城市轨道交通供电系统智能运维方案

城市轨道交通供电系统智能运维方案

杨刚

江苏金鑫信息技术有限公司 江苏省扬州市 225009

摘要：城市轨道交通在城市化发展的影响下得到迅速发展，有效解决了公共交通拥堵的问题，为城市居民提供了快捷、舒适与安全的出行方式。在城市化进程加快的背景下，城市轨道交通线路越来越多，里程越来越长，对运维工作的要求越来越高。基于云计算、大数据、人工智能等技术的智能运维方案成为城市轨道交通供电系统运维的首选措施。本研究总结了城市轨道交通供电系统运维模式，论述基于信息技术的智能化运维方案，为城市轨道交通智能运维提供参考。

关键词：城市轨道交通；智能运维；供电系统

供电系统作为城市轨道交通系统的核心支撑系统，承担着为列车提供动力的重要任务。在供电系统运行中，设备的故障问题和异常情况会给列车的运行带来严重的影响，因此如何实现城市轨道交通供电系统的智能化运维成为城轨交通领域的热点话题。为了实现城市轨道交通供电系统的智能运维，需综合运用信息技术、智能算法、大数据等技术手段，打造智能化的城市轨道交通供电系统运维方案，提高供电系统运行效率、保障乘客出行安全、延长设备使用寿命。本研究对城市轨道交通供电系统智能运维方案进行探讨，以此优化城市交通和完善城市交通供电体系。

1城市轨道交通供电系统的组成

城市轨道交通供电系统包含供电接触网、牵引供电系统、断路器、变电站、信号设备等组成。供电接触网是城市轨道交通系统的核心部件，可提供电力给轨道交通列车使用，通常是由电缆、导线、接触线、支架等多种材料组成；牵引供电系统是将接触网的电能传送到列车的牵引电动机中，使其运行的设备，它通常由变电设备、配电设备和集电装置组成；断路器是一种电器元件，用于控制电路的通断。在城市轨道交通供电系统中通常会应用到多种类型的断路器，以确保电路的安全稳定；变电站是城市轨道交通供电系统的重要部分，通过变压器将高压电能转换为适合城市轨道交通系统使用的低压电能，并将其输送到接触网；信号设备负责控制轨道交通列车的运行方向和速度。上述系统共同组成城市轨道交通供电系统。供电系统的可靠及正常运行对城市轨道交通运行安全发挥着决定性作用，需保证各个系统的协调运行。

2城市轨道交通供电系统传统运维模式

城市轨道交通供电系统的传统运维模式主要是基于事后维护和人工巡检的方式。一般来说，传统模式下的城市轨道交通供电系统运维流程为：①根据设备运行时间表，进行定期巡检，检查供电设备的运行状态和维护情况；②当设备发生故障或异常时，运维人员会进行现场排查和处理；③对于比较复杂的故障，需要从事故现场获取相关数据，进行分析和处理；④在处理完毕之后，还需要进一步跟进和确认故障处理结果。这种传统的运维模式主要依赖人力巡检和现场处理，缺乏自动化和智能化，运维反应速度较慢，且容易遗漏隐形故障，导致维修成本和停机时间长，影响列车的正常运行。随着大数据、云计算等新技术的逐步应用，开发智能化的城市轨道交通供电系统运维方案已经成为当前的一个重要趋势和需求。只有通过智能化运维，才能确保系统的安全、高效、持续地运行，最大限度地减少人为因素对系统的影响。

3城市轨道交通供电系统智能运维方案

3.1供电智能运维系统的构成

城市轨道交通供电智能运维系统包含智能巡检、故障诊断、智能预警、智能维护与决策、可视化监管五部分。首先为智能巡检系统，该系统利用机器视觉、云计算、大数据等技术手段，对供电系统的设备和周边环境进行监测和分析，实现自动巡检、故障预测、风险评估等功能，并生成详细的巡检报告。其次为智能故障诊断系统，该子系统采用人工智能技术，在供电设备故障时，利用故障诊断算法进行智能化诊断和分析，帮助运维人员快速定位故障原因和处理方案，并提供故障诊断的结果。其三为智能预警系统，利用传感器和数据采集技术，实现对供电设备运行状态的实时监测和预测，快速识别异常情况，提前进行预警和预防，避免设备故障和安全隐患。其四为智能维护决策系统，运用数据挖掘和大数据技术，对城市轨道交通供电设施的维护数据进行联合分析，依据这些数据，智能化地确定供电系统的维护周期、重点维护内容和具体维护计划。最后为智能可视化监控平台，通过设计专用的城市轨道交通供电系统可视化管理平台，将各类监控数据与地理信息等相关数据整合在一起，实现对整个供电系统的可视化管理和实时监测，方便运维人员对城市轨道交通供电系统进行统一监控和管理。供电智能运维系统主要运用了人工智能、大数据、物联网等新技术，通过整合供电设备的数据和信息，实现城市轨道交通供电系统的自动巡检、故障诊断、智能预警和智能决策等功能，从而提高城市轨道交通供电系统的安全性、可靠性和运行效率。

3.2供电智能运维系统主要功能

依托供电智能运维系统可实现城市轨道运行阶段的数据进行共享与关联，结合设备监控参数及生产要求实现智能作业。城市轨道交通智能运维系统主要的功能如下：

（1）对设备进行监控，实现监控数据和生产管理环节的共享：依托综合监控平台，收集供电系统变电所自动化系统中的历史数据及故障数据；收集生产管理系统的生产数据，如年度、季度生产计划和设备维护参数；生产管理各个阶段的数据，如图纸资料、维护作业等数据。依托供电智能运维系统可掌握设备全生命周期运行状态，并将信息反馈到前端阶段，方便技术人员做出正确决策。

（2）数据交互，预警与响应：基于计算机编码实现基础数据和业务数据的交互，并通过代码逻辑实现对应功能，并对日常生产数据进行汇总与统计；对供电系统中的故障进行预警，对EAM平台故障进行统计与分析，通过自动分类的方式制定差异化维修计划；结合标准化数据分析结果，对设备故障进行模糊匹配，并自动生成故障处理方案，并对故障相关点进行标记，推动相关图纸，为确定运维方案提供技术指导。

3.3供电智能运维系统的工作流程

城市轨道交通智能运维系统工作流程如图1所示。在供电系统中的电力监控系统、现场巡检等功能的帮助下，获取城市轨道交通运行参数。依托互联网将实时数据传送到智能运维平台上。供电智能运维平台在大数据技术的帮助下，借助算法对数据进行预处理，得到简化后的数据。通过数据网络将处理好的数据传送到生产管理单元，运维中心处理平台结合数据挖掘技术及计算机算法对数据进行二次处理，捕捉数据特征，分析供电系统运行状态，并将处理好的数据传送到数据库中。在这个环节中，智能运维平台会利用AI技术判断提取到特征的数据是否异常，如果数据特征异常则判定为供电系统故障，结合历史数据及模型判断故障类型及点位。当故障类型及位置确定后，智能运维平台会自动制定维修计划，调配配件并通知技术人员维修设备。供电系统维修过程中会生成计划单，并通过终端设备完成现场监控，将运维内容回传到智能运维平台中，方便后续运维工作的开展。

图1 供电智能运维系统工作流程图

3.4供电智能运维系统架构

城市轨道交通供电智能运维系统包含数据采集层、数据存储层、数据分析层、数据展示层四部分。

（1）数据采集层通过物联网技术和各种传感器采集城市轨道交通供电系统的各种数据、信号、状态和信息等，包括供电设备的电参量、机械振动、温度、设备故障信息等的采集和收集。

（2）数据存储层负责将采集到的数据进行存储和管理，包括传统的关系型数据库和大数据平台，为城市轨道交通供电系统的分析、建模和决策提供支持。

（3）数据分析层通过基于大数据和机器学习的分析与建模算法，对采集到的数据进行处理，建立数据模型，以此识别设备的运行状态，从而预测设备故障，并进行决策分析和风险评估。

（4）数据展示层可理解为应用层，是城市轨道交通供电系统智能运维软件的用户界面，主要负责数据的可视化展示和交互式分析，使得用户能够通过数据看到城市轨道交通供电系统运行的情况，并进行智能化决策。该层可以满足供电系统运维数据传输的要求，为数据分析与检修方案的确定提供web界面。

城市轨道交通供电智能运维系统通过上述四个模块可处理供电系统运行阶段的数据，数据类型包括图片、视频、文本等。依靠大数据技术、物联网技术、机器学习和人工智能等技术，在数据采集、存储、分析和展示等方面进行全面覆盖，并通过分层、模块化和可拓展性等设计使得供电智能运维系统更加稳定。

3.5供电智能运维系统的实现

以上海地铁5号线为例，对该线路地铁部署供电智能运维系统。结合设计的供电智能运维系统，实现如下功能：首先，对供电系统内部设备进行全天候监测，及时反馈设备异常信息及线路异常数据，实现了智能排障。其次，可将设备监控数据自动上传到数据库中，自动修正运维计划，实现差异化运维。其三，控制生产计划中的关联元素，如材料、运维流程、仪表类型、人员配置等，解决了供电系统运维的基础性问题，保证人员及设备满足地铁供电系统运维要求；最后，本系统可对不同类型的故障进行预处理，在智能运维平台的帮助下连接多个接口实现终端巡检，实现现场作业的数字化与智能化。

结束语：

通过应用大数据、人工智能、物联网等先进技术，实现城市轨道交通供电设备预测、智能巡检、故障诊断和维护决策等功能，提高了城市轨道交通供电系统的运行效率和安全性，减少了维修成本和停机时间。将供电智能运维系统部署在上海地铁5号线，实现了系统预想功能，满足供电系统智能运维要求。在未来的城市轨道交通供电系统中智能化运维将会成为一个重要趋势，因此需加大供电智能运维系统的研究，为现代城市交通体系的完善和发展提供技术支撑。

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