基于大数据的城轨信号系统线网智能运维平台分析

许珲 朱卓瑾 赵帅

浙江众合科技股份有限公司，中国·浙江 杭州 310051

大数据；城轨信号系统；线网智能运维平台

1 引言

城轨线路的不断增多，必须加强城市轨道交通信号系统的建设，满足其实际运营需求。该系统具有较强的网络化、智能化、信息化和集成化特征，能够有效保障人们的乘坐安全性与舒适性。因此，应该对其功能进行不断优化，防止对旅客输送效率产生影响。在车站、控制中心、列车和停车场等各个场所当中，信号系统设备类型也具有差异性的特点，尤其是随着设备类型的增多，这也给运维工作带来了新的挑战。维护支持系统的独立设置，是当前城轨信号系统运行的基本特点。但是，其在资源配置与共享中存在局限性问题，不利于系统运行效率与可靠性的提升。线网智能运维平台的构建，能够有效解决上述问题，以大数据技术为依托，打破信息壁垒。

2 线网智能运维平台的功能需求

为了有效监督控制中心设备、车辆段设备、车载设备和车站设备等，线网智能运维平台必须具备自诊断能力和自检功能，能够对其中存在的问题进行及时报警，帮助维修中心采取紧急应对措施。集中报警与操作记录功能的实现，则能够明确操作员的操作流程，通过历史数据回放能够自动存储相关维护信息，保障系统运行的可靠性。管理与指导运维工作人员，也是线网智能运维平台不可或缺的重要功能，通过设备错误信息的及时获取与反馈，通过指令引导的方式开展故障排除工作，在下发运维信息时也能够远程操作。保障监测设备的智能化功能，能够实现及时报警和统计，同时分析维护信息，为维护管理计划的制定提供依据[1]。线网智能运维平台的功能如图1所示。

图1 线网智能运维平台的功能

3 线网智能运维平台的场景

感知、规则、理解、预测和闭环，是线网智能运维平台的主要阶段，其示意图如图2所示。

图2 线网智能运维阶段

监测信号设备是感知阶段的主要工作，其能够通过计算机及时获取设备状态和运行情况，同时管理离线设备、在线设备和库存设备，满足线网级运维工作需求；定义设备的告警阈值和预维护，是规则阶段的主要工作内容，在此过程中需要对运维经验进行总结与分析，同时分类处理故障问题，编制系统规则；理解信号设备是理解阶段的主要工作内容，需要以人工智能和大数据为支撑，包括维修维护数据、运行数据和运维场景等[2]。为了满足线网级智能算法的要求，还应该对系统维护与管理经验进行深度学习，从而满足不同类型设备的运行需求。预测设备未来情况是预测阶段的主要工作，其依据主要是数据理解，能够满足预先维护与预先告警的工作需求，增强系统运行的可靠性，防止出现重大故障问题；对于运维系统、管理和数据采集的优化是闭环阶段的主要工作内容，能够满足软硬件的优化需求。

4 基于大数据的城轨信号系统线网智能运维平台架构

4.1 数据采集层

对于相关设备监测信息的采集需要借助于MSS 系统实现，包括联锁子系统设备、转辙机、DCS子系统设备、车载设备、计轴设备和ATP/ATO 子系统设备等。对上述信息的汇总则需要依靠自建传输网络，为了使线网维修中心快速获取信息数据，还应该构建运维私有云[3]。在ATP 子系统当中，运维信息包括设备的运行状态、工作状态与通信状态等；在微机监测系统当中，运维信息则包括进路信息、工作状态和节点设备状态、工作站离线报警等；在DCS 系统当中，运维信息包括链路状态信息、交换机工作状态和网管信息等。

4.2 接入层

通过线网运维私有云的构建，实现各线维修中心的快速接入，信号系统的运维信息能够及时得到上传[4]。对于上述信息数据的处理则由接入层完成，包括聚合计算、解析数据协议并编解码、数据的存储与剪切等，向智能运维大数据平台进行上传。

4.3 智能运维大数据平台

对接入层上传的信息进行接收并通过数据信分析、数据管理和交互式查询等方式进行处理。在相关数据库的构建当中，需要对数据进行仓储处理。城轨信号系统的设备维护与诊断信息，通过智能运维大数据平台进行采集，本地存储、解析和分发数据时借助数据采集服务器，有效提取运维数据。其中，主要包括报警信息、记录信息、模拟量与开关量监测信息、维护信息和运营信息等，预处理并分类存储相关原始数据。向应用层的服务器进行传输时，还应该在消息队列当中完成数据的存入，明确不同数据的类别特征[5]。通过收集并整理设备的信号逻辑故障，能够加快专家知识库的构建，从而优化故障诊断知识系统，增强系统运行的可靠性。

4.4 应用层

运维管理和运维业务应用是应用层的主要模块构成。对于相关设备的管理需要借助运维业务应用，对平台的分析结果进行整合，为设备故障统计、趋势预测、状态监测、异常报警和可靠性评估等提供保障。成本管理、检修维护流程的制定、智能维护指导和维修规程的制定等，是运维管理的主要功能，在分类处理数据时需要对运维人员和维修工区进行划分。

4.5 展示层

运维管理展示和运维业务展示，是展示层的主要模块构成。在信号系统线网维修中心的构建中，可以按专业进行处理，在制定线网统一标准和设备维护指导时，则应该获取相应的权限。信号机专家工作站、连锁专家工作站、运维工作站、ATP 设备专家工作站和ATS 设备专家工作站等，是工作站的主要组成。而备品备件管理工作站、检修管理工作站和智能排班管理工作站等，则属于运维管理展示的基本组成。

4.6 安全性评估

为了增强线网智能运维平台的安全性，应该对其数据、边界、透明和访问等进行有效控制[6]。数据容灾技术和数据加密技术，在数据安全保障中的应用较多，对于边界问题的处理则通常需要依靠身份认证，对访问集群进行有效限制。审计管理技术和权限控制技术的应用，能够有效增强访问安全性；运用日志审计等技术增强透明安全性。

5 结语

加快城轨信号系统线网智能运维平台的构建，是当前城市轨道交通发展的必然趋势，能够有效保障系统运行安全性与可靠性，提升城轨运行效率。应该在线网智能运维平台功能需求和场景构建的基础上，明确数据采集层、接入层、智能运维大数据平台、应用层和展示层的架构特点，同时做好安全防护工作，防止重要数据信息的丢失或者损坏。

图3 基于大数据的城轨信号系统线网智能运维平台架构