基于物聯(lián)網(wǎng)的車輛段機電裝備智能運維平臺構建及應用

摘 要：為實現(xiàn)對車輛段機電裝備的智能管理與運維，在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，進行車輛段機電裝備智能運維平臺的構建研究。首先選擇Web數(shù)據(jù)庫服務器作為平臺中的主要數(shù)據(jù)存儲設備，根據(jù)需求進行平臺硬件設備的選型；然后利用物聯(lián)網(wǎng)設備中的傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器等，對車輛段機電裝備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集；掌握設備運行的基本情況后，進行機電裝備運維工藝、預防性維修與故障性維修管理等功能模塊設計；最后通過綜合駕駛艙實現(xiàn)對機電裝備智能運維的實時狀態(tài)展示。實例應用結果表明：設計的智能運維平臺在實際應用中可以達到預期效果，滿足設備在運行中的管理與運維需求。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；工藝管理；預防性維修管理；智能運維平臺；機電裝備；車輛段；故障性維修管理

中圖分類號：TP39；TN92；U231.8 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）10-00-03

0 引 言

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在交通行業(yè)中的應用也越來越廣泛[1]。物聯(lián)網(wǎng)技術可以實現(xiàn)對車輛、設備等物體的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，為智能運維提供有力的技術支持。同時，隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，智能運維逐漸成為可能。通過引入人工智能技術，可以對海量數(shù)據(jù)進行處理和分析，實現(xiàn)故障診斷和智能控制等功能[2]。該智能運維平臺可廣泛應用于城市軌道交通、高速公路、機場等車輛段機電裝備運維。例如，城市軌道交通管理系統(tǒng)可以對地鐵站內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等進行實時監(jiān)控和故障診斷，確保地鐵站的穩(wěn)定運行。本文在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，進行車輛段機電裝備智能運維平臺的構建研究，旨在通過此次設計，為交通行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供支持。

1 硬件設備選型

為滿足以上需求，在平臺構建過程中，應先做好對硬件設備的選型。本文選擇Web數(shù)據(jù)庫服務器作為平臺中的主要數(shù)據(jù)存儲設備。設備技術參數(shù)見表1所列。

完成數(shù)據(jù)庫服務器設備選型和技術參數(shù)設計后，以此為基礎開展后續(xù)研究。

2 車輛段機電裝備運行數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集

3 機電裝備運維功能管理模塊設計

掌握設備運行的基本情況后，進行機電裝備運維工藝、預防性維修與故障性維修管理等功能模塊設計，分別如圖1、圖2、圖3所示[4]。

工藝管理包括工藝文件管理、工藝文件審批、檢查附表管理和檢查附表審核。平臺提供了上線錄入功能，維保工程師可以根據(jù)巡檢工藝文件編制相應工藝文件。工藝文件包含基礎信息和公布內(nèi)容。平臺支持修訂升級功能，工藝人員可以根據(jù)實際情況修改或完善檢修工藝文件，并在審批通過后推送給作業(yè)人員。審批流程設定好后，平臺會自動提醒相關人員審批。新版工藝文件生效后，舊版將自動作廢[5]。平臺支持導入或在線編制預防性維修計劃，包括計劃的提交、審批和駁回，并記錄審批記錄，還支持按照檢修規(guī)程管理月度、季度和年度維修計劃，并統(tǒng)計計劃執(zhí)行情況。預防性維修計劃生效后，計劃管理員可以制定工單并分發(fā)給班組長[6]。故障報修功能支持異常問題和故障的上傳、接收和審核，故障工單包含故障代碼、時間、描述、位置、原因、處理措施等信息。平臺還提供故障信息的統(tǒng)計和報告生成功能，保障機電裝備維護工藝、預防性維修和故障性維修順利實施。

4 機電裝備智能運維實時狀態(tài)展示

為實現(xiàn)機電裝備智能運維實時狀態(tài)展示，將三維模型融入綜合駕駛艙看板中，方便在駕駛艙看板中對設備運行信息、狀態(tài)信息、故障信息等進行展示和查看[7]。在該過程中，設備狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)互聯(lián)可用式（3）實現(xiàn)。

式中：V表示設備狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)互聯(lián)過程；W表示帶寬；i表示信號數(shù)量；S表示信噪比；N表示信號傳輸速率[8]。在此基礎上，將平臺支持與固定式檢測機等設備對接，進行設備數(shù)據(jù)的采集，將設備數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù)進行關聯(lián)，形成基于三維模型的數(shù)字孿生設備管理看板。通過采集數(shù)據(jù)的關聯(lián)匹配信息，實現(xiàn)實體設備動作的映射展示。采集數(shù)據(jù)關聯(lián)匹配過程公式如式（4）所示：

式中：f表示采集數(shù)據(jù)關聯(lián)匹配程度；fN表示原始數(shù)據(jù)；D表示數(shù)據(jù)空間維度。在三維看板中可以查看設備的實時狀態(tài)、設備運行信息等，實現(xiàn)真實環(huán)境與虛擬環(huán)境模型的實時互聯(lián)和展示，完成基于物聯(lián)網(wǎng)的車輛段機電裝備智能運維平臺構建。

5 實例應用分析

本文基于杭州中車車輛有限公司（以下簡稱“杭州中車”）提升機電設備運維業(yè)務的數(shù)據(jù)標準化及工單電子化的模式需求，開展運維平臺設計研究。在此基礎上，根據(jù)智能運維平臺的設計要求，進行平臺運行環(huán)境選擇，服務器端操作平臺選擇Unix操作平臺/Windows Server，數(shù)據(jù)庫為SQL Server 2008，用戶端操作平臺為Windows 7，開發(fā)語言為Java。以此為基礎，完成平臺搭建。按照規(guī)范，根據(jù)實驗需求，安排技術人員進行車輛段機電裝備智能運維平臺的操作。在此過程中，進入技術人員操作界面，選擇車輛段機電裝備，獲取設備的運行狀態(tài)，點擊此設備的當日事件記錄，掌握車輛段機電裝備的巡檢情況，界面如圖4所示。

根據(jù)車輛段機電裝備的巡檢情況與當日事件記錄，掌握車輛段機電裝備的合格率，以此為依據(jù)，進行裝備的及時運維檢修，將檢修記錄按照規(guī)范一并錄入車輛段機電裝備的當日事件。以此種方式實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的車輛段機電裝備智能運維平臺應用，證明該平臺具有良好的應用性能[9-10]。

6 結 語

本次研究利用物聯(lián)網(wǎng)技術和智能運維技術，實現(xiàn)了對機電裝備的實時監(jiān)控、故障診斷和智能控制，提高了運維效率、降低了維護成本、保障了行車安全。這對于現(xiàn)代車輛段的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，也為交通行業(yè)的進步提供了有力支持。同時，此運維平臺的應用場景廣泛，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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