机务智慧检修集控调度平台研究

徐桢

(朔黄铁路机辆分公司,河北肃宁 062350)

1 概况

我国铁路运输行业迅速发展,在铁路运办理企业管理制度逐渐完善的背景下,基于智联、物联的技术支持,铁路企业自身智能化管控日渐成熟、智能物联技术不仅可以提高企业自身的服务质量,同时在铁路企业日常生产管理中也能起到重要的作用,也是企业生产管理质量提升的必备因素,透视生产全息数据,利用物联技术、大数据分析技术引导企业生产智能化管理,是当前信息时代企业发展的主流趋势[1]。

2 研究内容及预期目标

机务智慧检修集控调度平台的建设特色和发展趋势基于检修车间现有的相关基础设施进行改造升级,包括将照明设施、空调设施、风源实施及其他相关现有设施,通过使用加装控制传感器、专用通讯网络、无线定位、红外感应、语音识别、视频等技术把机务检修生产管理中的五大要素“人”“机”“料”“法”“环”信息与网络连接起来,进行数据信息交换和通讯,通过服务端云计算的分析和统计实现对生产管理五大要素智能化识别、定位、跟踪、监控和管理,从而真正让车间变成信息无所不在、无所不通的全数字化、信息化的智能化数字车间,满足了机务检修管理中安全监控、指挥调度与及时获取生产决策辅助信息的需求,通过增加智能手环的应用增加对车间的人性化管理,提高车间集控维度。

智慧检修集控调度平台包含智能照明系统、风源控制系统、库门管理系统、中央空调控制系统、天窗综合控制管理系统,五大子系统。平台提供对数据的管理功能,对接入的实时数据以及关系型业务数据进行统一的管理。实现对数据的整合加载,建立业务数据与实时数据的关联组合,实现对数据的处理,清洗,加载。可对加载的数据进行数据整合,通过sql可视化拖拽的形式构建多维数据集,提供可视化服务。通过智能化升级改造后可以实现自动控制为主、人工控制为辅的全新功能。采用强弱电一体化、软硬件一体化、本地异地云一体化技术、构建用户云控能源中心,实现控、管、维一体化。实现通过数据采集器和传感器、智能网关等设备实时监控正常运行设有报警信息的监控节点,并在地图上标志状态;运行异常有报警信息的监控节点,并且实时通过移动端或PC端进行提醒处理。该系统实时对制冷主机、循环系统、末端系统的运行状态、运行参数、能耗情况实时统计分析,同时实现远程对空调主机的启动和停止。可点击冷冻循环泵、冷却循环泵、冷却塔风机等设备进入相应控制画面[2]。

3 实施方案

通过智慧检修集控调度平台的建设,实现库内降温装置、库内照明系统、视频监控系统及控制系统有效集成的关键技术,包括智慧集控分析决策平台、工业物联支撑平台、中央空调控制系统、照明控制系统、风源控制系统、视频分析系统、库门控制系统等组成,实现的工艺水平包括:所有设备设施的启动及关闭均由物联系统及大数据平台自动控制操作,通过对库内降温装置、照明装置及屏显等设备的控制资源整合,引入温感、光感及定时等自动控制系统,实现检修库内设备设施的自动化控制,在降低人工管控成本的同时,切实提高检修库智慧化水平,通过进一步整合设备设施的集控资源,做到“智能控制、集约管理”。

3.1 集中控制支撑平台建设

平台支持丰富的数据源连接,实现多样数据整合;支持智能的表间字段关联,多种关联方式搭配使用;支持表与字段名称智能转义,增强数据可读可用性。从数据采集到数据处理,再到数据的存储和管理,平台采用完善的数据管理策略为前端的业务自由探索数据分析提供了强大的数据支持。除了传统业务分析的接入,为了服务所有的工业、环境类传感器使用者,使传感器数据的接入、存储和展现变得轻松简单,平台还提供物联数据的接入,平台支持从外部系统或设备终端接入传感类型、XML类型、对象等类型感知数据,并对感知数据按照协议需求进行解析,为用户提供高效的、稳定的数据采集和数据解析服务;智能接入组件实现平台的数据接入、数据存储、状态监测报警、数据发布等模块功能,支持HJ212、OPC-UA、Http、MQTT等多种数据协议。(平台框架如图1所示)

图1 平台框架Fig.1 Platform framework

3.2 统一数据中心建设

平台数据中心以信息资源整合为重点,以大数据应用为中心,完整的全链路数据采集、校验与整合服务。

3.3 数据分析挖掘服务

平台可接入多种数据来源,包括了终端的用户行为,后端服务器日志和业务数据,全面采集前端、后端和历史产生的所有数据,涵盖现有控制系统数据,支持多种埋点方式,为现场管理建立完整数据仓库,深度挖掘融合数据价值。灵活扩展分析能力,开放平台接口,实时访问数据,无缝对接三方系统,实现企业端到用户端的深度分析需求。

3.4 统一对外对接服务

能力开放平台为平台用户提供核心业务能力输出、支撑用户业务二次开发的技术平台。平台建成一套整合各个系统接口,提供统一、安全的输出接口,实现“对外能力开放,对内服务集成”,以云PaaS的架构,面向最终用户,提供核心支撑能力。

3.5 物联网设备接入

提供多种接入方式及接入协议,实现物联数据通过云端接入数据,满足中央空调、风源设备、照明、库门所有的设备协议对接,并为复杂的网络环境提供缓存与边缘计算能力。

3.6 设备资产及数据集市建设

配置设备资产的元数据,包括设备类型、设备属性、设备报警、各个模块重复使用的属性等基础配置,构造工业物联网资产模型。

提供对数据的管理功能,对接入的实时数据以及关系型业务数据进行统一的管理。实现对数据的整合加载,建立业务数据与实时数据的关联组合,实现对数据的处理,清洗,加载。可对加载的数据进行数据整合,通过sql,可视化拖拽的形式构建多维数据集,提供可视化服务。

3.7 规则引擎组件

自定义设计可根据用户的实际需要自行设计相关流式计算规则,相关节点包括触发器、脚本判断、时间判断、添加报警、消除报警、下发指令,延迟队列、发送消息等流程节点。通过自定义的规则设计可适配大量流式计算场景,满足对时序数据的流式分析,根据不同的场景达到对数据的处理功能。可实现以下主要操作:

可根据触发器设置触发条件,包括事件周期、点位超标条件、连锁条件等,实现负责的告警规则策略配置,实现复杂报警。规则引擎中可订阅消息网关中到数据,并将处理后的数据转发到指定的地方,如: 发送消息通知,推送到MQ,保存数据库等。支持标准sql语法与拓展函数,支持聚合函数,窗口函数。可对接入的点位数据进行函数的封装包装,支持对单点位的函数计算,以及多点位的联合计算,通过规则引擎计算后,将计算结果进行数据转发。对有权限进行反向控制的点位,可根据需要进行控制的点位,配置触发条件,以及反向控制的点位值等进行点位进行反控[3]。

3.8 时序见解组件

提供对时序数据的分析,可根据时序数据,在看板上对数据进行时间范围内,数据的对比、数据的函数运算,加载历史数据进行计算和分析。支持单个点位两年数据的即时分析查询,可支持不同的泳道方式查看,可支持对数据迁移的对比,支持对一段时间内数据的统计分析,包括最大值,最小值,平均值,标准差等函数操作,可支持对已经添加的分析点位批量删除,支持对分析的数据进行框选操作。

3.9 可视化组件-大屏、图表、报告设计

提供海量数据实时在线分析服务,支持拖拽式操作、提供了丰富的可视化效果,可以帮助轻松自如地完成数据分析、业务数据探查、报表制作等工作。可支持报表制作,涵盖行列筛选、普通/高级过滤、分类汇总、自动求和、条件格式等数据分析功能,提供数据报告模板设计器,用户可整合看板图表,工艺组态图以及外部链接等进行排版设计,完成报告模板的多页面整合显示。同时数据报告设计器本身支持丰富的样式主题和组件,实现报告页面的可视化配置,包括指标卡、趋势图、雷达图、筛选器、网页嵌入组件、表格、饼状图、图片等图表组件,并可以配置报告参数、生成计划周期性生成报告,并提供在线查看、下载历史报告的功能。

3.10 外部数据集成服务(数据融合)

平台提供数据集成、数据开发和数据服务多方位的数据服务,对数据进行传输、转换和集成等操作,从不同的数据存储引入数据,并进行转化和开发,最后将处理好的数据存放到数据仓库。

4 效益预测

智慧检修集控调度平台通过接入大数据平台检修管理系统,实现多维度展示智能车间画像、智能车间设备分析展示与预警、车间照明智能控制、风源智能控制管理、库门智能预警管理、空调智能控制管理、天窗智能控制管理、职工智能手环应用拓展及多平台联合智能分析与集中控制,从而真正让车间变成信息无所不在、无所不通的全数字化、信息化的智能车间,智慧检修集控调度平台的建设通过智能化管控,大大节约人力成本、节约设备耗电、进一步规范车间运维流程,满足了企业生产安全监控、指挥调度与及时获取生产决策辅助信息

建立智慧检修集控调度平台,可以统一车间设施资源监管、通过建立运维资源监管,规范运维管理流程及统一的平台管理流程;实现车间机电设备智能控制及异常状况及时预警和故障的精确报警;实现日常检修车间内工作监管系统化、标准化的闭环工作流程,提高运维工作协同处置效率,是实现铁路信息化的“主动监控、集中管理、自动化运维”的一体化运维目标的基础,也是全面提升信息化运维水平的技术保障。智慧检修集控调度平台的建立可以减少和杜绝生产安全风险,提升企业品牌形象,为打造超一流企业奠定坚实的基础。