智慧地鐵供電系統(tǒng)自動化發(fā)展方向分析

石貴賓

蘭州市軌道交通有限公司運營分公司 甘肅蘭州 730000

1 地鐵供電系統(tǒng)的概述分析

地鐵供電系統(tǒng)在地鐵軌道交通運行過程中的重要性是不可取代的，地鐵供電系統(tǒng)的主要功能是為地鐵運行提供穩(wěn)定可靠的電力需求。在不同實際情況的地鐵軌道交通過程中，可以根據(jù)地鐵軌道交通的實際用電需求，選擇合適的供電方式，能夠在很大程度上確保地鐵供電系統(tǒng)的可靠性以及穩(wěn)定性。一般情況下，地鐵軌道系統(tǒng)主要包括城市電網(wǎng)中的電源系統(tǒng)、地鐵內(nèi)部的供電系統(tǒng)。而地鐵內(nèi)部的供電系統(tǒng)主要包括牽引供電系統(tǒng)、供電配電系統(tǒng)、電流防護系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、接地防護系統(tǒng)以及主變電所等部分。其中供電系統(tǒng)主要是對電動列車進行牽引。除此之外，對地鐵中的通風(fēng)設(shè)施、地鐵車門以及照明消防等設(shè)備也有重要的電力保障作用。在地鐵軌道交通建設(shè)過程中重視供電系統(tǒng)的科學(xué)選擇是確保地鐵供電系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，保證地鐵系統(tǒng)整體運行安全的重要基礎(chǔ)。

2 地鐵供電系統(tǒng)現(xiàn)狀

根據(jù)不同地區(qū)地鐵軌道交通運營管理的理念與要求，目前供電系統(tǒng)在日常運維管理方面基本上仍然采用較為傳統(tǒng)的人工巡檢加各種生產(chǎn)辦公系統(tǒng)的方式，這種方式相對于純?nèi)斯さ姆绞接泻艽蟮倪M步，但仍存在生產(chǎn)計劃編制較單一（目前大多數(shù)停留在手工派工）、響應(yīng)時間長、信息表達方式單一、信息傳輸時效性差、管理效率低下、過維護和欠維護等問題。為全面做好供電設(shè)備的運行維護工作，服務(wù)軌道交通，發(fā)生故障可以迅速響應(yīng)，確保地鐵運行安全、可靠穩(wěn)定。在總結(jié)行業(yè)經(jīng)驗和以往的管理基礎(chǔ)上，利用先進理念及5G通訊、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，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(shè)備實行全方位、全流程管理。智能運維系統(tǒng)可以對不同狀態(tài)的供電設(shè)備提出適用于其實際運行狀態(tài)的維修策略，能有效的優(yōu)化城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備的維修管理工作，減少維護和檢修成本，改善目前的計劃檢修模式，進而促進智慧地鐵軌道交通供電系統(tǒng)自動化的實現(xiàn)。

3 智慧地鐵供電系統(tǒng)自動化發(fā)展方向分析

3.1 供電智能運維系統(tǒng)的分析

雖然目前的地鐵軌道交通中供電系統(tǒng)的設(shè)備都采用了設(shè)備監(jiān)控類的電力監(jiān)控、綜合監(jiān)控、復(fù)視系統(tǒng)等，以及生產(chǎn)辦公平臺等先進的輔助系統(tǒng)。但普遍存在設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)不共享不聯(lián)通不關(guān)聯(lián)、設(shè)備監(jiān)控的數(shù)據(jù)與生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)不能充分合理應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析只是停留在多專業(yè)數(shù)據(jù)匯總階段等問題。很多現(xiàn)有的系統(tǒng)沒有實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)共享，還需要人工錄入大量數(shù)據(jù)，管理效率偏低，手段比較單一[1]。

為了解決上述的種種問題與現(xiàn)狀，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(guān)聯(lián)，根據(jù)設(shè)備的監(jiān)控數(shù)據(jù)和生產(chǎn)管理要求自動生成相關(guān)的作業(yè)要求，并運用高科技的設(shè)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(yán)格的運行維護要求。供電智能運維系統(tǒng)中的設(shè)備監(jiān)控與生產(chǎn)管理共享數(shù)據(jù)需滿足以下要求：

（1）綜合監(jiān)控中供電系統(tǒng)的變電所自動化系統(tǒng)中設(shè)備運行的歷史數(shù)據(jù)及故障信息統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)設(shè)備的實時運行狀態(tài)通過數(shù)據(jù)可以掌握。

（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(shè)備的維護保養(yǎng)數(shù)據(jù)，主要元器件的差異化管理的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)設(shè)備整體維護有計劃可控，主要部件可差異化管理保證性能，做到設(shè)備的全生命周期有計劃維護與控制。

（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(biāo)準(zhǔn)流程操作手冊、不同城市地鐵軌道交通供電生產(chǎn)主管部門的生產(chǎn)管理規(guī)定、設(shè)備圖紙資料、維護作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。

（4）生產(chǎn)作業(yè)中涉及的相關(guān)數(shù)據(jù)，主要包括生產(chǎn)人員的各種資質(zhì)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(zhǔn)數(shù)據(jù)等。利用智能運維系統(tǒng)后，可以深度掌握設(shè)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(chǔ)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相互之間循環(huán)卡控的業(yè)務(wù)邏輯過程。實現(xiàn)日常生產(chǎn)計劃實施后自動更新設(shè)備履歷、物資庫存及工時統(tǒng)計。

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

（3）基于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)結(jié)果分析，對設(shè)備故障自動匹配近似預(yù)案，同時對故障相關(guān)性地點、專業(yè)、設(shè)備推送相關(guān)圖紙；為維修決策提供指導(dǎo)依據(jù)的故障專家系統(tǒng)。

3.2 供電系統(tǒng)智能運維工作流程

通過在地鐵供電系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場電子巡檢、作業(yè)等裝置，及其他人工方式獲取實時數(shù)據(jù)；實時數(shù)據(jù)經(jīng)通訊傳輸方式發(fā)送到智能運維平臺，智能運維平臺數(shù)據(jù)中心利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)據(jù)融合算法對數(shù)據(jù)預(yù)處理，簡化后續(xù)數(shù)據(jù)處理的難點及壓縮數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（光纖網(wǎng)絡(luò)或5G）將預(yù)處理后的關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸至生產(chǎn)管理單元，智能運維平臺數(shù)據(jù)中心利用數(shù)據(jù)挖掘和融合算法提取數(shù)據(jù)特征，通過對特征提取后的數(shù)據(jù)進一步分析實現(xiàn)對各個關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測，并將這一數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；與此同時對特征提取后的數(shù)據(jù)利用AI（預(yù)分析）判斷其是否出現(xiàn)故障，并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)及產(chǎn)品參數(shù)模型等預(yù)測故障的部位和類型等，隨后系統(tǒng)內(nèi)部及時修訂維修計劃，調(diào)配備品備件及相關(guān)人員對故障的設(shè)備保障維修，自動生成生產(chǎn)作業(yè)計劃，并利用手持終端設(shè)備（單兵遠(yuǎn)程監(jiān)視）進行現(xiàn)場作業(yè)的監(jiān)控[2]。

4 結(jié)語

自動化、信息化、數(shù)字化、智能化將成為地鐵車輛運維的重要發(fā)展方向。智慧地鐵的供電系統(tǒng)發(fā)展是一個漸進的過程，需要設(shè)計一個開放、兼容、標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)框架，然后再慢慢進行填充。對于整個地鐵系統(tǒng)設(shè)計框架，可在確保每個子系統(tǒng)自身智能的基礎(chǔ)上，預(yù)留與其他系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口，最終用搭積木拼湊的方式，打通各個子系統(tǒng)的壁壘，融合各個功能，實現(xiàn)地鐵的智慧性[3]。