基于云平台的城市轨道交通智能运维系统设计.pdf

信息与电脑软件开发与应用Information&Computer基于云平台的城市轨道交通智能运维系统设计2023年第10 期车畅师颖（陕西交通职业技术学院，陕西西安7 10 0 0 0）摘要：近年来，大数据、云计算技术、数据通信及物联网等信息技术日益成熟，将这些技术应用于城市轨道交通运维系统具有重要的现实意义。文章设计了智能运维系统的框架，梳理了智能运维系统的运维工作流程，经实践该系统有效提高了城市轨道交通中运维工作的效率和质量。关键词：云平台；城市轨道交通；智能运维系统中图分类号：TP302.1Design Practice of Intelligent Operation and Maintenance System for Urban Rail文献标识码：A文章编号：10 0 3-97 6 7（2 0 2 3）10-0 94-0 3Transit Based on Cloud PlatformCHE Chang,SHI Ying(Shaanxi Vocational and Technical College of Communications,Xian Shaanxi 710000,China)Abstract:In recent years,information technologies such as big data,cloud computing technology,data communication,and the Internet of Things have become increasingly mature.Applying these technologies to urban rail transit operation andmaintenance systems has important practical significance.The article designs the framework of an intelligent operation andmaintenance system,sorts out the operation and maintenance workflow of the intelligent operation and maintenance system,and effectively improves the efficiency and quality of operation and maintenance work in urban rail transit through practice.Keywords:cloud plaform;urban rail transit;intelligent operation and maintenance system0引言本次设计的基于云平台的智能运维系统充分利用云计算、信息化、智能化及大数据分析技术，在收集设备海量运行数据的基础上，使用模型和算法进行数据处理和智能分析，制订维护方案，并推荐维修备品和人员，一定程度上降低人员要求和运维成本，提高运维效率和质量。1智能运维系统框架设计城市轨道交通系统由列车运行控制系统支撑，一旦列车运行控制系统发生故障，将给运营带来较大影响，因此相关运营单位根据设备和系统的实际故障影响制定了检修周期和检修标准。检修工作中，检修对象包括列车运行控制子系统、相关设备、轨道电路。列车控制子系统包括列车自动监控系统（ATs）、联锁系统、数据通信系统（Dcs）、车载系统、电源系统及计轴系统等；相关设备包括信号机设备和转辙机设备等。从系统方面来看，检修内容主要包括检查系统功能、优化系统、数据备份等常规性检修操作；从设备方面来看，检修内容主要包括检查外观、清扫、检查状态、润滑、维修或更换损耗件等维修操作。除了平时定期的设备巡视外，检修周期划分为年检、半年检、季检、月检、半月检以及周检6 种修程。巡视过程中经常发现设备电气出现超限或告警信息等异常情况，一旦发现及时启动触发系统的故障维修，通知检修人员第一时间开展故障维修工作2 。智能运维系统的框架结构如图1所示。收稿日期：2 0 2 3-0 3-18作者简介：车畅（198 9一），女，辽宁鞍山人，硕士研究生，工程师。研究方向：城市轨道车辆应用技术。94信息与电脑2023年第10 期Information&Computer检测对象状态检测传感技术数据采集设备状态检测设列车控制系统备在智能运维系统框架中，城市轨道交通的检修工作由检测对象、状态检测、信息处理以及维护指导等部分组成。检测对象是运维系统对所有需要维护的对象的宏观抽象，根据是否能融合传感技术可简单划分为设备和系统两大类。其中：设备是可以使用传感技术采集数据的子系统；系统是依靠自身收集获取数据的子系统3。在状态检测方面，凭借数据采集和传感技术建立完善的验证机制和多维度融合的数据标准，以获取更多和实物相关的数据。使用传感技术得到设备故障信息，对无法采集的接口数据，利用智能运维系统子系统自身的检测功能将分散的数据汇聚为统一的数据，各维度自由融合数据，从而生成动态多样化的结果，可作为故障分析和数据呈现的数据支持。在信息处理方面，使用状态感知技术融合多数据状态，从特征分析、数据分析、设备状态全面收集各子系统的监测信息，以实现故障诊断的自动定位功能，同时研究总结故障数据的特征值变化规律，从而更高、更迅速、更准确地诊断故障状态。在维护指导方面，综合使用状态特征融合技术、分析技术、信号设备感知技术以及数据处理技术等，诊断和评估智能运维系统所有子系统的状态，做到维修决策、维护决策的可视化和资源调拨，进而有效提升智能运维系统的管控水平。2智能运维系统设计方案2.1系统架构设计基于云计算的智能运维系统从专业角度可划分为数据通信系统、信号系统、监控系统、车载系统、电源系统、工务系统及车站设施设备等。在共享、大数据分析、互联互通以及全面状态感知的背景下，结合城市轨道交通的运维管理要求，考虑现有和未来可能新增的数据来源，融合云计算、大数据、人工智能、物联网等先进信软件开发与应用信息处理维护指导设备状态感知多元数据融合故障诊断深度学习故障诊断设备状态预测和健康评估数据分析接口数据汇聚状态监视特征分析图1智能运维系统框架图息技术手段来构建现代智能化的智能运维系统，以行车安全作为最高目标，将系统划分为泛在感知层、中间层、应用层3层，从而打造算法互通、应用互联、数据资源共享的生态系统模式4。泛在感知层作为智能运维系统的数据支撑，用于感知并采集底层实体设备状态和现场环境等基础信息。感知对象包括信息流、机械特性、音视频及高低频电气特性等。信息采集模块包括通信系统、车载系统、信号系统及其他子系统等设备设施对象5。中间层在泛在感知层的基础上融人云计算和大数据分析等先进信息技术，主要包括算法模型积累和数据积累两方面内容。算法模型积累主要对分析处理数据的算法和模型进行积累，包括管理模型和运维算法两类。其中：管理模型用于管理人员、风险、成本及资产等，实时跟踪管理信息、智能调配资源、精准管理设备健康；运维算法具有设备故障预测、故障诊断、健康评价以及寿命预测等功能，一方面为应用层提供技术支撑，另一方面提高了系统运维效率。数据积累即数据存储，用于统一数据定义和标准。统一数据定义和标准是统一维护数据、运营数据、管理数据等数据的格式，然后建立数据资源池来融合信息，使各业务子系统之间的数据互通，为后续使用大数据技术挖掘信息价值和数据分析奠定基础。中间层不仅设计了数据存储方案，还综合构建了标准、算法、模型以及业务等一系列服务，可组合成各式各样的应用服务。应用层渗透应用互联理念，以算法和数据为基础向用户提供高效的信息共享与服务，包括运维基础管理、业务模块、可视化门户3部分。其中：运维基础管理模块多用于运维现场，具有智能工单系统、智能巡检、维修指导方案及运维人员行为分析等功能；业务模块具有智能故障诊断、关键设备状态分析、设备状态监测等功维护决策维修决策资源调拨95一信息与电脑软件开发与应用Information&Computer能。可视化门户模块具有智能人机交互移动端显示和运维全景等功能。智能运维管理系统融合多源信息，综合分析并处理出现的故障，实现了智能调配资源、精准管理设备健康状态、实时跟踪管理信息等功能。2.2智能运维工作流程智能运维系统采集车载、信号、通信等各方面的信息，运用健康管理体系和故障预测来检测、管理、预测城市轨道交通运行的健康状态。设计智能运维系统信号系统通信系统 车辆系统工务系统供电系统2023年第10 期的运维工作流程图，如图2 所示。智能运维系统实时接收来自信号系统、车载系统、数据通信系统等子系统的原始数据，利用异常推理、预兆推理、推理诊断等手段处理程序，从而识别并判断系统是否出现异常或发生故障。当出现异常状态和发生故障时，使用大数据技术模型分析和专家系统诊断，并结合备件和人员的实际情况明确备件的可用度、给出维修方案、推荐符合标准的维修人员。设备系统合格人员备品备件维修工具维护系统实时监测故障报警异常情况智能运维系统平台/！根据故障异常情！况进人专家系统进行诊断分析专家系统2.3测试结果经测试，智能运维系统实测时的数据库读写速度如表1所示。由表1可知，基于云平台的智能运维系统利用分析工具实现故障分析，可依照轨道交通实际需要进行二次开发，完成了海量数据的实时处理，并实现了应急管理、故障排除、处理电子化流程功能，提高了系统可靠性和资源利用率。表1各数据库的读写速度数据库类型数据写人/（万条/s）关系型数据库1HBase100Elasticsearch1HBase+Elasticsearch1004结语目前，城市轨道交通中运维工作难度和复杂度不断增加。基于此，充分利用人工智能、大数据、云计算及物联网技术构建基于云平台的智能运维系统，用于实时监视子系统的运行状态、智能预测和诊断故障、呈现可视化的结果及评估健康度，通过全生命周期管控推动城根据数据资料代人算法进行分析算法模型图2 智能运维系统工作流程图市轨道交通朝着智能化和自动化方向发展。1赖治平，高宁，鲁怀科.城市轨道交通列车运行控制系统智能运维系统研究.城市轨道交通研究,2 0 2 3,2 6(2):46-50.2胡寿建，吴荣斌，王亚坤，等.城市轨道交通信号智能运维系统设计与研究.军民两用技术与产亿级数据查询品,2 0 2 3(1):48-51.1030s3王蕾，任奕臻，哈云霞.城市轨道交通信号智能主键查询用时1s内化运维自动控制系统设计.自动化与仪器仪任意查询用时1s内任意查询用时1s内结合人员、备件等情况给出维修方案表,2 0 2 2(7):2 17-2 2 0.4何人伟，宗立明，纪东.城市轨道交通列控系统智能化运维平台设计及应用分析J.运输经理世界,2 0 2 2(11):58-6 0.5吴华丽，江亚男，陈俊栋.基于PHM技术的城市轨道交通钢轨智慧化运维系统框架设计 .智能建筑与智慧城市,2 0 2 1(12):152-154.维修方案报告参考文献一96