吴 娟

基于地铁综合监控系统的维保系统研究*

吴 娟

（上海宝信软件股份有限公司，201900，上海∥高级工程师）

研究了基于地铁综合监控系统的维保系统建设。该系统通过与综合监控系统的紧密耦合以及对故障设备的特征分析，可加强预防性维修功能的实用性，进而增强地铁运营的可靠性。从体系建设的角度考虑该系统的定位、目标及功能层次划分，从设备基础管理、设备建模、设备实时信息采集、设备故障分析等方面深入分析该系统建设中的重点与难点问题。

地铁；综合监控系统；维保系统

随着我国城市现代化发展进程的加快，地铁在现代城市公共交通中的地位日益显著。作为公益性的社会服务，其特有的功能要求使地铁公司必须将对社会效益的考虑放在首位，这就要求地铁项目一旦投入运营，必须保持整个系统日以继夜的正常运营，而整个系统的正常运营，建立在城市地铁设施的养护维修基础之上。我国地铁建设经过多年的发展，已经形成了一整套对地铁运营设备实时监控、处置的运营管理方法，但是随着地铁建设的发展，城市轨道交通线网的建立以及既有线路的改造，原先依托于单一线路、被动式的故障诊断和维修保障方式已不能满足实际需要。因此，构建一个现代化的设备故障诊断和维保系统，对地铁运营安全具有非常重要的意义。

目前，国内城市轨道交通系统的建设基本采用自动化、信息化分开建设的方式，因此综合监控系统往往产生大量的冗余报警，使真正重要的设备报警不易发现。信息化系统与综合监控系统的隔离，使得设备故障前后数据的分析、同类设备故障统计查询往往无法实现，规划的预防性维修往往成为纸上谈兵。本文探讨的基于地铁综合监控系统的维保系统，致力于解决轨道交通行业自动化、信息化分离的现状，真正使轨道交通自动化、信息化系统无缝融合，及时反馈设备故障、跟踪维保进展，使预防性维修真正为地铁运营安全保驾护航。

1 体系建设

1.1 城市轨道交通信息化建设体系

从上海申通地铁集团有限公司规划的轨道交通信息化建设体系来看，基于地铁综合监控系统的维保系统，涉及轨道交通领域的设备控制层和业务协同层，主要是运营维保相关内容的研究。上海城市轨道交通信息化发展目标及体系如图1所示［1］。

1.2 故障诊断与维保体系建设

完整的故障诊断与维保体系包含维保OA（办公自动化）管理系统、资产管理系统、施工管理系统、物资供应系统等多个方面。基于地铁综合监控系统的维保系统涉及其中的资产管理、设备监控和维修管理，以达到安全运维持续优化、数据标准化、状态可视化、作业精确化、成本预算化的目标。维保管理体系如图2所示。

图1 上海城市轨道交通信息化发展目标及体系［1］

图2 维保管理体系

1.3 故障诊断与维保系统功能层次划分

基于地铁综合监控系统的维保系统向下面对基础设备，中间对设备状态数据进行采集、分析与展现，向上作为轨道交通领域生产管理的一部分进行施工、维修等一系列管理。维保系统功能层次图如图3所示。

图3 维保系统功能层次图

2 系统建设重点及技术难点的解决方案

基于综合监控系统的维保系统定位有助于优化整个地铁系统自下而上的生态环境：设备厂商应明确给出综合监控系统的设备信息中哪些信息是仅用于维保设备的报警状态，综合监控系统不需处理这些信息直接传给维保系统即可，从而大量减少综合监控系统需处理的报警量，缩短综合监控系统的谈判、测试、系统搭建、调试的整个工期；综合监控人员可看到这些报警信息但不用确认处理，可以实时了解地铁运营设备的好坏；维修管理人员可以实时看到设备的运行故障，自行安排维保计划，避免由于信息周转、人员责任划分等因素导致的责任不清、响应不及时的弊端。设备完成维保之后，综合监控系统中设备状态自动恢复为正常，运营人员了解到发生了维修，可以在维修系统中查询维修的详细情况；而维保人员则可以查看设备故障前后设备重要参数的数值变化，分析设备故障的外部因素影响，也可以分析最近故障的同类设备，查看同类设备的总数、位置、最近故障情况，以此来决定是否需要对整条线路的其他设备进行预防性维修或者提前采购备品、备件，以便更换。

基于综合监控系统的维保系统框架如图4所示。以下从设备基础信息管理、设备建模、设备实时信息采集、设备故障分析等4个方面来探讨维保系统建设重点以及技术难点的解决方案。

2.1 设备基础信息管理

设备基础信息管理从不同维度收集设备信息，以达到设备出现故障时及时定位、明确关系人、快速查询维修保养历史、定位同批次设备等功能。其包括设备信息采集、整理、存储、查找及变更等功能模块。由于维保系统所需的设备信息多而杂，如何有效地采集并处理设备信息，是维保系统建设的一项长期而又艰苦的基础工作，也是维保系统建设首先要解决的技术难题。这也就要求维保系统不仅仅是单纯地提供设备信息录入的途径，而且还需要更多地考虑统一、规范的设备基础信息管理体系的建立。

图4 基于综合监控系统的维保系统框架图

设备基础信息管理可从代码体系、信息资源、应用规范3个方面入手，推进设备信息的统一及规范化建设：

（1）从基础数据抓起，建立规范化的代码系统和数据字典。结合设备信息处理及业务流程等需求，规范定义每个数据项的一系列属性，并在系统建设过程中，不断发展和完善代码系统和数据字典。

（2）对于信息资源的处理，要坚持“就源输入，数出一源”的数据采集原则，确保资料的及时性和一致性，尽量做到实绩资料自动采集。

（3）从应用规范的需求来考虑设备基础信息管理建设。应用规范包括规范化业务流程，规范业务流程的工作程序，以及对各项作业实施的标准化。

以需采集的设备信息为例，系统采集的设备信息建议除包括唯一身份鉴证（如设备编码）、基础信息（如采购日期、安装日期等）、管理信息（如设备安装位置等）和技术信息（如额定电压、视在功率等）等台帐数据之外，还应该包括设备的空间信息（如在车站内视图中的展现与定位、在以里程为基准的综合业务视图中的定位等）和相关专业业务视图（如开关柜的一次接线图等）。2.2 设备建模

设备建模除了要做好设备统一编码、确认设备对象属性外，采用合适的模型也是系统建设成败的关键点之一。本文主要探讨的是采用基于事件驱动的业务模型进行设备建模。

通过对轨道交通运营设备数据按照设备资产建模，从设备资产的角度对设备的日常运行状态、关键指标进行记录和分析，从而使得过程数据能更加有效地被使用。按资产树进行业务对象的分析，通过业务事件的定义、关联，可以进行业务事件的业务属性趋势分析和统计分析。而基于事件驱动的业务模型可用于批次管理等功能，做到数据与定周期事件（如列车进站、离站）的关联，同时也可作为设备故障预警及知识库管理的基础模块。

2.3 设备实时信息采集

本文研究的维保系统，其设备运行状态直接来源于地铁综合监控系统中的实时库及设备报警管理。设备报警从综合监控系统直接进入维保系统，直接越过了传统意义上的监控人员环节。这意味着为保证维修的有效性，必须首先保证报警的可靠性，进而对底层设备状态监控环节提出了更加明确的要求，即什么样的设备状态下报警，需要维保人员进行维修。这就避免了以往厂商为了避免麻烦，将大大小小的报警都传给监控人员，使监控人员陷入无穷无尽的设备报警中，而可能会忽略重要的设备故障信息，同时也避免了由监控人员通知维修人员，维修人员再安排维修这样的繁琐过程。

目前，国内轨道交通行业的系统建设基本采用自动化、信息化分开建设的方式，综合监控系统往往产生大量的冗余报警，使真正重要的设备故障报警不易发现；同时，信息化系统与综合监控系统的隔离使得设备故障前后数据分析、同类设备故障统计查询往往无法实现。基于地铁综合监控系统的维保系统，正是要打破传统格局，实现两者的无缝结合，更有效地实现集自动化与信息化为一体的维保系统，形成行业内特有的故障诊断与维修体系，发现设备故障的内部规律，以有效地进行预防性维修保养。

2.4 设备故障分析

为更好地对设备进行故障分析，首先要建立一个智能型、具有自我学习能力的设备故障知识库。通过设备故障知识库的不断完善，系统可依据历史数据确定症状和故障原因的相关性，快速准确定位设备故障原因，从而对设备故障进行智能诊断。当设备产生故障需要进行维修管理时，除了传统抢修及主动式的支持，还可以通过预防性维修模块分析故障设备故障点前后设备相关重要参数的实时状态、数值变化，分析外部条件与设备故障之间的关联，进行针对性处理。

现通过分析设备故障知识库、智能诊断模块及预警模块的建设，进一步探讨具体的系统解决方案。

2.4.1 设备故障知识库

设备故障知识库可采用基于设备模型建立、维护设备症状和故障原因的二维矩阵表，并采用可自定义和扩展的知识库，以便积累设备故障历史信息，建立故障现象、原因、维保方法之间的对应关系，提高维保响应效率。

2.4.2 基于设备故障知识库的智能诊断

基于设备故障知识库的智能诊断，主要是确定在给定条件下的最可能的故障原因。系统依据设备故障知识库中的历史数据，确定症状和故障原因的相关性，动态调整故障原因的权重系数，准确快速地找到最可能的原因。

例如，根据设备事件的运行参数、累计运行时间、故障信息等相关属性的实时数据历史值，分析设备故障前后主要属性的变化。系统可显示事件的基本信息、属性（比如事件原因等）、关联的设备对象等，且可通过查看设备故障趋势图及数据比较，对同类事件的相同属性和同一事件的不同属性进行比较，进一步分析设备故障原因。

2.4.3 基于设备事件相关的历史数据模型的预警

预警模块可以考虑采用基于设备事件相关的历史数据模型的预警。事件产生时，记录事件的历史数据曲线，通过事后人工标定的方法，标定该事件对应的故障类型（历史数据曲线即为该故障的特征曲线）；监控对应属性的实时曲线，并与特征曲线进行比较，从而及时进行设备的预警。

同时可从设备故障出发，针对设备类型、生产日期、上线时间等不同维度，制定设备的预防性维修建议。此外，预防性维修模块还可通过查询设备资产管理模块中的同类设备，进而获得这些设备的厂商、位置、安装、维修等信息，制定相应的预防性主动维修计划，将同类故障产生的概率降至最低。

3 结论

通过基于地铁综合监控系统的维保系统产品的研究以及实际项目的实施，可实现城市轨道交通故障诊断与维保系统对运营安全的正向支撑，形成具有行业特色的集设备监控、维保于一体的故障诊断及维修系统方案，提升地铁运营安全的可靠性。

［1］ 上海申通地铁集团有限公司信息化工作管理委员会.上海申通地铁集团有限公司网络信息化发展规划（V2.0）［R］.上海：上海申通地铁集团有限公司，2012.

［2］ 王丽萍.浅谈城市轨道交通系统设备维保方式［J］.科技信息，2013（12）：472.

［3］ 吴萸峰，吴坚，杨正，等.基于综合监控平台的轨道交通设备维护管理系统设计［J］.电气自动化，2012（1）：69.

On Maintenance System Based on Subway Integrated Supervision and Control System

WU Juan

The construction of subway maintenance system based on ISCS is studied.This system can strengthen the practicability of subway preventive maintenance and further improve the reliability of subway operation through close coupling with ISCS and characteristic analysis of the fault equipment.In the construction of subway maintenance system,the system positioning，target and functional hierarchy classification are given full consideration,the key points and difficulties are analyzed deeply from aspects of equipment foundation management，real-time information collection and fault analysis.

subway；integrated supervision and control system（ISCS）；maintenance system

U29-39

10.16037/j.1007-869x.2017.011.001

Author′s address Shanghai Baosight Software Co.，Ltd.，201900，Shanghai，China

*上海科技人才计划项目（15QB1400600）

2016-02-03）