基于大数据的智能监测电务故障应急管理研究

范东明，张兵建，黄蒙涛

(卡斯柯信号有限公司，上海 200071)

1 概述

随着信息化进程不断加快，与行业相关的信息数量也在不断增多，同时各种信息的变化以及信息与信息之间的关系更为复杂，依靠原有技术条件很难对信息进行准确的处理，这就需要利用大数据分析技术对海量数据进行集成、筛选、分类、处理，借助相关分析工具挖掘出对决策者有用的信息。在处理突发性事件过程中，将海量的数据通过云计算技术进行分析，其结果能反映出数据集合间的深层含义，让突发事件的处理能够有所依据，以达到最优的处理效果。

随着铁路信号设备大量投入使用及设备维护周期的到来，为规范铁路发生自然灾害、火灾爆炸、铁路交通事故、设备故障等险情时的铁路信号设备应急抢险程序，提高应急处理能力，保证准确、迅速地处理与信号设备相关的灾害、事故和故障，减少对铁路运输生产的影响，并按照以人为本、安全第一、预防为主，统一领导、集中指挥、专业负责、分级管理，分工协作、快速反应、紧急处理的原则，不断提高对铁路信号设备的应急处理能力，保证铁路运行安全有序，研究一种基于智能监测的标准化电务故障应急指挥管理办法显得十分重要，也是今后铁路智能控制的一个主要研究方向。

计算机技术、网络技术在铁路电务管理领域中已经得到广泛应用，对不断提高电务设备维护、管理和决策水平，保障铁路运输安全，提高铁路运输效率提出了更高的要求。本文研究的标准化电务故障应急指挥管理办法应用是在电务生产调度指挥信息系统的基础上，与信号集中监测的智能监测进行整合，为电务故障应急指挥提供便利的技术平台。本文对该应急指挥管理方法的详细步骤及应用实现做出了介绍说明。

2 电务故障应急指挥系统结构

该系统建立在电务生产调度指挥系统平台基础上，结合了信号集中监测智能诊断信息，形成了智能分析、综合数据、流程管理的标准化电务故障应急指挥系统。

由信号集中监测系统通过中心接口将智能诊断信息送至数据库，并通过服务器运算形成故障报警的分析结果，直观展示给电务调度指挥人员；通过安全的网络隔离，实现了移动物联网的接口，从而可以通过GIS 地图直观展示现场人员所在位置、历史行走路线，由现场作业人员可以实时反馈现场故障处理情况，实现了实时跟踪、准确盯控。其系统结构如图1 所示。

图1 系统结构Fig.1 System structure

3 应急指挥管理方法概述

应急指挥管理方法根据监测中建立的故障诊断分析模型，通过现场道岔监测设备、环境监测设备、视频监测设备和数据采集模块将智能监测中的信息数据输送到站机服务器，智能分析模块通过数据采集模块接收监测信息数据，并对该监测信息数据进行分析。当监测指标不在设定范围值内时，服务器生成报警信息，报警数据分析模块对获取的报警信息进行分析、推理，并将给出故障报警分析、推理结果。

利用铁路信号集中监测系统实时采集收集信号设备电气特性数据的既有功能，并结合高效的数据交互技术、数据存储技术，实现实时将整个铁路局海量信号设备的状态报警信息进行获取，并且存储在结构化数据库中。

调度中心指挥人员根据报警信息启动应急指挥管理程序录入故障基本信息，包括：故障所在站、故障设备、故障描述等。进入故障处理过程，系统自动关联车站基本信息、车站站场图、设备信息、应急流程图信息、应急备品信息，系统提供应急处理基本流程卡控，实时记录故障发生时间并给予相应提示。

通过应急指挥系统提供完备的故障通知手段和安排应急队伍的科学方法，根据GIS 地图对人员、车辆实时定位，确定最优应急路线。系统提供登记/销记运统46 模板，方便故障处理人员准确填写。处理故障时系统提供相应的故障处理流程图，流程图的每个节点都标有风险提示和操作注意事项；提供故障设备的设备原理图，设备技术图、设备配线图、根据不同设备的电气特性属性表进行配置，即三图一表功能；此外还有设备照片信息、备品备件信息、设备以往的检维修记录、设备以往出现的过的故障信息等。系统提供处理故障过程中记录测试数据功能。故障处理完毕后，系统可以自动生成故障分析报告、自动填写故障日志。

此应急指挥管理办法包括以下特点。

1）智能监测手段保证报警准确

系统通过汇集各系统各设备的基础数据，保证有效对设备进行监控的同时，采用智能分析算法对监测数据进行分析，并作出准确的判断，快速、准确地定位故障。

2）严格的流程卡控使应急指挥处理故障的效率更高

根据系统提供的流程进行应急指挥可以实现：统一领导、集中指挥、规范有序、分级管理、快速反应、紧急处置，信息共享、资源共用的原则，提高对设备的应急处理能力。

3）根据GIS 地图对人员、车辆实时定位，确定最优应急路线

系统通过定位终端如手机、GPS 设备等，实时显示人员、车辆位置、活动范围,并在人员、车辆等实时位置和目的地之间合理规划一条最佳出行路径，提高应急作业人员和车辆的出行效率。

4）提供全方面的应急数据，为应急指挥、处理故障提供强有力的数据支撑

系统不但提供了应急指挥必须的人员、车辆、设备照片、备品备件、设备检维修记录、设备故障记录等信息，还提供了设备原理图、技术图、配线图、电气特性表，并通过计算机手段使三图一表合而为一，使应急指挥人员更方便的查询故障设备信息从而为处理故障提供了可靠的依据和方法。

5）自动生成故障分析报告、回填故障数据使得记录更加方便，提高指挥人员工作效率

通过计算机在故障处理过程中记录的基础信息根据报告的固定格式自动填充故障分析报告内容，也可以将故障信息自动录入系统的故障问题库中，从而简化使用人员的工作量，提供高工作效率。应急指挥管理方法流程如图2 所示。

4 应急指挥系统的实现及应用

电务故障应急指挥系统利用数据平台技术，结合云计算综合信息查询，实现了设备信息、应急人员、应急预案、应急指挥流程、应急交通线路、应急备品、应急通信器材的组织指挥，结合信号设备监测平台数据分析实现快速故障定位，形成应急指挥信息平台及应急信息快速调阅，对故障应急进行全方位信息支持，提高应急指挥效率，缩短故障恢复时间。

电务故障应急指挥系统通过故障诊断及预警分析技术实现故障和隐患的自动定位及原因分析。并将分析范畴从单车站单类型的智能分析拓展至中心车站一体化；车地一体化；信号通信一体化；室内外一体化；跨专业、跨系统、跨站的智能分析。实现电务与外专业结合部的监督，例如电务与工务、电务与供电、电务与车务；实现电务内部的跨系统监督，例如列控与ZPW-2000A 系统的轨道占用一致性监督，限速命令闭环监督；实现跨站智能分析，例如站联电路的故障诊断；实现车地联合分析，例如车载掉码故障分析；实现信号通信结合分析，例如CTC 通道中断故障分析；实现室内外联合分析，例如区间轨道故障红光带分析。

图2 应急指挥管理方法流程图Fig.2 Flow chart of emergency command and management method

电务故障应急指挥系统通过互联网GIS 地图信息技术，快速定位应急专家及抢修维护人员位置、定位应急抢险车辆，实现应急车辆最优行进路线快速接送应急人员、应急备品，并通过最优路线快速抵达故障抢修现场。可以大大缩短故障应急处置的时间，并且方便维护调度员进行故障应急指挥。在此基础上提供设备原理图、技术图、配线图、电气特性表，并通过计算机手段使三图一表合而为一，使应急指挥人员更方便的查询故障设备信息，从而为处理故障提供了可靠的依据和方法。

通过移动互联网和手持终端视频摄录及传输技术，将设备维修作业利用手持终端实现故障现场和指挥中心进行实时视频的无缝对接，让应急指挥中心技术专家可以同步查看故障抢修现场及设备维修作业的具体过程，并通话进行直接的技术指导。同时系统提供完整的故障处理流程，包括：启动应急、故障信息通知、安排应急队伍、登记运统46、处理故障、联锁试验、故障销记，最后自动生成故障报告，通过标准化的流程可以更好的辅助调度人员快速找到故障原因，排除故障。

电务故障应急指挥系统中建立了故障处理专家库，按设备或故障现象分类，将技术专家处理故障的经验、方法，通过系统进行积累和固化，故障发生时相关人员按标准流程对故障进行判断和初步的原因分析。应急故障处理过程由故障处理流程图、故障指挥流程图和交互式互动功能组成，技术专家可根据经验对各类故障处理的流程不断优化或升级，通过流程分支的形式形成系统与用户的互动，便于快速直观的判断故障原因和处理故障。

系统中建立抢险人员电子台账（班级、车间各值班点台账；抢险人员技术台账；主要设备厂家及技术人员台账；现场干部分布台账），台账具备静态和动态管理功能，静态台账为原始录入数据，动态台账可根据值班人员及现场干部登陆系统时自动形成。为故障处理和应急指挥提供准确有效的人员位置及联系方式信息。应急指挥系统处理界面如图3所示。

图3 应急指挥处理界面Fig.3 Emergency command processing interface

5 总结

综上所述，利用大数据的应急管理，不仅能提高决策的准确性和科学性，同时也能在预防突发事件方面做出巨大贡献。基于大数据的电务故障应急指挥系统及指挥方法，极大的改善了故障处理现场“情况掌握困难”、“技术指导困难”、“技术资料查阅困难”的现状，提高了维护作业的准确性和故障处置效率。减少了各业务之间信号调用的复杂度，只需一个人就可以实现对所有系统的调度，大大减少操作人员的投入；“可见及所得”的可视化操控模式，提高了操控的准确性。为铁路应急指挥提供有效的技术支持，提高对突发故障的预测预警能力，降低和减少突发故障造成的损失，具有良好的间接经济效益。