shí)也可作為設(shè)備故障預(yù)警及知識庫管理的基礎(chǔ)模塊。

2.3 設(shè)備實(shí)時(shí)信息采集

本文研究的維保系統(tǒng)，其設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)直接來源于地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)庫及設(shè)備報(bào)警管理。設(shè)備報(bào)警從綜合監(jiān)控系統(tǒng)直接進(jìn)入維保系統(tǒng)，直接越過了傳統(tǒng)意義上的監(jiān)控人員環(huán)節(jié)。這意味著為保證維修的有效性，必須首先保證報(bào)警的可靠性，進(jìn)而對底層設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控環(huán)節(jié)提出了更加明確的要求，即什么樣的設(shè)備狀態(tài)下報(bào)警，需要維保人員進(jìn)行維修。這就避免了以往廠商為了避免麻煩，將大大小小的報(bào)警都傳給監(jiān)控人員，使監(jiān)控人員陷入無窮無盡的設(shè)備報(bào)警中，而可能會忽略重要的設(shè)備故障信息，同時(shí)也避免了由監(jiān)控人員通知維修人員，維修人員再安排維修這樣的繁瑣過程。

目前，國內(nèi)軌道交通行業(yè)的系統(tǒng)建設(shè)基本采用自動化、信息化分開建設(shè)的方式，綜合監(jiān)控系統(tǒng)往往產(chǎn)生大量的冗余報(bào)警，使真正重要的設(shè)備故障報(bào)警不易發(fā)現(xiàn)；同時(shí)，信息化系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的隔離使得設(shè)備故障前后數(shù)據(jù)分析、同類設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)查詢往往無法實(shí)現(xiàn)?；诘罔F綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)，正是要打破傳統(tǒng)格局，實(shí)現(xiàn)兩者的無縫結(jié)合，更有效地實(shí)現(xiàn)集自動化與信息化為一體的維保系統(tǒng)，形成行業(yè)內(nèi)特有的故障診斷與維修體系，發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的內(nèi)部規(guī)律，以有效地進(jìn)行預(yù)防性維修保養(yǎng)。

2.4 設(shè)備故障分析

為更好地對設(shè)備進(jìn)行故障分析，首先要建立一個(gè)智能型、具有自我學(xué)習(xí)能力的設(shè)備故障知識庫。通過設(shè)備故障知識庫的不斷完善，系統(tǒng)可依據(jù)歷史數(shù)據(jù)確定癥狀和故障原因的相關(guān)性，快速準(zhǔn)確定位設(shè)備故障原因，從而對設(shè)備故障進(jìn)行智能診斷。當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生故障需要進(jìn)行維修管理時(shí)，除了傳統(tǒng)搶修及主動式的支持，還可以通過預(yù)防性維修模塊分析故障設(shè)備故障點(diǎn)前后設(shè)備相關(guān)重要參數(shù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)、數(shù)值變化，分析外部條件與設(shè)備故障之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)行針對性處理。

現(xiàn)通過分析設(shè)備故障知識庫、智能診斷模塊及預(yù)警模塊的建設(shè)，進(jìn)一步探討具體的系統(tǒng)解決方案。

2.4.1 設(shè)備故障知識庫

設(shè)備故障知識庫可采用基于設(shè)備模型建立、維護(hù)設(shè)備癥狀和故障原因的二維矩陣表，并采用可自定義和擴(kuò)展的知識庫，以便積累設(shè)備故障歷史信息，建立故障現(xiàn)象、原因、維保方法之間的對應(yīng)關(guān)系，提高維保響應(yīng)效率。

2.4.2 基于設(shè)備故障知識庫的智能診斷

基于設(shè)備故障知識庫的智能診斷，主要是確定在給定條件下的最可能的故障原因。系統(tǒng)依據(jù)設(shè)備故障知識庫中的歷史數(shù)據(jù)，確定癥狀和故障原因的相關(guān)性，動態(tài)調(diào)整故障原因的權(quán)重系數(shù)，準(zhǔn)確快速地找到最可能的原因。

例如，根據(jù)設(shè)備事件的運(yùn)行參數(shù)、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、故障信息等相關(guān)屬性的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)歷史值，分析設(shè)備故障前后主要屬性的變化。系統(tǒng)可顯示事件的基本信息、屬性（比如事件原因等）、關(guān)聯(lián)的設(shè)備對象等，且可通過查看設(shè)備故障趨勢圖及數(shù)據(jù)比較，對同類事件的相同屬性和同一事件的不同屬性進(jìn)行比較，進(jìn)一步分析設(shè)備故障原因。

2.4.3 基于設(shè)備事件相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)模型的預(yù)警

預(yù)警模塊可以考慮采用基于設(shè)備事件相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)模型的預(yù)警。事件產(chǎn)生時(shí)，記錄事件的歷史數(shù)據(jù)曲線，通過事后人工標(biāo)定的方法，標(biāo)定該事件對應(yīng)的故障類型（歷史數(shù)據(jù)曲線即為該故障的特征曲線）；監(jiān)控對應(yīng)屬性的實(shí)時(shí)曲線，并與特征曲線進(jìn)行比較，從而及時(shí)進(jìn)行設(shè)備的預(yù)警。

同時(shí)可從設(shè)備故障出發(fā)，針對設(shè)備類型、生產(chǎn)日期、上線時(shí)間等不同維度，制定設(shè)備的預(yù)防性維修建議。此外，預(yù)防性維修模塊還可通過查詢設(shè)備資產(chǎn)管理模塊中的同類設(shè)備，進(jìn)而獲得這些設(shè)備的廠商、位置、安裝、維修等信息，制定相應(yīng)的預(yù)防性主動維修計(jì)劃，將同類故障產(chǎn)生的概率降至最低。

3 結(jié)論

通過基于地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的維保系統(tǒng)產(chǎn)品的研究以及實(shí)際項(xiàng)目的實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)城市軌道交通故障診斷與維保系統(tǒng)對運(yùn)營安全的正向支撐，形成具有行業(yè)特色的集設(shè)備監(jiān)控、維保于一體的故障診斷及維修系統(tǒng)方案，提升地鐵運(yùn)營安全的可靠性。

［1］ 上海申通地鐵集團(tuán)有限公司信息化工作管理委員會.上海申通地鐵集團(tuán)有限公司網(wǎng)絡(luò)信息化發(fā)展規(guī)劃（V2.0）［R］.上海：上海申通地鐵集團(tuán)有限公司，2012.

［2］ 王麗萍.淺談城市軌道交通系統(tǒng)設(shè)備維保方式［J］.科技信息，2013（12）：472.

［3］ 吳萸峰，吳堅(jiān)，楊正，等.基于綜合監(jiān)控平臺的軌道交通設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電氣自動化，2012（1）：69.

On Maintenance System Based on Subway Integrated Supervision and Control System

WU Juan

The construction of subway maintenance system based on ISCS is studied.This system can strengthen the practicability of subway preventive maintenance and further improve the reliability of subway operation through close coupling with ISCS and characteristic analysis of the fault equipment.In the construction of subway maintenance system,the system positioning，target and functional hierarchy classification are given full consideration,the key points and difficulties are analyzed deeply from aspects of equipment foundation management，real-time information collection and fault analysis.

subway；integrated supervision and control system（ISCS）；maintenance system

U29-39

10.16037/j.1007-869x.2017.011.001

Author′s address Shanghai Baosight Software Co.，Ltd.，201900，Shanghai，China

*上?？萍既瞬庞?jì)劃項(xiàng)目（15QB1400600）

2016-02-03）