精彩实录!加速数字化技术应用共创城轨智慧运维新未来

发布时间:2022-08-15分类:行业动态来源:
【轨道交通网-RTAI 智慧城轨网-城市轨道交通门户网站讯】

5月12日19:30-21:30,由RT轨道交通推出的约见轨道界栏目开展了第二十三期话题直播互动讨论活动。本期话题以加速数字化技术应用 共创城轨智慧运维新未来为主题,特邀地铁业主单位及解决方案提供商的6名专家,以视频连线直播的方式,分别从各自不同的维度,探讨城轨智慧运维的发展。

本期活动由中铁二院工程集团有限责任公司副总工程师杨岗主持,邀请了济南轨道交通集团有限公司副总经理杨晓东、青岛地铁集团有限公司副总工程师罗情平、西安轨道交通集团有限公司运营分公司副总经理(主持工作)卢剑鸿、天津轨道交通运营集团有限公司副总工程师李义岭、腾讯智慧交通轨道业务研究副总监胡林桥等嘉宾参与。

当晚的直播收获很高的热度,截至5月13日上午10:30,本期累计观看量(PV)达到14325人次,观众来自全国34省区市。现将演讲嘉宾的部分观点摘要如下:

杨晓东 济南轨道交通集团有限公司副总经理

济南轨道交通智慧运维探索与实践

1、 智慧城轨的理解

济南智慧城轨的指导方针是安全、高效、节约、舒适。对智慧城轨的认识,是从自动化到智能化到智慧化,到未来更好的发展。具体应用到各个层面,其表现有所不同。

1.1 安控中心、地铁保护区的理解

从安全管控和地铁保护层面而言,要解决想不到的问题,做到安全风险排查、安全隐患识别,让设备自动感知隐患风险;要解决管不住的问题,做到责任单位、负责人到位,整改措施到位,要自动推送信息完成工单闭合;要解决救不好的问题,做到应急预案齐全、应急资源丰富、应急调度及时,要统一调度完成应急指挥。最终将风险控制在隐患形成之前;将隐患消灭在事故形成之前;通过应急保障及时应对突发险情。

1.2 智慧运营的理解和案例说明

在智慧运营层面,则包括智慧平台、线网指挥中心、线网控制中心、车站等,要实现大数据平台对各场景数据分析预警、智慧应急平台提示处置流程、全程提示步骤并记录实际实时的执行情况。

以智慧运营中的智慧车站为例,主要功能包括不限于智慧运行、智慧综管、智慧服务。需要实现全息感知、安全高效、全程服务,以智慧运营-智慧车站的一键开关站为例,可实现自主运行、高效便捷、智慧安全的功能。

1.3 智慧维保的理解和案例说明

从智慧维保而言,则要建立各系统自动感知体系(充分挖掘现有感知体系,合理补充感知器件)、实现设备状态评估自动化(故障预判、寿命预警,主动指导维修)、亚健康处置(提示检修人员所使用的维修与测试等工器具、备件信息;处置完后自诊断是否恢复正常)、高水平状态修(优化修程修制,消除过度修,降低维修成本)、录入知识库并自我优化健康管理算法(更新履历信息、优化诊断算法)。

如智慧维保中的车辆智慧维保,可实现车辆状态实时监测与诊断、故障处理、状态修、应急处置、持续学习和评估;信号专业智慧维保可建立信号专业全域自动感知体系、建立设备健康评估和执行体系、智慧化维护、线网级互联互通;智慧维保中的供电智慧维保可实现供电专业设备实时状态监控、诊断、预判-维修建议-全程监控工单完成情况-录入知识库并自我优化健康管理算法;智慧维保中的工务专业中,生产方式包括自动巡检、轨旁监测、人工检测,而智慧维修平台则包括工务专业的数据采集功能、数据管理功能、设备安全管理、生产管理、界面数据显示。

2、 智慧运维探索应用

2.1管理方面

济南轨道交通集团成立了智慧城轨研究团队,涵盖集团各部门,核心研究人员20人,其它人员共计118人。每月统筹调度,分小组各自推进。课题开放,动态调整。围绕着集团建设、运营、维保、资源开发等领域展开研究。

2.2 技术方面

2.2.1 总体技术思路

济南智慧城轨共立项8大板块,子课题21项。成立立项课题、搭建智慧城轨架构,包含智慧运营、智慧维保、地铁保护区、安控中心、资源管理、工程数据六个主要板块。

其中,智慧运营包括线网指挥调度、智慧车站、客流预测分析、统计分析、智慧视频、运营评估管理、信息服务七个板块;智慧维保包括车辆智慧运维、信号智慧运维、机电智慧运维、供电智慧运维、通信智慧运维、工务智慧运维、AFC智慧运维、运维管理系统八个板块;地铁保护区的保护区管理系统包括首页、巡查管理、监测管理、监护管理、门户网站、审查管理、移动端等;安控中心的安全管控系统包括安全风险管控系统、隐患排查治理系统、应急综合管理系统、视频监控系统、移动端软件、系统集成、大屏显示系统、参建各方人员设备管理系统、文明施工管理系统;资源经营管理系统包含项目数据、资产管理、租赁管理、销售管理、物业管理、佣金管理、市场分析、土地管理;工程数据管理系统包括领导驾驶舱、项目组织、计划进度管理、投资管理、项目信息管理、基础数据、系统管理。各板块承担着运营管控中枢、维护管理中枢、地铁保护中枢、安全管理中枢、资源管理中枢、工程数据中枢的职责,六大板块的基础底座是云和大数据平台。

2.2.2 智慧维保建设思路

关于智慧维保的建设思路,济南轨道交通采取自主研发+拿来主义的策略,目标是实现维保工作数字化、信息化;建立设备全生命周期管理体系;实现设备智慧化预测性状态修。

其中AFC专业是采取自主研发建设方式的一个典型案例。成立了自主研发骨干团队、全功能模拟测试、申报山东省地方标准、组织AFC智慧运维试点。其中用于刷脸支付的系统可达到的有效成果有:平均响应时间满足<500ms,识别率大于99.5%,虚假面容攻击拒绝率超过99.9%,按照不低于300万用户使用构建,并根据未来线网扩容预留充足软硬件冗余接口,系统具备自学习功能。手机APP已集成人脸检测SDK,依托人脸运算的强大功能便捷乘车。且人脸信息专属加密存储,具备安全性能。目前项目实际应用效果良好,人脸识别支付与主流支付比对测试,完全满足功能需求;中国城市轨道交通协会专家、中央电视台等媒体记者共同见证;软件著作权、专利、荣誉证书多项。AFC智慧维保方面:AFC维保痛点包括检修周期化、过度保养,维修流程复杂;传统运维的转型需求;多线路间运维数据共享困难。暂时规划的AFC智慧维保内容包含:自动售票机、自动检票机、半自动售票机三大类设备、30余种模块、120类故障进行分类,通过增设传感器(震动、电流、灰尘)等辅助设施,可以实现85%左右的故障类型精准识别、远程监控,实现设备健康管理、设备状态监测、生产看板(生产数据展示)、驾驶舱(数据总览)。

车辆智慧维保是采取拿来主义建设方式的一个典型案例,智慧维保车辆检修的痛点有成本高,效率低;信息化水平低;检修水平较低。采取拿来主义思路,和车辆厂合作。济南地铁提供试用平台和维保基础数据,车辆厂提供系统试用,快速布局,力求双赢。在济南地铁2号线王府庄车辆段出入段线新增轨旁综合检测系统。可检测:受电弓关键参数、轮对外形几何尺寸、车轮踏面缺陷、全车外观可视关键部件异常等项目。

3、智慧城轨建设教训

在智慧城轨建设的过程中,得到了如下教训:

(1)管理方面:智慧城轨认识不一致;系统庞杂管理难度大,需要调动的资源多,需高层牵头。

(2)技术方面:在既有线路上实施一键开关站自主改造试点时,发现综合监控系统未预留与电梯、卷帘门硬件接口,经验教训是缺少前瞻性;在电客车360动态图像智慧监测系统和接触网综合检测车实际应用中,故障识别率偏低,重要原因是核心元器件摄像头性能不符合场景要求,经验教训是对功能关注较多,但对底层的感知设备性能调研不足;在建立数据中心打通线网各系统间的数据时存在较大挑战,经验教训是数据格式、报警逻辑等缺乏统一的标准。

当然,建设智慧城轨还有一些不甚成熟的想法供大家参考,比如:重视顶层设计、打通传输通道、强化系统适配性、避免为智慧而智慧等。

罗情平 青岛地铁集团有限公司副总工程师

青岛地铁智慧运维方案介绍

智能运维是指基于物联网、云平台、图像识别、智能传感等技术,实现设施设备运行状态的实时感知,以大数据、机器学习、人工智能等新技术,对数据进行深度分析,实现设施设备在线实时诊断、故障预警及劣化趋势分析,形成运维方案建议,并触发工单、操作规程、物料等后续业务全流程,实现设施设备运维从传统的计划修和故障修为主,向状态修以及预测性维修的转变,在提升作业效率与设备可靠性的同时降低运维成本。

青岛地铁智慧运维总体建设目标实现运维手段、管理方式和维修体制的三个转型,并取得安全可靠、降本增效二个成效。

青岛智能运维体系的整体框架包括组织、规则、平台三个板块。其中,组织是用于构建关键设施设备的运维管理目标、方针、政策以及保障维保业务持续改进的企业组织架构;规则是将企业目标、方针、政策、组织架构、业务分工等多种要素形成标准、规范、规程,采用文本文件形式,规范企业内部各个部室、各个层级员工的运维活动;平台是根据业务需求、设备管理需求、考核需求、改进需求,综合形成的各类自动化、信息化系统,将具体规则转化为有利于业务开展的工具,提升业务水平,体现智能化应用,用以更好的实现企业目标与方针,成为组织体系的有效支撑。

青岛地铁1135N规划包括1 个统一平台,即智能运维云平台;1个线网级管控系统,即青岛城市轨道交通智慧维保与应急指挥系统;3类维保业务系统,即 EAM 系统、施工调度系统和移动点巡检系统,是支撑检修维护作业开展的信息化系统;5大专业智能运维系统,即车辆、供电、通号、工务、车站机电设备智能运维系统;N项智能监测/检测设备,包括车辆轨旁综合检测、车联网、变电所智能巡检装备、桥隧监测设备、信号机监测装置等智能化监测/检测设备。

6号线为青岛地铁智慧地铁示范线,其智慧维保工程将建成一个面向青岛地铁 6 号线维护保障的核心生产和管理平台,构建完善的设施设备运行状态数据采集与分析系统。通过策略分析和导向优化,以海量数据为支撑,优化修程修制和维修策略,实现维修计划的动态调整,将人工经验型计划修提升为动态优化型计划修;通过维修知识库、故障定位、根因分析、维修可视化等的技术应用将传统故障修提升为专家型故障修;通过设施设备状态感知和过程管控,结合大数据分析、预测模型、健康度评价等技术手段构建感知型状态修。

其智慧维保建设内容包括:6号线智能运维管理驾驶舱;车辆智能运维;供电智能运维;信号智能运维;通信智能运维;工务智能运维;车站智能运维:4个智能运维系统(包括票务智能运维系统、站台门智能运维系统、电扶梯智能运维系统、风水电智能运维系统)+7项智能监测系统。另外,为了支撑6号线智慧维保业务的运行,同步建设云平台和配套基础设施。

目前青岛已开展的项目:4号线车辆智能运维;1、4号线供电智能运维;4号线电扶梯智能运维

近期将开展的项目(概算已批复):青岛地铁城轨云;信号线网级智能运维;通信骨干网;全域定位系统;对已运营线路车辆、供电、电扶梯、站台门智能运维改造;6号线车辆、供电、电扶梯、车站设备(含风水电、AFC)智慧车站等。

卢剑鸿 西安轨道交通集团有限公司运营分公司副总经理

西安地铁智慧运维的实践与探索

1、 西安地铁基本情况、智慧运维背景与现状分析

西安地铁智慧运维现状:维修组织——线网运营后设备设施维修组织的复杂程度提升、设备设施现场维修维护作业的管理难度加大,对设备设施维护技术多样化要求更高。线网故障——线网运营后故障传导性大大加强,部分服务于多线的设备,因其可维护时间降低所引发的超负荷运转与高故障传导率形成了显著矛盾,对设备检修及恢复时间要求更高。运维成本——日渐增多的新线开通与运营成本的降低要求形成了鲜明对比,这就倒逼线网条件下的生产管理和维修组织模式发生根本性变革。

西安地铁智慧运维需求分析:1、设备故障无法预知——再多的人也没有设备多,再多的眼睛也看不到可能发生致命敀障的点。2、维保人员需求大——不管是自主维保还是委外维保,执行相关修程还是需要消耗大量的与业人员。3、部分设备存在过度维护——为防止漏修,过度安排设备维护,易产生部分设备的过度修,增加成本的同时设备也没有得到很好的维护效果。4、设备维护手段落后——设备维护手段单一,缺乏较为先进的技术手段,部分设备维护仍停留在固定期维护,依靠个人经验进行设备维护。5、信息孤岛、缺乏运维支持决策依据——运维各个业务系统相对独立,数据散乱,形成了信息孤岛。无法有效获取有用的信息,并依据数据信息做出决策。6、缺乏实时分析 ——智能分析技术应用不够全面深入,多种感知方式缺乏融合协同,缺乏实时分析、预警和实时响应,缺乏对信息的全面融合和深度应用。

西安地铁智慧运维可以解决的问题:深挖设备敀障本质,实现智能敀障预判;部署全面智能监测,实现计划修转状态修;打通与业维护数据,积累分析多重利用。

2、西安地铁智慧运维规划与探究

西安地铁通过构建一个体系,三个模块,亐个与业的智慧运维综合管理体系,支撑西安地铁运维生产管理向数字化、信息化、智能化转变,逐步形成设备可靠、人员精简、成本可控、保障有力的智慧运维模式。

西安地铁对智慧运维的研究包括:车辆专业智慧运维——弓网在线检测(车辆综合监测)技术、电客车运行数据在线监测技术、车载转向架在线监测技术、走行部关键部件在线检测技术(轨旁检测技术)。通信专业智慧运维——专用通信系统状态及性能监控技术、设备室环境监测技术。信号专业智慧运维——正线信号设备关键位置信息采集监测技术、ATS系统监测技术。供电专业智慧运维——变电站巡检智能控制技术、接触网可视化接地技术。轨道专业智慧运维——集成式动检仪应用技术、车载轨道巡检技术。机电专业智慧运维——基于车站场景联动功能对机电设备自检功能的智能巡检。结构专业智慧运维——桥梁健康监测技术、静力水准技术。票务专业智慧运维——AFC客流监控预警技术

3、西安地铁智慧运维的实践

既有线在智慧运维的实践:智慧机电(大数据)、小寨站一键开关站(物联网)、电扶梯智能诊断监测系统(物联网)、智慧车辆乘客满载率显示系统(大数据)、轨道车辆维修管理系统(大数据)。

新线设计幵应用的智慧运维:14号线地铁车辆智慧运维系统(大数据、AI)、5、6、14号线车站中的智慧运维(物联网)

运营自主开发的智慧运维成果

4、面向未来的智慧运维

面临的问题:

理想中的智慧运维系统一定丌是单点存在,而是不多项运营管理业务相融合的线网级系统。顶层平台搭建集成难度大,需要多专业协同。

现阶段国内各与业的智慧运维还是处亍分散试点阶段,既有线智慧运维改造难度大,与实现全专业统一仍有较大距离。

未来8、10、15号线全自劢运营对运营生产组织架构存在影响;8个智能化应用对运营专业管理、人员技能要求存在影响;人工智能应用对建设工程、设备系统选型存在影响。

西安地铁智慧运维发展措施:

(1)加快推进智慧运维标准、建立线网集成系统平台

(2)强化智慧运维与运营管理模式优化、前期设计和装备制造的联动

(3)强化数据应用,提升生产组织和管理效能

智慧运维实施建议:

  • 统一规划,顶层设计;
  • 统一接口,统一数据标准;
  • 统一平台,分布实施;
  • 目标明确,经济适用;
  • 联合为主,引入为辅;
  • 充分调研,慧眼识珠。

李义岭 天津轨道交通运营集团有限公司副总工程师

天津轨道交通智能运维的发展与探索

1、 天津轨道交通智能运维系统平台的构建

智能运维是通过对设备状态数据进行采集、存储、加工,分析和判断数据信息与设备的健康状态是否吻合,并输出判断的结果,进而实现对维修策略的指导。

其通过物联网及有线网络将设备运行参数进行采集,通过不同功能的算法模块实现,实现的关键在于以下 2 点:

① 搭建强大且可靠的数据采集及终端回馈系统,包括传感器、网络通信及数据库;

②开发科学合理的分析算法,包括依据目标要求设计的数学模型和决策模型。

  • 数学模型:是通过各项采集的参数计算出设备的健康状态;
  • 决策模型:是根据设备状态,确定(恰当的维护时机、最优的人力配置、所需的物料投入、预计达成的结果、并对结果与设备状态进行后评价、进而根据后评价对数学模型和决策模型进行修正。

从以上分析可以看出,智能运维的起点,是搭建系统的信息化平台。天津地铁于2016年搭建了较为综合的信息化平台并投入使用,包括以下内容:

五个信息化中心:

  • NDC网络数据中心,负责对各线路数据进行采集、汇总、分析与存储,为运营决策提供服务;
  • ETC应急指挥中心,负责监控各线路运营情况,有突发事件时,在线网层面进行应急指挥,信息传达;
  • ACC清分清算中心,是在网络化运营条件下,为客流清分,票务管理等工作提供信息化的手段;
  • PCC乘客信息编播中心,负责全网PIS和广播系统的统一管理,进行信息统一编播和发布;
  • OMC是运维管理中心,是智能运维的主要平台,OMC运维中心可进行设备的资产、履历、设备状态、维修计划、人员和物资统一管理。

一期的信息化平台在运维方面完成了通信、信号、供电和车站机电设备的运行信息、故障信息的采集和上传,并能够根据故障预警,自动形成维修工单,通过PAD手持终端派发到最近的维修人员,使故障快速处理。

2021年我们启动了信息化二期工程,并将于2022年底上线运行:

二期主要对一期进行扩容,满足已批复的新增5条线路接入,并预留1条线的能力(总共12条线路)。

二期搭建了线网云平台,新增一个数据共享平台、一个备用中心,将OMC、NDC迁移到云平台以便数据共享和统一管理;并在扩容的同时,补充更为深入的智能运维采集、运算和决策功能。

在一期建设阶段,云计算整体方案成熟度还不是很高,线网云还没有在城市轨道交通行业的成功应用案例。二期阶段,云计算的应用逐渐成熟,所以二期启动了线网云平台。

2、天津轨道交通多专业智能运维落地项目

智能运维纵深发展的第二步是数据使用阶段,就是将采集的数据建立PHM健康管理模型,通过模型诊断出设备的健康状态。

落地项目包括:

2.1、车辆专业智能运维——深度拓展PHM模型;

开始了数据应用阶段,按照系统分类,建立走行部系统模型6个,制动系统模型11个,牵引辅助系统模型12个,车门系统模型12个,受电弓系统模型7个,空调系统模型34个,蓄电池系统10个(共计92个)。

以车门系统PHM为例,地铁车门作为直接关系乘客安全的核心部件,是地铁车辆的重要子系统。主要问题:车门开、闭频繁,受干扰因素多,故障率高;车门采用预防性维修,需安排固定时间进行车门的检测和调整,造成人力、物力和时间的浪费。针对车门以上问题,形成故障预测类模型10个,健康评估类模型2个,共计12个。

2.2、通号专业智能运维——通号PHM模型;

通号智能运维是对信号/通信专业线路级、线网级相结合的智能运维系统,通过大数据、云计算、人工智能等技术实现通号设备状态监测、故障诊断、隐患预警、健康评估管理。建立设备故障诊断类模型51种,隐患预警模型16种,健康评估类模型36种,共计103种。

以转辙机为例,原系统只能实现设备的(好、坏)两态监测。智能系统通过信号微机监测对转辙机动作曲线、停车精度、电源曲线、开关量等数据的全面检测,建立模型进行健康状态分析和故障报警;对健康状态设定维保阈值,经OMC系统下发维修工单,实现转辙机的状态修,降低故障率。

2.3、供电专业智能运维;比如环境监测、带电检测、接触网PHM模型

2.4、工务专业智能运维。通过七个子系统自动检测生成的数据,同时收集人工检查数据、轨检车数据、探伤车及桥隧监测数据,上传平台进行系统分析,并根据PHM结论,分级设定阈值,生成现场确认、维护提醒、风险预警工单,调整维检计划。

3、天津轨道交通智能运维应用成果方向

天津地铁的智能运维在向深蓝启航,我们将在2024至25年形成智能运维价值综合报告这个报告主要内容有两个方面:

智能运维带来了多大设备系统RAMS(Reliability Availability Maintainability and Safety, RAMS)的提高;

低了多少设备LCC(Life Cycle Costs, LCC)寿命周期的成本。

4、天津轨道交通智能运维展望

持续优化PHM模型和算法:将设备运行数据转变为设备的健康状态是一个复杂的工作,它比故障判断的YESORNO要复杂无数倍!它需要相当时间的喂养(喂数据)、需要不断的学习(可以编程自学习)、在学习中不断的纠偏和再验证,整个去伪存真的成长过程不仅需要时间,也需要智慧和精力去陪伴。

精研管理驱动:前面讲的智能运维,是技术驱动部分,基本上都是投资和投入;而智能运维产生价值主要环节是管理驱动。如:

通过智能运维,车辆的可靠性和可用性提高了, 是不是就不用买那么多车了?

巡检交给设备系统了,巡检人数是不是可以减点儿了?

故障判断自动生成了,维检是不是可以考虑跨专业融合了?

设备状态已经变成已知甚至是预知了,备件库里的安全库存是不是也不用留那么多了?

智能化的水平提高了,管理架构和流程是不是也该再造和精简一些了?

胡林桥 腾讯智慧交通轨道业务研究副总监

面向城轨智能运维的穗腾OS平台研究与应用

1、 建设理念

建设初衷:

【连接】设备即插即用:设备入网自动识别,提升设备接入效率,降低接入成本;

【实现】管理随需而动:可视化界面编排,实现业务场景化的快速编排、调整;

【扩展】功能便捷开发:功能模块与资源的标准化复用,提升业务系统的开发效率。

2、设计与实现

穗腾OS平台包括:开放平台、物联平台、数字空间平台、大数据平台、策略引擎平台、算法平台。

  • 开放平台把轨交行业不同业务场景需要的通用服务能力,提取封装为组件,沉淀在平台上,通过接口对外开放,提供给应用层调用;
  • 物联平台实现标准物模型(全网复用)、设备即插即用(兼容高效)、统一物联服务(标准便捷);
  • 数字空间平台实现模型模块化配置、场景化应用、全服役周期演进;
  • 数据平台实现多源数据汇聚、统一数据治理、数据共享服务;
  • 策略引擎平台实现业务的低代码灵活快速构建,满足业务的扩展应用;
  • AI算法平台实现算法简易构建、一站式模型管理、多元算法服务。

3、应用及价值呈现

助力轨道交通数字化升级!

  • 万物互联——实现设备的即插即用,支撑快速部署和调试。具体地说,可实现检测、监测、工艺设备、车辆系统的即插即用;
  • 专业融合——打通专业壁垒,实现可靠的数据互通和业务互动;
  • 敏捷开发——开启低代码 拖、拉、拽开发新模式,降低开发成本;
  • 知识沉淀——物模型、数据模型、算法模型、业务模型沉淀并服务化。实现智能运维价值的不断挖掘和避免重复采购;
  • 灵活扩展——管理随需而动,实现新业务构建、设备控制、信息变更、业务迁移等,快速满足业务需求;
  • 标准化——接口、数据、算法、业务等统一设计开发管理,通过标准化的建立,为后续线路建设提供指导。

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