許琿 朱卓瑾 趙帥

浙江眾合科技股份有限公司，中國·浙江 杭州 310051

大數(shù)據(jù)；城軌信號系統(tǒng)；線網(wǎng)智能運維平臺

1 引言

城軌線路的不斷增多，必須加強城市軌道交通信號系統(tǒng)的建設(shè)，滿足其實際運營需求。該系統(tǒng)具有較強的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化和集成化特征，能夠有效保障人們的乘坐安全性與舒適性。因此，應(yīng)該對其功能進行不斷優(yōu)化，防止對旅客輸送效率產(chǎn)生影響。在車站、控制中心、列車和停車場等各個場所當中，信號系統(tǒng)設(shè)備類型也具有差異性的特點，尤其是隨著設(shè)備類型的增多，這也給運維工作帶來了新的挑戰(zhàn)。維護支持系統(tǒng)的獨立設(shè)置，是當前城軌信號系統(tǒng)運行的基本特點。但是，其在資源配置與共享中存在局限性問題，不利于系統(tǒng)運行效率與可靠性的提升。線網(wǎng)智能運維平臺的構(gòu)建，能夠有效解決上述問題，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為依托，打破信息壁壘。

2 線網(wǎng)智能運維平臺的功能需求

為了有效監(jiān)督控制中心設(shè)備、車輛段設(shè)備、車載設(shè)備和車站設(shè)備等，線網(wǎng)智能運維平臺必須具備自診斷能力和自檢功能，能夠?qū)ζ渲写嬖诘膯栴}進行及時報警，幫助維修中心采取緊急應(yīng)對措施。集中報警與操作記錄功能的實現(xiàn)，則能夠明確操作員的操作流程，通過歷史數(shù)據(jù)回放能夠自動存儲相關(guān)維護信息，保障系統(tǒng)運行的可靠性。管理與指導(dǎo)運維工作人員，也是線網(wǎng)智能運維平臺不可或缺的重要功能，通過設(shè)備錯誤信息的及時獲取與反饋，通過指令引導(dǎo)的方式開展故障排除工作，在下發(fā)運維信息時也能夠遠程操作。保障監(jiān)測設(shè)備的智能化功能，能夠?qū)崿F(xiàn)及時報警和統(tǒng)計，同時分析維護信息，為維護管理計劃的制定提供依據(jù)[1]。線網(wǎng)智能運維平臺的功能如圖1所示。

圖1 線網(wǎng)智能運維平臺的功能

3 線網(wǎng)智能運維平臺的場景

感知、規(guī)則、理解、預(yù)測和閉環(huán)，是線網(wǎng)智能運維平臺的主要階段，其示意圖如圖2所示。

圖2 線網(wǎng)智能運維階段

監(jiān)測信號設(shè)備是感知階段的主要工作，其能夠通過計算機及時獲取設(shè)備狀態(tài)和運行情況，同時管理離線設(shè)備、在線設(shè)備和庫存設(shè)備，滿足線網(wǎng)級運維工作需求；定義設(shè)備的告警閾值和預(yù)維護，是規(guī)則階段的主要工作內(nèi)容，在此過程中需要對運維經(jīng)驗進行總結(jié)與分析，同時分類處理故障問題，編制系統(tǒng)規(guī)則；理解信號設(shè)備是理解階段的主要工作內(nèi)容，需要以人工智能和大數(shù)據(jù)為支撐，包括維修維護數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)和運維場景等[2]。為了滿足線網(wǎng)級智能算法的要求，還應(yīng)該對系統(tǒng)維護與管理經(jīng)驗進行深度學(xué)習(xí)，從而滿足不同類型設(shè)備的運行需求。預(yù)測設(shè)備未來情況是預(yù)測階段的主要工作，其依據(jù)主要是數(shù)據(jù)理解，能夠滿足預(yù)先維護與預(yù)先告警的工作需求，增強系統(tǒng)運行的可靠性，防止出現(xiàn)重大故障問題；對于運維系統(tǒng)、管理和數(shù)據(jù)采集的優(yōu)化是閉環(huán)階段的主要工作內(nèi)容，能夠滿足軟硬件的優(yōu)化需求。

4 基于大數(shù)據(jù)的城軌信號系統(tǒng)線網(wǎng)智能運維平臺架構(gòu)

4.1 數(shù)據(jù)采集層

對于相關(guān)設(shè)備監(jiān)測信息的采集需要借助于MSS 系統(tǒng)實現(xiàn)，包括聯(lián)鎖子系統(tǒng)設(shè)備、轉(zhuǎn)轍機、DCS子系統(tǒng)設(shè)備、車載設(shè)備、計軸設(shè)備和ATP/ATO 子系統(tǒng)設(shè)備等。對上述信息的匯總則需要依靠自建傳輸網(wǎng)絡(luò)，為了使線網(wǎng)維修中心快速獲取信息數(shù)據(jù)，還應(yīng)該構(gòu)建運維私有云[3]。在ATP 子系統(tǒng)當中，運維信息包括設(shè)備的運行狀態(tài)、工作狀態(tài)與通信狀態(tài)等；在微機監(jiān)測系統(tǒng)當中，運維信息則包括進路信息、工作狀態(tài)和節(jié)點設(shè)備狀態(tài)、工作站離線報警等；在DCS 系統(tǒng)當中，運維信息包括鏈路狀態(tài)信息、交換機工作狀態(tài)和網(wǎng)管信息等。

4.2 接入層

通過線網(wǎng)運維私有云的構(gòu)建，實現(xiàn)各線維修中心的快速接入，信號系統(tǒng)的運維信息能夠及時得到上傳[4]。對于上述信息數(shù)據(jù)的處理則由接入層完成，包括聚合計算、解析數(shù)據(jù)協(xié)議并編解碼、數(shù)據(jù)的存儲與剪切等，向智能運維大數(shù)據(jù)平臺進行上傳。

4.3 智能運維大數(shù)據(jù)平臺

對接入層上傳的信息進行接收并通過數(shù)據(jù)信分析、數(shù)據(jù)管理和交互式查詢等方式進行處理。在相關(guān)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建當中，需要對數(shù)據(jù)進行倉儲處理。城軌信號系統(tǒng)的設(shè)備維護與診斷信息，通過智能運維大數(shù)據(jù)平臺進行采集，本地存儲、解析和分發(fā)數(shù)據(jù)時借助數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，有效提取運維數(shù)據(jù)。其中，主要包括報警信息、記錄信息、模擬量與開關(guān)量監(jiān)測信息、維護信息和運營信息等，預(yù)處理并分類存儲相關(guān)原始數(shù)據(jù)。向應(yīng)用層的服務(wù)器進行傳輸時，還應(yīng)該在消息隊列當中完成數(shù)據(jù)的存入，明確不同數(shù)據(jù)的類別特征[5]。通過收集并整理設(shè)備的信號邏輯故障，能夠加快專家知識庫的構(gòu)建，從而優(yōu)化故障診斷知識系統(tǒng)，增強系統(tǒng)運行的可靠性。

4.4 應(yīng)用層

運維管理和運維業(yè)務(wù)應(yīng)用是應(yīng)用層的主要模塊構(gòu)成。對于相關(guān)設(shè)備的管理需要借助運維業(yè)務(wù)應(yīng)用，對平臺的分析結(jié)果進行整合，為設(shè)備故障統(tǒng)計、趨勢預(yù)測、狀態(tài)監(jiān)測、異常報警和可靠性評估等提供保障。成本管理、檢修維護流程的制定、智能維護指導(dǎo)和維修規(guī)程的制定等，是運維管理的主要功能，在分類處理數(shù)據(jù)時需要對運維人員和維修工區(qū)進行劃分。

4.5 展示層

運維管理展示和運維業(yè)務(wù)展示，是展示層的主要模塊構(gòu)成。在信號系統(tǒng)線網(wǎng)維修中心的構(gòu)建中，可以按專業(yè)進行處理，在制定線網(wǎng)統(tǒng)一標準和設(shè)備維護指導(dǎo)時，則應(yīng)該獲取相應(yīng)的權(quán)限。信號機專家工作站、連鎖專家工作站、運維工作站、ATP 設(shè)備專家工作站和ATS 設(shè)備專家工作站等，是工作站的主要組成。而備品備件管理工作站、檢修管理工作站和智能排班管理工作站等，則屬于運維管理展示的基本組成。

4.6 安全性評估

為了增強線網(wǎng)智能運維平臺的安全性，應(yīng)該對其數(shù)據(jù)、邊界、透明和訪問等進行有效控制[6]。數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)和數(shù)據(jù)加密技術(shù)，在數(shù)據(jù)安全保障中的應(yīng)用較多，對于邊界問題的處理則通常需要依靠身份認證，對訪問集群進行有效限制。審計管理技術(shù)和權(quán)限控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效增強訪問安全性；運用日志審計等技術(shù)增強透明安全性。

5 結(jié)語

加快城軌信號系統(tǒng)線網(wǎng)智能運維平臺的構(gòu)建，是當前城市軌道交通發(fā)展的必然趨勢，能夠有效保障系統(tǒng)運行安全性與可靠性，提升城軌運行效率。應(yīng)該在線網(wǎng)智能運維平臺功能需求和場景構(gòu)建的基礎(chǔ)上，明確數(shù)據(jù)采集層、接入層、智能運維大數(shù)據(jù)平臺、應(yīng)用層和展示層的架構(gòu)特點，同時做好安全防護工作，防止重要數(shù)據(jù)信息的丟失或者損壞。

圖3 基于大數(shù)據(jù)的城軌信號系統(tǒng)線網(wǎng)智能運維平臺架構(gòu)