基于大數據的智能監測電務故障應急管理研究

范東明，張兵建，黃蒙濤

(卡斯柯信號有限公司，上海 200071)

1 概述

隨著信息化進程不斷加快，與行業相關的信息數量也在不斷增多，同時各種信息的變化以及信息與信息之間的關系更為復雜，依靠原有技術條件很難對信息進行準確的處理，這就需要利用大數據分析技術對海量數據進行集成、篩選、分類、處理，借助相關分析工具挖掘出對決策者有用的信息。在處理突發性事件過程中，將海量的數據通過云計算技術進行分析，其結果能反映出數據集合間的深層含義，讓突發事件的處理能夠有所依據，以達到最優的處理效果。

隨著鐵路信號設備大量投入使用及設備維護周期的到來，為規范鐵路發生自然災害、火災爆炸、鐵路交通事故、設備故障等險情時的鐵路信號設備應急搶險程序，提高應急處理能力，保證準確、迅速地處理與信號設備相關的災害、事故和故障，減少對鐵路運輸生產的影響，并按照以人為本、安全第一、預防為主，統一領導、集中指揮、專業負責、分級管理，分工協作、快速反應、緊急處理的原則，不斷提高對鐵路信號設備的應急處理能力，保證鐵路運行安全有序，研究一種基于智能監測的標準化電務故障應急指揮管理辦法顯得十分重要，也是今后鐵路智能控制的一個主要研究方向。

計算機技術、網絡技術在鐵路電務管理領域中已經得到廣泛應用，對不斷提高電務設備維護、管理和決策水平，保障鐵路運輸安全，提高鐵路運輸效率提出了更高的要求。本文研究的標準化電務故障應急指揮管理辦法應用是在電務生產調度指揮信息系統的基礎上，與信號集中監測的智能監測進行整合，為電務故障應急指揮提供便利的技術平臺。本文對該應急指揮管理方法的詳細步驟及應用實現做出了介紹說明。

2 電務故障應急指揮系統結構

該系統建立在電務生產調度指揮系統平臺基礎上，結合了信號集中監測智能診斷信息，形成了智能分析、綜合數據、流程管理的標準化電務故障應急指揮系統。

由信號集中監測系統通過中心接口將智能診斷信息送至數據庫，并通過服務器運算形成故障報警的分析結果，直觀展示給電務調度指揮人員；通過安全的網絡隔離，實現了移動物聯網的接口，從而可以通過GIS 地圖直觀展示現場人員所在位置、歷史行走路線，由現場作業人員可以實時反饋現場故障處理情況，實現了實時跟蹤、準確盯控。其系統結構如圖1 所示。

圖1 系統結構Fig.1 System structure

3 應急指揮管理方法概述

應急指揮管理方法根據監測中建立的故障診斷分析模型，通過現場道岔監測設備、環境監測設備、視頻監測設備和數據采集模塊將智能監測中的信息數據輸送到站機服務器，智能分析模塊通過數據采集模塊接收監測信息數據，并對該監測信息數據進行分析。當監測指標不在設定范圍值內時，服務器生成報警信息，報警數據分析模塊對獲取的報警信息進行分析、推理，并將給出故障報警分析、推理結果。

利用鐵路信號集中監測系統實時采集收集信號設備電氣特性數據的既有功能，并結合高效的數據交互技術、數據存儲技術，實現實時將整個鐵路局海量信號設備的狀態報警信息進行獲取，并且存儲在結構化數據庫中。

調度中心指揮人員根據報警信息啟動應急指揮管理程序錄入故障基本信息，包括：故障所在站、故障設備、故障描述等。進入故障處理過程，系統自動關聯車站基本信息、車站站場圖、設備信息、應急流程圖信息、應急備品信息，系統提供應急處理基本流程卡控，實時記錄故障發生時間并給予相應提示。

通過應急指揮系統提供完備的故障通知手段和安排應急隊伍的科學方法，根據GIS 地圖對人員、車輛實時定位，確定最優應急路線。系統提供登記/銷記運統46 模板，方便故障處理人員準確填寫。處理故障時系統提供相應的故障處理流程圖，流程圖的每個節點都標有風險提示和操作注意事項；提供故障設備的設備原理圖，設備技術圖、設備配線圖、根據不同設備的電氣特性屬性表進行配置，即三圖一表功能；此外還有設備照片信息、備品備件信息、設備以往的檢維修記錄、設備以往出現的過的故障信息等。系統提供處理故障過程中記錄測試數據功能。故障處理完畢后，系統可以自動生成故障分析報告、自動填寫故障日志。

此應急指揮管理辦法包括以下特點。

1）智能監測手段保證報警準確

系統通過匯集各系統各設備的基礎數據，保證有效對設備進行監控的同時，采用智能分析算法對監測數據進行分析，并作出準確的判斷，快速、準確地定位故障。

2）嚴格的流程卡控使應急指揮處理故障的效率更高

根據系統提供的流程進行應急指揮可以實現：統一領導、集中指揮、規范有序、分級管理、快速反應、緊急處置，信息共享、資源共用的原則，提高對設備的應急處理能力。

3）根據GIS 地圖對人員、車輛實時定位，確定最優應急路線

系統通過定位終端如手機、GPS 設備等，實時顯示人員、車輛位置、活動范圍,并在人員、車輛等實時位置和目的地之間合理規劃一條最佳出行路徑，提高應急作業人員和車輛的出行效率。

4）提供全方面的應急數據，為應急指揮、處理故障提供強有力的數據支撐

系統不但提供了應急指揮必須的人員、車輛、設備照片、備品備件、設備檢維修記錄、設備故障記錄等信息，還提供了設備原理圖、技術圖、配線圖、電氣特性表，并通過計算機手段使三圖一表合而為一，使應急指揮人員更方便的查詢故障設備信息從而為處理故障提供了可靠的依據和方法。

5）自動生成故障分析報告、回填故障數據使得記錄更加方便，提高指揮人員工作效率

通過計算機在故障處理過程中記錄的基礎信息根據報告的固定格式自動填充故障分析報告內容，也可以將故障信息自動錄入系統的故障問題庫中，從而簡化使用人員的工作量，提供高工作效率。應急指揮管理方法流程如圖2 所示。

4 應急指揮系統的實現及應用

電務故障應急指揮系統利用數據平臺技術，結合云計算綜合信息查詢，實現了設備信息、應急人員、應急預案、應急指揮流程、應急交通線路、應急備品、應急通信器材的組織指揮，結合信號設備監測平臺數據分析實現快速故障定位，形成應急指揮信息平臺及應急信息快速調閱，對故障應急進行全方位信息支持，提高應急指揮效率，縮短故障恢復時間。

電務故障應急指揮系統通過故障診斷及預警分析技術實現故障和隱患的自動定位及原因分析。并將分析范疇從單車站單類型的智能分析拓展至中心車站一體化；車地一體化；信號通信一體化；室內外一體化；跨專業、跨系統、跨站的智能分析。實現電務與外專業結合部的監督，例如電務與工務、電務與供電、電務與車務；實現電務內部的跨系統監督，例如列控與ZPW-2000A 系統的軌道占用一致性監督，限速命令閉環監督；實現跨站智能分析，例如站聯電路的故障診斷；實現車地聯合分析，例如車載掉碼故障分析；實現信號通信結合分析，例如CTC 通道中斷故障分析；實現室內外聯合分析，例如區間軌道故障紅光帶分析。

圖2 應急指揮管理方法流程圖Fig.2 Flow chart of emergency command and management method

電務故障應急指揮系統通過互聯網GIS 地圖信息技術，快速定位應急專家及搶修維護人員位置、定位應急搶險車輛，實現應急車輛最優行進路線快速接送應急人員、應急備品，并通過最優路線快速抵達故障搶修現場。可以大大縮短故障應急處置的時間，并且方便維護調度員進行故障應急指揮。在此基礎上提供設備原理圖、技術圖、配線圖、電氣特性表，并通過計算機手段使三圖一表合而為一，使應急指揮人員更方便的查詢故障設備信息，從而為處理故障提供了可靠的依據和方法。

通過移動互聯網和手持終端視頻攝錄及傳輸技術，將設備維修作業利用手持終端實現故障現場和指揮中心進行實時視頻的無縫對接，讓應急指揮中心技術專家可以同步查看故障搶修現場及設備維修作業的具體過程，并通話進行直接的技術指導。同時系統提供完整的故障處理流程，包括：啟動應急、故障信息通知、安排應急隊伍、登記運統46、處理故障、聯鎖試驗、故障銷記，最后自動生成故障報告，通過標準化的流程可以更好的輔助調度人員快速找到故障原因，排除故障。

電務故障應急指揮系統中建立了故障處理專家庫，按設備或故障現象分類，將技術專家處理故障的經驗、方法，通過系統進行積累和固化，故障發生時相關人員按標準流程對故障進行判斷和初步的原因分析。應急故障處理過程由故障處理流程圖、故障指揮流程圖和交互式互動功能組成，技術專家可根據經驗對各類故障處理的流程不斷優化或升級，通過流程分支的形式形成系統與用戶的互動，便于快速直觀的判斷故障原因和處理故障。

系統中建立搶險人員電子臺賬（班級、車間各值班點臺賬；搶險人員技術臺賬；主要設備廠家及技術人員臺賬；現場干部分布臺賬），臺賬具備靜態和動態管理功能，靜態臺賬為原始錄入數據，動態臺賬可根據值班人員及現場干部登陸系統時自動形成。為故障處理和應急指揮提供準確有效的人員位置及聯系方式信息。應急指揮系統處理界面如圖3所示。

圖3 應急指揮處理界面Fig.3 Emergency command processing interface

5 總結

綜上所述，利用大數據的應急管理，不僅能提高決策的準確性和科學性，同時也能在預防突發事件方面做出巨大貢獻。基于大數據的電務故障應急指揮系統及指揮方法，極大的改善了故障處理現場“情況掌握困難”、“技術指導困難”、“技術資料查閱困難”的現狀，提高了維護作業的準確性和故障處置效率。減少了各業務之間信號調用的復雜度，只需一個人就可以實現對所有系統的調度，大大減少操作人員的投入；“可見及所得”的可視化操控模式，提高了操控的準確性。為鐵路應急指揮提供有效的技術支持，提高對突發故障的預測預警能力，降低和減少突發故障造成的損失，具有良好的間接經濟效益。