太原軌道交通集團有限公司 李奇峻

1 引言

軌道交通的快速發(fā)展緩解了地面交通的壓力，為城市出行提供巨大便利。城市軌道交通規(guī)模不斷擴大，其內(nèi)部設(shè)備系統(tǒng)也逐漸復雜，供電設(shè)備運維工作難度不斷加大。

2 城市軌道交通供電設(shè)備運維管理現(xiàn)狀

目前，我國城市軌道交通供電設(shè)備維修系統(tǒng)大多采用周期性檢修和故障性維修等兩種方式，缺少實時動態(tài)監(jiān)測和在線維修等模式，且大多采取人為運維和檢修途徑，導致運維效率受到一定的限制。在現(xiàn)代化城市進程不斷推進下，城市軌道交通的運行規(guī)模不斷擴大，其承擔的運行任務(wù)不斷加重，涉及的供電設(shè)備運維工作和所需工作人員人數(shù)持續(xù)增多，仍然沿用傳統(tǒng)運維管理方式很難保證運維質(zhì)量，甚至會產(chǎn)生安全隱患。

基于此，城市軌道交通單位不斷探索和嘗試智能管理模式，在設(shè)備運維管理中嘗試應(yīng)用先進技術(shù)，雖然這些技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決傳統(tǒng)管理模式中的弊端，優(yōu)化和完善管理體系，卻仍難實現(xiàn)對系統(tǒng)的統(tǒng)一標準化管理和資源的高效利用、整合、共享，導致城市軌道交通供電設(shè)備運維工作在實際中沒有突出性進步。

3 城市軌道交通供電設(shè)備運維智能管控系統(tǒng)

3.1 供電設(shè)備運維智能管控系統(tǒng)架構(gòu)

3.1.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測

數(shù)據(jù)監(jiān)測是智能管控平臺中的基礎(chǔ)架構(gòu)，也是實施設(shè)備運維中的重點環(huán)節(jié)，只有保證充分的數(shù)據(jù)支持，才能為供電設(shè)備的運維工作提供必備參考依據(jù)。在數(shù)據(jù)監(jiān)測中，可以結(jié)合各類監(jiān)測設(shè)備和相關(guān)視頻設(shè)備、傳感器等對設(shè)備運維現(xiàn)場實時監(jiān)測，全方位采集運維過程中的各類數(shù)據(jù)信息，包括狀態(tài)情況、操作情況、測量數(shù)據(jù)等，為運維智能化管理工作提供有力的數(shù)據(jù)支撐。對CIOS系統(tǒng)電氣參數(shù)實時監(jiān)測和采集，掌握設(shè)備運行情況，利用線路級、網(wǎng)絡(luò)級的電能量了解系統(tǒng)能源消耗情況。電氣參數(shù)采集的過程中可以利用遠程錄波，根據(jù)數(shù)據(jù)分析判斷故障的趨勢。

3.1.2 智能決策

在數(shù)據(jù)監(jiān)測和采集的基礎(chǔ)上，執(zhí)行智能決策任務(wù)是設(shè)備故障分析和運維檢修的中心環(huán)節(jié)。在智能決策中，科學應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、專家規(guī)則庫，結(jié)合供電系統(tǒng)運行的各方面理論支持，檢測和分析設(shè)備運行狀態(tài)和預(yù)測未來運行趨勢，診斷設(shè)備運行故障，通過智能聯(lián)控、輔助決策等智能化技術(shù)的使用，對設(shè)備故障情況和運維需求進行全方位分析，保證決策的科學性和合理性。例如，在對城市軌道交通供電設(shè)備進行監(jiān)測時，還需要對設(shè)備的等效運行時間進行計算，從而判斷油浸式變壓器的壽命。假設(shè)使用的時間為T，當變壓器在不同條件下運行時，需要將時間T劃分成不同的區(qū)間，即t1,t2,…,tn。每個區(qū)間繞組的熱點溫度需要保持恒定，則在計算油浸式變壓器在一定的時間T內(nèi)所消耗的絕緣壽命可以使用公式（1）進行計算：

式中：B為經(jīng)驗常數(shù)。

如果等效運行的時間可以進行計算，則可以計算出油浸式變壓器的壽命。根據(jù)公式計算出的油浸式變壓器的使用壽命以及剩余的壽命，工作人員就可以對油浸式變壓器進行合理的維護。

3.1.3 設(shè)備運維

設(shè)備運維發(fā)揮核心作用，設(shè)備運維平臺是所有架構(gòu)中的中心力量。在該平臺中，主要實施設(shè)備運行管理和設(shè)備檢修管理工作。運行管理中，主要應(yīng)用智能化巡檢技術(shù)，例如虛擬可視化巡檢技術(shù)，并對在設(shè)備運行的過程中的各類重要因素和系統(tǒng)進行監(jiān)控，包括設(shè)備的門禁系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、隧道、井蓋等，同時包括輔助電源和搶險物資等輔助性設(shè)施。重點對供電設(shè)備進行監(jiān)測，為安全運維打下重要基礎(chǔ)。在檢修管理中，當檢測到故障設(shè)備時，管控系統(tǒng)自動將信息推送給運維人員，經(jīng)確認后，向上提出施工申請。并且，設(shè)備運維過程自動關(guān)聯(lián)作業(yè)指導和風險預(yù)案，形成對故障全過程、閉環(huán)形的追蹤運維[1]。

3.1.4 運維管控

運維管控平臺是整個運維智能管控系統(tǒng)中的核心，在運維管控平臺的作用下，實現(xiàn)各架構(gòu)間的信息共享功能，并對供電設(shè)備運維過程進行全方位監(jiān)管和智能化分析，控制整個運維流程并實現(xiàn)與其他各接口之間的關(guān)聯(lián)和信息共享。管控系統(tǒng)可以運用低壓開關(guān)柜中回路所配備的檢測表盤，對回路進行實時監(jiān)控。當監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)明顯問題時，包括故障引起的漏水、震動等問題，系統(tǒng)都能夠?qū)ζ渫瓿尚畔⑹占蜖顟B(tài)監(jiān)控，維護整體正常運行[2]。該平臺還與人力資源系統(tǒng)相接通，將運維情況傳輸?shù)饺肆Y源系統(tǒng)，統(tǒng)一管理和調(diào)度平臺實施指揮和運維等工作，并將其中的各類信息統(tǒng)一在平臺界面加以展示。城市軌道交通運維管控框架結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 城市軌道交通運維管控框架結(jié)構(gòu)圖

3.1.5 預(yù)測建模

城市軌道交通的運維智能管控系統(tǒng)需要應(yīng)用PHM技術(shù)對相關(guān)的供電設(shè)備進行故障的預(yù)測與健康的管理工作。由于當前的軌道交通在設(shè)備維修階段，需要避免客流量激增造成的不利影響，因此需要對設(shè)備采取預(yù)防與維修相結(jié)合的檢修體系，構(gòu)建動態(tài)的故障監(jiān)控體系，對軌道交通的故障進行預(yù)測、對維修的模式進行優(yōu)化，建立實時的監(jiān)控模型，保障工作順利開展。

應(yīng)用PHM技術(shù)，可以實現(xiàn)對各項設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，在設(shè)備可能出現(xiàn)故障時，提前給出預(yù)警信息。應(yīng)用PHM 技術(shù)，可以實現(xiàn)基于監(jiān)測信息、數(shù)據(jù)驅(qū)動以及時效性物理模型的故障預(yù)測，在構(gòu)建物理模型時，PHM技術(shù)可以通過獲取到的準確且全面的數(shù)據(jù)信息對各種數(shù)據(jù)的關(guān)系以及參數(shù)進行描述，對設(shè)備實現(xiàn)狀態(tài)預(yù)測。同時，PHM技術(shù)需要確定設(shè)備的故障以及健康狀況的指標，基于PHM技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)對設(shè)備的故障以及健康數(shù)據(jù)進行推測，應(yīng)用傳感器技術(shù)，開展建模工作，對相關(guān)設(shè)備進行有效評估，預(yù)測設(shè)備的未來狀態(tài)以及變化情況，給出調(diào)整的意見。

3.2 供電設(shè)備運維智能管控系統(tǒng)中主要技術(shù)應(yīng)用

3.2.1 3D全景監(jiān)視技術(shù)

3D技術(shù)效果圖如圖2所示。

圖2 3D技術(shù)效果圖

3D全景監(jiān)視技術(shù)可以在智能管控系統(tǒng)中全方位應(yīng)用，并實現(xiàn)全程監(jiān)控。在供電設(shè)備運行的過程中，以城市軌道交通整個運行場地為基本進行3D 建模，保證建模的精準強度，使其將設(shè)備運行環(huán)境和情況高度模擬仿真，形成與設(shè)備運行和實際操作相一致的流程[3]。在3D 模型中使用熱點將各種相關(guān)信息關(guān)聯(lián)到設(shè)備中，包括監(jiān)視技術(shù)所記錄的數(shù)據(jù)、監(jiān)測畫面和數(shù)據(jù)、相關(guān)運維和巡檢記錄等，保證對設(shè)備運行狀態(tài)的全景監(jiān)視。

3.2.2 虛擬可視化巡檢技術(shù)

虛擬可視化巡檢技術(shù)是基于以往相關(guān)的巡檢技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)的基礎(chǔ)上研究并優(yōu)化產(chǎn)生的技術(shù)。結(jié)合3D全景監(jiān)視技術(shù)，可以在實景內(nèi)按照所規(guī)定的巡檢路線完成巡檢任務(wù)，將所要檢測設(shè)備的各項參數(shù)以視頻畫面的形式呈現(xiàn)并自動分析生成巡檢報告。虛擬可視化巡檢技術(shù)為電氣設(shè)備的運維工作提供重要的立體巡檢信息和可視化信息，提高巡檢的準確性和高效性，使巡檢工作發(fā)揮價值。

3.2.3 視頻智能識別技術(shù)

視頻智能識別技術(shù)通常需要與全景監(jiān)視技術(shù)相結(jié)合，在平臺內(nèi)部對所監(jiān)控到的視頻畫面和數(shù)據(jù)信息等加以識別，尤其對設(shè)備的運行狀態(tài)、運行環(huán)境和運維操作實現(xiàn)精準識別和定位分析。在智能管控系統(tǒng)中，視頻智能識別技術(shù)的應(yīng)用能夠有效識別安全問題，如火災(zāi)煙霧等，識別遺留或丟失的物品，甚至完成人臉及相關(guān)人員方面信息的識別，加強對異常行為的監(jiān)測，使系統(tǒng)本身能夠智能化識別和管理各類因素，保障系統(tǒng)的高效運行。

4 結(jié)語

在軌道交通中，供電設(shè)備的運維工作是一項重點環(huán)節(jié)，只有提高運維智能管控才能保證運維效果，提高城市軌道交通運行的安全性和穩(wěn)定性。對此，相關(guān)部門應(yīng)加強對供電設(shè)備運維智能管控系統(tǒng)的研發(fā)和優(yōu)化，從智能管控系統(tǒng)的功能架構(gòu)和應(yīng)用的技術(shù)兩方面重點研究和完善，提高供電設(shè)備的運維水平，推動城市軌道交通發(fā)展。