馬治國(guó)

（大秦鐵路股份有限公司湖東車(chē)輛段，山西大同037005）

1 引言

THDS是重要的地對(duì)車(chē)安全監(jiān)控設(shè)備，歷經(jīng)了近30年的技術(shù)發(fā)展過(guò)程。隨著鐵路的發(fā)展和生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)及管理方式的不斷改革，THDS的設(shè)備應(yīng)用和管理也在不斷變化。近年來(lái)，總公司明確提出“天窗修”和減少人員上線(xiàn)的要求，檢修方式由原來(lái)的半月檢到月檢再發(fā)展到雙月檢，檢修方式的變化對(duì)THDS設(shè)備現(xiàn)有的維修、維護(hù)制度及故障處理方式和手段提出了新的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)這些需求的變化，需要利用新的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)新的功能，增強(qiáng)整個(gè)紅外線(xiàn)系統(tǒng)的“自我檢測(cè)、自我分析、自我診斷、自我調(diào)整”的能力，達(dá)到智能化設(shè)備管理的目的。因此需要結(jié)合THDS檢修變化實(shí)際，開(kāi)發(fā)一套THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)，利用人工智能技術(shù)，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，智能分析為手段，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的全面智能化在線(xiàn)式診斷，將故障預(yù)防和處置關(guān)口前移。通過(guò)科學(xué)監(jiān)測(cè)與診斷結(jié)果，對(duì)設(shè)備檢修提供決策依據(jù),為運(yùn)維管理提供全新的技術(shù)基礎(chǔ)和管理手段，在保證設(shè)備可靠運(yùn)行同時(shí)，提高設(shè)備管理能力和效率,改革傳統(tǒng)檢修方法，為T(mén)HDS設(shè)備從定期檢到狀態(tài)修發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)，適應(yīng)總公司對(duì)減少人員線(xiàn)路施工和“天窗修”的管理要求。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 在線(xiàn)式設(shè)備不間斷自檢及趨勢(shì)分析

THDS設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)，采用了定時(shí)自動(dòng)檢測(cè)關(guān)鍵設(shè)備指標(biāo)的技術(shù)，系統(tǒng)檢測(cè)項(xiàng)多達(dá)21項(xiàng)。這些指標(biāo)是設(shè)備的“體征”，正是基于這樣的數(shù)據(jù)，狀態(tài)修輔助系統(tǒng)可實(shí)時(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)的每一次細(xì)微波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的不間斷追蹤“體檢”。“體檢”結(jié)果可以實(shí)時(shí)預(yù)警，并且采用直觀的“趨勢(shì)曲線(xiàn)”的模式展示分析結(jié)果。在設(shè)備未預(yù)報(bào)故障時(shí)，趨勢(shì)分析是有效判斷設(shè)備狀態(tài)變化的手段之一。通過(guò)對(duì)趨勢(shì)曲線(xiàn)進(jìn)行分析，查看曲線(xiàn)變化和參數(shù)跳變情況，對(duì)狀態(tài)進(jìn)行趨勢(shì)性的分析和預(yù)測(cè)，達(dá)到早期發(fā)現(xiàn)故障苗頭，提前處理的目的。

2.2 設(shè)備狀態(tài)的智能診斷和早期預(yù)警

設(shè)備在使用過(guò)程中，除了設(shè)備本身自檢數(shù)據(jù)之外，還會(huì)產(chǎn)生大量的過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)以及其他的輔助數(shù)據(jù)（如設(shè)備狀態(tài)、曲線(xiàn)信息）。就如一個(gè)人要判斷一個(gè)設(shè)備的狀態(tài)好壞，要依托自己對(duì)設(shè)備的深入認(rèn)知，同樣，一個(gè)系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的智能診斷，實(shí)際上就是將人對(duì)設(shè)備的認(rèn)知和判斷，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這實(shí)際上是人工智能的一種基本技術(shù)，即知識(shí)表示與知識(shí)庫(kù)技術(shù)。THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)通過(guò)建立設(shè)備狀態(tài)專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)，并利用知識(shí)庫(kù)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的現(xiàn)狀進(jìn)行知識(shí)推理，結(jié)合大數(shù)據(jù)的深度分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的在線(xiàn)診斷并預(yù)警。智能診斷分析預(yù)警類(lèi)可達(dá)22項(xiàng)內(nèi)容。

2.3 設(shè)備狀態(tài)信息統(tǒng)計(jì)及分析

報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能主要對(duì)設(shè)備狀態(tài)信息及過(guò)車(chē)信息進(jìn)行自動(dòng)匯總和統(tǒng)計(jì)，為現(xiàn)場(chǎng)故障處理提供參考依據(jù)和處理手段和方法。匯總表猶如一個(gè)人的“體檢表”，它直觀地展示了設(shè)備的“健康狀態(tài)”。報(bào)表中會(huì)針對(duì)各類(lèi)狀態(tài)提供有效的參考信息，為維修人員提供有力的輔助性決策和方法。正是借助于這張?bào)w檢表，THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備關(guān)鍵指標(biāo)的“日日檢”。

此外，狀態(tài)修還應(yīng)提供單站狀態(tài)匯總和過(guò)車(chē)報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能。報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能清晰反映探測(cè)站在一定時(shí)間段內(nèi)（由使用者選擇）的故障信息、相應(yīng)累計(jì)次數(shù)及參考故障原因等信息，管理及維修人員可快速通過(guò)該報(bào)表獲取某段時(shí)間所發(fā)生的故障及設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行針對(duì)性的處理。

設(shè)備狀態(tài)分析是對(duì)設(shè)備預(yù)報(bào)的故障或異常狀態(tài)進(jìn)行更深入的數(shù)據(jù)分析，管理及運(yùn)維人員可以利用THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)對(duì)歷史信息進(jìn)行挖掘，分析故障成因，制定處理預(yù)案，以便維修人員有針對(duì)性、及時(shí)地進(jìn)行問(wèn)題處理。

2.4 設(shè)備遠(yuǎn)程控制及修復(fù)功能

THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)可以利用硬件冗余和多元化的遠(yuǎn)程控制功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備關(guān)鍵功能點(diǎn)的全方位檢測(cè)、遠(yuǎn)程修復(fù)以及故障處置。為豐富對(duì)設(shè)備的維修、管理等技術(shù)手段，系統(tǒng)結(jié)合探測(cè)站共同作用，可以為維修人員提供了一系列遠(yuǎn)程控制和操控功能，為維修人員進(jìn)一步判斷設(shè)備故障，提供有效的技術(shù)手段。

2.4.1 熱敏定標(biāo)和光子校曲線(xiàn)

對(duì)熱敏探頭進(jìn)行遠(yuǎn)程定標(biāo)，對(duì)比熱靶溫度和探頭溫度，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整補(bǔ)償參數(shù)，達(dá)到提高探頭精度的目的，此功能實(shí)現(xiàn)后可大大減少了人員上線(xiàn)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)調(diào)整探頭性能的功能。通過(guò)對(duì)光子探頭進(jìn)行校曲線(xiàn)操作，與歷史匹配曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，判斷光子探頭及熱靶的性能，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整光子補(bǔ)償參數(shù)，提高探頭精度。

2.4.2 關(guān)鍵指標(biāo)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)

對(duì)于設(shè)備的一些指標(biāo)的檢測(cè)，需要人工參與（如有的指標(biāo)的檢測(cè)需要較長(zhǎng)時(shí)間，需要確保在檢測(cè)時(shí)沒(méi)有列車(chē)通過(guò)），對(duì)設(shè)備部件進(jìn)行全方位的檢測(cè)，以查看設(shè)備各部件的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，為維修人員現(xiàn)場(chǎng)處理提供有效的參考依據(jù)和有力的數(shù)據(jù)支持。可納入系統(tǒng)遠(yuǎn)程檢測(cè)項(xiàng)多達(dá)22項(xiàng)。

2.4.3 其他重要的遠(yuǎn)程修復(fù)手段

此外系統(tǒng)還應(yīng)具備延時(shí)點(diǎn)調(diào)整、遠(yuǎn)程刪除曲線(xiàn)以及速度調(diào)整等功能。其中，延時(shí)點(diǎn)調(diào)整是對(duì)499設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程延時(shí)點(diǎn)調(diào)整，動(dòng)態(tài)設(shè)置延時(shí)點(diǎn)參數(shù)，修正探測(cè)角度；刪除曲線(xiàn)是對(duì)錯(cuò)誤或異常曲線(xiàn)進(jìn)行手動(dòng)清除；速度調(diào)整是通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整速度參數(shù)的方式，調(diào)整探測(cè)角度。

2.5 板件信息化全生命周期管理

板件管理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備板件的全生命周期管理，利用信息化手段提升管理水平，智能化管控板件質(zhì)量。系統(tǒng)應(yīng)可以追蹤每一塊板件的使用情況，并智能追蹤板件的狀態(tài)，避免故障板件管理不善、維修不當(dāng)帶來(lái)的故障重復(fù)出現(xiàn)和處置不當(dāng)。

板件管理是通過(guò)條碼、RFID技術(shù)對(duì)板件所有設(shè)備單元（板件）實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、唯一的編碼，并依據(jù)建立的設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)紅外線(xiàn)設(shè)備的板件在生產(chǎn)、出廠、入庫(kù)、出庫(kù)及使用過(guò)程中的全流程管理。并可實(shí)現(xiàn)通過(guò)系統(tǒng)對(duì)所有設(shè)備相關(guān)板件的實(shí)時(shí)查詢(xún)，并對(duì)超期使用板件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)預(yù)警提示。

整個(gè)板件管理依托于計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)、RFID技術(shù)和條碼技術(shù)，利用條碼的唯一性，再結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)板件信息的自動(dòng)化管理。隨著技術(shù)的發(fā)展，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合條形碼技術(shù)可以使得板件的管理變得輕松和簡(jiǎn)單，避免手工操作和記錄帶來(lái)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和時(shí)間的耗費(fèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)在用設(shè)備板件和備板、備件管理的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化和標(biāo)準(zhǔn)化。

2.6 維修質(zhì)量追蹤和知識(shí)資產(chǎn)管理

系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備故障處置結(jié)果的反饋，給管理人員提供了維修質(zhì)量跟蹤考核的依據(jù)，促進(jìn)了設(shè)備故障處置知識(shí)庫(kù)和系統(tǒng)知識(shí)資產(chǎn)的完備。系統(tǒng)對(duì)所有操作進(jìn)行日志性記錄，提供查詢(xún)和信息跟蹤功能，以方便用戶(hù)進(jìn)行故障跟蹤和處理反饋等操作。

系統(tǒng)反饋記錄用于標(biāo)記維修、檢修完成事項(xiàng)、對(duì)設(shè)備狀態(tài)處理結(jié)果等反饋意見(jiàn)，方便查詢(xún)，對(duì)后續(xù)出現(xiàn)類(lèi)似故障信息提供操作建議。在形成一定規(guī)模的反饋信息庫(kù)后，所有的反饋信息將沉淀成為知識(shí)資產(chǎn)，在故障維修時(shí)自動(dòng)作為故障處置的參考知識(shí)。

2.7 視頻監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控應(yīng)用擴(kuò)展

系統(tǒng)可以擴(kuò)展視頻監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控應(yīng)用，通過(guò)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程協(xié)管、生產(chǎn)安全監(jiān)管以及清晰責(zé)任追溯。隨著探測(cè)站數(shù)字化通道的改造，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等功能實(shí)現(xiàn)成為可能，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的擴(kuò)展應(yīng)用便于維修人員及時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程視頻觀察設(shè)備狀態(tài)，以及保存整個(gè)作業(yè)流程。

網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控采用SNMP協(xié)議，對(duì)數(shù)字化通道實(shí)現(xiàn)全通訊鏈路監(jiān)控，對(duì)探測(cè)站通訊傳輸設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可查看設(shè)備各個(gè)端口狀態(tài)和配置信息并自動(dòng)巡檢，設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)反饋告警信息。

2.8 移動(dòng)APP輔助應(yīng)用

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給生產(chǎn)帶來(lái)便利，系統(tǒng)應(yīng)具備利用移動(dòng)App應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)維的現(xiàn)場(chǎng)性、實(shí)時(shí)性信息的形成和反饋，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和實(shí)時(shí)性，以促進(jìn)設(shè)備管理。

無(wú)線(xiàn)檢修測(cè)試終端可以查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且有完成無(wú)線(xiàn)定標(biāo)、離線(xiàn)數(shù)據(jù)分析等功能。增加利用PAD記錄作業(yè)過(guò)程，并將作業(yè)結(jié)果導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)備案，既可作為對(duì)維修質(zhì)量進(jìn)行跟蹤考核的依據(jù)，也可通過(guò)對(duì)故障的有效處理的知識(shí)備份積累，最終形成故障處置知識(shí)庫(kù)。

2.9 其他功能

第一，科學(xué)的數(shù)據(jù)分析新方法、新手段。系統(tǒng)不僅要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)、智能化分析，而且還必須利用圖表、趨勢(shì)曲線(xiàn)、定制組合數(shù)據(jù)對(duì)比分析等技術(shù)，提供豐富、直觀、簡(jiǎn)潔的信息展現(xiàn)形式。利用這些數(shù)據(jù)分析手段，可以更好地幫助相關(guān)人員掌握設(shè)備狀態(tài)。第二，過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)和熱軸數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)和便捷查詢(xún)。目前紅外線(xiàn)系統(tǒng)的終端機(jī)基本采用PC機(jī)，硬盤(pán)容量及系統(tǒng)性能均有限，因此過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量也比較有限，無(wú)法達(dá)到大數(shù)據(jù)的需求。而該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，可以達(dá)到1～3年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通過(guò)以車(chē)號(hào)為主要查詢(xún)依據(jù)，多方面、多角度對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤分析。第三，軸溫對(duì)比。主要針對(duì)不同設(shè)備的軸溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)查看溫升變化及分布情況，分析探頭的狀態(tài)。第四，檢測(cè)車(chē)數(shù)據(jù)數(shù)字化管理。系統(tǒng)單獨(dú)對(duì)檢測(cè)車(chē)信息進(jìn)行管理，方便各使用部門(mén)進(jìn)行系統(tǒng)備案和數(shù)據(jù)分析。第五，設(shè)備基礎(chǔ)信息管理。系統(tǒng)具備對(duì)各類(lèi)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)籌管理，包含設(shè)備維修、檢修管理，設(shè)備信息及標(biāo)準(zhǔn)波形信息管理。系統(tǒng)對(duì)維修和檢修操作進(jìn)行管理，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)時(shí)間段內(nèi)狀態(tài)信息，并跟蹤故障處理情況。通過(guò)對(duì)維修和檢修日志進(jìn)行管理，不僅可以有效地管理設(shè)備維修狀態(tài)，還可以對(duì)設(shè)備的處理情況進(jìn)行定期跟蹤，判斷處理方式是否有效。

3 系統(tǒng)構(gòu)建

系統(tǒng)構(gòu)建采用在現(xiàn)有THDS系統(tǒng)上加入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器以及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控終端方式進(jìn)行，因此，開(kāi)發(fā)THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)后，整個(gè)THDS系統(tǒng)將擴(kuò)展為一個(gè)大系統(tǒng)，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于探測(cè)站設(shè)備和監(jiān)測(cè)中心。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用來(lái)存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)以及依據(jù)策略對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控終端有兩種模式，一種是實(shí)時(shí)監(jiān)控型數(shù)據(jù)終端，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)，完成大數(shù)據(jù)處理等一系列核心功能；而另一種為設(shè)備管理終端，對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控不要求實(shí)時(shí)性，而對(duì)設(shè)備狀態(tài)的完整性做出要求。

THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)的加入不影響在用設(shè)備使用。對(duì)于目前的紅外線(xiàn)探測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，只需要更換探測(cè)站及監(jiān)測(cè)中心的相關(guān)軟件，配合狀態(tài)修客戶(hù)端軟件，即可滿(mǎn)足系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求，完成大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、分析及遠(yuǎn)程操控等功能。

系統(tǒng)包含了兩個(gè)子系統(tǒng)：THDS設(shè)備板件管理信息系統(tǒng)和THDS無(wú)線(xiàn)檢修測(cè)試終端。其中板件系統(tǒng)是采用信息化的手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)板件從購(gòu)買(mǎi)到使用到報(bào)廢的全程管理。無(wú)線(xiàn)檢修測(cè)試終端采用移動(dòng)終端軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)維修人員在軌邊與探測(cè)站機(jī)房進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接，達(dá)到輔助維修的工作目的。

4 結(jié)語(yǔ)

目前各站段THDS都在向雙月檢管理方式轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變的同時(shí)帶來(lái)了一定的風(fēng)險(xiǎn)，而THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)的研制和開(kāi)發(fā)不僅可以在設(shè)備維護(hù)方面提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)保障，而且給整個(gè)THDS系統(tǒng)的性能提升提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使THDS系統(tǒng)向信息化、智能化的方向邁進(jìn)了一大步,一定程度上實(shí)現(xiàn)了THDS系統(tǒng)設(shè)備的智能化管理。一個(gè)成熟的逐步完善的THDS設(shè)備狀態(tài)修輔助系統(tǒng)必將發(fā)揮出巨大的作用。