序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的機電設備研究樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

1研究背景

在2020年中國城市軌道交通協(xié)會發(fā)布《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》（以下簡稱：綱要）后，全國各地城市紛紛啟動城軌智能化和智慧化探索，尤其是城軌車輛智能運維方面取得了較多成果和進展，但在數(shù)量龐大而價格低廉的車站機電設備方面，試點驗證以單設備增加視頻或傳感元件并搭載特征算法方案居多，投資經(jīng)濟性不高無法規(guī)模化推廣。本文通過對機電設備智能運維需求和現(xiàn)有綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)現(xiàn)狀進行分析，按照“全息感知、數(shù)據(jù)共享”的理念，提出基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的機電設備智能運維技術解決方案，以期為城軌行業(yè)推行車站機電設備智能運維提供參考和借鑒。

2研究必要性

當前城軌行業(yè)車站機電設備無論是自主維修還是委外維修，其運維方式本質(zhì)上還是故障維修和計劃性預防維修相結合的方式，導致設備欠修、過修、錯修和慢修等問題長期存在，浪費維修資源，有必要借助智能運維技術尋求一種精準維修方案。近年來，產(chǎn)業(yè)界試點的單設備增加視頻或傳感元件并搭載特征算法的方案，能解決部分運維痛點問題，但對數(shù)量龐大而專業(yè)眾多且價值低廉的車站機電設備來說，新增成本投入太高，無法規(guī)模化推廣，而且無法整體改變運維模式，因此，有必要尋求一種低成本的機電智能運維方案。綜合監(jiān)控系統(tǒng)以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術架構為基礎，實現(xiàn)機電設備的狀態(tài)實時監(jiān)視和遠程控制，對實施智能運維所需的全息感知具備天然的接入和傳輸條件。綜合監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)采集有機電設備的開關狀態(tài)、故障狀態(tài)、傳感器數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)設備聯(lián)動關系和操作日志數(shù)據(jù)，可直接利用此類數(shù)據(jù)或經(jīng)過數(shù)據(jù)挖掘間接利用進行智能運維應用開發(fā)，可節(jié)約投資成本和后期運維成本。

3地鐵機電設備運維現(xiàn)狀

3.1　機電設備運維現(xiàn)狀

車站機電設備主要包括環(huán)控通風和制冷設備、低壓配電和照明設備、給排水系統(tǒng)設備，以及站臺門和電扶梯設備，維修模式為故障維修與計劃維修相結合，其中計劃性預防維修耗費大量人工和物料成本。計劃性預防維修規(guī)程的制定目前主要根據(jù)設備出廠技術資料、設備故障規(guī)律和工程師經(jīng)驗判斷，而實際上每臺設備工作時間、工況和工作環(huán)境都不同，同類設備制定統(tǒng)一計劃檢修周期缺乏科學依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，其維修周期精準性不足，導致過度維修和欠維修形成的成本過高。故障維修是一種事后維修，其發(fā)生機理和時間規(guī)律應與計劃性預防維修時空數(shù)據(jù)息息相關，但目前缺乏狀態(tài)檢測和數(shù)據(jù)分析手段，僅靠人工分析難度較大且效率低，導致維修項目對設備故障和狀態(tài)變化針對性不強，以至于長期投入無效維修活動。機電設備的操作已經(jīng)實現(xiàn)完全遠程自動化，常見的操控功能也基本實現(xiàn)模式群組控制和時間表控制，但設備管理卻仍然采用傳統(tǒng)的人工臺賬記錄模式，無法有效利用維修數(shù)據(jù)資源，無法快速響應設備新變化，無法進行設備生命周期高效管理。

3.2　技術難點

需要機電設備數(shù)據(jù)的全息集成采集，形成基于時空、狀態(tài)和檢修活動的機電設備大數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)雖然具備大多數(shù)數(shù)據(jù)采集條件，但原設計是基于工業(yè)控制設計，僅保存報警數(shù)據(jù)、操作日志數(shù)據(jù)和部分傳感器數(shù)據(jù)，對設備狀態(tài)數(shù)據(jù)和衍生數(shù)據(jù)用于顯示和運算邏輯控制后并沒有保存，因此，需明確基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)轉發(fā)存儲范圍和格式。綜合監(jiān)控系統(tǒng)是軌道交通車站重要設備實時操作系統(tǒng)，與服務環(huán)境品質(zhì)、災害模式和設備安全性密切相關，有嚴格的接口協(xié)議控制和網(wǎng)域隔離。而機電設備智能運維系統(tǒng)是輔助管理系統(tǒng)，服務于維修技術人員和企業(yè)管理人員，需要與工單和資產(chǎn)管理系統(tǒng)接口，以及員工移動端應用交互，往往設置在管理網(wǎng)。因此，如何將不同網(wǎng)域之間數(shù)據(jù)單向安全轉發(fā)是必須解決的另一技術難題。數(shù)據(jù)的應用協(xié)同和綜合利用是最為關鍵的問題，如何利用基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)輔助決策維修保養(yǎng)周期的制定，如何利用故障數(shù)據(jù)分析指導保養(yǎng)項目的動態(tài)優(yōu)化，如何利用典型狀態(tài)參數(shù)變化評估檢修作業(yè)質(zhì)量，是決定技術方案成敗的關鍵，也是價值所在。

4深圳地鐵基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的智能運維實踐

4.1　綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)上云和數(shù)據(jù)共享服務方案

4.1.1　綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)上云技術方案

本文以深圳地鐵11號線機場站智慧車站功能升級科研項目為例，通過在NOCC中央級綜合監(jiān)控系統(tǒng)新增M3數(shù)據(jù)接口服務器，將各車站實時I/O數(shù)據(jù)服務器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行集中清洗處理，并轉發(fā)至測試中心過渡云平臺智慧車站數(shù)據(jù)共享服務器，不同網(wǎng)域之間采用防火墻實現(xiàn)共享服務器和數(shù)據(jù)接口服務器之間點對點路由控制和隔離，另外，云平臺側采用業(yè)務定向發(fā)布機制，生產(chǎn)側采用軟件接口控制，拓撲如圖1所示。

4.1.2　數(shù)據(jù)共享服務技術方案

通過在測試中心過渡云平臺安裝虛擬數(shù)據(jù)共享服務器，搭建數(shù)據(jù)共享服務軟件平臺，提供綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口服務器和智慧車站各第三方運維子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入，數(shù)據(jù)存儲和服務治理，并提供統(tǒng)一的通用數(shù)據(jù)接口服務。實現(xiàn)統(tǒng)一的用戶管理、應用管理、數(shù)據(jù)管理、服務管理，其中，應用管理指對所有接入平臺的第三方系統(tǒng)庫表及訪問地址等進行集中信息管理，服務管理包括平臺服務、外部服務、路由管理、服務授權，數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表的統(tǒng)一管理。本課題已向機場站區(qū)協(xié)同管理系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)健康管理系統(tǒng)、智慧車站系統(tǒng)和智繪深鐵App（客一通）提供數(shù)據(jù)服務，功能架構如圖2所示。

4.2　基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的智能運維實踐案例

基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要包括報警數(shù)據(jù)、操作日志、狀態(tài)數(shù)據(jù)和衍生數(shù)據(jù)4類，本文利用時空大數(shù)據(jù)和場景大數(shù)據(jù)的理念，共推導驗證出18種智能運維數(shù)據(jù)應用場景，如圖3所示。本文以區(qū)間排水泵故障智能診斷及健康管理應用為例，利用水泵啟停狀態(tài)、運行時間、水位變化、流量值、電流等動態(tài)參數(shù)，以及集水坑長寬高和水泵額定值等靜態(tài)參數(shù)，對給排水系統(tǒng)進行多維數(shù)據(jù)融合分析，加載特征算法，計算輸出平均入水流量、單泵平均排水流量、單泵平均排水時間、單泵平均運行電流、啟泵間隔等特征參數(shù)，實現(xiàn)水泵故障診斷、水泵健康度診斷、傳感器異常自診斷及維檢修異常數(shù)據(jù)排查以及綜合診斷功能。在算法流程設計及部署過程中，對實時性要求不高的故障判斷部署于車站服務器，對實時性要求較高的故障判斷部署在邊緣智能控制器，診斷完成后結果直接上傳至服務器。其中9類故障智能診斷如下：泵輪換機制故障；浮球卡阻；電氣故障；水泵堵塞/止逆閥堵塞；水泵電機易損件磨損；消防水管破裂/防洪預警；止逆閥破損；水泵運行實時電流異常報警；水泵控制系統(tǒng)異常報警。水泵健康度算法采用“啟泵水位，停泵水位，累積運行時間，平均運行功率，平均抽水流量，啟泵間隔”作為數(shù)據(jù)輸入，水泵健康度診斷采用參數(shù)加權重的方法，將權重分為靜態(tài)權重和動態(tài)權重2種類型。其中，靜態(tài)權重說明了各個參數(shù)對健康度的固定貢獻，一般根據(jù)經(jīng)驗值或者某種機制來決定，比如該參數(shù)的變化程度（方差）、某個時間內(nèi)該參數(shù)超界發(fā)生故障的次數(shù)等。針對水泵的運行健康度，靜態(tài)權重一開始由專家打分確定，然后在運行過程中，自動不斷修正，以反映水泵運行的實際情況。不同參數(shù)在取值不同時對設備健康程度影響有很大差別。當參數(shù)值在健康區(qū)域周圍時，參數(shù)靜態(tài)權重起主要作用。但是當采樣參數(shù)值偏離正常區(qū)域越大，越接近報警區(qū)間，其對設備健康狀態(tài)的影響也越大，呈指數(shù)關系。區(qū)間排水泵屬軌道交通正線區(qū)間重要設備設施，尤其在南方防汛防洪形勢較為嚴峻的城市，與列車運行安全息息相關，而且區(qū)間設備維護維修不便，因此，通過技術手段使健康管理和智能運維更加具有現(xiàn)實意義。

4.3　基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的機電智能運維價值及趨勢展望

（1）基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的機電設備智能運維技術方案無需增加太多的傳感設備，無須重新增加傳輸設備，子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集較為全面，只需在中央級增加存儲和計算設備，逐步開展業(yè)務建模和應用開發(fā)，整體投入成本較低，后期維護成本也不高，易于推廣落地。

（2）該方案是對現(xiàn)有綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效利用，避免數(shù)據(jù)資源浪費，而且可對跨系統(tǒng)、跨網(wǎng)域智能業(yè)務獲取綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供通用統(tǒng)一數(shù)據(jù)和接口服務，減少接口開發(fā)費用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅動業(yè)務的增值價值。

（3）該方案將加速機電智能運維技術的推廣落地，將對下一代綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能升級和技術架構產(chǎn)生深遠影響，一方面在邊緣接入層將逐步形成兼顧傳統(tǒng)監(jiān)控和智能運維的統(tǒng)一數(shù)據(jù)需求及接入標準，另一方面技術架構將向“云邊協(xié)同的運控運維一體化系統(tǒng)”迭代演進，以及數(shù)據(jù)的開放性、友好性會大幅提升。

（4）隨著綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享服務技術的成熟推廣，傳統(tǒng)封閉的綜合監(jiān)控系統(tǒng)與設備檢修管理系統(tǒng)的業(yè)務閉環(huán)將成為可能，將大大提升管理效率和質(zhì)量。

5結語

當前針對單專業(yè)設備和單業(yè)務場景的城市軌道交通車站機電設備智能運維技術方案較多，前期投入和后期維護成本過高無法規(guī)模化推廣。本文提出基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的機電設備智能運維方案，以綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)上云及共享服務方案為基礎，利用時空大數(shù)據(jù)和場景大數(shù)據(jù)的核心理念，創(chuàng)新性地提出機電設備智能運維18種數(shù)據(jù)應用場景和4項價值及趨勢展望，可為城市軌道交通業(yè)主單位和業(yè)界承包商提供參考。作者簡介：羅昌權（1978-），男，四川仁壽人，深圳市地鐵集團有限公司工程師，研究方向：軌道交通控制技術和企業(yè)數(shù)字化轉型技術應用及趨勢研究。

參考文獻

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作者:羅昌權 單位:深圳市地鐵集團有限公司