張明

（神華神朔鐵路，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

0 引言

最近幾年，隨著我國鐵路運輸設備信息化管理水平的不斷提高，我國鐵路行業(yè)迎來了大數據時代，在大數據技術的應用背景下，相關業(yè)務系統(tǒng)數據規(guī)模日益遞增，實現了重載運輸的智能化發(fā)展。為此，加大對鐵路運輸設備技術狀態(tài)大數據平臺的研發(fā)，為充分利用和發(fā)揮大數據技術的應用優(yōu)勢打下堅實的基礎。

1 鐵路運輸設備監(jiān)控數據分析

為了實現設備技術狀態(tài)在線檢測和管理，相關領域技術人員 需要在科學分析鐵路運輸設備簡況數據特征的基礎上，通過充分利用大數據技術，實現對以下技術難點的解決。如：盡可能對影響數據檢測準確度的不良因素進行控制，從而提高數據檢測結果的真實性；通過充分利用和發(fā)揮信息融合技術的應用優(yōu)勢，不斷優(yōu)化和完善監(jiān)控系統(tǒng)的功能，確保監(jiān)控系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠、安全地運行；通過采用綜合評判的方式，對設備技術狀態(tài)進行規(guī)范化、標準化管理，從而最大限度地提高監(jiān)控數據的真實性、安全性和完整性。

2 鐵路運輸設備技術狀態(tài)大數據需求分析

2.1 總體需求

為了實現鐵路運輸設備技術狀態(tài)的實時掌控和智能化、信息化管理，需要在大數據技術的應用背景下，通過有效結合物聯網技術，對鐵路運輸設備技術狀態(tài)進行標準化、精細化、規(guī)范化管理，從而極大地提高設備狀態(tài)管理的效率和效果[1]。同時，還要將大數據集成技術與大數據分析技術進行有效結合，根據鐵路運輸設備技術狀態(tài)相關數據信息，對相關電子履歷進行科學、高效管理，這樣一來，為保證鐵路運輸設備故障問題的檢測和維修提供重要的數據參考和技術支撐[2]。鐵路運輸設備技術狀態(tài)大數據技術分析運用所涉及到的總體需求內容主要體現在以下幾個方面：（1）根據鐵路運輸企業(yè)的實際發(fā)展需求，對重載運輸設備的管理現狀進行全面調研和分析，從而制定出一套系統(tǒng)、完整的大數據應用總體方案，以有效地滿足鐵路運輸企業(yè)設備管理需求業(yè)務發(fā)展需要。（2）根據鐵路運輸設備技術狀態(tài)管理目標，制定和完善設備管理規(guī)范化體系和制度，在應用系統(tǒng)的基礎上，實現對鐵路運輸設備技術狀態(tài)相關數據信息的標準化、精細化、規(guī)范化記錄和保存，為后期更好地實現設備績效管理目標打下堅實的基礎[3]。（3）通過利用數據集成和數據共享方案可以實現對鐵路運輸設備技術狀態(tài)的科學、高效管理，同時，還要對設備技術狀態(tài)大數據平臺進行科學構建，實現對鐵路運輸設備的智能化和精細化管理，同時，還要對供電、車輛、機務等基礎設施的建設和完善，確保設備技術狀態(tài)大數據平臺功能強大、通用性強，從而為促進鐵路行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎[4]。（4）搭建并應用設備技術狀態(tài)大數據平臺應用示范系統(tǒng)，為實現鐵路運輸設備狀態(tài)的電子履歷化管理，提高大數據技術的應用效果，實時檢測和處理設備故障問題，實現設備的科學維修和合理養(yǎng)護提供技術支撐和平臺支持[5]。

2.2 應用需求

設備技術狀態(tài)大數據平臺在開發(fā)和構建的過程中，涉及到的業(yè)務需求主要體現在以下幾個方面：（1）根據管轄區(qū)域和范圍的不同，相關設備管理人員需要嚴格按照設備設施配置相關標準和要求，對鐵路運輸設備進行統(tǒng)一化管理和利用，并對鐵路運輸設備的整體分布情況有一個全面的了解和把握[6]。（2）為了實現設備全壽命周期履歷智能化、規(guī)范化管理，需要對設備技術、設備位置、設備檢測、設備故障處理、設備維修養(yǎng)護等功能進行重點開發(fā)和實現，確保該平臺功能的強大性和完善性。（3）以劃分的管轄范圍為基準，為設備管理人員提供重要設備技術，如，設備故障檢修技術、設備維護技術等，從而實現對設備技術狀態(tài)相關數據信息的多角度和多維度管理。（4）根據設備的性能狀態(tài)、健康狀況、安全風險防范情況，提供相應的技術，并實現設備技術狀態(tài)的可視化分析，從而為后期更好地優(yōu)化和完善設備管理方案提供重要的技術支撐。（5）通過對設備使用壽命周期、質量變化情況的分析和研究，實現對設備技術狀態(tài)相關數據信息的動態(tài)化、智能化管理，為維修人員更好地實施設備檢修作業(yè)打下堅實的基礎。

2.3 平臺支撐功能需求

對于設備技術狀態(tài)大數據平臺而言，平臺支撐功能需求內容主要體現在以下幾個方面：（1）硬件資源管理功能。該功能主要用于對設備技術狀態(tài)管理成本的節(jié)約和相關業(yè)務需求的彈性拓展，并利用虛擬化技術，實現對服務器、存儲等基礎石柱設施的統(tǒng)一化管理[7]。（2）數據整合處理功能。該功能主要用于對平臺數據信息的抽取處理、變換處理和整合處理的實現，保證數據在采集、保存、調用、傳輸、共享等環(huán)節(jié)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。（3）數據挖掘分析功能。該功能主要是在有效結合各個部門業(yè)務發(fā)展相關需求上，利用平臺采集到的數據，完成對相關主題數據的提取、整理，并嚴格按照數據關聯原則，采用數據回歸分析的方式，實現對數據挖掘模型的構建，從而確保得到的數據信息具有很高的價值。（4）元數據管理功能。該功能主要用于對元數據模型的構建、分析和管理，并采用可視化展示的方式實現對設備的維修和養(yǎng)護，從而達到元數據信息量相關管理標準和要求[8]。（5）數據共享服務功能。該功能在具體的應用中，需要用戶嚴格按照相關服務等級，選取適合自己當前需求的數據共享服務功能，從而進一步保證數據信息交換、傳輸和共享的可靠性和安全性。（6）基礎數據管理功能。該功能主要用于對公用基礎編碼數據和基礎數據信息的統(tǒng)一化、規(guī)范化管理。

3 鐵路運輸設備技術狀態(tài)管理中大數據技術應用示范

3.1 系統(tǒng)功能

鐵路運輸設備技術狀態(tài)大數據平臺主要由以下六大功能模塊組成：即綜合應用功能模塊、機務設備狀態(tài)功能模塊、車輛設備狀態(tài)功能模塊、主數據管理功能模塊、系統(tǒng)維護功能模塊，以及后臺支撐功能模塊。該系統(tǒng)功能框架如圖1所示。在綜合應用功能模塊的具體應用下，用戶可以對各種設備狀態(tài)進行查詢和檢索，進而生成各種綜合性管理報表。可以根據鐵路運輸設備狀態(tài)和運行性能，利用大數據技術，完成對各種鐵路運輸設備使用壽命周期的科學分析；可以采用定量分析的方式分析并得出鐵路運輸設備狀態(tài)數據變化規(guī)律和趨勢，從而為鐵路運輸設備改造、優(yōu)化和維修提供重要數據參考和技術支撐。用戶在各個鐵路運輸設備技術狀態(tài)管理中，可以實現對機車、貨車、供電設備等公務基礎設施的建立和完善，從而為重要性部件提供技術履歷庫支撐；可以為鐵路運輸設備的集成改造、使用、故障檢修、設備報廢等各種信息的管理?？梢岳每梢暬瘓D表實現對鐵路運輸設備相關信息和狀態(tài)技術管理信息進行形象化、直觀化展示，便于用戶更好地查詢鐵路運輸設備狀態(tài)。在主數據管理功能模塊的具體應用下，用戶可以根據公共數據的相關處理標準和要求，對基礎數據進行統(tǒng)一化、程序化管理和維護。在系統(tǒng)維護功能模塊的具體應用下，用戶可以實現對系統(tǒng)安全策略的調用，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，為數據備份、更新和修改提供安全的網絡環(huán)境；可以采用集中式管理方式實現對系統(tǒng)服務進程、數據庫、網絡設備性能和作業(yè)質量的管控。在后頭支持功能模塊的具體應用下，用戶可以實現對數據接口的規(guī)范化、標準化建立，同時，采用利用系統(tǒng)接口數據，實現對相關數據信息的接入、格式校驗和轉換等數據的處理和操作；可以在有效利用大數據平臺的基礎上，完成對各種鐵路運輸設備技術狀態(tài)管理的綜合分析和評價，并利用GIS空間實現對鐵路運輸設備相關數據的維護、更新和管理。

3.2 典型應用實現

3.2.1 綜合展示

通過采用可視化圖表展示的方式，可以對當日鐵路運輸設備技術狀態(tài)相關數據信息進行全面匯總和展示，用戶通過點擊相應的鏈接，就可以對鐵路運輸設備的詳細狀態(tài)信息進行搜索、查看和調用。此外，在大數據技術的應用背景下，可以實時檢測鐵路運輸設備，并采集和獲取相應的靜態(tài)數據，并將這些靜態(tài)數據轉換為用戶可以識別和理解的圖形符號、圖像等，從而采用形象、具體、直觀的方式實現對鐵路運輸設備技術狀態(tài)相關數據信息的可視化展示，為管理人員科學管理鐵路運輸設備提供重要的決策支持。綜合展示界面如圖2所示。

3.2.2 運輸設備全壽命周期履歷管理

通過利用鐵路運輸設備技術狀態(tài)大數據平臺，用戶可以在設備全壽命周期內，對設備狀態(tài)相關的基礎信息、故障檢修、設備維護保養(yǎng)、安全事故處理等動態(tài)化信息進行匯總和整理，并在時間軸上進行顯示、串接，從而形成系統(tǒng)、完整、健全的鐵路運輸設備電力履歷，然后，通過利用可視化技術，根據鐵路運輸設備的應用特點，將設備全壽命周期履歷進行可視化展示。

3.2.3 運輸設備可視化分析

通過充分利用和發(fā)揮計算機圖形學技術、圖像處理技術等技術的應用優(yōu)勢，采用可視化展示的方式，實現對鐵路運輸設備狀態(tài)的直觀化、形象化展示，從而實現設備狀態(tài)信息解釋能力的全面提高，此外，還要在有效結合交互式處理方式的基礎上，讓用戶在人機交互中對鐵路運輸設備狀態(tài)的細節(jié)進行深入了解。運輸設備可視化展示內容主要體現在以下三個方面：

（1）空間可視化展示。通過利用GIS技術（又叫“地理信息系統(tǒng)”）對指定的轄區(qū)范圍內，對各種鐵路運輸設備進行動態(tài)化、智能化管理，以實現快速查詢、準確定位和布局展示等功能，從而將鐵路運輸設備空間布局直觀、形象地展示在用戶面前，為用戶帶來良好的使用體驗。設備空間布局可視化展示示意圖如圖3所示。

（2）時序可視化分析。通過利用語言短呼設備，實現對平均時延趨勢的直觀化、具體化顯示，語音連接平均時延趨勢分析示意圖如圖4所示，從圖中可以明顯地看出，平均時延趨勢在縱向坐標軸上表現出比較大的波動，但是，在某一個時間內，又會趨于平穩(wěn)狀態(tài)[9]，通過對鐵路運輸設備技術狀態(tài)相關數據信息的分析和研究，發(fā)現導致這一現象發(fā)生的根本原因是檢測過程不規(guī)范、不合理引起的，此時，網管人員要對網絡參數進行科學調整和設置。

（3）多維可視化應用。采用多維度、多角度的方式可以實現對鐵路運輸設備技術狀態(tài)的綜合化、可視化分析，為設備的安全檢測和維護提供重要的數據參考和決策支持，為保證鐵路運輸設備穩(wěn)定、可靠、安全地運行提供有力的保障。

4 結論

綜上所述，為了實現鐵路運輸設備技術狀態(tài)的信息化、智能化管理，在大數據技術的應用背景下，相關領域技術人員要根據相關業(yè)務需求，加大對運輸設備大數據的典型應用，最大限度地提高數據集成度、數據融合度和信息共享度，同時，針對大數據特征，為鐵路運輸設備提供相應的電力履歷管理，從而對鐵路運輸設備技術狀態(tài)有一個全面的了解和掌握。此外，在大數據技術的應用背景下，還可以對運輸設備的故障問題進行及時預測和防范，為實現運輸設備的維修和維護提供重要的參考和依據。