基于物聯網的車輛段機電裝備智能運維平臺構建及應用

摘 要：為實現對車輛段機電裝備的智能管理與運維，在物聯網快速發展的背景下，進行車輛段機電裝備智能運維平臺的構建研究。首先選擇Web數據庫服務器作為平臺中的主要數據存儲設備，根據需求進行平臺硬件設備的選型；然后利用物聯網設備中的傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器等，對車輛段機電裝備的運行狀態進行實時監測和數據采集；掌握設備運行的基本情況后，進行機電裝備運維工藝、預防性維修與故障性維修管理等功能模塊設計；最后通過綜合駕駛艙實現對機電裝備智能運維的實時狀態展示。實例應用結果表明：設計的智能運維平臺在實際應用中可以達到預期效果，滿足設備在運行中的管理與運維需求。

關鍵詞：物聯網；工藝管理；預防性維修管理；智能運維平臺；機電裝備；車輛段；故障性維修管理

中圖分類號：TP39；TN92；U231.8 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）10-00-03

0 引 言

近年來，隨著物聯網技術的不斷發展，物聯網在交通行業中的應用也越來越廣泛[1]。物聯網技術可以實現對車輛、設備等物體的實時監控和數據采集，為智能運維提供有力的技術支持。同時，隨著人工智能技術的不斷發展，智能運維逐漸成為可能。通過引入人工智能技術，可以對海量數據進行處理和分析，實現故障診斷和智能控制等功能[2]。該智能運維平臺可廣泛應用于城市軌道交通、高速公路、機場等車輛段機電裝備運維。例如，城市軌道交通管理系統可以對地鐵站內的空調系統、照明系統等進行實時監控和故障診斷，確保地鐵站的穩定運行。本文在物聯網快速發展的背景下，進行車輛段機電裝備智能運維平臺的構建研究，旨在通過此次設計，為交通行業的可持續發展提供支持。

1 硬件設備選型

為滿足以上需求，在平臺構建過程中，應先做好對硬件設備的選型。本文選擇Web數據庫服務器作為平臺中的主要數據存儲設備。設備技術參數見表1所列。

完成數據庫服務器設備選型和技術參數設計后，以此為基礎開展后續研究。

2 車輛段機電裝備運行數據監測與采集

3 機電裝備運維功能管理模塊設計

掌握設備運行的基本情況后，進行機電裝備運維工藝、預防性維修與故障性維修管理等功能模塊設計，分別如圖1、圖2、圖3所示[4]。

工藝管理包括工藝文件管理、工藝文件審批、檢查附表管理和檢查附表審核。平臺提供了上線錄入功能，維保工程師可以根據巡檢工藝文件編制相應工藝文件。工藝文件包含基礎信息和公布內容。平臺支持修訂升級功能，工藝人員可以根據實際情況修改或完善檢修工藝文件，并在審批通過后推送給作業人員。審批流程設定好后，平臺會自動提醒相關人員審批。新版工藝文件生效后，舊版將自動作廢[5]。平臺支持導入或在線編制預防性維修計劃，包括計劃的提交、審批和駁回，并記錄審批記錄，還支持按照檢修規程管理月度、季度和年度維修計劃，并統計計劃執行情況。預防性維修計劃生效后，計劃管理員可以制定工單并分發給班組長[6]。故障報修功能支持異常問題和故障的上傳、接收和審核，故障工單包含故障代碼、時間、描述、位置、原因、處理措施等信息。平臺還提供故障信息的統計和報告生成功能，保障機電裝備維護工藝、預防性維修和故障性維修順利實施。

4 機電裝備智能運維實時狀態展示

為實現機電裝備智能運維實時狀態展示，將三維模型融入綜合駕駛艙看板中，方便在駕駛艙看板中對設備運行信息、狀態信息、故障信息等進行展示和查看[7]。在該過程中，設備狀態和運行數據互聯可用式（3）實現。

式中：V表示設備狀態和運行數據互聯過程；W表示帶寬；i表示信號數量；S表示信噪比；N表示信號傳輸速率[8]。在此基礎上，將平臺支持與固定式檢測機等設備對接，進行設備數據的采集，將設備數據與模型數據進行關聯，形成基于三維模型的數字孿生設備管理看板。通過采集數據的關聯匹配信息，實現實體設備動作的映射展示。采集數據關聯匹配過程公式如式（4）所示：

式中：f表示采集數據關聯匹配程度；fN表示原始數據；D表示數據空間維度。在三維看板中可以查看設備的實時狀態、設備運行信息等，實現真實環境與虛擬環境模型的實時互聯和展示，完成基于物聯網的車輛段機電裝備智能運維平臺構建。

5 實例應用分析

本文基于杭州中車車輛有限公司（以下簡稱“杭州中車”）提升機電設備運維業務的數據標準化及工單電子化的模式需求，開展運維平臺設計研究。在此基礎上，根據智能運維平臺的設計要求，進行平臺運行環境選擇，服務器端操作平臺選擇Unix操作平臺/Windows Server，數據庫為SQL Server 2008，用戶端操作平臺為Windows 7，開發語言為Java。以此為基礎，完成平臺搭建。按照規范，根據實驗需求，安排技術人員進行車輛段機電裝備智能運維平臺的操作。在此過程中，進入技術人員操作界面，選擇車輛段機電裝備，獲取設備的運行狀態，點擊此設備的當日事件記錄，掌握車輛段機電裝備的巡檢情況，界面如圖4所示。

根據車輛段機電裝備的巡檢情況與當日事件記錄，掌握車輛段機電裝備的合格率，以此為依據，進行裝備的及時運維檢修，將檢修記錄按照規范一并錄入車輛段機電裝備的當日事件。以此種方式實現基于物聯網的車輛段機電裝備智能運維平臺應用，證明該平臺具有良好的應用性能[9-10]。

6 結 語

本次研究利用物聯網技術和智能運維技術，實現了對機電裝備的實時監控、故障診斷和智能控制，提高了運維效率、降低了維護成本、保障了行車安全。這對于現代車輛段的可持續發展具有重要意義，也為交通行業的進步提供了有力支持。同時，此運維平臺的應用場景廣泛，具有很大的發展潛力。

參考文獻

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