電梯作業管理與在線監測系統的移動化作業研究

董曉婷

(上海申通地鐵集團有限公司技術中心,201103,上?！喂こ處?

?

電梯作業管理與在線監測系統的移動化作業研究

董曉婷

(上海申通地鐵集團有限公司技術中心,201103,上?！喂こ處?

結合當前上海軌道交通電梯設備的管理現狀及存在的主要問題,提出了建設一套移動化的電梯作業管理與在線監測系統,并從系統的業務架構、功能、移動化內容、配置及性能方面分別進行了闡述。通過作業管理子系統與在線監測子系統的相結合,增強電梯設備的實時監控力度,提高現場作業效率,對地鐵電梯運營管理水平的整體提升有參考意義。

地鐵；電梯; 作業管理; 在線監測; 移動化

Author′s address Technology Centre of Shanghai Shentong Metro Group Co.,Ltd., 201103,Shanghai,China

隨著城市軌道交通路網規模的逐步擴大,客流量的急劇增加,上海軌道交通網絡在運營生產、客運、調度指揮和應急處置等方面都有新的需求。以電梯為例,由于“4月2日靜安寺地鐵站自動扶梯逆行事故”產生了重大社會影響，故對運營公司的電梯現場管理及委外單位的保養監督等方面都提出了新的管理要求。根據上海市人民政府令第25號文及上海市質量技術監督局滬質技監特[2015]56號文的明確要求,電梯使用單位在電梯使用過程中需加強車站巡視、設備維修的監控及維修過程中的履歷信息管理,以滿足電梯維護的質量過程控制的需求,保障電梯設備的正常運營。

1 研究意義

現有電梯作業與設備監測管理制度存在著很多問題。

電梯設備作業管理制度存在的問題包括:

(1) 大部分線路采用以紙張記錄作業的信息、再將數據人工錄入電腦存檔的方式。不僅耗工費時，而且設備狀態和運行數據的真實性得不到保證,監督功能難以實現[1]。

(2) 部分線路使用單機版的作業管理系統,和其他外部系統的關聯度不夠,無法進行系統間信息的交互和共享，不能滿足過程管控的專業化管理要求。

電梯設備監測管理制度存在的問題包括:

(1) 目前上海地鐵的EMCS(車站設備監控系統)在車站控制室通過無源干節點信號傳送的方式對電梯設備進行運行狀態監視。該種方式需要敷設專用的通信線纜,會破壞車站既有站臺、站廳的外立面結構,并且獲取到的信息量較少。

(2) 各電梯廠家雖建立了自己的遠程監測平臺,但如果僅通過該平臺對地鐵電梯設備進行監測,則運營方只能獲取經過轉發的信息。這樣使得監測內容的可控性較差，且監測內容的獲取會存在一定的延時。

本文在研究電梯作業管理與在線監測系統本身的同時,對其在移動化應用方面應具有的特性做進一步探討,具體研究意義如下:

(1) 電梯移動化作業可強化現場作業的規范度,通過移動作業定位點的NFC(近距離無線通信)識別解決作業人員到位率;可根據車站設備臺賬自動在移動終端列出作業信息,提升現場作業質量。

(2) 現場作業移動化代替了現場帶單作業。作業信息通過移動終端傳輸到后臺管理系統,一次性的信息錄入使得作業效率得到提高,且采集的信息更為全面、準確。

(3) 在線監測系統,能在第一時間獲取現場電梯實時狀態、報警信息、服務狀態等大量一手數據,并通過可視化的數據統計及分析,使移動化終端的使用、告警信息更及時,作業信息更豐富,進而提高運營管理人員對現場情況的實時操作性。

(4) 電梯設備是車站機電設備之一,對于電梯設備的移動化研究可用于其它機電設備的移動化研究。這對車站機電設備移動化作業有推廣意義。

綜上所述,筆者認為需要自建一套將電梯設備作業管理及在線監測集于一體的系統來支撐電梯設備的安全管理。這對電梯作業質量和監測管理的提升具有非常重要的價值。

2 電梯作業管理與在線監測系統

目前，上海軌道交通13號線在軌道交通公共區域和辦公管理區域均已開通了移動無線信號,為有效解決電梯作業及監測管理中存在的問題,同時利用現行優勢資源,上海軌道交通技術研究中心和上海地鐵電子科技有限公司組織研制了具有完全知識產權且性能穩定可靠的電梯作業管理及在線監測系統(以下簡為“管理監測系統”)。

2.1 業務總體架構及功能

管理監測系統業務總體架構見圖1。由圖1可以看到,系統移動終端綜合管理是在移動終端實現電梯在線狀態查看、電梯信息查詢、電梯現場作業、電梯實時報警、作業統計與綜合分析等一系列管理功能的集合。支撐移動化的業務由電梯在線監測與電梯作業管理兩大子系統提供數據支持與交互管理。其中，電梯在線監測子系統是C/S架構系統,電梯作業管理子系統是B/S系統。二者的系統設備硬件各自獨立,數據庫各自獨立,僅共享站內的所有信息。采用這種功能劃分的獨立結構，即使系統中某處硬件、軟件異?；蛲顺鲞\行,也不影響其他設備的正常工作,可提高系統的整體容錯能力。

圖1 管理監測系統業務架構圖

2.1.1 作業管理子系統的功能

電梯作業管理子系統主要由作業移動終端、網絡傳輸和后臺管理平臺三部分組成。

作業移動終端能夠采用NFC標簽快捷登錄并通過工號加密碼方式驗證,同時還包含作業工單獲取、設備信息查詢、在線狀態查看、工單執行、數據上傳及歷史工單查詢等功能?，F場作業人員手持移動終端可記錄作業信息、設備信息及異常信息,并通過無線WIFI上傳到后臺管理平臺。后臺管理平臺由設備基礎信息管理、現場作業管理、報表和分析三大業務模塊構成,具有設備臺賬管理、執行計劃管理、規程管理、設備臺賬與類別管理、作業結果管理、作業異常管理、設備劣化與趨勢分析等功能。

2.1.2 在線監測子系統的功能

在線監測子系統主要由前端采集器、網絡傳輸和在線監測平臺三部分組成。

前端采集器通過電梯控制器通信端口,采用Modbus RTU的通信協議來采集電梯運行狀態、故障報警等信息。網絡傳輸通過無線WIFI的方式為前端子系統和在線監測平臺之間傳遞電梯各類數據信息。在線監測平臺是執行日常監控和管理的部分,集對實時數據信息的管理、交換、處理、存儲和轉發于一體,并對電梯的日常運行和故障維修等事件進行統計、分類、分析,為監管提供技術支撐,確保地鐵電梯運行安全。

2.1.3 接口功能

(1) 與企業資產管理系統的接口。企業資產管理系統以資產模型、設備臺帳為基礎,以工單的創建、審批、執行、關閉為主線,能合理、優化地安排相關的人、財、物資源,將傳統的被動檢修轉變為積極主動的預防性維修；為作業管理子系統提供電梯設備臺賬信息和設備工單信息。作業時可通過移動終端掃描電梯的標簽信息以識別該設備。如在電梯作業過程中發現異常,也可通過企業資產管理系統生成相應的保養、維修等工單。其接口流程如圖2所示。

圖2 與企業資產管理系統的接口流程圖

(2) 與施工管理平臺的接口。施工管理平臺是現場施工申請、沖突檢測、施工審核、要點/消點記錄的系統。通過移動終端將要點和消點信息發送到施工管理平臺,以此增強施工管理平臺與作業管理子系統的協作。作業管理子系統可將執行計劃同步到施工平臺,使得一次計劃能多個平臺使用,避免了重復錄入造成的勞動效率降低。其接口流程如圖3所示。

圖3 與施工管理平臺的接口流程圖

(3) 與故障報修平臺的接口。電梯現場作業發現異常后,可通過移動終端直接自動接報到故障報修平臺,并由故障報修平臺進行專業分發,最后形成維修工單。維修工單可在移動終端上進行維修作業的記錄,其結果可在移動化現場作業時進行復核,最終形成一個閉環工作流。從作業發現異常到故障報修接報,從故障分發到故障處置,都離不開故障保修平臺的支持。其接口流程如圖4所示。

2.2 系統移動化

管理監測系統移動化的主要研究內容包括電梯在線監測移動化和電梯現場作業移動化。

2.2.1 電梯在線監測移動化

電梯在線監測子系統將實時采集的電梯設備相關運行狀態、故障及實時報警信息在移動終端上通過友好的人機界面形式清晰地展示出來,并通過統計和分析歷史數據生成裂化趨勢分析、告警分析等設備狀態分析類報表。設備的故障和實時報警信息由電梯在線監測子系統統一采集并處理后,再轉發給電梯作業管理子系統進行作業異常處理。電梯作業管理子系統自動觸發工單,提示作業人員完成相應的檢查和維修。管理監測系統在移動終端展示界面的實景如圖5、圖6所示。

圖4 與故障報修平臺的接口流程圖

圖5 統計分析界面實景圖

圖6 現場作業效果圖

2.2.2 電梯現場作業管理的移動化

2.2.2.1 網絡通訊的選擇與通訊策略

WIFI為電梯移動作業首選的網絡通訊介質。當WIFI存在信號盲點時,ISP可作為備選方案。由于WIFI和ISP網絡都存在盲點,所以在通訊策略的選擇上應考慮滿足網絡動態切換、外網動態接入和本地數據緩存、定期數據清理等需求。

網絡動態切換指在應用內部動態切換不同服務器,無需重啟應用或重新登錄即可保證應用正常通訊。外網動態接入能快速通過外網連接到內網服務器,同時滿足通訊安全、信息不泄露、鑒權認證等要求。本地數據緩存能在網絡盲點區域繼續現場作業,在終端內部存儲信息、閱讀本地數據,并在網絡覆蓋區自動上傳數據、恢復與服務器交互,還能定期清理緩存數據,保證應用的流暢性[3]。

2.2.2.2 信息識別技術選擇

使用現場設備二維碼結合移動終端的配對識別信息記錄,可有效避免操作人員杜撰在崗操作情況的現象,從而對操作人員的到崗信息和操作信息進行有效監控[2]。但二維碼存在可復制性(如拍照打印)、易損害等缺點,而NFC技術恰能解決此問題。將含有信息的NFC標簽固定在設備內部,移動終端可通過NFC識別技術讀取標簽中的設備信息。NFC最大的優點是防復制同時也適合工況環境、不易損害。NFC的工作模式包含卡模式、點對點模式與讀卡器模式[4]。本方案采用NFC讀卡器模式來實現數據采集。兩種識別技術的性能對比如表1所示。

表1 二維碼和NFC的性能對比

2.2.2.3 移動化現場作業流程

目前上海地鐵的機電設備作業類型包括巡檢、保養、計劃修、臨時修、大修、搶修等。針對電梯設備來說,巡檢作業由運營單位的巡檢班組執行,維修作業由委外單位執行。以巡檢作業為例,其移動化作業流程如圖7所示。

圖7 移動巡檢作業流程圖

當巡檢發現設備異常時,管理監測系統產生故障報單并根據故障實際情況制定維修工單。隨后，現場人員根據維修工單進行維修作業,形成處置過程記錄。維修處置完成后,系統將關閉工單,之后對巡檢過程再次復核維修狀態,最終形成發現故障、制定工單、消除故障、復核故障的閉環過程管理。研究移動化現場作業的流程,并非簡單地將現有流程照翻移動化的過程,而是一個BPR(業務流程重組)的過程。通過對節點的梳理和重新設計形成一個更適合移動化的作業流程,有利于今后作業管理的提升[5]。BPR流程如圖8所示。

圖8 BPR流程圖

2.2.2.4 移動化信息記錄

移動化信息記錄通常包括文字錄入、拍照、錄音及視頻4種方式。

由于在移動終端上不便于大量文字的錄入,因此在信息量較大時,可采用數據結構化、分字段或列表方式進行簡化錄入。在作業人員要點/消點的過程中,采用水印照片的記錄方式,并同拍攝的靜態畫面內容作對比,以防止作業人員造假行為。

遇到設備異常的狀態描述時,可通過拍照、微錄音、微視頻等方式記錄,以便維修人員了解現場狀況。由于網絡質量會對照片的傳輸產生影響,故移動終端應能在對現場網絡帶寬進行檢測后自動調節傳輸照片的像素,即在帶寬低場景下傳輸低像素照片,在帶寬高場景下傳輸高像素照片。微錄音和微視頻的記錄方式可用于控制文件的大小,采用MPEG-4的格式能增強數據的可重用性,從而進一步提高數據壓縮效率,便于網絡傳輸。

2.3 系統拓撲圖及軟硬件配置

系統拓撲圖如圖9所示。

系統軟硬件配置包括：

(1) 服務器。本系統配置2臺PC服務器,1臺數據庫服務器及1臺應用服務器。服務器高度2 U,機架式,帶上架套件,2個八核至強CPU,1.6 GHz以上運行頻率;16 GB內存,2塊300 GB/10KrpmSAS 熱插拔硬盤,4個主板集成千兆網口,2塊單口8 Gbit/s光纖通道卡,DVD-ROM,冗余電源,三年原廠保修;安裝Redhat Linux 6或Windows 2008企業版,含防病毒軟件。

圖9 系統拓撲圖

(2) 數據庫、中間件軟件。數據庫軟件選用ORACLE 11g企業版(1CPU);中間件軟件選用基于Java的企業級中間件iPlat4J軟件平臺。

(3) 網絡環境。系統的中心服務器及客戶端在內網中有線訪問;移動終端設備通過車站WIFI訪問操作。

2.4 系統性能要求

非網絡故障情況下，響應時間要求為：

(1) 從系統內部(局域網)單表查詢響應時間<3 s;

(2) 從系統外部(廣域網)單表查詢響應時間<8 s;

(3) 從系統外部(廣域網)單表統計查詢響應時間<10 s;

(4) 業務操作處理(添加、刪除,修改)<3 s;

(5) 用戶等待數據時間<8 s;

(6) 在線實時數據延遲時間<60 s。

可靠性要求為

(7) MTBF應當大于5 000 h;

(8) 平均恢復時間(MTTR)應當小于30 min。

3 結語

電梯作業管理與在線監測系統計劃于2016年底在上海軌道交通13號線進行試點應用,使線路和設備檢修部門在電梯作業工作上首次實現無紙化數據采集。同時，通過電梯實時狀態的監測,能實現電梯作業管理與安全監測工作的自動化與信息化[6]。這給電梯管理工作帶來極大的便利：一方面提高工作效率和管理效果,減輕作業人員的勞動強度；另一方面能最大程度地保證電梯安全運行,具有廣泛的社會效益和經濟效益。

[1] 孫漢高.PDA智能巡檢系統的設計與實現[J].科技信息,2009(35):75.

[2] 廖東方.二維碼標簽的安全技術研究[D].北京:北京郵電大學,2008.

[3] 胡騫,武穆清,郭嵩,等.一種用于內容中心網絡的緩存隨機放置策略[J].西安電子科技大學學報,2014(6):149.

[4] 張潔.基于NFC技術的生產管理系統的設計與實現[J].軟件工程師,2014,3(4):12.

[5] 潘國勇.企業流程再造的系統模式研究[D].武漢:華中科技大學,2003.

[6] 惠嘉琪.電梯運行狀態監測與故障遠程報警系統分析[J].硅谷,2015(1):63.

Mobile Work of Escalator Operation Management and the On-line Monitoring System

DONG Xiaoting

Combined with the present situation and the existing problems in elevator equipment management of Shanghai rail tansit, the construction of a complete elevator operation management and on-line monitoring system is proposed, the prefessional structure, functions, mobile working content, configuration and performance aspects are described respectively. By way of combining the operation management and on-line monitoring system, the real-time monitoring capability of elevator equipment is enhanced, the work efficiency in field operation is improved. The research has certain reference significance for the ascent of subway elevator operation and the overall management level.

metro; escalator; operation management; on-line monitoring system; mobility

TU 857：U 231.4

10.16037/j.1007-869x.2016.06.031

2015-06-30)