鐵路電務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)技術(shù)分析

任 明

（國家能源集團(tuán)包神集團(tuán)神朔鐵路 陜西 榆林 719306）

1 引言

目前，鐵路企業(yè)從技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)消化、技術(shù)吸收、技術(shù)再創(chuàng)新等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路電務(wù)智能運(yùn)維系統(tǒng)技術(shù)路線的制定和完善，為促進(jìn)通信信號(hào)技術(shù)的健康、可持續(xù)發(fā)展，取得技術(shù)創(chuàng)新成果提供有力地保障。隨著鐵路電務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，相關(guān)設(shè)備數(shù)量日益增多，這無疑加大了鐵路企業(yè)運(yùn)維工作量和鐵路運(yùn)維管控壓力。因此，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)等新型技術(shù)的應(yīng)用背景下，加強(qiáng)對(duì)鐵路電務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)的優(yōu)化和構(gòu)建顯得尤為重要。

2 電務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)介紹

電務(wù)智能運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)主要是指在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用背景下，通過對(duì)電務(wù)設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的分析和維護(hù)，提高設(shè)備運(yùn)行性能，降低現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，為了提高設(shè)備維護(hù)效果，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，相關(guān)人員要從以下三個(gè)方面入手，提高設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和識(shí)別效果。（1）通過將維護(hù)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中化管理，然后，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，從這些數(shù)據(jù)中找出缺失數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)等各種異常數(shù)據(jù)，并對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，為后期更好地分析和挖掘有價(jià)值的信息數(shù)據(jù)提供相應(yīng)的依據(jù)和參考。（2）采用集成學(xué)習(xí)法，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用背景下，對(duì)各個(gè)設(shè)備的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行科學(xué)劃分和預(yù)測(cè)，為整個(gè)系統(tǒng)提供最終的預(yù)測(cè)信息。（3）在完成設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)工作后，還要以降低設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)為目標(biāo)，對(duì)設(shè)備運(yùn)維方案進(jìn)行不斷修改、優(yōu)化和完善，以提高電務(wù)設(shè)備運(yùn)維水平，為促進(jìn)鐵路企業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展，保證列車運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，便于后期更好地構(gòu)建和應(yīng)用鐵路電務(wù)智能運(yùn)維系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)概述

鐵路電務(wù)智能運(yùn)維系統(tǒng)在具體的設(shè)計(jì)和開發(fā)中，綜合運(yùn)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)，科學(xué)分析和處理海量信息數(shù)據(jù)，同時(shí)，還能根據(jù)設(shè)備電氣特性相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)化上傳，然后，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用背景下，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確分析和處理，并獲取和存儲(chǔ)設(shè)備狀態(tài)相關(guān)信息數(shù)據(jù)[1]，這樣一來，不僅有利于其他人員查找和調(diào)用這些數(shù)據(jù)，還能為設(shè)備故障問題的檢測(cè)和處理提供重要的依據(jù)和參考，極大地提高了現(xiàn)場(chǎng)人員的操作行為的規(guī)范性和合理性，為促進(jìn)中國鐵路的創(chuàng)新、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

4 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

鐵路電務(wù)智能運(yùn)維系統(tǒng)架構(gòu)示意圖見圖1，從圖中可以看出，該系統(tǒng)架構(gòu)是在鐵路集團(tuán)、子分公司以及車站、工區(qū)三個(gè)不同視角下進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其中，鐵路集團(tuán)是重要的指揮層級(jí)，子分公司級(jí)具有快速處理車站、工區(qū)相關(guān)設(shè)備維護(hù)信息的功能。鐵路集團(tuán)在具體的運(yùn)用中，可以借助系統(tǒng)相關(guān)功能，將列控中心、鐵路監(jiān)測(cè)檢測(cè)中心以及自律調(diào)度集中系統(tǒng)進(jìn)行有效連接，以達(dá)到共享信息數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)和處理設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)的目的[2]，為提高重載鐵路運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此外，通過對(duì)多種服務(wù)器進(jìn)行部署，可以向車站工區(qū)級(jí)云系統(tǒng)發(fā)送各種數(shù)據(jù)請(qǐng)求，如作業(yè)操作規(guī)范信息、維修記錄信息等，然后，采用上傳終端信號(hào)方式，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用背景下，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障處理信息以及維修記錄信息的分析和處理，為提高相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行性能打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖1 鐵路智能運(yùn)維系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

5 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

要保證鐵路電務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，軟件開發(fā)人員要嚴(yán)格按照如圖2所示的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)示意圖，加強(qiáng)對(duì)各個(gè)功能的科學(xué)設(shè)計(jì)和開發(fā)[3]，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)功能的優(yōu)化和完善，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行性能，為用戶帶來良好的使用體驗(yàn)。

圖2 鐵路電務(wù)智能運(yùn)維系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)示意圖

5.1 數(shù)據(jù)寫入功能

目前，電務(wù)設(shè)備電氣相關(guān)參數(shù)在記錄的過程中，主要以紙質(zhì)記錄方式為主，這種記錄方式效率低、易出錯(cuò)。因此，軟件開發(fā)人員要改變和淘汰傳統(tǒng)的紙質(zhì)記錄方式，通過設(shè)計(jì)和開發(fā)數(shù)據(jù)寫入功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備相關(guān)參數(shù)信息的有效共享，從而提高各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)智能化管理水平。此外，在數(shù)據(jù)寫入功能的應(yīng)用背景下，用戶可以借助鐵路電務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備參數(shù)相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和獲取[4]，為提高設(shè)備故障測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，更好地開展設(shè)備維修作業(yè)提供重要依據(jù)和參考，然后，通過利用專用網(wǎng)絡(luò)，安全可靠地上傳設(shè)備運(yùn)行異常信息，借助分公司級(jí)云系統(tǒng)相關(guān)功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備相關(guān)信息數(shù)據(jù)的及時(shí)發(fā)布和更新，為提高設(shè)備相關(guān)信息數(shù)據(jù)寫入的效率和效果創(chuàng)造良好的條件。

5.2 實(shí)時(shí)查詢功能

該功能在具體的設(shè)計(jì)中，軟件開發(fā)人員需要借助鐵路通信、信號(hào)設(shè)備，針對(duì)鐵路器材的使用情況，采用自動(dòng)化錄入方式，將鐵路信號(hào)設(shè)備相關(guān)信息數(shù)據(jù)錄入到指定的子系統(tǒng)中，從而提高數(shù)據(jù)集中管理水平。此外，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員通過利用實(shí)時(shí)查詢功能，可以突破時(shí)間和空間的局限性，隨時(shí)隨地查詢鐵路信號(hào)設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)，為了確保鐵路電務(wù)智能運(yùn)維系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)布和更新相關(guān)信息數(shù)據(jù)[5]，軟件開發(fā)人員還要利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，將鐵路電務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)與企業(yè)微信（或釘釘）之間建立起有效連接，確保作業(yè)人員及時(shí)、有效地查詢和更新靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，為提高鐵路電務(wù)智能運(yùn)維系統(tǒng)的運(yùn)行性能發(fā)揮出重要作用。

5.3 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，軟件開發(fā)人員還要重視對(duì)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能設(shè)計(jì)和開發(fā)，該功能在具體的設(shè)計(jì)中，需要借助設(shè)備維護(hù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備故障信息以及設(shè)備操作信息等各種信息進(jìn)行統(tǒng)一收集和管理，以提高數(shù)據(jù)分析和處理的效率和效果。此外，還要在結(jié)合靜態(tài)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，將靜態(tài)數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分結(jié)合，為后期分析和挖掘重要信息數(shù)據(jù)提供重要技術(shù)支持。另外，還要根據(jù)鐵路信號(hào)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確計(jì)算和統(tǒng)計(jì)設(shè)備部件檢修以及更換時(shí)間，從而提高鐵路信號(hào)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)效率和效果[6]，避免因設(shè)備出現(xiàn)突發(fā)故障問題而給影響鐵路列車的正運(yùn)行。作業(yè)人員還可以利用該系統(tǒng)的消息推送功能，針對(duì)鐵路通信信號(hào)設(shè)備預(yù)警內(nèi)容，在第一時(shí)間內(nèi)及時(shí)、有效地曬出設(shè)備潛在性故障問題，為縮小人力成本、物力成本和財(cái)力成本，提高鐵路企業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生積極的影響。

5.4 故障分析與處理功能

故障分析與處理功能作為鐵路電務(wù)智能運(yùn)維系統(tǒng)的核心功能，其設(shè)計(jì)水平高低直接影響了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行性能，因此，軟件開發(fā)人員要重視對(duì)該功能的設(shè)計(jì)和開發(fā)。該功能在具體的設(shè)計(jì)中，軟件開發(fā)人員要根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用需求，不斷補(bǔ)充和完善數(shù)據(jù)樣本內(nèi)容，然后，將設(shè)備故障問題處理過程、故障處理時(shí)間以及設(shè)備相關(guān)運(yùn)行參數(shù)等信息準(zhǔn)確無誤地上傳到系統(tǒng)中，然后，綜合利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)[7]，全方位對(duì)比設(shè)備故障特征信息，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)檢測(cè)，以達(dá)到提取和整理設(shè)備故障特征信息的目的。最后，根據(jù)表1所示的設(shè)備管理信息，采用反向推理法，全面評(píng)估和檢測(cè)設(shè)備目標(biāo)故障信息，為提高設(shè)備故障分析和處理效率和效果創(chuàng)造良好的條件。

表1 設(shè)備管理

6 系統(tǒng)功能詳細(xì)規(guī)劃

鐵路電務(wù)設(shè)備日常巡檢作為電務(wù)部門的重要內(nèi)容，直接影響了鐵路設(shè)備可靠運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，因此，為了進(jìn)一步提高鐵路電務(wù)設(shè)備運(yùn)行性能，開發(fā)電務(wù)智能運(yùn)維系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要利用互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員、設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和管理，同時(shí)，還能高效地排查和解決設(shè)備故障問題，極大壓縮設(shè)備臺(tái)賬，降低設(shè)備維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為優(yōu)化鐵路工作流程，提高鐵路工作效率和效果提供重要的平臺(tái)支持?，F(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)的功能進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，以保證系統(tǒng)功能的完善性和實(shí)用性，為用戶帶來良好的使用體驗(yàn)。系統(tǒng)功能詳細(xì)設(shè)計(jì)示意圖見圖3。

圖3 鐵路電務(wù)智能運(yùn)維系統(tǒng)功能詳細(xì)設(shè)計(jì)示意圖

從圖中可以看出，該系統(tǒng)主要由兩大核心模塊組成，分別是員工端和后臺(tái)管理端。其中，員工端主要包含注冊(cè)登錄、計(jì)劃管理、任務(wù)管理、缺陷管理、設(shè)備管理、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、工作票、員工信息、個(gè)人中心、任務(wù)管理等功能模塊。后臺(tái)管理端主要包含用戶管理、計(jì)劃中心、工作票、文章管理、精彩圖文、權(quán)限管理等功能模塊，現(xiàn)以系統(tǒng)任務(wù)管理、權(quán)限管理和文章管理功能模塊為例，以表格的形式對(duì)其具體功能進(jìn)行詳細(xì)介紹，任務(wù)管理、權(quán)限管理和文章管理分別如表2、表3和表4所示。

表2 任務(wù)管理

表3 權(quán)限管理

表4 文章管理

7 系統(tǒng)主要技術(shù)創(chuàng)新

該系統(tǒng)主要技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）通過構(gòu)建鐵路電務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路企業(yè)電務(wù)設(shè)備的自動(dòng)化、智能化管理和監(jiān)控[8]，確保作業(yè)人才操作行為的規(guī)范性以及設(shè)備維修流程的簡(jiǎn)易性，從而提高鐵路企業(yè)整體運(yùn)行效率和效果。（2）在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用背景下，通過利用鐵路電務(wù)通信、信號(hào)設(shè)備，完成對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)交互模型的構(gòu)建，極大地提高了設(shè)備故障問題的診斷預(yù)測(cè)水平，診斷預(yù)測(cè)流程示意圖見圖4。（3）實(shí)現(xiàn)電務(wù)監(jiān)督與設(shè)備維修的無縫銜接。通過利用該系統(tǒng)，可以將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與設(shè)備維修方案進(jìn)行深入融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電務(wù)設(shè)備的自動(dòng)化管理，確保電務(wù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)督、設(shè)備故障問題診斷、設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別以及設(shè)備應(yīng)急指揮等環(huán)節(jié)能夠協(xié)同運(yùn)作。

圖4 診斷預(yù)測(cè)流程示意圖

8 系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值

鐵路電務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用有效地解決了地方鐵路企業(yè)在電務(wù)設(shè)備管理方面的短板，該系統(tǒng)在具體的運(yùn)用中，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障問題的實(shí)時(shí)跟蹤和分析，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障問題的精確定位，為幫助相關(guān)維修人員提升標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平，高效地解決設(shè)備隱患問題，縮短隱患處理時(shí)間，提高安全管理等級(jí)提供重要平臺(tái)支持。此外，通過利用該系統(tǒng)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)電務(wù)維修模式的改革和創(chuàng)新，使得電務(wù)維修模式從“周期修”模式向“狀態(tài)修”模式轉(zhuǎn)變，降低了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備巡檢人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和縮短作業(yè)時(shí)間，為提高鐵路企業(yè)設(shè)備運(yùn)行效率打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

9 結(jié)語

綜上所述，在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，鐵路電務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)值得大力推廣和運(yùn)用，因此，鐵路企業(yè)要與時(shí)俱進(jìn)，加強(qiáng)對(duì)鐵路電務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)的構(gòu)建和應(yīng)用，促進(jìn)鐵路運(yùn)輸向智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化方向不斷發(fā)展。只有這樣，才能不斷提高現(xiàn)場(chǎng)人員的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平設(shè)備故障處理能力，隱患排查能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)，為保證鐵路企業(yè)電務(wù)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。