董曉婷

(上海申通地鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心,201103,上海∥工程師)

?

電梯作業(yè)管理與在線監(jiān)測系統(tǒng)的移動化作業(yè)研究

董曉婷

(上海申通地鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心,201103,上?！喂こ處?

結(jié)合當(dāng)前上海軌道交通電梯設(shè)備的管理現(xiàn)狀及存在的主要問題,提出了建設(shè)一套移動化的電梯作業(yè)管理與在線監(jiān)測系統(tǒng),并從系統(tǒng)的業(yè)務(wù)架構(gòu)、功能、移動化內(nèi)容、配置及性能方面分別進(jìn)行了闡述。通過作業(yè)管理子系統(tǒng)與在線監(jiān)測子系統(tǒng)的相結(jié)合,增強(qiáng)電梯設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控力度,提高現(xiàn)場作業(yè)效率,對地鐵電梯運(yùn)營管理水平的整體提升有參考意義。

地鐵；電梯; 作業(yè)管理; 在線監(jiān)測; 移動化

Author′s address Technology Centre of Shanghai Shentong Metro Group Co.,Ltd., 201103,Shanghai,China

隨著城市軌道交通路網(wǎng)規(guī)模的逐步擴(kuò)大,客流量的急劇增加,上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)營生產(chǎn)、客運(yùn)、調(diào)度指揮和應(yīng)急處置等方面都有新的需求。以電梯為例,由于“4月2日靜安寺地鐵站自動扶梯逆行事故”產(chǎn)生了重大社會影響，故對運(yùn)營公司的電梯現(xiàn)場管理及委外單位的保養(yǎng)監(jiān)督等方面都提出了新的管理要求。根據(jù)上海市人民政府令第25號文及上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局滬質(zhì)技監(jiān)特[2015]56號文的明確要求,電梯使用單位在電梯使用過程中需加強(qiáng)車站巡視、設(shè)備維修的監(jiān)控及維修過程中的履歷信息管理,以滿足電梯維護(hù)的質(zhì)量過程控制的需求,保障電梯設(shè)備的正常運(yùn)營。

1 研究意義

現(xiàn)有電梯作業(yè)與設(shè)備監(jiān)測管理制度存在著很多問題。

電梯設(shè)備作業(yè)管理制度存在的問題包括:

(1) 大部分線路采用以紙張記錄作業(yè)的信息、再將數(shù)據(jù)人工錄入電腦存檔的方式。不僅耗工費(fèi)時，而且設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)的真實(shí)性得不到保證,監(jiān)督功能難以實(shí)現(xiàn)[1]。

(2) 部分線路使用單機(jī)版的作業(yè)管理系統(tǒng),和其他外部系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度不夠,無法進(jìn)行系統(tǒng)間信息的交互和共享，不能滿足過程管控的專業(yè)化管理要求。

電梯設(shè)備監(jiān)測管理制度存在的問題包括:

(1) 目前上海地鐵的EMCS(車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng))在車站控制室通過無源干節(jié)點(diǎn)信號傳送的方式對電梯設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視。該種方式需要敷設(shè)專用的通信線纜,會破壞車站既有站臺、站廳的外立面結(jié)構(gòu),并且獲取到的信息量較少。

(2) 各電梯廠家雖建立了自己的遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺,但如果僅通過該平臺對地鐵電梯設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測,則運(yùn)營方只能獲取經(jīng)過轉(zhuǎn)發(fā)的信息。這樣使得監(jiān)測內(nèi)容的可控性較差，且監(jiān)測內(nèi)容的獲取會存在一定的延時。

本文在研究電梯作業(yè)管理與在線監(jiān)測系統(tǒng)本身的同時,對其在移動化應(yīng)用方面應(yīng)具有的特性做進(jìn)一步探討,具體研究意義如下:

(1) 電梯移動化作業(yè)可強(qiáng)化現(xiàn)場作業(yè)的規(guī)范度,通過移動作業(yè)定位點(diǎn)的NFC(近距離無線通信)識別解決作業(yè)人員到位率;可根據(jù)車站設(shè)備臺賬自動在移動終端列出作業(yè)信息,提升現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量。

(2) 現(xiàn)場作業(yè)移動化代替了現(xiàn)場帶單作業(yè)。作業(yè)信息通過移動終端傳輸?shù)胶笈_管理系統(tǒng),一次性的信息錄入使得作業(yè)效率得到提高,且采集的信息更為全面、準(zhǔn)確。

(3) 在線監(jiān)測系統(tǒng),能在第一時間獲取現(xiàn)場電梯實(shí)時狀態(tài)、報警信息、服務(wù)狀態(tài)等大量一手?jǐn)?shù)據(jù),并通過可視化的數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析,使移動化終端的使用、告警信息更及時,作業(yè)信息更豐富,進(jìn)而提高運(yùn)營管理人員對現(xiàn)場情況的實(shí)時操作性。

(4) 電梯設(shè)備是車站機(jī)電設(shè)備之一,對于電梯設(shè)備的移動化研究可用于其它機(jī)電設(shè)備的移動化研究。這對車站機(jī)電設(shè)備移動化作業(yè)有推廣意義。

綜上所述,筆者認(rèn)為需要自建一套將電梯設(shè)備作業(yè)管理及在線監(jiān)測集于一體的系統(tǒng)來支撐電梯設(shè)備的安全管理。這對電梯作業(yè)質(zhì)量和監(jiān)測管理的提升具有非常重要的價值。

2 電梯作業(yè)管理與在線監(jiān)測系統(tǒng)

目前，上海軌道交通13號線在軌道交通公共區(qū)域和辦公管理區(qū)域均已開通了移動無線信號,為有效解決電梯作業(yè)及監(jiān)測管理中存在的問題,同時利用現(xiàn)行優(yōu)勢資源,上海軌道交通技術(shù)研究中心和上海地鐵電子科技有限公司組織研制了具有完全知識產(chǎn)權(quán)且性能穩(wěn)定可靠的電梯作業(yè)管理及在線監(jiān)測系統(tǒng)(以下簡為“管理監(jiān)測系統(tǒng)”)。

2.1 業(yè)務(wù)總體架構(gòu)及功能

管理監(jiān)測系統(tǒng)業(yè)務(wù)總體架構(gòu)見圖1。由圖1可以看到,系統(tǒng)移動終端綜合管理是在移動終端實(shí)現(xiàn)電梯在線狀態(tài)查看、電梯信息查詢、電梯現(xiàn)場作業(yè)、電梯實(shí)時報警、作業(yè)統(tǒng)計與綜合分析等一系列管理功能的集合。支撐移動化的業(yè)務(wù)由電梯在線監(jiān)測與電梯作業(yè)管理兩大子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持與交互管理。其中，電梯在線監(jiān)測子系統(tǒng)是C/S架構(gòu)系統(tǒng),電梯作業(yè)管理子系統(tǒng)是B/S系統(tǒng)。二者的系統(tǒng)設(shè)備硬件各自獨(dú)立,數(shù)據(jù)庫各自獨(dú)立,僅共享站內(nèi)的所有信息。采用這種功能劃分的獨(dú)立結(jié)構(gòu)，即使系統(tǒng)中某處硬件、軟件異常或退出運(yùn)行,也不影響其他設(shè)備的正常工作,可提高系統(tǒng)的整體容錯能力。

圖1 管理監(jiān)測系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)圖

2.1.1 作業(yè)管理子系統(tǒng)的功能

電梯作業(yè)管理子系統(tǒng)主要由作業(yè)移動終端、網(wǎng)絡(luò)傳輸和后臺管理平臺三部分組成。

作業(yè)移動終端能夠采用NFC標(biāo)簽快捷登錄并通過工號加密碼方式驗(yàn)證,同時還包含作業(yè)工單獲取、設(shè)備信息查詢、在線狀態(tài)查看、工單執(zhí)行、數(shù)據(jù)上傳及歷史工單查詢等功能?，F(xiàn)場作業(yè)人員手持移動終端可記錄作業(yè)信息、設(shè)備信息及異常信息,并通過無線WIFI上傳到后臺管理平臺。后臺管理平臺由設(shè)備基礎(chǔ)信息管理、現(xiàn)場作業(yè)管理、報表和分析三大業(yè)務(wù)模塊構(gòu)成,具有設(shè)備臺賬管理、執(zhí)行計劃管理、規(guī)程管理、設(shè)備臺賬與類別管理、作業(yè)結(jié)果管理、作業(yè)異常管理、設(shè)備劣化與趨勢分析等功能。

2.1.2 在線監(jiān)測子系統(tǒng)的功能

在線監(jiān)測子系統(tǒng)主要由前端采集器、網(wǎng)絡(luò)傳輸和在線監(jiān)測平臺三部分組成。

前端采集器通過電梯控制器通信端口,采用Modbus RTU的通信協(xié)議來采集電梯運(yùn)行狀態(tài)、故障報警等信息。網(wǎng)絡(luò)傳輸通過無線WIFI的方式為前端子系統(tǒng)和在線監(jiān)測平臺之間傳遞電梯各類數(shù)據(jù)信息。在線監(jiān)測平臺是執(zhí)行日常監(jiān)控和管理的部分,集對實(shí)時數(shù)據(jù)信息的管理、交換、處理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)于一體,并對電梯的日常運(yùn)行和故障維修等事件進(jìn)行統(tǒng)計、分類、分析,為監(jiān)管提供技術(shù)支撐,確保地鐵電梯運(yùn)行安全。

2.1.3 接口功能

(1) 與企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)的接口。企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)以資產(chǎn)模型、設(shè)備臺帳為基礎(chǔ),以工單的創(chuàng)建、審批、執(zhí)行、關(guān)閉為主線,能合理、優(yōu)化地安排相關(guān)的人、財、物資源,將傳統(tǒng)的被動檢修轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動的預(yù)防性維修；為作業(yè)管理子系統(tǒng)提供電梯設(shè)備臺賬信息和設(shè)備工單信息。作業(yè)時可通過移動終端掃描電梯的標(biāo)簽信息以識別該設(shè)備。如在電梯作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)異常,也可通過企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)生成相應(yīng)的保養(yǎng)、維修等工單。其接口流程如圖2所示。

圖2 與企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)的接口流程圖

(2) 與施工管理平臺的接口。施工管理平臺是現(xiàn)場施工申請、沖突檢測、施工審核、要點(diǎn)/消點(diǎn)記錄的系統(tǒng)。通過移動終端將要點(diǎn)和消點(diǎn)信息發(fā)送到施工管理平臺,以此增強(qiáng)施工管理平臺與作業(yè)管理子系統(tǒng)的協(xié)作。作業(yè)管理子系統(tǒng)可將執(zhí)行計劃同步到施工平臺,使得一次計劃能多個平臺使用,避免了重復(fù)錄入造成的勞動效率降低。其接口流程如圖3所示。

圖3 與施工管理平臺的接口流程圖

(3) 與故障報修平臺的接口。電梯現(xiàn)場作業(yè)發(fā)現(xiàn)異常后,可通過移動終端直接自動接報到故障報修平臺,并由故障報修平臺進(jìn)行專業(yè)分發(fā),最后形成維修工單。維修工單可在移動終端上進(jìn)行維修作業(yè)的記錄,其結(jié)果可在移動化現(xiàn)場作業(yè)時進(jìn)行復(fù)核,最終形成一個閉環(huán)工作流。從作業(yè)發(fā)現(xiàn)異常到故障報修接報,從故障分發(fā)到故障處置,都離不開故障保修平臺的支持。其接口流程如圖4所示。

2.2 系統(tǒng)移動化

管理監(jiān)測系統(tǒng)移動化的主要研究內(nèi)容包括電梯在線監(jiān)測移動化和電梯現(xiàn)場作業(yè)移動化。

2.2.1 電梯在線監(jiān)測移動化

電梯在線監(jiān)測子系統(tǒng)將實(shí)時采集的電梯設(shè)備相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、故障及實(shí)時報警信息在移動終端上通過友好的人機(jī)界面形式清晰地展示出來,并通過統(tǒng)計和分析歷史數(shù)據(jù)生成裂化趨勢分析、告警分析等設(shè)備狀態(tài)分析類報表。設(shè)備的故障和實(shí)時報警信息由電梯在線監(jiān)測子系統(tǒng)統(tǒng)一采集并處理后,再轉(zhuǎn)發(fā)給電梯作業(yè)管理子系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)異常處理。電梯作業(yè)管理子系統(tǒng)自動觸發(fā)工單,提示作業(yè)人員完成相應(yīng)的檢查和維修。管理監(jiān)測系統(tǒng)在移動終端展示界面的實(shí)景如圖5、圖6所示。

圖4 與故障報修平臺的接口流程圖

圖5 統(tǒng)計分析界面實(shí)景圖

圖6 現(xiàn)場作業(yè)效果圖

2.2.2 電梯現(xiàn)場作業(yè)管理的移動化

2.2.2.1 網(wǎng)絡(luò)通訊的選擇與通訊策略

WIFI為電梯移動作業(yè)首選的網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)。當(dāng)WIFI存在信號盲點(diǎn)時,ISP可作為備選方案。由于WIFI和ISP網(wǎng)絡(luò)都存在盲點(diǎn),所以在通訊策略的選擇上應(yīng)考慮滿足網(wǎng)絡(luò)動態(tài)切換、外網(wǎng)動態(tài)接入和本地數(shù)據(jù)緩存、定期數(shù)據(jù)清理等需求。

網(wǎng)絡(luò)動態(tài)切換指在應(yīng)用內(nèi)部動態(tài)切換不同服務(wù)器,無需重啟應(yīng)用或重新登錄即可保證應(yīng)用正常通訊。外網(wǎng)動態(tài)接入能快速通過外網(wǎng)連接到內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器,同時滿足通訊安全、信息不泄露、鑒權(quán)認(rèn)證等要求。本地數(shù)據(jù)緩存能在網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)區(qū)域繼續(xù)現(xiàn)場作業(yè),在終端內(nèi)部存儲信息、閱讀本地數(shù)據(jù),并在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)自動上傳數(shù)據(jù)、恢復(fù)與服務(wù)器交互,還能定期清理緩存數(shù)據(jù),保證應(yīng)用的流暢性[3]。

2.2.2.2 信息識別技術(shù)選擇

使用現(xiàn)場設(shè)備二維碼結(jié)合移動終端的配對識別信息記錄,可有效避免操作人員杜撰在崗操作情況的現(xiàn)象,從而對操作人員的到崗信息和操作信息進(jìn)行有效監(jiān)控[2]。但二維碼存在可復(fù)制性(如拍照打印)、易損害等缺點(diǎn),而NFC技術(shù)恰能解決此問題。將含有信息的NFC標(biāo)簽固定在設(shè)備內(nèi)部,移動終端可通過NFC識別技術(shù)讀取標(biāo)簽中的設(shè)備信息。NFC最大的優(yōu)點(diǎn)是防復(fù)制同時也適合工況環(huán)境、不易損害。NFC的工作模式包含卡模式、點(diǎn)對點(diǎn)模式與讀卡器模式[4]。本方案采用NFC讀卡器模式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。兩種識別技術(shù)的性能對比如表1所示。

表1 二維碼和NFC的性能對比

2.2.2.3 移動化現(xiàn)場作業(yè)流程

目前上海地鐵的機(jī)電設(shè)備作業(yè)類型包括巡檢、保養(yǎng)、計劃修、臨時修、大修、搶修等。針對電梯設(shè)備來說,巡檢作業(yè)由運(yùn)營單位的巡檢班組執(zhí)行,維修作業(yè)由委外單位執(zhí)行。以巡檢作業(yè)為例,其移動化作業(yè)流程如圖7所示。

圖7 移動巡檢作業(yè)流程圖

當(dāng)巡檢發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常時,管理監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生故障報單并根據(jù)故障實(shí)際情況制定維修工單。隨后，現(xiàn)場人員根據(jù)維修工單進(jìn)行維修作業(yè),形成處置過程記錄。維修處置完成后,系統(tǒng)將關(guān)閉工單,之后對巡檢過程再次復(fù)核維修狀態(tài),最終形成發(fā)現(xiàn)故障、制定工單、消除故障、復(fù)核故障的閉環(huán)過程管理。研究移動化現(xiàn)場作業(yè)的流程,并非簡單地將現(xiàn)有流程照翻移動化的過程,而是一個BPR(業(yè)務(wù)流程重組)的過程。通過對節(jié)點(diǎn)的梳理和重新設(shè)計形成一個更適合移動化的作業(yè)流程,有利于今后作業(yè)管理的提升[5]。BPR流程如圖8所示。

圖8 BPR流程圖

2.2.2.4 移動化信息記錄

移動化信息記錄通常包括文字錄入、拍照、錄音及視頻4種方式。

由于在移動終端上不便于大量文字的錄入,因此在信息量較大時,可采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、分字段或列表方式進(jìn)行簡化錄入。在作業(yè)人員要點(diǎn)/消點(diǎn)的過程中,采用水印照片的記錄方式,并同拍攝的靜態(tài)畫面內(nèi)容作對比,以防止作業(yè)人員造假行為。

遇到設(shè)備異常的狀態(tài)描述時,可通過拍照、微錄音、微視頻等方式記錄,以便維修人員了解現(xiàn)場狀況。由于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量會對照片的傳輸產(chǎn)生影響,故移動終端應(yīng)能在對現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行檢測后自動調(diào)節(jié)傳輸照片的像素,即在帶寬低場景下傳輸?shù)拖袼卣掌?在帶寬高場景下傳輸高像素照片。微錄音和微視頻的記錄方式可用于控制文件的大小,采用MPEG-4的格式能增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可重用性,從而進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)壓縮效率,便于網(wǎng)絡(luò)傳輸。

2.3 系統(tǒng)拓?fù)鋱D及軟硬件配置

系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖9所示。

系統(tǒng)軟硬件配置包括：

(1) 服務(wù)器。本系統(tǒng)配置2臺PC服務(wù)器,1臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及1臺應(yīng)用服務(wù)器。服務(wù)器高度2 U,機(jī)架式,帶上架套件,2個八核至強(qiáng)CPU,1.6 GHz以上運(yùn)行頻率;16 GB內(nèi)存,2塊300 GB/10KrpmSAS 熱插拔硬盤,4個主板集成千兆網(wǎng)口,2塊單口8 Gbit/s光纖通道卡,DVD-ROM,冗余電源,三年原廠保修;安裝Redhat Linux 6或Windows 2008企業(yè)版,含防病毒軟件。

圖9 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

(2) 數(shù)據(jù)庫、中間件軟件。數(shù)據(jù)庫軟件選用ORACLE 11g企業(yè)版(1CPU);中間件軟件選用基于Java的企業(yè)級中間件iPlat4J軟件平臺。

(3) 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。系統(tǒng)的中心服務(wù)器及客戶端在內(nèi)網(wǎng)中有線訪問;移動終端設(shè)備通過車站W(wǎng)IFI訪問操作。

2.4 系統(tǒng)性能要求

非網(wǎng)絡(luò)故障情況下，響應(yīng)時間要求為：

(1) 從系統(tǒng)內(nèi)部(局域網(wǎng))單表查詢響應(yīng)時間<3 s;

(2) 從系統(tǒng)外部(廣域網(wǎng))單表查詢響應(yīng)時間<8 s;

(3) 從系統(tǒng)外部(廣域網(wǎng))單表統(tǒng)計查詢響應(yīng)時間<10 s;

(4) 業(yè)務(wù)操作處理(添加、刪除,修改)<3 s;

(5) 用戶等待數(shù)據(jù)時間<8 s;

(6) 在線實(shí)時數(shù)據(jù)延遲時間<60 s。

可靠性要求為

(7) MTBF應(yīng)當(dāng)大于5 000 h;

(8) 平均恢復(fù)時間(MTTR)應(yīng)當(dāng)小于30 min。

3 結(jié)語

電梯作業(yè)管理與在線監(jiān)測系統(tǒng)計劃于2016年底在上海軌道交通13號線進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用,使線路和設(shè)備檢修部門在電梯作業(yè)工作上首次實(shí)現(xiàn)無紙化數(shù)據(jù)采集。同時，通過電梯實(shí)時狀態(tài)的監(jiān)測,能實(shí)現(xiàn)電梯作業(yè)管理與安全監(jiān)測工作的自動化與信息化[6]。這給電梯管理工作帶來極大的便利：一方面提高工作效率和管理效果,減輕作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度；另一方面能最大程度地保證電梯安全運(yùn)行,具有廣泛的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 孫漢高.PDA智能巡檢系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].科技信息,2009(35):75.

[2] 廖東方.二維碼標(biāo)簽的安全技術(shù)研究[D].北京:北京郵電大學(xué),2008.

[3] 胡騫,武穆清,郭嵩,等.一種用于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的緩存隨機(jī)放置策略[J].西安電子科技大學(xué)學(xué)報,2014(6):149.

[4] 張潔.基于NFC技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].軟件工程師,2014,3(4):12.

[5] 潘國勇.企業(yè)流程再造的系統(tǒng)模式研究[D].武漢:華中科技大學(xué),2003.

[6] 惠嘉琪.電梯運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障遠(yuǎn)程報警系統(tǒng)分析[J].硅谷,2015(1):63.

Mobile Work of Escalator Operation Management and the On-line Monitoring System

DONG Xiaoting

Combined with the present situation and the existing problems in elevator equipment management of Shanghai rail tansit, the construction of a complete elevator operation management and on-line monitoring system is proposed, the prefessional structure, functions, mobile working content, configuration and performance aspects are described respectively. By way of combining the operation management and on-line monitoring system, the real-time monitoring capability of elevator equipment is enhanced, the work efficiency in field operation is improved. The research has certain reference significance for the ascent of subway elevator operation and the overall management level.

metro; escalator; operation management; on-line monitoring system; mobility

TU 857：U 231.4

10.16037/j.1007-869x.2016.06.031

2015-06-30)