機務智慧檢修集控調度平臺研究

徐楨

(朔黃鐵路機輛分公司,河北肅寧 062350)

1 概況

我國鐵路運輸行業迅速發展,在鐵路運辦理企業管理制度逐漸完善的背景下,基于智聯、物聯的技術支持,鐵路企業自身智能化管控日漸成熟、智能物聯技術不僅可以提高企業自身的服務質量,同時在鐵路企業日常生產管理中也能起到重要的作用,也是企業生產管理質量提升的必備因素,透視生產全息數據,利用物聯技術、大數據分析技術引導企業生產智能化管理,是當前信息時代企業發展的主流趨勢[1]。

2 研究內容及預期目標

機務智慧檢修集控調度平臺的建設特色和發展趨勢基于檢修車間現有的相關基礎設施進行改造升級,包括將照明設施、空調設施、風源實施及其他相關現有設施,通過使用加裝控制傳感器、專用通訊網絡、無線定位、紅外感應、語音識別、視頻等技術把機務檢修生產管理中的五大要素“人”“機”“料”“法”“環”信息與網絡連接起來,進行數據信息交換和通訊,通過服務端云計算的分析和統計實現對生產管理五大要素智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理,從而真正讓車間變成信息無所不在、無所不通的全數字化、信息化的智能化數字車間,滿足了機務檢修管理中安全監控、指揮調度與及時獲取生產決策輔助信息的需求,通過增加智能手環的應用增加對車間的人性化管理,提高車間集控維度。

智慧檢修集控調度平臺包含智能照明系統、風源控制系統、庫門管理系統、中央空調控制系統、天窗綜合控制管理系統,五大子系統。平臺提供對數據的管理功能,對接入的實時數據以及關系型業務數據進行統一的管理。實現對數據的整合加載,建立業務數據與實時數據的關聯組合,實現對數據的處理,清洗,加載。可對加載的數據進行數據整合,通過sql可視化拖拽的形式構建多維數據集,提供可視化服務。通過智能化升級改造后可以實現自動控制為主、人工控制為輔的全新功能。采用強弱電一體化、軟硬件一體化、本地異地云一體化技術、構建用戶云控能源中心,實現控、管、維一體化。實現通過數據采集器和傳感器、智能網關等設備實時監控正常運行設有報警信息的監控節點,并在地圖上標志狀態;運行異常有報警信息的監控節點,并且實時通過移動端或PC端進行提醒處理。該系統實時對制冷主機、循環系統、末端系統的運行狀態、運行參數、能耗情況實時統計分析,同時實現遠程對空調主機的啟動和停止。可點擊冷凍循環泵、冷卻循環泵、冷卻塔風機等設備進入相應控制畫面[2]。

3 實施方案

通過智慧檢修集控調度平臺的建設,實現庫內降溫裝置、庫內照明系統、視頻監控系統及控制系統有效集成的關鍵技術,包括智慧集控分析決策平臺、工業物聯支撐平臺、中央空調控制系統、照明控制系統、風源控制系統、視頻分析系統、庫門控制系統等組成,實現的工藝水平包括:所有設備設施的啟動及關閉均由物聯系統及大數據平臺自動控制操作,通過對庫內降溫裝置、照明裝置及屏顯等設備的控制資源整合,引入溫感、光感及定時等自動控制系統,實現檢修庫內設備設施的自動化控制,在降低人工管控成本的同時,切實提高檢修庫智慧化水平,通過進一步整合設備設施的集控資源,做到“智能控制、集約管理”。

3.1 集中控制支撐平臺建設

平臺支持豐富的數據源連接,實現多樣數據整合;支持智能的表間字段關聯,多種關聯方式搭配使用;支持表與字段名稱智能轉義,增強數據可讀可用性。從數據采集到數據處理,再到數據的存儲和管理,平臺采用完善的數據管理策略為前端的業務自由探索數據分析提供了強大的數據支持。除了傳統業務分析的接入,為了服務所有的工業、環境類傳感器使用者,使傳感器數據的接入、存儲和展現變得輕松簡單,平臺還提供物聯數據的接入,平臺支持從外部系統或設備終端接入傳感類型、XML類型、對象等類型感知數據,并對感知數據按照協議需求進行解析,為用戶提供高效的、穩定的數據采集和數據解析服務;智能接入組件實現平臺的數據接入、數據存儲、狀態監測報警、數據發布等模塊功能,支持HJ212、OPC-UA、Http、MQTT等多種數據協議。(平臺框架如圖1所示)

圖1 平臺框架Fig.1 Platform framework

3.2 統一數據中心建設

平臺數據中心以信息資源整合為重點,以大數據應用為中心,完整的全鏈路數據采集、校驗與整合服務。

3.3 數據分析挖掘服務

平臺可接入多種數據來源,包括了終端的用戶行為,后端服務器日志和業務數據,全面采集前端、后端和歷史產生的所有數據,涵蓋現有控制系統數據,支持多種埋點方式,為現場管理建立完整數據倉庫,深度挖掘融合數據價值。靈活擴展分析能力,開放平臺接口,實時訪問數據,無縫對接三方系統,實現企業端到用戶端的深度分析需求。

3.4 統一對外對接服務

能力開放平臺為平臺用戶提供核心業務能力輸出、支撐用戶業務二次開發的技術平臺。平臺建成一套整合各個系統接口,提供統一、安全的輸出接口,實現“對外能力開放,對內服務集成”,以云PaaS的架構,面向最終用戶,提供核心支撐能力。

3.5 物聯網設備接入

提供多種接入方式及接入協議,實現物聯數據通過云端接入數據,滿足中央空調、風源設備、照明、庫門所有的設備協議對接,并為復雜的網絡環境提供緩存與邊緣計算能力。

3.6 設備資產及數據集市建設

配置設備資產的元數據,包括設備類型、設備屬性、設備報警、各個模塊重復使用的屬性等基礎配置,構造工業物聯網資產模型。

提供對數據的管理功能,對接入的實時數據以及關系型業務數據進行統一的管理。實現對數據的整合加載,建立業務數據與實時數據的關聯組合,實現對數據的處理,清洗,加載。可對加載的數據進行數據整合,通過sql,可視化拖拽的形式構建多維數據集,提供可視化服務。

3.7 規則引擎組件

自定義設計可根據用戶的實際需要自行設計相關流式計算規則,相關節點包括觸發器、腳本判斷、時間判斷、添加報警、消除報警、下發指令,延遲隊列、發送消息等流程節點。通過自定義的規則設計可適配大量流式計算場景,滿足對時序數據的流式分析,根據不同的場景達到對數據的處理功能。可實現以下主要操作:

可根據觸發器設置觸發條件,包括事件周期、點位超標條件、連鎖條件等,實現負責的告警規則策略配置,實現復雜報警。規則引擎中可訂閱消息網關中到數據,并將處理后的數據轉發到指定的地方,如: 發送消息通知,推送到MQ,保存數據庫等。支持標準sql語法與拓展函數,支持聚合函數,窗口函數。可對接入的點位數據進行函數的封裝包裝,支持對單點位的函數計算,以及多點位的聯合計算,通過規則引擎計算后,將計算結果進行數據轉發。對有權限進行反向控制的點位,可根據需要進行控制的點位,配置觸發條件,以及反向控制的點位值等進行點位進行反控[3]。

3.8 時序見解組件

提供對時序數據的分析,可根據時序數據,在看板上對數據進行時間范圍內,數據的對比、數據的函數運算,加載歷史數據進行計算和分析。支持單個點位兩年數據的即時分析查詢,可支持不同的泳道方式查看,可支持對數據遷移的對比,支持對一段時間內數據的統計分析,包括最大值,最小值,平均值,標準差等函數操作,可支持對已經添加的分析點位批量刪除,支持對分析的數據進行框選操作。

3.9 可視化組件-大屏、圖表、報告設計

提供海量數據實時在線分析服務,支持拖拽式操作、提供了豐富的可視化效果,可以幫助輕松自如地完成數據分析、業務數據探查、報表制作等工作。可支持報表制作,涵蓋行列篩選、普通/高級過濾、分類匯總、自動求和、條件格式等數據分析功能,提供數據報告模板設計器,用戶可整合看板圖表,工藝組態圖以及外部鏈接等進行排版設計,完成報告模板的多頁面整合顯示。同時數據報告設計器本身支持豐富的樣式主題和組件,實現報告頁面的可視化配置,包括指標卡、趨勢圖、雷達圖、篩選器、網頁嵌入組件、表格、餅狀圖、圖片等圖表組件,并可以配置報告參數、生成計劃周期性生成報告,并提供在線查看、下載歷史報告的功能。

3.10 外部數據集成服務(數據融合)

平臺提供數據集成、數據開發和數據服務多方位的數據服務,對數據進行傳輸、轉換和集成等操作,從不同的數據存儲引入數據,并進行轉化和開發,最后將處理好的數據存放到數據倉庫。

4 效益預測

智慧檢修集控調度平臺通過接入大數據平臺檢修管理系統,實現多維度展示智能車間畫像、智能車間設備分析展示與預警、車間照明智能控制、風源智能控制管理、庫門智能預警管理、空調智能控制管理、天窗智能控制管理、職工智能手環應用拓展及多平臺聯合智能分析與集中控制,從而真正讓車間變成信息無所不在、無所不通的全數字化、信息化的智能車間,智慧檢修集控調度平臺的建設通過智能化管控,大大節約人力成本、節約設備耗電、進一步規范車間運維流程,滿足了企業生產安全監控、指揮調度與及時獲取生產決策輔助信息

建立智慧檢修集控調度平臺,可以統一車間設施資源監管、通過建立運維資源監管,規范運維管理流程及統一的平臺管理流程;實現車間機電設備智能控制及異常狀況及時預警和故障的精確報警;實現日常檢修車間內工作監管系統化、標準化的閉環工作流程,提高運維工作協同處置效率,是實現鐵路信息化的“主動監控、集中管理、自動化運維”的一體化運維目標的基礎,也是全面提升信息化運維水平的技術保障。智慧檢修集控調度平臺的建立可以減少和杜絕生產安全風險,提升企業品牌形象,為打造超一流企業奠定堅實的基礎。