葛忠興

（中國鐵路上海局集團公司 杭州站，杭州 310009）

電扶梯是高速鐵路大型車站中為旅客提供進/出站服務的必配輔助設備設施。隨著運行多年的老舊電扶梯數(shù)量快速增多，電扶梯部件功能退化給電扶梯使用帶來的安全風險與風險控制的壓力將逐漸加大。因電扶梯事故而造成旅客出行不便，甚至受傷的情況屢有發(fā)生。作為與旅客出行密切相關的特種設備，電扶梯的安全運行備受關注。杭州東站樞紐承擔著重要的旅客運輸任務，當旅客出發(fā)或到達時因電扶梯設備故障無法正常運行導致該區(qū)域內進/出站時出現(xiàn)旅客滯留的情況時有發(fā)生。為此，本文依托杭州東站電扶梯智慧監(jiān)管項目，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的大型客站電扶梯智慧監(jiān)管平臺（簡稱：智慧監(jiān)管平臺）方案[1-2]，旨在實時監(jiān)控和提前預警電扶梯的運行情況，保障電扶梯在運行過程中不停梯、少故障，提升旅客的出行滿意度。

1 項目實施前狀況及實現(xiàn)目標

以杭州東站電扶梯智慧監(jiān)管平臺項目為例，項目實施前的狀況及實現(xiàn)目標，如表1所示。

表1 電扶梯智慧監(jiān)管項目實施前狀況及實現(xiàn)目標

2 平臺設計

2.1 平臺架構

電扶梯作為旅客進出杭州東站區(qū)域內跨樓層的重要設備，維護保養(yǎng)（簡稱：維保）的工作至關重要。杭州站作為管理方，希望通過數(shù)字化管理，實時監(jiān)控電扶梯運行數(shù)據(jù)，節(jié)約管理成本，方便旅客出行。智慧監(jiān)管平臺架構如圖1所示。

圖1 智慧監(jiān)管平臺架構

智慧監(jiān)管平臺基于微軟云（Azure）平臺的物聯(lián)網(wǎng)架構，使用嵌入式Linux操作系統(tǒng)開發(fā)。

通過加裝物聯(lián)網(wǎng)設備，可以監(jiān)測電扶梯設備的運行狀況，當其發(fā)生故障時，智慧監(jiān)管平臺將及時發(fā)出警報，維修工作人員能夠快速趕赴現(xiàn)場。監(jiān)管部門通過智慧監(jiān)管平臺能夠及時了解故障處置的進展與過程，統(tǒng)籌現(xiàn)場的工作，調動人力進行現(xiàn)場疏散、旅客通知等相關工作，提高應急突發(fā)事件的處置效率和處理能力。

通過將電扶梯設備的數(shù)據(jù)上云，智慧監(jiān)管平臺能夠獲取其運行的海量數(shù)據(jù)；結合電扶梯設備日常維保信息和部件更換記錄，以及部件的生產制造標準，通過大數(shù)據(jù)分析技術，建立設備預測模型，預測核心部件的剩余壽命[3]；利用更新前一步模型參數(shù)的后驗概率密度函數(shù)，通過底層物理模型計算當前時刻電扶梯設備的狀態(tài)；根據(jù)似然函數(shù)結合狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對預測的模型參數(shù)和電扶梯設備的狀態(tài)進行校正；通過后端的計算分析可以提前對相關部件進行維修或更換，從而減少電扶梯的計劃外停機，避免造成經(jīng)濟損失。智慧監(jiān)管平臺拓撲結構如圖2所示[4]。

圖2 智慧監(jiān)管平臺拓撲結構

2.2 安全保障

通過獨立的網(wǎng)絡環(huán)境，確保智慧監(jiān)管平臺與鐵路內部作業(yè)系統(tǒng)互不影響，通過數(shù)據(jù)加密技術確保電扶梯設備數(shù)據(jù)的安全[5-6]。

安全措施如下：

（1） 對物聯(lián)網(wǎng)關雙向認證，每個物聯(lián)網(wǎng)關都有唯一的X.509證書，用來表示身份，此證書在硬件安全模塊（HSM，Hardware Security Module）中存儲，HSM里的內容不可復制，不可偽造，不可篡改；

（2）云防火墻保障用戶數(shù)據(jù)安全，與云平臺采用加密通信，防止被竊聽；

（3）采用私有通信協(xié)議，提供只讀權限，電扶梯設備不能被遠程反向控制。

通過指揮中心大屏，展示實時監(jiān)控信息，能夠整屏調取信息，滿足監(jiān)控顯示需求。指揮中心大屏結構如圖3所示。

圖3 指揮中心大屏結構

2.3 關鍵技術

分為5個部分：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸，云端處理及多軟件整合，前端呈現(xiàn)和現(xiàn)場管理。

2.3.1 數(shù)據(jù)采集

采集電扶梯設備運行狀態(tài)、事件記錄、各類傳感器數(shù)據(jù)等信息。

2.3.2 數(shù)據(jù)傳輸

對物聯(lián)網(wǎng)關雙向認證，通過物聯(lián)網(wǎng)關唯一的X.509證書表示身份，云防火墻保障用戶數(shù)據(jù)安全傳輸，HSM的內容不可復制、偽造和篡改，與云平臺采用加密通信。

2.3.3 云端處理及多軟件整合

利用專家系統(tǒng)豐富的數(shù)據(jù)內容、先進的統(tǒng)計算法、實時通信系統(tǒng)、圖像識別技術，對海量數(shù)據(jù)進行匯總和分析，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控、故障推送、困人救援、異常報警。

2.3.4 前端呈現(xiàn)

呈現(xiàn)電扶梯設備運行狀態(tài)、故障監(jiān)控內容、累計運行數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)智能監(jiān)測（預防性召修）、可視化管理；通過實時采集電扶梯設備運行信息，自動檢測故障和困人判斷，實現(xiàn)自動派單和閉環(huán)管理，提升響應機制。

2.3.5 現(xiàn)場管理

一旦發(fā)生停梯故障或困人故障，及時向維保人員、車站管理人員發(fā)送故障報修信息，維保人員進行接單與維修管理，并且在智慧監(jiān)管平臺內反饋維修信息，以便大數(shù)據(jù)分析與診斷。

3 平臺功能和方案實施

3.1 平臺功能

智慧監(jiān)管平臺可以實現(xiàn)全年每天24 h智能監(jiān)管，提供實時的數(shù)據(jù)展示服務。該平臺基于物聯(lián)網(wǎng)技術對電扶梯設備進行監(jiān)控和管理，并將其實時運行數(shù)據(jù)和各項關鍵性指標傳送至云端，實現(xiàn)對電扶梯設備運行數(shù)據(jù)的存儲、分析和挖掘，為各監(jiān)管部門及用戶提供數(shù)據(jù)支撐，以進行風險防控及安全質量評估，更好地進行故障預診、緊急救援；可以主動跟蹤異常數(shù)據(jù)，通過機器自我學習和智能診斷給予預防性召修，將系統(tǒng)檢測到的故障自動發(fā)送到維保單位員工手機端進行派工，同時，監(jiān)管平臺可以實時了解到故障的發(fā)生時間，處置的過程和進展，將員工維修、客戶互動、狀態(tài)跟蹤形成一個完整的閉環(huán)；提前預防電梯故障的發(fā)生、提高電梯安全性，給客戶帶來更安全的使用體驗。

3.2 方案實施

智慧監(jiān)管平臺方案已在杭州東站實施。結果表明，該方案的實施，提高了杭州東站應急突發(fā)事件的處置效率和管理能力；可以在遇突發(fā)事件且無管理人員在場的情況下（無法表述求救具體位置）及時上報故障信息，通知維保單位及維保人員及時進

行維護，并將維修進度同步到指揮中心，使相關部門可實時了解設備故障及后續(xù)處置情況；提升了旅客的出行滿意度，提高了杭州東站智能化管理水平[7]。

4 結束語

本文設計了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的大型客站電扶梯智慧監(jiān)管平臺方案，該方案已在杭州東站實施。智慧監(jiān)管平臺的運用，實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)在線監(jiān)管，提升了杭州東站數(shù)字化管理水平。