一種基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的智能化運(yùn)維技術(shù)方案

[摘 要]近年來，隨著對(duì)大數(shù)據(jù)的深入分析應(yīng)用，綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為上位系統(tǒng)，具有更深層次的數(shù)據(jù)挖掘潛力。文章研究如何應(yīng)用智能化的手段對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)維，除了對(duì)重點(diǎn)問題自動(dòng)跟蹤提示輔助維修人員處理跟進(jìn)，科學(xué)指引運(yùn)營人員的判斷決策，在提高重點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行可靠度的同時(shí)，還能提高便利性，以智慧運(yùn)維的方式降本增效。

[關(guān)鍵詞]城市軌道交通；綜合監(jiān)控系統(tǒng)；智能化運(yùn)維

[中圖分類號(hào)]TM63 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2024）12–0159–03

Research on an Intelligent Operation and Maintenance Technology Scheme Based on Integrated Monitoring System

QIU Lirong，ZHANG Zhikun

[Abstract]In recent years， with the in-depth analysis and application of big data， comprehensive monitoring systems， as upper level systems， have deeper potential for data mining. This article studies how to apply intelligent means to the operation and maintenance of integrated monitoring systems. In addition to automatically tracking and prompting key issues to assist maintenance personnel in handling and following up， it scientifically guides the judgment and decision-making of operation personnel. While improving the reliability of key equipment operation， it can also enhance the efficiency and convenience of integrated monitoring users， reducing costs and increasing efficiency through intelligent operation and maintenance.

[Keywords]urban rail transit； integrated monitoring system； intelligent operation and maintenance

1 廣州地鐵六號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能與應(yīng)用

廣州地鐵六號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)自2013年開始投用，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由中央級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)和車站級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)組成，通過綜合監(jiān)控光纖骨干傳輸網(wǎng)連接成為一個(gè)有機(jī)整體。其主要集成了變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（以下簡稱“PSCADA”）、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱“BAS”）、屏蔽門系統(tǒng)（以下簡稱“PSD”）及防淹門系統(tǒng)等，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)互聯(lián)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控功能。

2 六號(hào)線車站設(shè)備專業(yè)基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的智能化運(yùn)維技術(shù)方案

在《新時(shí)代城市軌道交通創(chuàng)新與發(fā)展（廣州2019）》白皮書中，提出軌道交通系統(tǒng)的智慧化運(yùn)維要求。由于綜合監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各子專業(yè)的集成程度較高，方案計(jì)劃在確保六號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性及地鐵運(yùn)營的安全性的前提下進(jìn)行研究。

在提高設(shè)備管理的信息化與智能化程度方面，主要從兩方面進(jìn)行研究：①對(duì)設(shè)備日常運(yùn)維中遇到的處理難度大、技術(shù)復(fù)雜，以及需要較高的技術(shù)水平與處理時(shí)間的故障問題的智能運(yùn)維處理；②對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備安全性造成較大影響的故障問題的智能運(yùn)維處理。

2.1 提高設(shè)備管理的信息化與智能化

隨著線路站點(diǎn)和數(shù)據(jù)的不斷增加，承載核心業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)不斷增大，數(shù)據(jù)庫承載壓力越來越大，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫問題也日益突出。

六號(hào)線綜合監(jiān)控使用Oracle 10g 版本數(shù)據(jù)庫，由于版本較為老舊和高級(jí)隊(duì)列模塊先天缺陷問題存在運(yùn)行不穩(wěn)定等因素，同時(shí)中央歷史庫為實(shí)時(shí)應(yīng)用集群架構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需數(shù)據(jù)庫管理員進(jìn)行專業(yè)運(yùn)維，故障時(shí)處理難度也較高。

2.2 對(duì)Oracle數(shù)據(jù)庫基本信息的檢測(cè)與分析

Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的錯(cuò)誤信息保存在警告日志與蹤文件（alert_.log）中，記錄了數(shù)據(jù)庫的詳細(xì)信息，包括各數(shù)據(jù)表空間何時(shí)創(chuàng)建及各種錯(cuò)誤信息等?？勺詣?dòng)對(duì)數(shù)據(jù)庫alert.log及error表進(jìn)行獲取，對(duì)Oracle 數(shù)據(jù)庫中的錯(cuò)誤代碼進(jìn)行分析與跟蹤，對(duì)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)化查詢執(zhí)行失敗記錄、插入錯(cuò)誤、對(duì)象失效及超時(shí)鏈接等問題進(jìn)行分析跟蹤，并提示運(yùn)營人員及時(shí)跟進(jìn)處理，對(duì)數(shù)據(jù)庫性能進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，如圖1所示。

2.3 Oracle數(shù)據(jù)庫表空間的智能化運(yùn)維技術(shù)方案

目前，六號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫表空間的日常運(yùn)維，主要通過數(shù)據(jù)庫界面軟件運(yùn)行巡檢語句，手動(dòng)輸出巡檢信息展示。但由于數(shù)據(jù)庫各數(shù)據(jù)表使用頻率的不一致性，對(duì)于數(shù)據(jù)增長較少的表空間來說，80%的使用率足夠連續(xù)使用幾個(gè)月甚至1 a，但是對(duì)于數(shù)據(jù)增長較多的表空間來說，80%的使用率意味著余量可能只可以用幾個(gè)小時(shí)，需對(duì)其通過進(jìn)一步的解讀分析后評(píng)估表空間是否需要擴(kuò)容。

故方案通過創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫表空智能檢測(cè)，將表空間的使用率信息自動(dòng)轉(zhuǎn)化為可使用天數(shù)和異常表空間告警，通過可視化的數(shù)據(jù)信息輸出輔助運(yùn)營人員的表空間擴(kuò)容操作和異常表空間故障處理。

2.3.1 數(shù)據(jù)采集

實(shí)現(xiàn)對(duì)一定增長期的表空間數(shù)據(jù)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集，如剩余空間余量。

2.3.2 數(shù)據(jù)分析

通過獲取的數(shù)據(jù)，選取超過閥值的表空間（異常表空間）作為目標(biāo)表空間，對(duì)該部分?jǐn)?shù)據(jù)增長量進(jìn)行定量分析處理，并過濾人工介入數(shù)據(jù)清理等因素造成的數(shù)據(jù)增長異常值，得出正常情況下的數(shù)據(jù)自增值。

2.3.3 閥值調(diào)整

通過分析得出各數(shù)據(jù)庫表空間的增長均值后，依據(jù)各數(shù)據(jù)表空間的使用頻率設(shè)置不同閥值，使得各數(shù)據(jù)表空間達(dá)到可用設(shè)備的最合理分配。

2.3.4 預(yù)警處理

整合得到數(shù)據(jù)后，對(duì)檢測(cè)結(jié)果和檢測(cè)詳情通過界面和報(bào)表輸出可視化的預(yù)警內(nèi)容，為決策提供輔助支持，如圖2所示。

2.4 對(duì)Oracle數(shù)據(jù)庫高級(jí)隊(duì)列AQ模塊的智能化運(yùn)維分析方式

Oracle數(shù)據(jù)庫高級(jí)隊(duì)列是Oracle數(shù)據(jù)庫中集成的一種消息隊(duì)列機(jī)制，可以用于不同應(yīng)用程序間的消息交互。綜合監(jiān)控系統(tǒng)站級(jí)事件通過高級(jí)隊(duì)列消息上傳到中央歷史庫，實(shí)現(xiàn)事件消息的出列和入列操作。高級(jí)隊(duì)列的智能化運(yùn)維分析主要通過獲取高級(jí)隊(duì)列當(dāng)前狀態(tài)和發(fā)生的錯(cuò)誤信息，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果做出解析。

2.5 日常設(shè)備的巡檢類運(yùn)維

六號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過前端處理器（以下簡稱“FEP”）與部分子專業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如PSD、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)及廣播系統(tǒng)等。除了PSCADA專業(yè)外，所有接入六號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)的子專業(yè)均需經(jīng)過FEP后，上傳至綜合監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器，每日需進(jìn)行海量的數(shù)據(jù)處理。

六號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)FEP和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換為MODBUS TCP/IP通訊協(xié)議，F(xiàn)EP和服務(wù)器之間的通訊由主服務(wù)器發(fā)起和主FEP或從FEP的通訊，一旦通訊建立，服務(wù)器會(huì)從FEP循環(huán)讀取FEP輪詢表，包括FEP狀態(tài)表和其他所有外部系統(tǒng)表，每個(gè)FEP狀態(tài)表表明其內(nèi)部的操作狀態(tài)和與外部系統(tǒng)的鏈接狀態(tài)。

3 提高綜合監(jiān)控系統(tǒng)用戶使用的高效性與便利性

隨著專業(yè)融合、崗位優(yōu)化路線的深入，運(yùn)營人員的運(yùn)作方式也發(fā)生改變，以響應(yīng)降本增效新要求。另外不同的用戶之間的需求也有差異。

故針對(duì)車務(wù)人員的需求，方案通過在數(shù)據(jù)庫眾多數(shù)據(jù)中，二次提取重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備進(jìn)行多維度報(bào)警輸出（圖3），提高行車值班員工作效率和可靠度，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)影響，如行車及運(yùn)營安全等設(shè)備發(fā)生故障，以便作出及時(shí)響應(yīng)，縮小故障的影響范圍。

4 基于六號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)的智能化運(yùn)維技術(shù)方案應(yīng)用成果

應(yīng)用基于六號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)的智能化運(yùn)維技術(shù)方案，2020年10月1日—2021年10月1日，六號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫故障問題數(shù)量為18起，參照2018年、2019年同時(shí)段大幅降低，此18起故障在智能化運(yùn)維工具應(yīng)用下，均幫助運(yùn)營人員及時(shí)跟進(jìn)處理，對(duì)數(shù)據(jù)庫性能進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，且未再發(fā)生過可能危及中央歷史數(shù)據(jù)庫崩潰的嚴(yán)重故障。

同時(shí)，數(shù)據(jù)庫運(yùn)維工具的使用將數(shù)據(jù)庫的檢測(cè)從原先的8 h/次縮減到0.5 h/次，每年僅數(shù)據(jù)庫檢測(cè)即可節(jié)省至少人力430個(gè)工時(shí)（數(shù)據(jù)庫檢測(cè)頻次1次/周，人工遠(yuǎn)程巡查32個(gè)站，用時(shí)8 h/次，使用工具是0.25 h/次，故1 a節(jié)省430工時(shí)）。

FEP智能化運(yùn)維工具的使用，將FEP巡檢從原先的1 h/次縮減到5 min/次，每年節(jié)省人力670個(gè)工時(shí)（數(shù)據(jù)庫巡檢頻次2次/d，人工遠(yuǎn)程巡查巡查全線166臺(tái)FEP，用時(shí)1 h/次，使用工具是5 min/次，故1 a節(jié)省670工時(shí)）。

5 結(jié)束語

方案主要針對(duì)廣州地鐵六號(hào)線車站設(shè)備專業(yè)基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)專業(yè)進(jìn)行智能化運(yùn)維。但是對(duì)于綜合監(jiān)控系統(tǒng)而言，仍有更大的智能化運(yùn)維下探空間。以日常設(shè)備的巡檢類運(yùn)維為例，除了綜合監(jiān)控系統(tǒng)FEP外，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如交換機(jī)）的巡檢，對(duì)子專業(yè)（如BAS專業(yè)及FAS專業(yè)）的傳感器、二通閥開度等的巡檢，均可通過同類手段進(jìn)行智能化運(yùn)維。

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