基于城轨云的城市轨道交通综合监控系统维修管理子系统设计

林维河 董一帆

摘 要：综合监控系统是根据轨道交通线路特点和技术发展情况量身定制的大型综合自动化项目，使用综合监控系统能够实现城市轨道交通信息互通、资源共享，并提升城市轨道交通运营的自动化水平以及安全性、可靠性、响应性，达到减员增效的目的。基于城市轨道交通综合监控系统维修管理模式，介绍了综合监控系统维修管理子系统的硬件构成、软件构成、功能实现以及主要流程，希望能为相关研究提供参考。

关键词：云计算;综合监控系统;维修管理

0 引言

综合监控系统通过与相关系统的接口，接收车站环控、水泵、电扶梯、BAS等机电系统设备上传的设备运维信息，并根据设备专业的运维管理需求，在车站、段场或中央设置运维终端，提供集中的设备运维状态监视和综合监控系统自身运维诊断监测等相关运维管理功能，并具有故障统计、打印等功能，方便设备维护，帮助运营维修人员更方便、高效地完成维修工作。

1 维修管理模式

维修调度根据综合监控系统及相关子系统设备故障信息的严重程度，安排自动化维修工区各种临时抢修计划;自动化维修工区设置维修值班瘦客户机，负责监视本系统的设备状态，发现故障后基于故障诊断工具确定故障位置，然后派维修人员前往现场维修。

2 维修管理子系统构成

2.1    硬件构成

维修管理子系统由城轨云提供云资源，主要由1套维修管理虚拟机、5套云桌面、2套打印机、5套维修管理便携式计算机等组成，其中存储由云平台FCSAN存储提供。在全线自动化维修工区设置1套维修工区瘦客户机和1套打印机。维修管理子系统构成如图1所示。

2.2    软件构成

维修管理子系统基于B/S架构，结合综合监控数据实现设备的智能维护和维修功能，主要功能模块包括：集中告警模块、设备管理模块、在线监测模块、故障回溯模块、故障预警模块、统计分析模块、自诊断模块。

维修管理子系统软件遵循以下原则：（1）系统的易用性。遵循易用原则，操作界面友好，具有易懂的提示信息，并支持健全的用户验证机制，保证系统访问安全性。（2）系统的可拓展性。系统采用模块化设计，充分保证系统的灵活性和可拓展性。（3）系统的兼容性。系统兼容各主流操作系统，可跨平台实现系统的搭建和部署。（4）系统的智能性。充分使用设备的历史数据进行人工智能分析，科学预测故障。（5）系统实现的先进化。采用先进的技术框架以保证系统的健壮性。（6）系统运行的高效性。有周密的历史数据处理机制，保证系统在大数据量的情况下高效运行，保证系统的历史数据能够长期存放以备查询分析。

3 维修管理子系统功能

3.1    集中告警

集中告警包含对综合监控系统设备、供电设备、变频器、应急照明电源、通风空调、给排水设备、自动扶梯、电力监控设备、火灾自动报警系统设备、环境与设备监控设备、门禁设备、站台门设备、防淹门设备等的告警实时展示，展示内容包括设备编号、设备名称、专业、类型、车站、设备位置、告警点位、告警描述、告警时间、告警级别、告警状态;具有分专业实现对全线各类机电设备及电力设备监控的复示功能;能定位故障;能够对故障报警进行分类，以不同方式显示;有基于地理位置分布的设备故障显示图;能自动生成故障统计报表。

集中告警的流程：开始→实时监测设备→设备告警（如未告警则回到“实时监测设备”环节）→显示设备告警信息→告警确认并关闭告警→结束。

3.2    设备管理

设备管理是围绕地铁设备全生命周期，记录和维护设备基本信息的管理模块，包括对设备基本信息的录入、新增、删除和更新的操作，是智能运营维护系统中不可缺少的重要组成部分。设备基本信息应尽可能全面且准确地涵盖设备的技术参数、投入及运行状态、位置分布、管理负责部门和供货商情况，为了解和维修设备提供数据支撑。

设备的基本信息包括：设备编号、设备名称、设备专业、设备类型、设备位置、设备分类、规格、重量、功率、单位、采购日期、投用日期、供应商信息、品牌、出厂编号、生产日期、出厂日期、设备外观和设备运行状态信息。

设备外观除了设备的2D图片展示，也可依托于BIM技术，接入设备三维模型，实现设备及其包含主要部件的轻量化三维显示。

3.3    设备状态监视

设备状态监视结合综合监控设备状态实时数据，对维修管理子系统中的设备实时状态进行关联和显示，同时对全线提供Web访问功能。设备状态监视具有及时性、可靠性和准确性的特点，为维修人员及时发现和处理问题提供了依据，能够保护地铁设备安全，为地铁安全运营提供保障。

设备状态监视涵盖电力监控系统、环境与设备监控系统、火灾自动报警系统、站台门系统和门禁系统等，对这些系统所包含的设备进行实时状态监测。

3.4    故障回溯

当设备出现故障时，故障回溯模块不仅能列出故障发生的时间、故障等级和故障描述，还能结合故障前后设备的电流、电压等AI值，提供这类数值在单位时间（单位：min）内的变化情况，方便运维人员全面了解和分析故障。故障回溯的AI值采用折線图和仪表盘等多种可视化形式呈现，主要涵盖的子系统包括电力监控系统、环境与设备监控系统、自动售检票系统和站台门系统等。

故障回溯的流程：开始→查看设备故障→选择所需回溯的故障信息→选择DI、AI点位→选择回溯时间段→显示回溯曲线→结束。

3.5    故障预警

综合监控系统采集了地铁日常生产运营中各种设备和系统产生的海量的状态和操作数据，智能运维系统利用这些采集到的数据，根据设备机理或利用机器学习技术，建立设备故障预警的规则或模型。在设备发生故障前提前预知，提供检修依据，促使检修向状态修转变。

故障预警不仅实现了对设备健康状态的监测，还能指导运维人员关注重点劣化设备，合理安排维修计划，延长设备寿命。

故障预警的流程：开始→添加预警任务→选择设备→选择预警模型→设备预警监测→设备预警（如设备未预警则回到“设备预警监测”环节）→显示预警信息→结束。

3.6    统计分析

统计分析的主要任务是统计设备的数量、构成、使用程度，以便挖掘设备的潜力;研究设备的故障和维修情况，为编制设备的维修计划提供依据;导出统计报表。统计分析主要包括全线设备构成统计和设备故障情况统计。

全线设备构成统计包括線路站点数量统计、各站点设备数量统计、各专业设备数量统计、在线/离线设备数量统计、A/B/C类型设备数量统计等。

设备故障情况统计包括各站点故障设备总数统计、不同专业下故障设备数量统计、同专业不同类型下的故障设备统计、不同故障类型的设备数量统计、各专业月/季度/年平均故障个数统计等。

3.7    综合监控自诊断

自诊断模块主要针对综合监控各子系统的接口、数据、运行硬件环境、自身软件模块进行诊断和打分，具体表现在如下方面：收集综合监控系统与各子系统的通信报文，完成对报文的分析，实现对网络连接情况和各子系统接口的诊断;完成对综合监控系统软件自身的各功能模块进程运行情况的监测;完成对综合监控系统硬件设备各项指标的体检[1]。

同时，自诊断模块也能作用于故障定位和维修提议。当故障发生时，自诊断模块可通过对接口数据的分析，完成从数据传输层到应用层的诊断，把控设备可能发生故障的每一个节点，快速定位出设备发生故障的根本原因。自诊断系统分析出设备故障的根本原因后，能列出故障的时间、地点、问题描述，并结合智能运营维护系统的故障管理模块提供有效的解决方法。

综合监控自诊断的流程：开始→采集综合监控指标信息→分析指标数据→诊断异常（如诊断非异常则回到“采集综合监控指标信息”环节）→分析异常原因→显示异常信息→维护建议→结束。

4 结语

综合监控系统维修管理功能以地铁机电设备为中心，通过对设备数据的收集，利用大数据进行分析，对设备的投入使用、智能诊断、故障分析、健康评估、故障处理、维修保养进行智能化的运维管理。

[参考文献]

[1] 龙丽姮.轨道交通综合监控系统维护管理功能的实现[J].自动化应用，2012（5）：28-29.

收稿日期：2021-09-02

作者简介：林维河（1990—），男，广东惠来人，硕士，工程师，从事轨道交通云平台、大数据平台、自动化系统和城镇综合管廊监控与报警系统设计工作。