地鐵智慧維保及車站一體化管控功能建設及試點應用

文：張大吉，張平丨成都軌道交通集團有限公司

成都地鐵車站一體化管控和智慧維保的試點系統，通過車站一體化管控部分和智慧維保的多項功能試點，提升了車站管控效率和維保效率，有利于降低一線人員工作強度，目前系統各項功能已開始在車站日常生產管理中試用。

隨著成都地鐵的高速發展，成都地鐵已邁入大線網運營時期。為加強設備運維管理信息化程度，提升大線網運營下的設備維保工作效率，保障線網設備設施運行的安全穩定，成都地鐵穩步開展設備智慧化運維試點實踐，為未來成都地鐵設備運維安全建設和發展提供了指導和借鑒。

成都地鐵在一換乘站試點智慧系統，主要包含智慧維保系統建設和車站一體化管控系統建設。其中，智慧維保系統功能在成都地鐵已建成的線網資產及運營生產管理系統（簡稱：“生產管理系統”）基礎上進行功能開發和模塊建設，并將試點車站7個新建設監測子系統及7個已試點專業監測子系統建立數據接入，實現對其設備狀態監測、分析及業務功能聯動，以達到通過智慧化系統對設備設施進行管理的目的；車站一體化管控系統在試點車站既有綜合監控系統基礎上建設，對既有換乘站綜合監控系統進行融合，實現車站視頻全景巡站、智慧開關站、車站管理輔助系統、LED智能調光、車站用電智能計量功能及試點車站綜合監控系統功能的接入和管理，以達到車站管理人員通過一體化管控界面統籌管理車站設備的目的。

一、信息化建設方案

系統建設分為智慧維保建設和車站一體化管控系統兩個建設部分，智慧維保建設主要是建設一套設備監測系統，用于對車站設備運行狀態、設備數據進行監測、分析以及業務聯動，推動設備設施運維邁向信息化；試點站車站一體化系統主要是用于車站管理人員對相關設備進行啟停、巡查、控制等操作的系統，便于車站人員對車站運行的客服設備進行有力的掌控。

（一）智慧維保系統建設方案

智慧維保監測系統建設。利用已建成的數據中心搭建數據平臺，制訂與各專業在線監測子系統的接口標準，實現已試點專業監測子系統和試點站新建設監測子系統數據的接入，實現各專業數據結構化、統計分析、綜合場景建模功能，并為業務應用平臺提供準確高效的數據支撐和數據展示。

試點車站監測子系統建設及接入。建設基于可視化機房的智能巡檢系統、機電設備狀態遠程巡檢及自診斷系統、無人值守變電所自動數據填報系統、信號系統智能分析系統、消防滲漏監測及給排水汛情預警系統、自動扶梯運行狀態預警系統、隧道風機位移檢測系統7個試點站監測子系統，并接入智慧維保監測系統，實現各專業綜合場景建模、業務應用功能，并在試點車站進行集中展示。

已試點專業在線監測子系統接入。實現信號、車輛、弓網、通信、水泵、土建、軌道7個已試點專業在線監測子系統接入智慧維保監測系統，實現各專業綜合場景建模、業務應用功能，并在試點車站對已試點專業監測子系統的監測數據、分析結果、設備健康狀態等進行集中展示。

（二）車站一體化管控系統建設方案

車站一體化管控系統建設。車站一體化管控系統利用綜合監控系統融合方案進行，將試點車站1、6號線綜合監控系統融合，并在車控室建立一體化管控顯示屏，車站管理人員可通過管控顯示屏獲取車站客服設備的運行狀態并實現對整個試點車站客服設備運行的控制，實現換乘站不同線路車站設備控制的統一。

車站一體化管控子系統建設。在試點車站站建設面向車站生產管控子系統，功能包括視頻全景巡站、智慧開關站、車站管理輔助系統、LED智能調光、車站用電智能計量等，子系統均接入車站一體化管控系統，實現管控系統對子系統的統一管控。

二、信息化實施過程及應用系統內容

（一）智慧維保系統

智慧維保功能部分建立了智慧維保監測系統，建立了基于可視化機房智能巡檢系統、機電遠程診斷及自診斷系統、無人值守變電所報表自動填報系統、信號系統智能分析系統等7項子系統功能，完成了信號、弓網、車輛、軌道等7個專業部分線路監測數據接入線網級預警報警數據接入，并在智慧維保監測系統上進行統一的設備數據監測、分析。

基于可視化機房智能巡檢系統應用內容。實施過程：通過溫濕度半球攝像機對設備房人員進出圖像、環境監控、溫濕度等信息的分析，對設備房漏水、火災、溫濕度超限等作出判斷，并同步聯動出現告警設備房的視頻圖像。主要功能：實現對機房環境、人員進出、機房滲漏水、消防報警輔助確認實時查看，對機房火災報警、機房溫度和濕度實時監測并聯動報警信息及視頻圖像，便于車站及維保人員第一時間對現場情況進行掌握。

機電遠程巡檢及自診斷系統。實施過程：通過系統和增設采集模塊對機電設備的運行狀態、故障情況等數據進行采集分析，并結合智慧維保監測中心的場景分析功能，實現現場設備狀態的綜合判斷，實現遠程自診斷。最終在展示終端上以車站平面圖方式展現各機電設備的運行狀態。主要功能：實現了低壓、通風空調、EPS、水泵、站臺門等機電設備運行狀態遠程監控、巡檢及自診斷功能，減少了現場巡檢工作量，同時針對遠程監控及自診斷分析結果，實現快速業務流轉，針對性派發工單，有效管控現場故障處理時效性，實時監控工單閉環管理情況。

無人值守變電所報表自動填報系統。實施過程：無人值守變電所自動數據填報系統通過對變電所設備運行數據（電壓、電流、電量等）進行梳理、整合、統計，自動填寫變電所運行日志并形成設備運行數據報表，取消相應的人工抄表工作。最終在展示終端上對變電所設備運行數據報表、變電所運行日志進行展示。主要功能：實現了變電所、主所的供電設備運能數據自動采集，通過算法和建模自主實現數據分析，對設備異常運行數據采用預警、報警的方式進行提示，并形成供電運能數據報表。

信號系統智能分析。實施過程：信號系統智能感知分析系統通過對道岔電氣參數（電流、電壓值）、車地LTE無線網絡設備狀態采集和分析，判斷信號道岔、車地無線網絡設備運行狀態、故障類型等信息，再根據設備運行狀態、故障類型進行健康度評分。最終在展示終端上進行健康度（健康or亞健康）展示。主要功能：一方面利用高精度的傳感器設備感知電氣參數，提升了監測的精度及準確度，實現多種道岔故障類型識別，同時完成道岔健康管理模型的建立，并結合傳感器和微機監測數據的耦合性分析評估關鍵設備狀態，并給出健康度評定分值，輔助現場人員開展日常維護作業；另一方面，實時觀測LTE網絡弱指標小區，并開展小區網絡質量的排序，提前發現弱質量小區，避免車地通信異常影響運營。

消防滲漏監測及給排水汛情預警系統。實施過程：消防滲漏監測及給排水汛情預警系統通過對消防管道、排水管道壓力、流量的采集，分析判斷車站消防管網壓力值，區間消防管網流量值是否異常以及排水管道、閥門附件、排水泵是否堵塞等。最終在展示終端上對消防管網壓力情況、排水泵排水情況等進行展示。主要功能：通過車站干管增加壓力和流量異常監測，對消防水系統爆管和用水異常及時監測，針對監測數據開展歷史對比分析，強化日常用水管理及異常狀態判斷和預警。

自動扶梯運行預警系統。實施過程：通過RS485方式上傳自動扶梯運行狀態、故障信息（記錄）信息，實現對自動扶梯運行狀態監管，同時對扶梯運行異常狀態進行預警及監控狀態評估。在終端按運行正常、運行異常、停止進行總覽圖展示，同時可遠程查看故障及預警信息。主要功能：在工作制動及附加制動器新增感知傳感器，實現部件溫度的實時采集及上傳，實現自動扶梯故障信息的傳送及異常升溫報警。

隧道風機位移檢測系統。實施過程：通過對吊掛式風機吊架及風機安裝位移監測傳感器采集位移數據，并對濾波后的位移數值設置閾值，實現吊掛式風機異常位移預警，消除風機掉落隱患。最終以“狀態總覽圖+位移圖線”的方式在展示終端上展示。主要功能：通過實時狀態監測實現對風機位移傳感器數據采集，并建立風機位移量計算模型，與位移量預警門限對比，實現超出位移量情況進行預警。

基于生產管理系統的線網設備監控平臺。實施過程：將已試點的信號、車輛、弓網、通信、水泵、土建、軌道7大專業在線監測子系統接入智慧維保監測系統，實現各專業綜合場景建模、業務應用功能，并在試點車站進行集中展示，實現基于生產管理系統的設備線網報警和預警統一管理。應用系統內容：一是利用網管監測系統、智能巡檢機器人等對設備狀態進行監測及智能圖像視覺分析，并實現監測故障數據實現分級自動派工，加快故障處理及設備維修；二是故障修、狀態修完成后，通過報告對工單進行關閉，大數據平臺自動監測設備的維修結果及運行現狀，明確設備是否已經恢復正常，對于符合條件的維修工單，進行自動關閉；三是監控信息針對已提報、未關閉的維修工單，按線路、車站、位置、專業、系統、設備類別、故障現象等分類進行監控展示，區分故障修、狀態修，重點監控維修進度情況，包括提報、派工、領料、維修等；四是針對接入的各專業，系統須針對納入在線監測的專業設備建立健康度評價模型并開展健康評價，并根據設備健康程度及設備缺陷對修程修制進行動態調整；五是針對接入的各專業，系統基于設備、維修業務流程的數據，服務于各專業管理需求，提供相關統計報表。

（二）車站一體化管控系統

車站一體化管控平臺。實施過程：車站一體化管控平臺通過換乘站綜合監控系統間的互聯互通，實現了車站一體化融合、智慧開關站、視頻全景巡站、車站管理輔助系統、人員定位、LED智能調光、車站智能表計等系統功能增強，減輕了一線人員操作負擔。主要功能：一方面，實現了試點車站換乘車站1、6號線綜合監控平臺人機界面（包括軟、硬件部分）整合；另一方面，實現了換乘站兩線綜合監控系統數據的全面融合，并將全站設備和數據的集中管控（全站廣播、全站行車信息監察，全站消防及設備監控）；

車站智慧開關站。實施過程：在車站一體化管控系統中配置開關站監測基礎條件，通過與綜合監控、全景巡站系統接口，實現對開關站條件自動檢測（檢測內容包括有無乘客滯留、公共區域照明情況、扶梯運行狀態及方向、AFC設備狀態等），各項條件滿足要求后即可自動開站或關站。主要功能：通過實現開關扶梯、卷簾門時聯動對應的視頻圖像識別，確保遠程控制安全，并在此基礎上實現對車站電扶梯、防盜卷簾門、AFC設備、照明、導向、環控設備的一鍵啟停控制，并實時監視設備動作是否存在異常。

視頻全景巡站。實施過程：建立車站3D模型，實時展示地鐵站的現實場景，并在3D模型中顯示扶梯實時上下行情況、視頻監控、煙霧報警等情況；同時采用智能視頻分析技術，實時檢測分析車站站廳、站臺等重要監控區域的客流密度數據。主要功能：構建車站三維模型，按照車站日常巡視路線聯動車站公共區出入口、換乘通道、安檢點、票亭、樓扶梯等點位現場視頻圖像實現對車站巡視；同時設置汛期巡視專用場景，對防汛期間車站出入口防汛狀態及水泵狀態進行監控。

車站管理輔助系統。實施過程：在車站一體化管控系統上，顯示車站客運管理、設備運管的整體情況，并與車站內客運組織，運維管理，能耗管理等其他業務系統融合，動態監測車站運營管理業務。當車站發生緊急事件，智慧車站管控系統自動執行相應的預案，并向值班人員提示執行動作，并自動記錄操作時間和當前值班員信息，出具執行流程與預案流程對比表。主要功能：將車站文本制度、工作流程電子程序化，應急情況下值班員對工作流程輔助信息進行直接調取，并根據流程提示記錄流程項完成情況，記錄、存儲操作完成時間，便于事件處置過程完整回溯。

車站人員定位。實施過程：采用超寬帶技術，實現對車站值班人員等工作人員的實時定位，提升車站管控能力、應急演練情況下的人員位置可視化管理水平。實現實時監測車站人員在站廳、站臺公共區位置，主要功能：在車站公共區內對車站站務員、保安、保潔、安檢、施工等人員實時定位，實現車站管理人員對內部工作人員、物資設備的實時精準定位管理，可在應急情況下精準調配對應區域人員，在各自規定區內進行處理，進而達到提升應急處置效率的目的。

車站LED智能調光。實施過程：在車站出入口燈具上增加光感應傳感器，通過光傳感器對光照強度數據進行采集，并將數據處理后傳輸至車站管控系統，智慧車站管控系統進行多種場景設置并結合人員活動的變化實現智能化照明調節。主要功能：解決既有線路出入口燈具照明無法自動調節或關閉問題，提高設備運行穩定性，同時通過光強的檢測及回路的自動開合，實現節能、車站人員減負的目的。

車站智能表計。實施過程：通過自動采集記錄車站設備用電情況、表計設備運行情況等信息，再結合用戶管理需求，生成用電量與用電分攤報表。主要功能：自動采集電表數值，以小時為周期準確量化車站當前的總電情況，并按照專業分項實時統計能耗數值。在總能耗及分項能耗方面，按照不同時間段的數據做同環比分析，顯示出能耗的增減情況，及時采取相應措施進行規避。

三、信息化建設成效

智慧維保系統依托綜合監控平臺和生產管理系統系統，完成了基于可視化機房智能巡檢、機電遠程巡檢及自診斷等7個子系統功能模塊試點及基于生產管理系統的線網設備健康平臺（包括信號CMS、車輛PHM、弓網在線監測等7個已試點系統預警和報警數據接入）搭建，實現了線網層面的預警和報警管理。可視化機房巡檢將原來的維保人員人工巡檢每站耗時20分鐘/站縮減到5分鐘/站，機電設備的遠程診斷將原來每站巡檢耗時60分鐘/站縮減到10分鐘/站，降低維保人員的工作強度的同時，提升了巡視及應急處置效率；消防滲漏監測及給排水汛情預警系統通過對干管增加壓力和流量異常監測實現了滲漏水和管網狀態異常的監測，實現了爆管等事件提前預知；自動扶梯運行預警系統通過對電扶梯擴展采集信息，擴展了設備運行狀態的智能分析；基于生產管理系統的線網設備健康平臺實現了線網報警和預警統一管理，對線網集中值守和故障分析提供了支撐。

車站一體化管控系統通過換乘站綜合監控系統的接口互聯互通實現車站弱電設備監控融合及一體化管理，提升了換乘站統籌管理和應急處置能力。車站智慧開關站將早晚開關站時間縮短了30分鐘左右，視頻全景巡站將人工巡站時間的80分鐘縮短至遠程視頻巡站的12分鐘，降低了車站日常工作強度，提升了工作效率；車站LED智能調光改變了傳統的時間控制方式，改善了車站照明環境并具有較大的節能意義。

通過智慧維保系統與生產管理系統功能深度融合，建立由生產調度作為維保模式運轉核心，有效的推動維保響應方式從傳統的單一線路、單一專業人員響應到大線網多專業聯合響應發展，一方面釋放生產調度用于處理生產管理系統業務工單的時間及精力，有效的騰出前期黃金處置時間，保證生產調度在應急初期的處置指揮角色，有效的避免應急行車影響持續擴大；另一方面以此試點為基礎，結合生產基本要素、應急關鍵需求開展生產調度信息化打造工作，進一步將各類生產應用碎片打造成具備系統性、一體化管理系統，以適應新形勢下“集約管理、高效組織、專業共通”生產調度中心管理模式建設的需求。

以運營需求為導向，對不同使用角色的場景凝練對車站一體化管控和運維管理效能的發揮至關重要，車站一體化管控需要結合一線使用需求進一步進行完善。例如，綜合監控的設備監控報警是全線網的設備監控平臺，不同專業，不同班組的信息不同，需要圍繞角色梳理報警信息推送，不能一個模式提供給所有專業。進一步從線網角度思考維保網絡的構建和效能的提升。依托現有生產系統和生產管理系統平臺，構建智慧運維生態鏈，通過綜合信息分析，持續優化修程修制，做到數據多跑路，員工少跑路。

基于生產管理系統的智慧維保實現了多專業線網級信息互聯互通的同時，也帶來新的安全隱憂。如生產管理系統與生產系統有諸多接口，與人工數據導入有接口，也有通過外部移動網絡實現的接入，網絡安全和防護需要進一步強化。