文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2023）09-090-04中圖分類(lèi)號：TP29

★黃洪富，李林浩，吉啟立，付勝華，劉曉暉（南昌中鐵穗城軌道交通建設運營(yíng)有限公司，江西南昌330000）

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù)；信息系統；軌道交通；機電設備；維修質(zhì)量

1　背景

在城市軌道交通的各大系統和設施設備中，車(chē)站機電設備是重要組成模塊，具有數量龐大、布置分散等特點(diǎn)，所以其日常的維護管理工作難度較大[1~3]。為了滿(mǎn)足現代維護管理要求，城市軌道交通建設者和維護者等相關(guān)單位可以將信息化技術(shù)和日常管理相互結合，形成全新的城市軌道交通機電設備管理和維修模式，并可以進(jìn)一步完善既有管理制度，促進(jìn)城市軌道交通機電設備管理向信息化方向發(fā)展，從而保證城市軌道交通機電設備的維修質(zhì)量和工作效率[4~7]。本項目基于自動(dòng)化和信息化技術(shù)，針對南昌軌道交通3號線(xiàn)機電設備的管理、運維和維修進(jìn)行系統設計和實(shí)施。

2　城市軌道交通機電設備總體情況

南昌地鐵3號線(xiàn)機電設備作為城市軌道交通設備的重要組成部分，為車(chē)站日常監控、運營(yíng)、行車(chē)管理提供基本保障。它由電梯、配電、自動(dòng)售檢票、站臺屏蔽門(mén)、通風(fēng)等設備組成，設備維護工作必須保證不同環(huán)節的設備正常運行。南昌地鐵3號線(xiàn)之前已經(jīng)部署了綜合監控維修管理系統，具備綜合監控系統設備故障報警信息統計、故障維修工單下發(fā)和處理情況跟蹤、維護保養計劃系統下發(fā)、維修知識庫管理、維修信息管理以及庫存管理等功能。該綜合監控系統是地鐵行業(yè)的集中監視平臺系統，集成互聯(lián)了各專(zhuān)業(yè)機電設備系統的工況和報警信息?，F階段，3號線(xiàn)車(chē)站機電設備專(zhuān)業(yè)繁多，各專(zhuān)業(yè)維修質(zhì)量數據單獨統計，數據匯總統計耗時(shí)長(cháng)，數據匯總統計的及時(shí)性和準確性亟待提高，不利于中心整體統一集中管控。

本項目以自動(dòng)化技術(shù)和信息化技術(shù)為核心，通過(guò)數據庫和軟件平臺HMI人機交互技術(shù)的融合，設計研發(fā)了南昌軌道交通3號線(xiàn)機電設備智慧管理系統，使其滿(mǎn)足軌道交通機電中心全部專(zhuān)業(yè)（環(huán)境與設備監控系統、閘機、門(mén)禁、站臺門(mén)、風(fēng)水電、消防、氣滅、垂梯、扶梯、隧道感溫光纖、通風(fēng)設備、低壓設備、水系統設備、防淹門(mén)）設備維修質(zhì)量管理的要求，實(shí)現了維修質(zhì)量關(guān)鍵過(guò)程信息錄入和數據統計分析的功能，為管理人員在后續維修質(zhì)量提升決策時(shí)提供了基礎數據支撐。

3　機電設備智慧管理系統設計

本項目針對南昌軌道交通3號線(xiàn)機電設備種類(lèi)繁多、數量眾多、各專(zhuān)業(yè)設備維修質(zhì)量數據單獨統計、數據匯總統計耗時(shí)長(cháng)、數據匯總統計的及時(shí)性和準確性不高等問(wèn)題，采用（信息）自動(dòng)化技術(shù)和數字化等相關(guān)技術(shù)，設計了機電設備智慧管理系統，以對機電設備進(jìn)行統一管控，從而提高維修效率和維修質(zhì)量。

3.1　系統總體需求設計

總的說(shuō)來(lái)，南昌軌道交通3號線(xiàn)機電設備智慧管理系統主要目的是解決機電設備的管理和維修質(zhì)量管理問(wèn)題，因此，系統中需要包含維修管理模塊和設備管理模塊。其中，維修管理模塊需要配置按照專(zhuān)業(yè)進(jìn)行分類(lèi)的維修管理、按照維修班組進(jìn)行分類(lèi)的維修管理等功能。同時(shí)，系統需要具備實(shí)時(shí)維修數據顯示功能和歷史數據統計與管理功能。此外，系統還必須具備報警功能以及其他數字化系統的基本功能如系統設置、報表管理、數據庫管理等。而機電設備智慧管理系統本身的相關(guān)硬件支持設備如服務(wù)器、交換機等必須滿(mǎn)足一定的安全和可靠性要求，以保證系統7×24小時(shí)在線(xiàn)。

3.2　系統總體方案設計

根據南昌軌道交通3號線(xiàn)機電設備智慧管理系統的功能需求情況，本項目設計該系統的總體方案分為五大層面，從下到上依次為底層數據感知層、資源數據庫層、應用支撐層、業(yè)務(wù)應用層和用戶(hù)層，如圖1所示。

圖1  系統總體設計

3.3　系統具體功能設計

按照上述基于（信息）自動(dòng)化技術(shù)的機電設備維修質(zhì)量管理系統的總體需求與總體設計方案如圖2所示，本項目研究制定系統具體功能如表1所示。

圖2  總體需求與總體設計方案

表1  基于（信息）自動(dòng)化技術(shù)的機電設備維修質(zhì)量管理系統具體功能

報警系統主要是對機電設備的狀態(tài)進(jìn)行監控，在有機電設備出現故障時(shí)進(jìn)行報警，并給出具體的故障設備名稱(chēng)及對應的位置信息、故障處理優(yōu)先級信息等。因此，報警系統的主要功能包括用戶(hù)登錄、實(shí)時(shí)報警、歷史報警和報警統計等。

登錄功能，要求登陸時(shí)根據不同權限的角色賬號，登入系統后得到的操作權限以及車(chē)站和系統都不一樣。

實(shí)時(shí)報警功能默認3秒鐘刷新一次，如有新觸發(fā)報警，則展示在表格最新行，同時(shí)用顏色高亮區分三種報警等級（一級報警為紅色，二級報警為橙色，三級報警為黃色）。三種報警等級的報警數量會(huì )在頁(yè)面右上方展示，實(shí)時(shí)報警信息表可以首尾頁(yè)進(jìn)行跳轉，也可以對報警數據進(jìn)行三種等級的快速查詢(xún)，或根據站點(diǎn)、系統等篩選過(guò)濾。對已經(jīng)恢復或不需要恢復的報警有執行“確認”的按鈕功能，也可對實(shí)時(shí)報警進(jìn)行批量確認，確認后，該報警歸類(lèi)至歷史報警。

歷史報警，歷史報警查詢(xún)所有已確認的報警的記錄，可對站點(diǎn)、系統、等級以及時(shí)間范圍等進(jìn)行篩選過(guò)濾，歷史報警信息表可以自定義跳轉頁(yè)碼。

報警統計功能可根據時(shí)間篩選，點(diǎn)擊時(shí)間篩選下拉框，可篩選當天的報警統計數量，也可篩選前一天的報警統計數量，還可篩選一周的報警統計數量等。條形統計圖會(huì )統計全部站點(diǎn)的一級二級三級報警和總報警數量，并使用柱狀圖對比展示，用三種顏色區分不同報警等級，鼠標放在不同顏色的柱狀圖條目上，會(huì )懸浮對應顏色的報警等級和報警數量，柱狀統計圖三種顏色可以不同時(shí)展示。

維修系統是本系統的核心，當報警系統有機電設備發(fā)生故障時(shí)，則需要由相關(guān)維修人員進(jìn)入維修系統進(jìn)行維修。因此，維修系統的主要功能應包括報警系統訪(fǎng)問(wèn)維修系統、工單管理、巡檢管理、排班管理、報表管理、知識庫管理、設備管理、維修基礎信息、用戶(hù)管理、我的工單、我的巡檢等功能。部分關(guān)鍵功能說(shuō)明如下：

報警系統訪(fǎng)問(wèn)維修系統：指的是在報警系統中，點(diǎn)擊“維修系統”鏈接，可跳轉至維修系統。進(jìn)入維修系統首頁(yè)，分別統計了驗收完成工單數量、正在處理的工單（不同狀態(tài)下的工單數量）、故障類(lèi)型TOP5排名和最近6個(gè)月驗收完成的工單。

工單管理：工單管理里的工單來(lái)源分別為巡檢類(lèi)和報修類(lèi)，工單操作區有審核、編輯、刪除功能，工單審核流程為審核通過(guò)-派發(fā)（分配給維修人員）-完成維修-驗收（確認完成）。

巡檢管理：巡檢計劃為手工新增，點(diǎn)擊新增巡檢計劃，填寫(xiě)巡檢計劃名稱(chēng)、巡檢位置、巡檢計劃類(lèi)型（下拉選擇的巡檢類(lèi)型為巡檢項目，可在巡檢項目管理進(jìn)行添加，巡檢計劃類(lèi)型下拉即可選擇新增的巡檢項目）、周期、開(kāi)始和結束時(shí)間即可完成新建巡檢計劃。

知識庫管理：對常見(jiàn)的維修或保養信息登記為知識庫，在維修處理或保養維護時(shí)進(jìn)行調取查看，知識庫的內容為文本、圖片、視頻三種格式。

設備管理：通過(guò)表格展示維修系統和報警系統中的設備清單，可通過(guò)設備類(lèi)型、站點(diǎn)、系統、點(diǎn)位等進(jìn)行過(guò)濾篩選。系統初次使用可用批量導入功能進(jìn)行設備數據初始化。

3.4　系統接口設計

南昌軌道交通3號線(xiàn)機電設備智慧管理系統需要與外部系統進(jìn)行交互，同時(shí)內部各模塊之間需要靈活調用。因此，外部、內部接口均需要設計。

（1）外部接口。系統的外部接口主要包括用戶(hù)基本信息登錄驗證、監測點(diǎn)基本信息、監測點(diǎn)觀(guān)測數據、視頻監控數據等，通過(guò)Web Service實(shí)現。實(shí)現方式為系統提供參數，以HTTP請求的方式調用Web Service，返回數據交換文件。

（2）內部接口。內部接口方面，各模塊之間采用函數調用、參數傳遞和返回值的方式進(jìn)行信息傳遞。接口傳遞的信息是基于數據結構封裝了的數據，以參數傳遞或返回值的形式在各模塊間傳輸。

3.5　數據采集與信息安全設計

數據采集通過(guò)對3號線(xiàn)站內各機電設備本身配置的通訊模塊實(shí)現，數據安全設計則包括存儲安全、訪(fǎng)問(wèn)安全和傳輸安全三方面的設計內容，按照傳統信息系統相關(guān)要求設計實(shí)現。

4　機電設備智慧管理系統應用與效果

本項目按照上述要求設計了南昌軌道交通3號線(xiàn)機電設備智慧管理系統，并開(kāi)發(fā)實(shí)施，所設計的系統效果如圖3所示。

圖3  機電設備智慧管理系統應用效果

通過(guò)一段時(shí)間的使用，我們發(fā)現基于自動(dòng)化技術(shù)的南昌軌道交通3號線(xiàn)機電設備維修質(zhì)量系統應用效果良好，與未使用該系統之前相比，維修效率提升了35.9%，故障處理周期降低了12.6%。主要設備維修情況如表2所示。

表2  主要設備維修情況數據

5　總結與展望

本項目設計了一套機電設備智慧管理系統，并將其應用在南昌軌道交通3號線(xiàn)機電設備維修質(zhì)量管控上，解決了傳統機電設備維修人工上傳數據、維修數據分類(lèi)不專(zhuān)業(yè)、處理不及時(shí)、維修效率低等問(wèn)題。結果表明，該系統具有很好的推廣價(jià)值。后續研究可以考慮與關(guān)鍵機電設備的預防性維護周期預測進(jìn)行結合，以進(jìn)一步地拓寬自動(dòng)化技術(shù)在軌道交通機電設備管理的應用領(lǐng)域。

作者簡(jiǎn)介：

黃洪富（1987-），男，福建人，工程師，學(xué)士，現就職于南昌中鐵穗城軌道交通建設運營(yíng)有限公司，主要從事自動(dòng)化集成系統的技術(shù)管理工作。

李林浩（1993-），男，湖南人，助理工程師，學(xué)士，現就職于南昌中鐵穗城軌道交通建設運營(yíng)有限公司，主要從事自動(dòng)化集成系統的技術(shù)管理工作。

吉啟立（1983-），男，甘肅人，工程師，學(xué)士，現就職于南昌中鐵穗城軌道交通建設運營(yíng)有限公司，主要從事自動(dòng)化集成系統的技術(shù)管理工作。

付勝華（1965-），男，江西人，高級工程師，學(xué)士，現就職于南昌中鐵穗城軌道交通建設運營(yíng)有限公司，主要從事自動(dòng)化集成系統的技術(shù)管理工作。

劉曉暉（1985-），男，甘肅人，工程師，學(xué)士，現就職于南昌中鐵穗城軌道交通建設運營(yíng)有限公司，主要從事自動(dòng)化集成系統的技術(shù)管理工作。

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摘自《自動(dòng)化博覽》2023年9月刊