城市軌道交通供電設備智能運維系統(tǒng)的研究

盧小明

（中鐵十一局集團電務工程有限公司，湖北 武漢 430074）

0 引言

在現(xiàn)階段的城市軌道交通管理中，供電系統(tǒng)的運行和維護是重要內容。供電系統(tǒng)由多個環(huán)節(jié)組成，能夠對于列車的牽引進行電能的供給，同時在車輛運行時的動力、照明、維修、測試等電能也由供電系統(tǒng)提供。在供電系統(tǒng)中，涉及變電所、動力電纜、接觸網(wǎng)、電力監(jiān)控等多個系統(tǒng)，在城市軌道交通的運行過程中，供電系統(tǒng)能夠保持良好的運行態(tài)勢，才能夠確保軌道交通的運行安全和穩(wěn)定。

1 城市軌道交通供電設備運維現(xiàn)狀

如今，針對城市軌道交通的供電設備運維而言，普遍還采用以往的管理方式，主要是按照計劃以及一定的周期，或者是在出現(xiàn)故障以后，再進行檢修工作。而且在具體的操作過程中，以人工的方式為主，因此難以提高檢修效率。針對整個檢修的過程，缺少精細化的數(shù)據(jù)，而且信息化程度不高，當前所開展的監(jiān)測和檢修工作并未充分運用大數(shù)據(jù)、智能化技術，也沒有構建完善的信息化平臺。當前，伴隨著軌道交通的持續(xù)發(fā)展，設置了越來越多的線路，運行里程也越來越大，因此也增加了人員、設備的數(shù)量。所以在當前的發(fā)展情況之下，如果依然采用以往粗放式的管理，就會大大的提高運維成本，而且還難以保障運維質量，加劇安全隱患。所以，如果憑借以往的運維模式，無法符合當下時代對于供電運維所提出的發(fā)展要求。

為了順應當前軌道交通的發(fā)展特點，推進供電系統(tǒng)運維的創(chuàng)新，在當前的運維管理中，需要廣泛引入了管理技術和手段，但是從總體上來看，技術的引進只能夠緩解部分問題，僅僅強調了在現(xiàn)有模式基礎上推進電子化，也沒有構建一個統(tǒng)一的標準，普遍存在重復投資的現(xiàn)象，資源整合和共享困難，也無法真正有效的促進運維效率和安全性的提高。因此就必須要轉變以往的管理模式，促進技術的革新，通過對于當下的智能技術、大數(shù)據(jù)技術、互聯(lián)網(wǎng)技術等的運用，構建智能管控平臺，從全生命周期的角度，進行供電設備的在線監(jiān)測、分析以及智能診斷，這也是當前供電運維技術未來發(fā)展的一個重要的走向。

2 運維管控體系建設

2.1 運維管控平臺

在整個系統(tǒng)中，運維管控平臺作為核心內容，能夠為各項業(yè)務的應用打下良好的基礎。作為監(jiān)控以及數(shù)據(jù)中心，能夠促進業(yè)務信息的共享和融合，同時還能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)、流程、安全的管理，以及智能決策、控制、全景監(jiān)視等各項應用。運維管控其實就是對于供電系統(tǒng)運行過程中所開展的綜合管理，并且能夠和各個管理系統(tǒng)、平臺的接口，進行數(shù)據(jù)的互相傳送。通過綜合監(jiān)測系統(tǒng)的接口，能夠將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到管控平臺中，而設備臺賬信息則來源于資產(chǎn)管理系統(tǒng)，并向該系統(tǒng)進行運維信息的發(fā)送[1]，向人力系統(tǒng)傳達人員工作情況和記錄，并且由調度平臺，對其開展相應的智慧和調度，在公司級的管理平臺和數(shù)據(jù)庫中，針對重要信息內容進行上傳，并將信息統(tǒng)一展示于具體的平臺和網(wǎng)站，數(shù)字化電力設備運維管理系統(tǒng)的構成如圖1 所示。

圖1 數(shù)字化電力設備運維管理系統(tǒng)的構成

2.2 多維數(shù)據(jù)監(jiān)測

對于很多管理系統(tǒng)而言，普遍存在的一個顯著的問題，就是底層數(shù)據(jù)支撐沒有做好。因此，為了順利建設和實施智能運維系統(tǒng)，就要加強數(shù)據(jù)的全方位檢測，這是基礎性的內容，也是一個關鍵的條件。對于供電系統(tǒng)的運維現(xiàn)場，要進行各種前端設備的設置，其中包括智能傳感器、監(jiān)控裝置等，這樣就能夠基于檢修記錄、測量數(shù)據(jù)、視頻信息、在線監(jiān)測、運行參數(shù)等多個方面，全方位的對于供電設備的運行情況進行采集和檢測，并進行檢測結果的統(tǒng)計。

2.3 設備運維管理

在運維的過程中，供電設備作為具體的對象主體，所開展的運維管理涉及兩方面內容，分別為運行管理、檢修管理。首先，在運行管理中，以對于設備的智能化巡檢技術作為研究的重點內容，這樣就能夠針對供電系統(tǒng)中主要設備以及輔助設備，展開運行監(jiān)控，從而實現(xiàn)對于運維保障和設備監(jiān)測的有效補充。其次，在檢修管理中，涉及任務清單、檢修計劃。作業(yè)指導、舉證材料、進度控制、績效考核，以及工具、人員、兩票、材料的管理。能夠從全過程的角度，實現(xiàn)設備檢修的信息化，從而做到閉環(huán)管理。結合具體的智能診斷結果、運行和檢修記錄，能夠及時察覺設備存在的故障和缺陷，加強對于故障的處理，這樣就能夠將設備運行和檢修有效地銜接起來。這樣就能夠將設備的運行監(jiān)測、故障、檢修等重要的記錄，納入設備運維臺賬中，從而對于后續(xù)管理工作的開展，從數(shù)據(jù)的角度，打下良好的基礎。

2.4 作業(yè)安全管控

無論是何種生產(chǎn)活動，都要以安全作為前提，將安全作為首要考慮的要素。在該系統(tǒng)中，通過各項技術和設備，比如說強制閉鎖、作業(yè)引導、邏輯控制，能夠針對整個運維全程，做到安全管控。通過對于作業(yè)指導、任務工單、檢修計算、工作以及操作票等各個模塊，進行邏輯關聯(lián)的建立，這樣就能夠實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)與計劃內容保持一致。依靠視頻也能夠對于作業(yè)人員的裝備情況和操作行為，展開智能分析，并通過相應的技術手段，比如說權限驗證、安全監(jiān)測、智能式穿戴產(chǎn)品等，對于作業(yè)人員的安全，實現(xiàn)有效的保障[2]。

3 管控系統(tǒng)技術創(chuàng)新

3.1 3D 全景監(jiān)視

在該系統(tǒng)中，通過3D 全景監(jiān)視技術，能夠對于設備運行實現(xiàn)監(jiān)視。針對供電系統(tǒng)中的設備、場地、建筑，從精細化的角度，進行3D 建模，這樣就能夠進行虛擬的環(huán)境設備的建立，不僅具有較高的精度，而且能夠實現(xiàn)等比例。所建設的模型能夠做到完全仿真，相比較實際的設備，具有相同的操作流程以及面板信息，能夠進行板卡級裝卸，有助于提高維護運營的便利性。之后在所建設的3D 模型中，進行熱點插入，這樣就能夠實現(xiàn)和視頻、檢測、巡檢、運維所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息的關聯(lián)，這樣就能夠針對設備的健康狀態(tài)，從多個維度，展開全景監(jiān)控。

3.2 視頻智能分析識別

通過視頻監(jiān)控和監(jiān)測安全管控需求之間的結合，能夠智能化的識別和分析具體的運行、環(huán)境狀態(tài)，以及人員的各種行為。能夠對于設備的工作情況，展開自動化的識別，并進行具體數(shù)值與狀態(tài)的獲取，再將其實現(xiàn)轉換，讓其成為標準數(shù)據(jù)格式以后，在系統(tǒng)后臺中上傳，能夠實現(xiàn)對于一些監(jiān)測傳感器功能的替代。同時，還能夠實現(xiàn)多種安全監(jiān)測功能，比如說人臉以及火災識別、人員脫崗、徘徊等異常的行為，促進傳統(tǒng)運維行為的轉變，提高運維的智能化水平，從而構建一個高效的運維方式。

3.3 虛擬可視化巡檢

基于電子巡檢、智能巡檢、3D 全景監(jiān)視，對于虛擬可視化的巡檢技術，進行相應的研究。在3D 場景之下，工作人員能夠按照規(guī)定好的路線，實現(xiàn)實景漫游，這樣就能夠自動化的展現(xiàn)設備的參數(shù)、視頻畫面以及信號，從而實現(xiàn)巡檢報告的自動生成，這樣只需要借助電腦，就能夠進行全范圍的巡檢。因此，這對于電氣巡檢而言，進行了可視化的平臺的提供，不僅構建了豐富的環(huán)境，同時也具有立體化的設備信息，這樣才能夠讓巡檢數(shù)據(jù)更加準確，提高巡檢工作的效率，實現(xiàn)成本的降低[3]。

3.4 設備故障智能診斷

對于管控平臺來說，在其上方進行故障診斷模型的構建（圖2），并且分析設備的狀態(tài)走向，這樣就能夠促進數(shù)據(jù)的融合和積累，實現(xiàn)深度學習，追蹤設備各項參數(shù)數(shù)據(jù)的動態(tài)趨勢，并通過對于預警策略庫的比對，這樣就能夠自動化、智能化的進行設備狀態(tài)的預警和評估。在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障以后，要在監(jiān)測數(shù)據(jù)、動作信號的基礎上，根據(jù)運行方式以及專家規(guī)則庫，從綜合的角度，站在智能化的分析和判斷，從而進行故障原因的明確，按照具體的處理策略庫，從而生成診斷以及決策報告，這樣就能夠對于故障的處理，做出科學的指導，提高處理工作的及時性和精準性。

圖2 故障診斷模型

3.5 檢修計劃動態(tài)管理

對于以往的檢修計劃管理而言，主要是通過調度人員，以手動的方式進行流轉、推算編制，并形成紙質的記錄。這種工作方式不僅效率低下，而且在遇到突發(fā)意外情況以后，會造成原有計劃的混亂，而且也不具備較為完善的跟蹤管理。所以，在本系統(tǒng)中，就以動態(tài)規(guī)劃的檢修管理技術為基礎，按照具體的檢修周期、運維記錄、檢修計劃、設備狀態(tài)，綜合多項條件，實現(xiàn)對于檢修計劃的動態(tài)化生成，并做到實時的更新，并且以年度為單位，實現(xiàn)對于未來周期計劃的自動生成。在以后的落實過程中，能夠構建一個一體化的業(yè)務流程控制，其中包括生成工單、自動提醒、控制現(xiàn)場、錄入數(shù)據(jù)、績效統(tǒng)計，這樣就能夠做到信息化的管理，對于以往工作模式之下存在的種種不足和缺陷，做到有效解決，從而促進運維管理效率的提升，實現(xiàn)信息化建設的不斷深入[4]。

3.6 供電運維智能聯(lián)控

一般來說，在地鐵停運以后，再實施地鐵的檢修，并且?guī)讉€小時內，還要做好相關的部署準備，因此留給檢修的時間非常有限。隨著技術的發(fā)展，也推進了可視化接地技術應用范圍的擴大，因此當前的權限電器設備，已經(jīng)能夠實現(xiàn)遙控操作，對于一些二次設備，也能夠進行遠程控制，并且對于供電倒閘操作，實現(xiàn)智能化的控制，這樣就能夠節(jié)省作業(yè)準備和部署的時間，更加高效的進行停送電、安全部署，從而讓地鐵檢修，具有更加寬裕的時間進行有效的檢修作業(yè)。在本系統(tǒng)中，通過對于一鍵停送電智能操作技術的研究，在其中涉及多項內容，其中包括自動判別設備狀態(tài)、生成操作任務、一鍵啟動操作、自動執(zhí)行任務、并行接地等，并通過對于多項技術的應用，能夠讓一鍵操作的實現(xiàn)，具有更高的安全性[5]。

4 結語

伴隨著城市軌道交通的飛速發(fā)展，為了滿足當前的運維需要，就要轉變傳統(tǒng)的運維方式，通過供電運維智能系統(tǒng)的構建，能夠在牢牢把握住當前發(fā)展戰(zhàn)略目標和趨勢的基礎上，通過對于各項先進技術的運用，不僅能夠保障運維工作的安全性，同時還能夠促進軌道交通運營效率和效益的提升，因此具有良好的發(fā)展前景。本文所闡述的管控系統(tǒng)技術創(chuàng)新，具有較高的推廣以及應用價值，城市軌道交通領域可考慮予以應用，為行業(yè)發(fā)展奠定基礎。