面向地鐵站內(nèi)設(shè)備隱患的場(chǎng)景化知識(shí)圖譜構(gòu)建方案研究

摘要 地鐵系統(tǒng)為城市提供重要的公共交通服務(wù)，但維護(hù)地鐵設(shè)備的安全性和可靠性是重大挑戰(zhàn)。地鐵站內(nèi)設(shè)備隱患可能導(dǎo)致故障、服務(wù)中斷，威脅乘客和員工安全。文章旨在解決這一問題，探討面向地鐵站內(nèi)設(shè)備隱患的場(chǎng)景化知識(shí)圖譜構(gòu)建方案，主要通過數(shù)據(jù)收集與整合、隱患識(shí)別與評(píng)估、任務(wù)分配與維護(hù)執(zhí)行等步驟，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備隱患的有效管理。場(chǎng)景化知識(shí)圖譜包含實(shí)體、關(guān)系、一般屬性和場(chǎng)景屬性等要素，通過場(chǎng)景化數(shù)據(jù)獲取、標(biāo)注、抽取、融合、存儲(chǔ)和查詢等環(huán)節(jié)進(jìn)行構(gòu)建。通過持續(xù)改進(jìn)和完善知識(shí)圖譜，能更好地管理地鐵設(shè)備隱患，提高地鐵系統(tǒng)的安全性、可靠性和維護(hù)效率，為乘客提供更安全、高效的地鐵服務(wù)。

關(guān)鍵詞 設(shè)備隱患；知識(shí)圖譜；場(chǎng)景化知識(shí)圖譜

中圖分類號(hào) U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）03-0177-03

0 引言

地鐵系統(tǒng)作為現(xiàn)代城市的重要組成部分，為數(shù)以百萬計(jì)的乘客提供便捷、快速的公共交通服務(wù)。然而，地鐵站內(nèi)設(shè)備的隱患，無論是使用年限、維護(hù)疏忽或其他因素，都可能導(dǎo)致設(shè)備故障和服務(wù)中斷，維護(hù)和確保地鐵設(shè)備的安全性和可靠性一直是城市軌道交通管理者面臨的重要挑戰(zhàn)之一。與此同時(shí)，以知識(shí)圖譜為代表的大數(shù)據(jù)技術(shù)為各行各業(yè)的發(fā)展和決策提供了支持和指導(dǎo)，如高臻[1]等基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用以預(yù)測(cè)技術(shù)為核心的故障預(yù)測(cè)和健康管理（PHM）策略，對(duì)車輛基地機(jī)電設(shè)備進(jìn)行了狀態(tài)監(jiān)測(cè)。該文旨在探討面向地鐵站內(nèi)設(shè)備隱患的場(chǎng)景化知識(shí)圖譜構(gòu)建方案，以實(shí)現(xiàn)更有效的維護(hù)和管理。通過這一方案，旨在提高地鐵設(shè)備的可靠性[2]，降低維護(hù)成本，減少安全風(fēng)險(xiǎn)，為乘客提供更安全、高效的地鐵服務(wù)。

1 知識(shí)圖譜及其應(yīng)用價(jià)值

1.1 地鐵站內(nèi)設(shè)備隱患分析

地鐵站內(nèi)設(shè)備隱患分析是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，旨在識(shí)別和評(píng)估地鐵站內(nèi)各種設(shè)備可能存在的問題和風(fēng)險(xiǎn)，以采取適當(dāng)?shù)拇胧┨岣咴O(shè)備的可靠性和安全性。地鐵設(shè)備隱患分析的實(shí)際意義在于確保地鐵系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)，提高可靠性，并減少潛在的風(fēng)險(xiǎn)和不必要的成本[3]。通常包括以下內(nèi)容：

（1）數(shù)據(jù)收集與整合。搜集地鐵站內(nèi)設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備清單、狀態(tài)、維護(hù)記錄、巡視數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)等，并將這些信息整合存儲(chǔ)于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫或知識(shí)圖譜中。

（2）隱患識(shí)別與評(píng)估。根據(jù)分析結(jié)果，識(shí)別設(shè)備隱患，如故障、損壞、老化和安全問題等，并評(píng)估其嚴(yán)重性和緊急性，確定處理的優(yōu)先級(jí)。在確定處理事項(xiàng)后，進(jìn)行任務(wù)分配與維護(hù)執(zhí)行，比如根據(jù)隱患評(píng)估結(jié)果生成任務(wù)工單，明確分配給相應(yīng)的維護(hù)人員，執(zhí)行維護(hù)和修復(fù)工作，解決已識(shí)別的隱患。

（3）持續(xù)改進(jìn)。該方案的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策和維護(hù)策略的持續(xù)改進(jìn)。設(shè)備維護(hù)完成后，數(shù)據(jù)庫或知識(shí)圖譜將被更新以記錄維護(hù)細(xì)節(jié)和結(jié)果，同時(shí)持續(xù)跟蹤隱患處理過程和設(shè)備狀態(tài)，以確保問題得到有效解決。此外，定期向管理人員和利益相關(guān)者報(bào)告隱患分析和處理進(jìn)展，以及基于分析結(jié)果制定的預(yù)防措施和維護(hù)策略。

地鐵站內(nèi)設(shè)備隱患分析是一個(gè)持續(xù)的過程，有助于提高地鐵設(shè)備的可靠性和安全性，減少設(shè)備故障和風(fēng)險(xiǎn)，保障乘客和員工的安全。

1.2 技術(shù)手段

對(duì)于地鐵設(shè)備的隱患分析，應(yīng)使用多種技術(shù)手段，以整合、存儲(chǔ)、分析和可視化相關(guān)數(shù)據(jù)和信息。以下是一些關(guān)鍵的技術(shù)手段：

（1）數(shù)據(jù)收集和整合。使用傳感器技術(shù)、巡視員的移動(dòng)設(shè)備終端或其他數(shù)據(jù)源，收集實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、巡視信息、維護(hù)記錄、緊急事件報(bào)告等，并將不同來源的數(shù)據(jù)整合到一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫中，確保數(shù)據(jù)的一致性和可訪問性。

（2）知識(shí)圖譜建模。使用知識(shí)圖譜建模工具和技術(shù)，如圖形數(shù)據(jù)庫（如Neo4j）和RDF（Resource Description Framework）表示實(shí)體、關(guān)系和屬性，以構(gòu)建知識(shí)圖譜的結(jié)構(gòu)。

上述技術(shù)手段在構(gòu)建地鐵設(shè)備隱患分析時(shí)通常采用電子化和智能化，這意味著它們依賴于電子設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)和智能算法，通過引入知識(shí)圖譜以提高效率、精確性和決策支持。

1.3 知識(shí)圖譜的簡(jiǎn)介

知識(shí)圖譜（Knowledge Graph）是一種語義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，旨在以圖形形式表示知識(shí)的關(guān)聯(lián)和語義關(guān)系。它是一種用于組織、存儲(chǔ)和搜索信息的圖形數(shù)據(jù)庫，對(duì)多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)都具有重要影響：

（1）數(shù)據(jù)整合與可視化

知識(shí)圖譜可以整合各種與車站相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括設(shè)備狀態(tài)、人員流量、攝像頭監(jiān)控、設(shè)備維護(hù)記錄[4]等信息。這些數(shù)據(jù)可以以圖形化的方式傳輸，幫助操作人員更好地理解車站內(nèi)部的情況。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)控

知識(shí)圖譜可以幫助監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站內(nèi)的情況，包括異常事件的監(jiān)測(cè)等。如果出現(xiàn)火警、人員堵塞、設(shè)備故障或其他緊急情況，系統(tǒng)迅速發(fā)布報(bào)警，幫助相關(guān)部門采取合理的措施。

（3）智能決策支持

場(chǎng)景化知識(shí)圖譜可以為地鐵運(yùn)營(yíng)提供智能決策支持。它可以分析歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及各種影響因素，幫助運(yùn)營(yíng)人員做出更明智的決策，以提高車站的效率和安全性，并為新的管理措施實(shí)行提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。總的來說，場(chǎng)景化知識(shí)圖譜可以幫助地鐵車站實(shí)現(xiàn)更智能、高效的運(yùn)營(yíng)和管理，提高服務(wù)質(zhì)量和乘客體驗(yàn)。

場(chǎng)景化知識(shí)圖譜在相關(guān)科學(xué)知識(shí)圖譜和場(chǎng)景理論的基礎(chǔ)上衍生，專注于特定應(yīng)用或任務(wù)，包含與該場(chǎng)景相關(guān)的有用信息，這使得系統(tǒng)能夠更有效地解決特定問題。同樣，場(chǎng)景化知識(shí)圖譜也是構(gòu)建智能系統(tǒng)和自動(dòng)化流程的重要組成部分，它們可以幫助系統(tǒng)更好地理解和應(yīng)對(duì)特定場(chǎng)景的需求。場(chǎng)景化知識(shí)圖譜與相關(guān)圖譜概念對(duì)比如表1所示：

2 基于場(chǎng)景化知識(shí)圖譜的方案構(gòu)建

2.1 場(chǎng)景化知識(shí)圖譜構(gòu)建流程

場(chǎng)景化知識(shí)圖譜的構(gòu)建[5]通常包括以下步驟：場(chǎng)景化數(shù)據(jù)獲取、場(chǎng)景化數(shù)據(jù)標(biāo)注、場(chǎng)景化知識(shí)抽取、場(chǎng)景化知識(shí)融合、場(chǎng)景化知識(shí)存儲(chǔ)、場(chǎng)景化知識(shí)查詢六個(gè)環(huán)節(jié)。具體構(gòu)建流程圖如圖1所示：

在構(gòu)建場(chǎng)景化知識(shí)圖譜中，知識(shí)抽取是一個(gè)關(guān)鍵過程。知識(shí)抽取涉及從大量的文本和數(shù)據(jù)中自動(dòng)識(shí)別、提取和組織有價(jià)值的信息，從而構(gòu)建有結(jié)構(gòu)的知識(shí)庫[6]。表2和表3分別為產(chǎn)生場(chǎng)景的原始表格和產(chǎn)生場(chǎng)景的抽取結(jié)果。

從表2可知，從結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息相對(duì)困難，人工信息提取的工作量較大。

從表3可知，知識(shí)抽取是自動(dòng)化的過程，可以從大量的無結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息，以減少人工信息提取的工作量，這樣能夠高效地處理大規(guī)模數(shù)據(jù)，從而提高信息的處理速度和效率。

產(chǎn)生場(chǎng)景知識(shí)抽取后，以對(duì)地鐵站設(shè)備隱患的場(chǎng)景定義：“誰在什么時(shí)間和什么地點(diǎn)，在什么條件下，以及出于什么原因做了什么操作”，依此解釋地鐵知識(shí)的產(chǎn)生場(chǎng)景，地鐵知識(shí)的產(chǎn)生場(chǎng)景可以理解為“誰在什么地點(diǎn)，對(duì)什么設(shè)備以什么知識(shí)內(nèi)容為依據(jù)進(jìn)行處置操作”。由此，構(gòu)建相應(yīng)的場(chǎng)景要素，包括人員、設(shè)備、地點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)處置。

2.2 產(chǎn)生場(chǎng)景的構(gòu)建

地鐵站內(nèi)安全隱患知識(shí)圖譜中實(shí)體及關(guān)系復(fù)雜多元化，隨著地鐵設(shè)備的更新，需要持續(xù)補(bǔ)充和更新知識(shí)圖譜，以確保準(zhǔn)確查找信息設(shè)備并保持實(shí)用性。圖數(shù)據(jù)庫的可視化功能有助于運(yùn)維管理人員提高對(duì)地鐵站設(shè)備信息的判斷力，讓他們更容易地獲取地鐵站內(nèi)的設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)。

地點(diǎn)是巡視員在地鐵站內(nèi)設(shè)備巡視任務(wù)中需要按照計(jì)劃或特定路徑，以確保所有設(shè)備都能得到必要的巡視和檢查。巡視路線清單通常包括要巡視的設(shè)備類型和具體的設(shè)備清單。根據(jù)知識(shí)圖譜所關(guān)聯(lián)的路線規(guī)劃，巡視員會(huì)遵循一定順序巡視設(shè)備。

現(xiàn)場(chǎng)處置在地鐵站內(nèi)設(shè)備隱患巡視中也非常重要，巡視員應(yīng)保證現(xiàn)場(chǎng)乘客和巡視員自身的安全，并有效地執(zhí)行巡視任務(wù)。巡視員現(xiàn)場(chǎng)處置遇到需要報(bào)修的設(shè)備時(shí)，應(yīng)明確報(bào)修問題并向相關(guān)維保部門及時(shí)反映，跟蹤問題的處理進(jìn)度。記錄表用于記錄設(shè)備信息狀態(tài)，并記錄所采取的緊急措施，最后記錄問題消除后的結(jié)果和反饋。

2.3 應(yīng)用場(chǎng)景的構(gòu)建

場(chǎng)景化知識(shí)圖譜應(yīng)用場(chǎng)景的屬性要素包括應(yīng)用目的、應(yīng)用局限、應(yīng)用人員、應(yīng)用成效。場(chǎng)景化知識(shí)圖譜的應(yīng)用場(chǎng)景可以理解為“出于什么目的，知識(shí)適合用于什么地點(diǎn)和設(shè)備，由誰對(duì)誰執(zhí)行任務(wù)操作，具有什么成效”。

技術(shù)人員執(zhí)行具體的巡視、維護(hù)和修復(fù)任務(wù)，而管理人員則負(fù)責(zé)規(guī)劃、協(xié)調(diào)和監(jiān)督整個(gè)維護(hù)流程，并做出決策以優(yōu)化和解決設(shè)備隱患。

應(yīng)用目的主要體現(xiàn)在“優(yōu)化”和“解決”兩個(gè)方面，“優(yōu)化”以最大限度地減少設(shè)備故障和隱患，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低維護(hù)成本；“解決”是針對(duì)已識(shí)別的設(shè)備隱患采取措施，確保隱患得到解決和徹底消除。目標(biāo)是消除設(shè)備隱患，減少潛在的風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)備的安全性和可靠性。

應(yīng)用成效主要體現(xiàn)在“安全性提高”和“故障預(yù)防”兩個(gè)方面。在“安全性提高”方面，工作人員通過及時(shí)巡視、隱患識(shí)別和緊急事件響應(yīng)，可以大幅提高應(yīng)用場(chǎng)景中地鐵設(shè)備的安全性，從而降低安全事故的風(fēng)險(xiǎn)，確保乘客和員工的生命安全；在“故障預(yù)防”方面，工作人員通過及時(shí)維護(hù)和隱患排查減少設(shè)備故障的發(fā)生，從而提高地鐵設(shè)備的可靠性，減少服務(wù)中斷，降低維護(hù)成本。

3 結(jié)語

該文關(guān)注面向地鐵站內(nèi)設(shè)備隱患的場(chǎng)景化知識(shí)圖譜構(gòu)建方案，旨在提高地鐵系統(tǒng)的安全性、可靠性和維護(hù)效率。在研究過程中，深入研究了知識(shí)圖譜的應(yīng)用，以及如何將其應(yīng)用于場(chǎng)景化知識(shí)圖譜的構(gòu)建，進(jìn)一步分為產(chǎn)生場(chǎng)景和應(yīng)用場(chǎng)景。將數(shù)據(jù)、實(shí)體、關(guān)系和屬性整合到特定場(chǎng)景中，使信息更具針對(duì)性和可操作性。產(chǎn)生場(chǎng)景和應(yīng)用場(chǎng)景的知識(shí)圖譜構(gòu)建能夠更好地應(yīng)對(duì)不同需求和問題。未來可以進(jìn)一步優(yōu)化場(chǎng)景化知識(shí)圖譜的構(gòu)建和應(yīng)用，提高其推廣效果，降低成本，提高效率，不斷改進(jìn)和完善知識(shí)圖譜，以更好地應(yīng)對(duì)地鐵站內(nèi)設(shè)備隱患管理的需求，提高地鐵系統(tǒng)的安全性、可靠性和維護(hù)效率。

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收稿日期：2024-07-30

作者簡(jiǎn)介：童維勇（1967—），男，本科，助理工程師，研究方向：地鐵機(jī)電設(shè)備智慧化檢修。

通訊作者：汪辰彪（2001—），男，碩士研究生在讀，研究方向：軌道交通風(fēng)險(xiǎn)管理。

基金項(xiàng)目：上海申通地鐵集團(tuán)有限公司科研項(xiàng)目“基于運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的設(shè)施設(shè)備崗位知識(shí)圖譜研究與應(yīng)用”（JS-KY22R 036-2）