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摘要：随着地铁的飞速发展，地铁运营里程和设备将激增，相应的设备运行维护工作强度和工作量也在快速增长，如何科学、高效地维护好这些设备，让地铁运营更安全、更高效、更经济，将成为地铁运营管理者面临的一个很现实和急迫的问题。基于城市轨道交通供电系统智能运维的需求分析，提出智能传感器、信息化数据通信、大数据特征挖掘等领域的相关技术的轨道交通供电系统智能运维方案。
关键词：地铁供电系统;智能;运维
随着城市轨道交通网络化运营时代的到来，智能运维已成为未来的发展趋势。基于城市轨道交通供电系统对设备运行管理、在线状态监测、远程故障诊断以及数据分析的需求，设计了一种融合多种运维平台、智能控制技术和现代大数据分析的供电设备智能运维系统。我国城市轨道交通处于高速发展时期，运营线路和里程屡创新高，为城市便捷出行和缓解地面交通压力带来良好的社会效益。同时，运营规模不断扩大，装备体系日益复杂，还有大量旧线的更新改造任务，给轨道交通运维管理带来巨大压力，也对设备维修安全、质量和效率提出更高的要求。
一、供电系统运维现状
目前，城市轨道交通供电设备运维业务大多沿用传统的管理模式，国内城轨交通运营单位都正在积极探索智能化运维解决方案，已有许多管理系统或技术手段被应用于供电设备运维管理，在提高运维管理效率和安全性保障方面起到一定的作用。但是总的来说，这些系统或技术仅解决了局部或个别针对性问题，侧重于原有检修模式的电子化，而且存在缺乏统一标准、重复投资等问题，难以实现资源共享和向上整合，对于供电运维安全和效率提升未有明显效果。已经规划或建设的综合性管控系统，大多用在公司级层面的信息化管理，难以深入渗透到各专业细分领域，缺乏底层数据支撑，特别是针对供电专业的智能运维管理系统至今还难觅其踪。各运营单位在供电设备运维模式、管理体系以及整体信息化、自动化程度等方面，都还处于起步阶段。建设一套城市轨道交通供电系统的智能运维管控系统，实现供电设备状态修及全过程的智能化管理和安全管控，突破不同专业、不同业务、不同系统之间的壁垒，并做到从现场、站端到中央管理层的全贯通，这在原来的管理模式和技术层面下难以实现。而当今，新技术不断发展，智能传感、大数据、互联网等技术已经相当成熟，通过新技术构建城市轨道交通供电设备运维智能管控平台，实现供电设备全生命周期的在线健康监测、趋势分析、故障智能诊断和运维管控已成为可能，也是城市轨道交通供电系统安全运维和技术发展的趋势。
二、智能运维
1、系统架构。智能运维系统的架构可以分为三层，分别是应用层、数据层以及服务层;应用层主要可以提供B/S应用服务以及C段应用系统，B/S应用服务以及C端应用系统都拥有业务逻辑能力并且可以为管理人员提供访问接口;服务层主要包括采集数据接收服务，GIS服务以及ETP服务;数据层则可以提供业务接收服务以及非结构化文件服务器。智能运维系统中的应用层主要针对系统处理后的数据展示以及用户交互，为工作人员提供维修监测数据或者方案建议客户端等，工作人员可以通过应用层提供的服务，在Web页面上查询到维修相关的数据与信息。服务层则用于实现智能运维系统的功能，可以时刻采集并接收供电线路以及供电设备的相应数据。数据层可以为工作人员提供设备台账、设备维修养护数据等内容的存储与管理，数据层可容纳的信息不仅限于数字数据，还可以容纳包括图片、视频等信息。
2、系统流程。智能运维系统能够实现供电系统内设备的实时监控，并且将设备的运行状态进行实时传输，在设备发生故障时，也可以根据故障信息分析出相应的维修方案与应对方案。另外，该系统还可以自行分析维修工作需要的人员以及工具需求。智能运维系统会通过各种微型复合传感器对设备的各项信息进行采集，随后通过数据融合以及大数据技术对设备数据进行预处理，通过通信系统将数据传输至特征提取系统中进行状态监测，得出的数据与历史监测数据进行比对，在历史监测数据库中为收录的数据则通过人工智能进行诊断，接着利用人工智能进行故障预测，监测出故障可能或者现存故障后，发送维修计划。参考维修计划派出相应的专业维修人员展开维修。
三、地铁智能运维的具体策略
1、數据采集设备。智能运维系统的数据来源主要包括两种，一是巡检终端直接采集，二是通过SCADA、能耗监测等系统接入。巡检终端主要包括巡检机器人、传感器等，高清摄像头、无人机拍摄也可以作为数据来源，这种情况下，获得图像后仍需由人来进行数据判断。巡检机器人分为两种分类，吊轨式和小车式。吊轨式机器人需要用吊轨、磁条和定位芯片来进行导航和定位，前期工程量较大，且磁条或定位芯片损坏将无法正常执行任务，但在当前技术前提下，吊轨式机器人不论是运行的稳定性还是定位的准确性都优于小车式机器人;小车式机器人无须轨道导航定位，而是依靠智能识别技术，在巡视路线的选择上局限性较小，但其精确性易受环境影响。由于地铁供电系统的主变电所、牵引降压变电所、降压变电所及跟随所都位于室内，无须考虑天气影响，因此吊轨式机器人更有优势。
2、预防供电系统故障。立足于技术方面对地铁低压控制系统予以改造，能够促进运行成本的降低，并增强能源运用效率，进而实现智能运维的目标。地铁在实际运行时低压电器设备极易出现故障，进而导致能源消耗增多。就地铁低压供电系统故障而言存在着多种特点，如400V低压开关柜故障、应急电源照明装置故障、电动蝶阀故障、废水泵故障等均为常见故障类型。要想促进地铁低压供电系统能耗的降低，就需要通过正确的方式预防供电系统故障的产生。如通过对综合监控系统集成的方式监控地铁低压供电系统，在故障出现之后综合监控系统可在第一时间发出警报并详细记录故障信息，以便运维人员开展检修工作。并且还应定期对地铁低压供电系统重要部件予以维护，诸如对机坑沉积物进行定期清理，进而确保系统稳定、安全的运转，降低故障率，因此预防地铁供电系统故障也是实现地铁低压供电系统实现智能运维的一个重要措施。
3、基础信息维护。基础信息是设备智能运维管理的根基和核心，只有根基打牢了，上层的数据采集和分析才有可能实现。地铁设备智能运维管理的基础信息包括地理位置，设备数据，数据字典，检修记录标准模板等。地铁设备的物理地理位置包括线路，车辆段，车站，变电所，行别/股道，逻辑上还可根据专业系统的差别，分为站间，公里标百米标，锚段杆号等。这些地理位置在空间上是按照层级关系组织的树状结构，设备挂载在这些树状节点上，每一个设备都和地理位置一一对应。设备数据的维护和管理要求符合维修作业的需要，根据检修规程对设备目录种类和层级结构进行划分，基本原则是检修规程中需要检修的设备必须是单台可维护的。设备还应该根据不同的设备目录设置自定义属性，满足不同专业系统设备维修作业的需要。
智能运维是现代地铁发展的一个重要方向，在供电方面，国网变电站应用智能运维已有相对成熟的经验可供参考。地铁供电系统的超大规模设施维护，智能运维体系明显提升了关键设施的安全状态管控能力，能对海量的检测监测信息进行高效管理和利用，为后续实现设施状态长期趋势分析、实现设施安全状态智能预警提供了基础。
参考文献
[1] 曹卫东，李凡华.城轨交通轨道综合管理智能平台[J].城市科学研究会，2019.
[2] 张发明，于小坤，宋超.城市轨道交通供电系统智能运维的设计与实现[J].设备管理与维修，2019（23）：16-18
关键词：地铁供电系统;智能;运维
随着城市轨道交通网络化运营时代的到来，智能运维已成为未来的发展趋势。基于城市轨道交通供电系统对设备运行管理、在线状态监测、远程故障诊断以及数据分析的需求，设计了一种融合多种运维平台、智能控制技术和现代大数据分析的供电设备智能运维系统。我国城市轨道交通处于高速发展时期，运营线路和里程屡创新高，为城市便捷出行和缓解地面交通压力带来良好的社会效益。同时，运营规模不断扩大，装备体系日益复杂，还有大量旧线的更新改造任务，给轨道交通运维管理带来巨大压力，也对设备维修安全、质量和效率提出更高的要求。
一、供电系统运维现状
目前，城市轨道交通供电设备运维业务大多沿用传统的管理模式，国内城轨交通运营单位都正在积极探索智能化运维解决方案，已有许多管理系统或技术手段被应用于供电设备运维管理，在提高运维管理效率和安全性保障方面起到一定的作用。但是总的来说，这些系统或技术仅解决了局部或个别针对性问题，侧重于原有检修模式的电子化，而且存在缺乏统一标准、重复投资等问题，难以实现资源共享和向上整合，对于供电运维安全和效率提升未有明显效果。已经规划或建设的综合性管控系统，大多用在公司级层面的信息化管理，难以深入渗透到各专业细分领域，缺乏底层数据支撑，特别是针对供电专业的智能运维管理系统至今还难觅其踪。各运营单位在供电设备运维模式、管理体系以及整体信息化、自动化程度等方面，都还处于起步阶段。建设一套城市轨道交通供电系统的智能运维管控系统，实现供电设备状态修及全过程的智能化管理和安全管控，突破不同专业、不同业务、不同系统之间的壁垒，并做到从现场、站端到中央管理层的全贯通，这在原来的管理模式和技术层面下难以实现。而当今，新技术不断发展，智能传感、大数据、互联网等技术已经相当成熟，通过新技术构建城市轨道交通供电设备运维智能管控平台，实现供电设备全生命周期的在线健康监测、趋势分析、故障智能诊断和运维管控已成为可能，也是城市轨道交通供电系统安全运维和技术发展的趋势。
二、智能运维
1、系统架构。智能运维系统的架构可以分为三层，分别是应用层、数据层以及服务层;应用层主要可以提供B/S应用服务以及C段应用系统，B/S应用服务以及C端应用系统都拥有业务逻辑能力并且可以为管理人员提供访问接口;服务层主要包括采集数据接收服务，GIS服务以及ETP服务;数据层则可以提供业务接收服务以及非结构化文件服务器。智能运维系统中的应用层主要针对系统处理后的数据展示以及用户交互，为工作人员提供维修监测数据或者方案建议客户端等，工作人员可以通过应用层提供的服务，在Web页面上查询到维修相关的数据与信息。服务层则用于实现智能运维系统的功能，可以时刻采集并接收供电线路以及供电设备的相应数据。数据层可以为工作人员提供设备台账、设备维修养护数据等内容的存储与管理，数据层可容纳的信息不仅限于数字数据，还可以容纳包括图片、视频等信息。
2、系统流程。智能运维系统能够实现供电系统内设备的实时监控，并且将设备的运行状态进行实时传输，在设备发生故障时，也可以根据故障信息分析出相应的维修方案与应对方案。另外，该系统还可以自行分析维修工作需要的人员以及工具需求。智能运维系统会通过各种微型复合传感器对设备的各项信息进行采集，随后通过数据融合以及大数据技术对设备数据进行预处理，通过通信系统将数据传输至特征提取系统中进行状态监测，得出的数据与历史监测数据进行比对，在历史监测数据库中为收录的数据则通过人工智能进行诊断，接着利用人工智能进行故障预测，监测出故障可能或者现存故障后，发送维修计划。参考维修计划派出相应的专业维修人员展开维修。
三、地铁智能运维的具体策略
1、數据采集设备。智能运维系统的数据来源主要包括两种，一是巡检终端直接采集，二是通过SCADA、能耗监测等系统接入。巡检终端主要包括巡检机器人、传感器等，高清摄像头、无人机拍摄也可以作为数据来源，这种情况下，获得图像后仍需由人来进行数据判断。巡检机器人分为两种分类，吊轨式和小车式。吊轨式机器人需要用吊轨、磁条和定位芯片来进行导航和定位，前期工程量较大，且磁条或定位芯片损坏将无法正常执行任务，但在当前技术前提下，吊轨式机器人不论是运行的稳定性还是定位的准确性都优于小车式机器人;小车式机器人无须轨道导航定位，而是依靠智能识别技术，在巡视路线的选择上局限性较小，但其精确性易受环境影响。由于地铁供电系统的主变电所、牵引降压变电所、降压变电所及跟随所都位于室内，无须考虑天气影响，因此吊轨式机器人更有优势。
2、预防供电系统故障。立足于技术方面对地铁低压控制系统予以改造，能够促进运行成本的降低，并增强能源运用效率，进而实现智能运维的目标。地铁在实际运行时低压电器设备极易出现故障，进而导致能源消耗增多。就地铁低压供电系统故障而言存在着多种特点，如400V低压开关柜故障、应急电源照明装置故障、电动蝶阀故障、废水泵故障等均为常见故障类型。要想促进地铁低压供电系统能耗的降低，就需要通过正确的方式预防供电系统故障的产生。如通过对综合监控系统集成的方式监控地铁低压供电系统，在故障出现之后综合监控系统可在第一时间发出警报并详细记录故障信息，以便运维人员开展检修工作。并且还应定期对地铁低压供电系统重要部件予以维护，诸如对机坑沉积物进行定期清理，进而确保系统稳定、安全的运转，降低故障率，因此预防地铁供电系统故障也是实现地铁低压供电系统实现智能运维的一个重要措施。
3、基础信息维护。基础信息是设备智能运维管理的根基和核心，只有根基打牢了，上层的数据采集和分析才有可能实现。地铁设备智能运维管理的基础信息包括地理位置，设备数据，数据字典，检修记录标准模板等。地铁设备的物理地理位置包括线路，车辆段，车站，变电所，行别/股道，逻辑上还可根据专业系统的差别，分为站间，公里标百米标，锚段杆号等。这些地理位置在空间上是按照层级关系组织的树状结构，设备挂载在这些树状节点上，每一个设备都和地理位置一一对应。设备数据的维护和管理要求符合维修作业的需要，根据检修规程对设备目录种类和层级结构进行划分，基本原则是检修规程中需要检修的设备必须是单台可维护的。设备还应该根据不同的设备目录设置自定义属性，满足不同专业系统设备维修作业的需要。
智能运维是现代地铁发展的一个重要方向，在供电方面，国网变电站应用智能运维已有相对成熟的经验可供参考。地铁供电系统的超大规模设施维护，智能运维体系明显提升了关键设施的安全状态管控能力，能对海量的检测监测信息进行高效管理和利用，为后续实现设施状态长期趋势分析、实现设施安全状态智能预警提供了基础。
参考文献
[1] 曹卫东，李凡华.城轨交通轨道综合管理智能平台[J].城市科学研究会，2019.
[2] 张发明，于小坤，宋超.城市轨道交通供电系统智能运维的设计与实现[J].设备管理与维修，2019（23）：16-18