地鐵智慧維保及車站一體化管控功能建設及試點應用

文：張大吉，張平丨成都軌道交通集團有限公司

成都地鐵車站一體化管控和智慧維保的試點系統(tǒng)，通過車站一體化管控部分和智慧維保的多項功能試點，提升了車站管控效率和維保效率，有利于降低一線人員工作強度，目前系統(tǒng)各項功能已開始在車站日常生產(chǎn)管理中試用。

隨著成都地鐵的高速發(fā)展，成都地鐵已邁入大線網(wǎng)運營時期。為加強設備運維管理信息化程度，提升大線網(wǎng)運營下的設備維保工作效率，保障線網(wǎng)設備設施運行的安全穩(wěn)定，成都地鐵穩(wěn)步開展設備智慧化運維試點實踐，為未來成都地鐵設備運維安全建設和發(fā)展提供了指導和借鑒。

成都地鐵在一換乘站試點智慧系統(tǒng)，主要包含智慧維保系統(tǒng)建設和車站一體化管控系統(tǒng)建設。其中，智慧維保系統(tǒng)功能在成都地鐵已建成的線網(wǎng)資產(chǎn)及運營生產(chǎn)管理系統(tǒng)（簡稱：“生產(chǎn)管理系統(tǒng)”）基礎上進行功能開發(fā)和模塊建設，并將試點車站7個新建設監(jiān)測子系統(tǒng)及7個已試點專業(yè)監(jiān)測子系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)接入，實現(xiàn)對其設備狀態(tài)監(jiān)測、分析及業(yè)務功能聯(lián)動，以達到通過智慧化系統(tǒng)對設備設施進行管理的目的；車站一體化管控系統(tǒng)在試點車站既有綜合監(jiān)控系統(tǒng)基礎上建設，對既有換乘站綜合監(jiān)控系統(tǒng)進行融合，實現(xiàn)車站視頻全景巡站、智慧開關站、車站管理輔助系統(tǒng)、LED智能調光、車站用電智能計量功能及試點車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能的接入和管理，以達到車站管理人員通過一體化管控界面統(tǒng)籌管理車站設備的目的。

一、信息化建設方案

系統(tǒng)建設分為智慧維保建設和車站一體化管控系統(tǒng)兩個建設部分，智慧維保建設主要是建設一套設備監(jiān)測系統(tǒng)，用于對車站設備運行狀態(tài)、設備數(shù)據(jù)進行監(jiān)測、分析以及業(yè)務聯(lián)動，推動設備設施運維邁向信息化；試點站車站一體化系統(tǒng)主要是用于車站管理人員對相關設備進行啟停、巡查、控制等操作的系統(tǒng)，便于車站人員對車站運行的客服設備進行有力的掌控。

（一）智慧維保系統(tǒng)建設方案

智慧維保監(jiān)測系統(tǒng)建設。利用已建成的數(shù)據(jù)中心搭建數(shù)據(jù)平臺，制訂與各專業(yè)在線監(jiān)測子系統(tǒng)的接口標準，實現(xiàn)已試點專業(yè)監(jiān)測子系統(tǒng)和試點站新建設監(jiān)測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接入，實現(xiàn)各專業(yè)數(shù)據(jù)結構化、統(tǒng)計分析、綜合場景建模功能，并為業(yè)務應用平臺提供準確高效的數(shù)據(jù)支撐和數(shù)據(jù)展示。

試點車站監(jiān)測子系統(tǒng)建設及接入。建設基于可視化機房的智能巡檢系統(tǒng)、機電設備狀態(tài)遠程巡檢及自診斷系統(tǒng)、無人值守變電所自動數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)、信號系統(tǒng)智能分析系統(tǒng)、消防滲漏監(jiān)測及給排水汛情預警系統(tǒng)、自動扶梯運行狀態(tài)預警系統(tǒng)、隧道風機位移檢測系統(tǒng)7個試點站監(jiān)測子系統(tǒng)，并接入智慧維保監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)各專業(yè)綜合場景建模、業(yè)務應用功能，并在試點車站進行集中展示。

已試點專業(yè)在線監(jiān)測子系統(tǒng)接入。實現(xiàn)信號、車輛、弓網(wǎng)、通信、水泵、土建、軌道7個已試點專業(yè)在線監(jiān)測子系統(tǒng)接入智慧維保監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)各專業(yè)綜合場景建模、業(yè)務應用功能，并在試點車站對已試點專業(yè)監(jiān)測子系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)、分析結果、設備健康狀態(tài)等進行集中展示。

（二）車站一體化管控系統(tǒng)建設方案

車站一體化管控系統(tǒng)建設。車站一體化管控系統(tǒng)利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)融合方案進行，將試點車站1、6號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)融合，并在車控室建立一體化管控顯示屏，車站管理人員可通過管控顯示屏獲取車站客服設備的運行狀態(tài)并實現(xiàn)對整個試點車站客服設備運行的控制，實現(xiàn)換乘站不同線路車站設備控制的統(tǒng)一。

車站一體化管控子系統(tǒng)建設。在試點車站站建設面向車站生產(chǎn)管控子系統(tǒng)，功能包括視頻全景巡站、智慧開關站、車站管理輔助系統(tǒng)、LED智能調光、車站用電智能計量等，子系統(tǒng)均接入車站一體化管控系統(tǒng)，實現(xiàn)管控系統(tǒng)對子系統(tǒng)的統(tǒng)一管控。

二、信息化實施過程及應用系統(tǒng)內容

（一）智慧維保系統(tǒng)

智慧維保功能部分建立了智慧維保監(jiān)測系統(tǒng)，建立了基于可視化機房智能巡檢系統(tǒng)、機電遠程診斷及自診斷系統(tǒng)、無人值守變電所報表自動填報系統(tǒng)、信號系統(tǒng)智能分析系統(tǒng)等7項子系統(tǒng)功能，完成了信號、弓網(wǎng)、車輛、軌道等7個專業(yè)部分線路監(jiān)測數(shù)據(jù)接入線網(wǎng)級預警報警數(shù)據(jù)接入，并在智慧維保監(jiān)測系統(tǒng)上進行統(tǒng)一的設備數(shù)據(jù)監(jiān)測、分析。

基于可視化機房智能巡檢系統(tǒng)應用內容。實施過程：通過溫濕度半球攝像機對設備房人員進出圖像、環(huán)境監(jiān)控、溫濕度等信息的分析，對設備房漏水、火災、溫濕度超限等作出判斷，并同步聯(lián)動出現(xiàn)告警設備房的視頻圖像。主要功能：實現(xiàn)對機房環(huán)境、人員進出、機房滲漏水、消防報警輔助確認實時查看，對機房火災報警、機房溫度和濕度實時監(jiān)測并聯(lián)動報警信息及視頻圖像，便于車站及維保人員第一時間對現(xiàn)場情況進行掌握。

機電遠程巡檢及自診斷系統(tǒng)。實施過程：通過系統(tǒng)和增設采集模塊對機電設備的運行狀態(tài)、故障情況等數(shù)據(jù)進行采集分析，并結合智慧維保監(jiān)測中心的場景分析功能，實現(xiàn)現(xiàn)場設備狀態(tài)的綜合判斷，實現(xiàn)遠程自診斷。最終在展示終端上以車站平面圖方式展現(xiàn)各機電設備的運行狀態(tài)。主要功能：實現(xiàn)了低壓、通風空調、EPS、水泵、站臺門等機電設備運行狀態(tài)遠程監(jiān)控、巡檢及自診斷功能，減少了現(xiàn)場巡檢工作量，同時針對遠程監(jiān)控及自診斷分析結果，實現(xiàn)快速業(yè)務流轉，針對性派發(fā)工單，有效管控現(xiàn)場故障處理時效性，實時監(jiān)控工單閉環(huán)管理情況。

無人值守變電所報表自動填報系統(tǒng)。實施過程：無人值守變電所自動數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)通過對變電所設備運行數(shù)據(jù)（電壓、電流、電量等）進行梳理、整合、統(tǒng)計，自動填寫變電所運行日志并形成設備運行數(shù)據(jù)報表，取消相應的人工抄表工作。最終在展示終端上對變電所設備運行數(shù)據(jù)報表、變電所運行日志進行展示。主要功能：實現(xiàn)了變電所、主所的供電設備運能數(shù)據(jù)自動采集，通過算法和建模自主實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，對設備異常運行數(shù)據(jù)采用預警、報警的方式進行提示，并形成供電運能數(shù)據(jù)報表。

信號系統(tǒng)智能分析。實施過程：信號系統(tǒng)智能感知分析系統(tǒng)通過對道岔電氣參數(shù)（電流、電壓值）、車地LTE無線網(wǎng)絡設備狀態(tài)采集和分析，判斷信號道岔、車地無線網(wǎng)絡設備運行狀態(tài)、故障類型等信息，再根據(jù)設備運行狀態(tài)、故障類型進行健康度評分。最終在展示終端上進行健康度（健康or亞健康）展示。主要功能：一方面利用高精度的傳感器設備感知電氣參數(shù)，提升了監(jiān)測的精度及準確度，實現(xiàn)多種道岔故障類型識別，同時完成道岔健康管理模型的建立，并結合傳感器和微機監(jiān)測數(shù)據(jù)的耦合性分析評估關鍵設備狀態(tài)，并給出健康度評定分值，輔助現(xiàn)場人員開展日常維護作業(yè)；另一方面，實時觀測LTE網(wǎng)絡弱指標小區(qū)，并開展小區(qū)網(wǎng)絡質量的排序，提前發(fā)現(xiàn)弱質量小區(qū)，避免車地通信異常影響運營。

消防滲漏監(jiān)測及給排水汛情預警系統(tǒng)。實施過程：消防滲漏監(jiān)測及給排水汛情預警系統(tǒng)通過對消防管道、排水管道壓力、流量的采集，分析判斷車站消防管網(wǎng)壓力值，區(qū)間消防管網(wǎng)流量值是否異常以及排水管道、閥門附件、排水泵是否堵塞等。最終在展示終端上對消防管網(wǎng)壓力情況、排水泵排水情況等進行展示。主要功能：通過車站干管增加壓力和流量異常監(jiān)測，對消防水系統(tǒng)爆管和用水異常及時監(jiān)測，針對監(jiān)測數(shù)據(jù)開展歷史對比分析，強化日常用水管理及異常狀態(tài)判斷和預警。

自動扶梯運行預警系統(tǒng)。實施過程：通過RS485方式上傳自動扶梯運行狀態(tài)、故障信息（記錄）信息，實現(xiàn)對自動扶梯運行狀態(tài)監(jiān)管，同時對扶梯運行異常狀態(tài)進行預警及監(jiān)控狀態(tài)評估。在終端按運行正常、運行異常、停止進行總覽圖展示，同時可遠程查看故障及預警信息。主要功能：在工作制動及附加制動器新增感知傳感器，實現(xiàn)部件溫度的實時采集及上傳，實現(xiàn)自動扶梯故障信息的傳送及異常升溫報警。

隧道風機位移檢測系統(tǒng)。實施過程：通過對吊掛式風機吊架及風機安裝位移監(jiān)測傳感器采集位移數(shù)據(jù)，并對濾波后的位移數(shù)值設置閾值，實現(xiàn)吊掛式風機異常位移預警，消除風機掉落隱患。最終以“狀態(tài)總覽圖+位移圖線”的方式在展示終端上展示。主要功能：通過實時狀態(tài)監(jiān)測實現(xiàn)對風機位移傳感器數(shù)據(jù)采集，并建立風機位移量計算模型，與位移量預警門限對比，實現(xiàn)超出位移量情況進行預警。

基于生產(chǎn)管理系統(tǒng)的線網(wǎng)設備監(jiān)控平臺。實施過程：將已試點的信號、車輛、弓網(wǎng)、通信、水泵、土建、軌道7大專業(yè)在線監(jiān)測子系統(tǒng)接入智慧維保監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)各專業(yè)綜合場景建模、業(yè)務應用功能，并在試點車站進行集中展示，實現(xiàn)基于生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設備線網(wǎng)報警和預警統(tǒng)一管理。應用系統(tǒng)內容：一是利用網(wǎng)管監(jiān)測系統(tǒng)、智能巡檢機器人等對設備狀態(tài)進行監(jiān)測及智能圖像視覺分析，并實現(xiàn)監(jiān)測故障數(shù)據(jù)實現(xiàn)分級自動派工，加快故障處理及設備維修；二是故障修、狀態(tài)修完成后，通過報告對工單進行關閉，大數(shù)據(jù)平臺自動監(jiān)測設備的維修結果及運行現(xiàn)狀，明確設備是否已經(jīng)恢復正常，對于符合條件的維修工單，進行自動關閉；三是監(jiān)控信息針對已提報、未關閉的維修工單，按線路、車站、位置、專業(yè)、系統(tǒng)、設備類別、故障現(xiàn)象等分類進行監(jiān)控展示，區(qū)分故障修、狀態(tài)修，重點監(jiān)控維修進度情況，包括提報、派工、領料、維修等；四是針對接入的各專業(yè)，系統(tǒng)須針對納入在線監(jiān)測的專業(yè)設備建立健康度評價模型并開展健康評價，并根據(jù)設備健康程度及設備缺陷對修程修制進行動態(tài)調整；五是針對接入的各專業(yè)，系統(tǒng)基于設備、維修業(yè)務流程的數(shù)據(jù)，服務于各專業(yè)管理需求，提供相關統(tǒng)計報表。

（二）車站一體化管控系統(tǒng)

車站一體化管控平臺。實施過程：車站一體化管控平臺通過換乘站綜合監(jiān)控系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，實現(xiàn)了車站一體化融合、智慧開關站、視頻全景巡站、車站管理輔助系統(tǒng)、人員定位、LED智能調光、車站智能表計等系統(tǒng)功能增強，減輕了一線人員操作負擔。主要功能：一方面，實現(xiàn)了試點車站換乘車站1、6號線綜合監(jiān)控平臺人機界面（包括軟、硬件部分）整合；另一方面，實現(xiàn)了換乘站兩線綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的全面融合，并將全站設備和數(shù)據(jù)的集中管控（全站廣播、全站行車信息監(jiān)察，全站消防及設備監(jiān)控）；

車站智慧開關站。實施過程：在車站一體化管控系統(tǒng)中配置開關站監(jiān)測基礎條件，通過與綜合監(jiān)控、全景巡站系統(tǒng)接口，實現(xiàn)對開關站條件自動檢測（檢測內容包括有無乘客滯留、公共區(qū)域照明情況、扶梯運行狀態(tài)及方向、AFC設備狀態(tài)等），各項條件滿足要求后即可自動開站或關站。主要功能：通過實現(xiàn)開關扶梯、卷簾門時聯(lián)動對應的視頻圖像識別，確保遠程控制安全，并在此基礎上實現(xiàn)對車站電扶梯、防盜卷簾門、AFC設備、照明、導向、環(huán)控設備的一鍵啟停控制，并實時監(jiān)視設備動作是否存在異常。

視頻全景巡站。實施過程：建立車站3D模型，實時展示地鐵站的現(xiàn)實場景，并在3D模型中顯示扶梯實時上下行情況、視頻監(jiān)控、煙霧報警等情況；同時采用智能視頻分析技術，實時檢測分析車站站廳、站臺等重要監(jiān)控區(qū)域的客流密度數(shù)據(jù)。主要功能：構建車站三維模型，按照車站日常巡視路線聯(lián)動車站公共區(qū)出入口、換乘通道、安檢點、票亭、樓扶梯等點位現(xiàn)場視頻圖像實現(xiàn)對車站巡視；同時設置汛期巡視專用場景，對防汛期間車站出入口防汛狀態(tài)及水泵狀態(tài)進行監(jiān)控。

車站管理輔助系統(tǒng)。實施過程：在車站一體化管控系統(tǒng)上，顯示車站客運管理、設備運管的整體情況，并與車站內客運組織，運維管理，能耗管理等其他業(yè)務系統(tǒng)融合，動態(tài)監(jiān)測車站運營管理業(yè)務。當車站發(fā)生緊急事件，智慧車站管控系統(tǒng)自動執(zhí)行相應的預案，并向值班人員提示執(zhí)行動作，并自動記錄操作時間和當前值班員信息，出具執(zhí)行流程與預案流程對比表。主要功能：將車站文本制度、工作流程電子程序化，應急情況下值班員對工作流程輔助信息進行直接調取，并根據(jù)流程提示記錄流程項完成情況，記錄、存儲操作完成時間，便于事件處置過程完整回溯。

車站人員定位。實施過程：采用超寬帶技術，實現(xiàn)對車站值班人員等工作人員的實時定位，提升車站管控能力、應急演練情況下的人員位置可視化管理水平。實現(xiàn)實時監(jiān)測車站人員在站廳、站臺公共區(qū)位置，主要功能：在車站公共區(qū)內對車站站務員、保安、保潔、安檢、施工等人員實時定位，實現(xiàn)車站管理人員對內部工作人員、物資設備的實時精準定位管理，可在應急情況下精準調配對應區(qū)域人員，在各自規(guī)定區(qū)內進行處理，進而達到提升應急處置效率的目的。

車站LED智能調光。實施過程：在車站出入口燈具上增加光感應傳感器，通過光傳感器對光照強度數(shù)據(jù)進行采集，并將數(shù)據(jù)處理后傳輸至車站管控系統(tǒng)，智慧車站管控系統(tǒng)進行多種場景設置并結合人員活動的變化實現(xiàn)智能化照明調節(jié)。主要功能：解決既有線路出入口燈具照明無法自動調節(jié)或關閉問題，提高設備運行穩(wěn)定性，同時通過光強的檢測及回路的自動開合，實現(xiàn)節(jié)能、車站人員減負的目的。

車站智能表計。實施過程：通過自動采集記錄車站設備用電情況、表計設備運行情況等信息，再結合用戶管理需求，生成用電量與用電分攤報表。主要功能：自動采集電表數(shù)值，以小時為周期準確量化車站當前的總電情況，并按照專業(yè)分項實時統(tǒng)計能耗數(shù)值。在總能耗及分項能耗方面，按照不同時間段的數(shù)據(jù)做同環(huán)比分析，顯示出能耗的增減情況，及時采取相應措施進行規(guī)避。

三、信息化建設成效

智慧維保系統(tǒng)依托綜合監(jiān)控平臺和生產(chǎn)管理系統(tǒng)系統(tǒng)，完成了基于可視化機房智能巡檢、機電遠程巡檢及自診斷等7個子系統(tǒng)功能模塊試點及基于生產(chǎn)管理系統(tǒng)的線網(wǎng)設備健康平臺（包括信號CMS、車輛PHM、弓網(wǎng)在線監(jiān)測等7個已試點系統(tǒng)預警和報警數(shù)據(jù)接入）搭建，實現(xiàn)了線網(wǎng)層面的預警和報警管理。可視化機房巡檢將原來的維保人員人工巡檢每站耗時20分鐘/站縮減到5分鐘/站，機電設備的遠程診斷將原來每站巡檢耗時60分鐘/站縮減到10分鐘/站，降低維保人員的工作強度的同時，提升了巡視及應急處置效率；消防滲漏監(jiān)測及給排水汛情預警系統(tǒng)通過對干管增加壓力和流量異常監(jiān)測實現(xiàn)了滲漏水和管網(wǎng)狀態(tài)異常的監(jiān)測，實現(xiàn)了爆管等事件提前預知；自動扶梯運行預警系統(tǒng)通過對電扶梯擴展采集信息，擴展了設備運行狀態(tài)的智能分析；基于生產(chǎn)管理系統(tǒng)的線網(wǎng)設備健康平臺實現(xiàn)了線網(wǎng)報警和預警統(tǒng)一管理，對線網(wǎng)集中值守和故障分析提供了支撐。

車站一體化管控系統(tǒng)通過換乘站綜合監(jiān)控系統(tǒng)的接口互聯(lián)互通實現(xiàn)車站弱電設備監(jiān)控融合及一體化管理，提升了換乘站統(tǒng)籌管理和應急處置能力。車站智慧開關站將早晚開關站時間縮短了30分鐘左右，視頻全景巡站將人工巡站時間的80分鐘縮短至遠程視頻巡站的12分鐘，降低了車站日常工作強度，提升了工作效率；車站LED智能調光改變了傳統(tǒng)的時間控制方式，改善了車站照明環(huán)境并具有較大的節(jié)能意義。

通過智慧維保系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能深度融合，建立由生產(chǎn)調度作為維保模式運轉核心，有效的推動維保響應方式從傳統(tǒng)的單一線路、單一專業(yè)人員響應到大線網(wǎng)多專業(yè)聯(lián)合響應發(fā)展，一方面釋放生產(chǎn)調度用于處理生產(chǎn)管理系統(tǒng)業(yè)務工單的時間及精力，有效的騰出前期黃金處置時間，保證生產(chǎn)調度在應急初期的處置指揮角色，有效的避免應急行車影響持續(xù)擴大；另一方面以此試點為基礎，結合生產(chǎn)基本要素、應急關鍵需求開展生產(chǎn)調度信息化打造工作，進一步將各類生產(chǎn)應用碎片打造成具備系統(tǒng)性、一體化管理系統(tǒng)，以適應新形勢下“集約管理、高效組織、專業(yè)共通”生產(chǎn)調度中心管理模式建設的需求。

以運營需求為導向，對不同使用角色的場景凝練對車站一體化管控和運維管理效能的發(fā)揮至關重要，車站一體化管控需要結合一線使用需求進一步進行完善。例如，綜合監(jiān)控的設備監(jiān)控報警是全線網(wǎng)的設備監(jiān)控平臺，不同專業(yè)，不同班組的信息不同，需要圍繞角色梳理報警信息推送，不能一個模式提供給所有專業(yè)。進一步從線網(wǎng)角度思考維保網(wǎng)絡的構建和效能的提升。依托現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)平臺，構建智慧運維生態(tài)鏈，通過綜合信息分析，持續(xù)優(yōu)化修程修制，做到數(shù)據(jù)多跑路，員工少跑路。

基于生產(chǎn)管理系統(tǒng)的智慧維保實現(xiàn)了多專業(yè)線網(wǎng)級信息互聯(lián)互通的同時，也帶來新的安全隱憂。如生產(chǎn)管理系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)有諸多接口，與人工數(shù)據(jù)導入有接口，也有通過外部移動網(wǎng)絡實現(xiàn)的接入，網(wǎng)絡安全和防護需要進一步強化。