城市軌道交通供電系統(tǒng)智能運維方案研究

張發(fā)明　于小坤　宋超　馬永征

【摘 要】在總結城市軌道交通供電系統(tǒng)傳統(tǒng)運行維護模式的基礎上，提出利用信息化數(shù)據(jù)通訊、大數(shù)據(jù)特征挖掘、人工智能等領域相關結合技術，結合綜合設備監(jiān)控的系統(tǒng)與生產(chǎn)的管理系統(tǒng)而創(chuàng)新出一個綜合的智能運行維護實施平臺方案。

【Abstract】On the basis of summarizing the traditional operation and maintenance mode of urban rail transit power supply system， this paper puts forward a comprehensive intelligent operation and maintenance implementation platform scheme by using information data communication， big data feature mining， artificial intelligence and other related combined technologies， combined with integrated equipment monitoring system and production management system.

【關鍵詞】城市軌道交通;供電系統(tǒng);智能運維;大數(shù)據(jù);人工智能

【Keywords】urban rail transit; power supply system; intelligent operation and maintenance; big data; artificial intelligence

【中圖分類號】TU74? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）10-0035-02

1 引言

目前上海地鐵運營日程已經(jīng)達到近700km，日均客流已超過1100萬人次。如何保證整體地鐵的正常運行，為廣大市民提供綠色高效的出行方式，對為地鐵提供能源的供電系統(tǒng)的安全運行尤為重要。

2 城市軌道交通供電系統(tǒng)組成

城市軌道交通供電系統(tǒng)主要由各變電所（牽引變電所、降壓變電所）、動力電纜、接觸網(wǎng)或軌、電力監(jiān)控等系統(tǒng)構成。供電系統(tǒng)可靠正常的持續(xù)運行狀態(tài)對整個軌道交通的運行安全具有決定性影響。

3 傳統(tǒng)運維模式分析

軌道交通供電系統(tǒng)的設備維護工作比較復雜、專業(yè)多、設備分布廣，并且維護頻次、成本和要求日益上升，傳統(tǒng)的定期檢修和事后檢修模式難以滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。為確保地鐵運行安全、可靠穩(wěn)定，根據(jù)城市軌道交通系統(tǒng)的維修、運營和組成等特點，詳細分析目前城市軌道交通供電系統(tǒng)運行維護的狀態(tài)，建設一種全新的、實現(xiàn)供電系統(tǒng)智能運維的信息化平臺迫在眉睫[1]。

傳統(tǒng)運維模式存在以下值得改進的地方：

①過維護和欠維護;

②管理效率低下;

③生產(chǎn)計劃編制較單一。

在總結行業(yè)經(jīng)驗和以往的管理基礎上，利用現(xiàn)今先進理念：5G通訊、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，建立供電系統(tǒng)智能運維管理平臺，通過智能運維管理平臺對供電系統(tǒng)的設備實行全方位、全流程管理。

4 供電系統(tǒng)智能運維方案研究

4.1 供電智能運維系統(tǒng)的分析

建立智能運維系統(tǒng)，通過智能運維平臺實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的共享與關聯(lián)，根據(jù)設備的監(jiān)控數(shù)據(jù)和生產(chǎn)管理要求自動生成相關的作業(yè)要求，并運用高科技的設備（如手持巡檢終端）等工具對整個生產(chǎn)流程全過程監(jiān)控與記錄，以滿足供電系統(tǒng)更加嚴格的運行維護要求。

設備監(jiān)控與生產(chǎn)管理共享數(shù)據(jù)如下：

①綜合監(jiān)控中，供電系統(tǒng)的變電所自動化系統(tǒng)中設備運行的歷史數(shù)據(jù)及故障信息統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

②生產(chǎn)管理系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，主要包括年度、季度、月度生產(chǎn)計劃數(shù)據(jù)，設備的維護保養(yǎng)數(shù)據(jù)等。

③生產(chǎn)管理各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，主要包括生產(chǎn)作業(yè)標準流程操作手冊、設備圖紙資料、維護作業(yè)標準等。

④生產(chǎn)作業(yè)中涉及的相關數(shù)據(jù)，主要包括生產(chǎn)人員的各種資質數(shù)據(jù)、工器具的合格檢驗數(shù)據(jù)，試驗儀器儀表的樣準數(shù)據(jù)等。

在生產(chǎn)管理方式改進及提升方面，利用智能運維系統(tǒng)后，可以深度掌握設備全生命周期狀態(tài)，并經(jīng)平臺自動進行運行和生產(chǎn)的歷史數(shù)據(jù)分析達到以下效果：

①基于基礎數(shù)據(jù)與業(yè)務數(shù)據(jù)相互之間循環(huán)卡控的業(yè)務邏輯過程。實現(xiàn)日常生產(chǎn)計劃實施后自動更新設備履歷、物資庫存及工時統(tǒng)計[2]。

②對SCADA系統(tǒng)中的故障預警、EAM平臺的故障統(tǒng)計與日常生產(chǎn)計劃進行智能的分析，進行自動分類處理，自動生成設備的差異化維修計劃。

③基于標準化數(shù)據(jù)結果分析，對設備故障自動匹配近似預案，同時對故障相關性地點、專業(yè)、設備推送相關圖紙，為維修決策提供指導依據(jù)的故障專家系統(tǒng)。

4.2 供電系統(tǒng)智能運維平臺組成

該平臺能實現(xiàn)供電系統(tǒng)內所有設備的在線實時監(jiān)測、設備運行實時數(shù)據(jù)傳輸與處理，并可能智能診斷、智能排障即故障預分析與處理。

運用該平臺，將設備監(jiān)控數(shù)據(jù)自動修正生產(chǎn)計劃，做到重點設備、故障設備以及不同運行要求的差異化運行維護。

可以有效地控制生產(chǎn)計劃中相關要素（人員、儀器儀表與工具、材料、作業(yè)流程、生產(chǎn)流程）的合格性。

可以各種故障進行預分析與預處理;智能運維平臺可以采用多種接口方式聯(lián)接多種終端巡檢設備，實現(xiàn)現(xiàn)場層作業(yè)高效數(shù)字化。智能運維工作流程如圖1所示。

該系統(tǒng)由“操作界面層”“中心數(shù)據(jù)庫”和“數(shù)據(jù)采集層”等三個主要層面構成。在操作界面上，包括“任務池”“綜合管理”“人事管理”“維修中心”和“數(shù)據(jù)中心”等供現(xiàn)場供電設備維修人員及工程師操作界面[3]。

任務池功能：在此版塊中可根據(jù)權限管理，由相關的人員對生產(chǎn)性任務進行發(fā)起、審核、批準，并且可以由生產(chǎn)、技術負責人對生產(chǎn)計劃生產(chǎn)進行抽檢。

綜合管理功能：主要存儲所負責維護線路供電系統(tǒng)的圖紙資料、設備資料，生產(chǎn)所需的工器具及維護物料信息。并可以自動分析相關元素的合格性，如生產(chǎn)管理文件、工器具檢驗合格期、備品備件的儲存情況。

人事管理功能：詳細記錄所有生產(chǎn)人員的入職教育、特種作業(yè)證（高壓證、低壓證、試驗作業(yè)證及有限空間等）的持證情況，并可自動檢索有效期限情況，如接近失效期，則自動報警提醒及時進行考試取證[4]。

維修中心功能：詳細記錄了所有設備的履歷，并可在生產(chǎn)計劃的執(zhí)行時自動檢索設備履歷對應的技術參數(shù)，作業(yè)完成后可自動更新履歷數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)中心：記錄了維護線路供電系統(tǒng)的故障情況，包括故障描述、原因分析、處理情況，并記錄了相關的影像資料。數(shù)據(jù)中心可以對巡檢、作業(yè)設備的數(shù)據(jù)進行輸入，進行智能分析[5]。

在智能運維平臺的數(shù)據(jù)中心庫中，包含必要的維修知識庫、設備廠家提供的檢修手冊、各關鍵設備的故障預測模型庫、各關鍵設備的分析模型庫及監(jiān)控規(guī)則庫。數(shù)據(jù)采集層采集的數(shù)據(jù)來源主要包括電力監(jiān)控數(shù)據(jù)庫、智能的現(xiàn)場巡檢設備、離線數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)等四個部分[6]。

5 結語

智能運維平臺可為城市軌道交通供電系統(tǒng)設備維護工作提供決策支持，有效地提升了城市軌道交通供電設備的管理水平，使得現(xiàn)場設備的運行維護更加智能、實時、準確，使眾多設備的資產(chǎn)管理更加的經(jīng)濟高效。本文所述智能運維系統(tǒng)已在現(xiàn)場初期使用中，在作用中也得到了上海地鐵各管理部門的大力支持，將在以后的工作中進行探索與調整，以滿足地鐵供電系統(tǒng)高質量維護要求。

【參考文獻】

【1】房金萍，郭彥軍，呂翹楚.北京地鐵供電設備智能運維初探[J].電器工業(yè)，2019（02）：68-71.

【2】戴克平，白龍.LTE在城市軌道交通智慧運維系統(tǒng)中的應用[J].鐵道通信信號，2017，53（05）：64-67.

【3】林勇，徐欽偉，譚冠崗，等.基于大數(shù)據(jù)的軌道交通供電設備運維管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].新型工業(yè)化，2018，8（03）：9-16.

【4】李聰.地鐵信號系統(tǒng)智能運維方案設計[J].鐵道通信信號，2019，55（02）：86-90.

【5】詹煒，徐永能，王依蘭.城市軌道交通車輛智能運維系統(tǒng)應用研究[J].城市公共交通，2018（12）：28-31+36.

【6】陶凱，楊飛，趙鋼，等.城市軌道交通基礎設施維修智能管理系統(tǒng)[J].鐵路技術創(chuàng)新，2016（06）：62-67.