文献标识码：B文章编号：1003-0492（2023）09-090-04中图分类号：TP29

★黄洪富，李林浩，吉启立，付胜华，刘晓晖（南昌中铁穗城轨道交通建设运营有限公司，江西南昌330000）

关键词：自动化技术；信息系统；轨道交通；机电设备；维修质量

1　背景

在城市轨道交通的各大系统和设施设备中，车站机电设备是重要组成模块，具有数量庞大、布置分散等特点，所以其日常的维护管理工作难度较大[1~3]。为了满足现代维护管理要求，城市轨道交通建设者和维护者等相关单位可以将信息化技术和日常管理相互结合，形成全新的城市轨道交通机电设备管理和维修模式，并可以进一步完善既有管理制度，促进城市轨道交通机电设备管理向信息化方向发展，从而保证城市轨道交通机电设备的维修质量和工作效率[4~7]。本项目基于自动化和信息化技术，针对南昌轨道交通3号线机电设备的管理、运维和维修进行系统设计和实施。

2　城市轨道交通机电设备总体情况

南昌地铁3号线机电设备作为城市轨道交通设备的重要组成部分，为车站日常监控、运营、行车管理提供基本保障。它由电梯、配电、自动售检票、站台屏蔽门、通风等设备组成，设备维护工作必须保证不同环节的设备正常运行。南昌地铁3号线之前已经部署了综合监控维修管理系统，具备综合监控系统设备故障报警信息统计、故障维修工单下发和处理情况跟踪、维护保养计划系统下发、维修知识库管理、维修信息管理以及库存管理等功能。该综合监控系统是地铁行业的集中监视平台系统，集成互联了各专业机电设备系统的工况和报警信息。现阶段，3号线车站机电设备专业繁多，各专业维修质量数据单独统计，数据汇总统计耗时长，数据汇总统计的及时性和准确性亟待提高，不利于中心整体统一集中管控。

本项目以自动化技术和信息化技术为核心，通过数据库和软件平台HMI人机交互技术的融合，设计研发了南昌轨道交通3号线机电设备智慧管理系统，使其满足轨道交通机电中心全部专业（环境与设备监控系统、闸机、门禁、站台门、风水电、消防、气灭、垂梯、扶梯、隧道感温光纤、通风设备、低压设备、水系统设备、防淹门）设备维修质量管理的要求，实现了维修质量关键过程信息录入和数据统计分析的功能，为管理人员在后续维修质量提升决策时提供了基础数据支撑。

3　机电设备智慧管理系统设计

本项目针对南昌轨道交通3号线机电设备种类繁多、数量众多、各专业设备维修质量数据单独统计、数据汇总统计耗时长、数据汇总统计的及时性和准确性不高等问题，采用（信息）自动化技术和数字化等相关技术，设计了机电设备智慧管理系统，以对机电设备进行统一管控，从而提高维修效率和维修质量。

3.1　系统总体需求设计

总的说来，南昌轨道交通3号线机电设备智慧管理系统主要目的是解决机电设备的管理和维修质量管理问题，因此，系统中需要包含维修管理模块和设备管理模块。其中，维修管理模块需要配置按照专业进行分类的维修管理、按照维修班组进行分类的维修管理等功能。同时，系统需要具备实时维修数据显示功能和历史数据统计与管理功能。此外，系统还必须具备报警功能以及其他数字化系统的基本功能如系统设置、报表管理、数据库管理等。而机电设备智慧管理系统本身的相关硬件支持设备如服务器、交换机等必须满足一定的安全和可靠性要求，以保证系统7×24小时在线。

3.2　系统总体方案设计

根据南昌轨道交通3号线机电设备智慧管理系统的功能需求情况，本项目设计该系统的总体方案分为五大层面，从下到上依次为底层数据感知层、资源数据库层、应用支撑层、业务应用层和用户层，如图1所示。

图1  系统总体设计

3.3　系统具体功能设计

按照上述基于（信息）自动化技术的机电设备维修质量管理系统的总体需求与总体设计方案如图2所示，本项目研究制定系统具体功能如表1所示。

图2  总体需求与总体设计方案

表1  基于（信息）自动化技术的机电设备维修质量管理系统具体功能

报警系统主要是对机电设备的状态进行监控，在有机电设备出现故障时进行报警，并给出具体的故障设备名称及对应的位置信息、故障处理优先级信息等。因此，报警系统的主要功能包括用户登录、实时报警、历史报警和报警统计等。

登录功能，要求登陆时根据不同权限的角色账号，登入系统后得到的操作权限以及车站和系统都不一样。

实时报警功能默认3秒钟刷新一次，如有新触发报警，则展示在表格最新行，同时用颜色高亮区分三种报警等级（一级报警为红色，二级报警为橙色，三级报警为黄色）。三种报警等级的报警数量会在页面右上方展示，实时报警信息表可以首尾页进行跳转，也可以对报警数据进行三种等级的快速查询，或根据站点、系统等筛选过滤。对已经恢复或不需要恢复的报警有执行“确认”的按钮功能，也可对实时报警进行批量确认，确认后，该报警归类至历史报警。

历史报警，历史报警查询所有已确认的报警的记录，可对站点、系统、等级以及时间范围等进行筛选过滤，历史报警信息表可以自定义跳转页码。

报警统计功能可根据时间筛选，点击时间筛选下拉框，可筛选当天的报警统计数量，也可筛选前一天的报警统计数量，还可筛选一周的报警统计数量等。条形统计图会统计全部站点的一级二级三级报警和总报警数量，并使用柱状图对比展示，用三种颜色区分不同报警等级，鼠标放在不同颜色的柱状图条目上，会悬浮对应颜色的报警等级和报警数量，柱状统计图三种颜色可以不同时展示。

维修系统是本系统的核心，当报警系统有机电设备发生故障时，则需要由相关维修人员进入维修系统进行维修。因此，维修系统的主要功能应包括报警系统访问维修系统、工单管理、巡检管理、排班管理、报表管理、知识库管理、设备管理、维修基础信息、用户管理、我的工单、我的巡检等功能。部分关键功能说明如下：

报警系统访问维修系统：指的是在报警系统中，点击“维修系统”链接，可跳转至维修系统。进入维修系统首页，分别统计了验收完成工单数量、正在处理的工单（不同状态下的工单数量）、故障类型TOP5排名和最近6个月验收完成的工单。

工单管理：工单管理里的工单来源分别为巡检类和报修类，工单操作区有审核、编辑、删除功能，工单审核流程为审核通过-派发（分配给维修人员）-完成维修-验收（确认完成）。

巡检管理：巡检计划为手工新增，点击新增巡检计划，填写巡检计划名称、巡检位置、巡检计划类型（下拉选择的巡检类型为巡检项目，可在巡检项目管理进行添加，巡检计划类型下拉即可选择新增的巡检项目）、周期、开始和结束时间即可完成新建巡检计划。

知识库管理：对常见的维修或保养信息登记为知识库，在维修处理或保养维护时进行调取查看，知识库的内容为文本、图片、视频三种格式。

设备管理：通过表格展示维修系统和报警系统中的设备清单，可通过设备类型、站点、系统、点位等进行过滤筛选。系统初次使用可用批量导入功能进行设备数据初始化。

3.4　系统接口设计

南昌轨道交通3号线机电设备智慧管理系统需要与外部系统进行交互，同时内部各模块之间需要灵活调用。因此，外部、内部接口均需要设计。

（1）外部接口。系统的外部接口主要包括用户基本信息登录验证、监测点基本信息、监测点观测数据、视频监控数据等，通过Web Service实现。实现方式为系统提供参数，以HTTP请求的方式调用Web Service，返回数据交换文件。

（2）内部接口。内部接口方面，各模块之间采用函数调用、参数传递和返回值的方式进行信息传递。接口传递的信息是基于数据结构封装了的数据，以参数传递或返回值的形式在各模块间传输。

3.5　数据采集与信息安全设计

数据采集通过对3号线站内各机电设备本身配置的通讯模块实现，数据安全设计则包括存储安全、访问安全和传输安全三方面的设计内容，按照传统信息系统相关要求设计实现。

4　机电设备智慧管理系统应用与效果

本项目按照上述要求设计了南昌轨道交通3号线机电设备智慧管理系统，并开发实施，所设计的系统效果如图3所示。

图3  机电设备智慧管理系统应用效果

通过一段时间的使用，我们发现基于自动化技术的南昌轨道交通3号线机电设备维修质量系统应用效果良好，与未使用该系统之前相比，维修效率提升了35.9%，故障处理周期降低了12.6%。主要设备维修情况如表2所示。

表2  主要设备维修情况数据

5　总结与展望

本项目设计了一套机电设备智慧管理系统，并将其应用在南昌轨道交通3号线机电设备维修质量管控上，解决了传统机电设备维修人工上传数据、维修数据分类不专业、处理不及时、维修效率低等问题。结果表明，该系统具有很好的推广价值。后续研究可以考虑与关键机电设备的预防性维护周期预测进行结合，以进一步地拓宽自动化技术在轨道交通机电设备管理的应用领域。

作者简介：

黄洪富（1987-），男，福建人，工程师，学士，现就职于南昌中铁穗城轨道交通建设运营有限公司，主要从事自动化集成系统的技术管理工作。

李林浩（1993-），男，湖南人，助理工程师，学士，现就职于南昌中铁穗城轨道交通建设运营有限公司，主要从事自动化集成系统的技术管理工作。

吉启立（1983-），男，甘肃人，工程师，学士，现就职于南昌中铁穗城轨道交通建设运营有限公司，主要从事自动化集成系统的技术管理工作。

付胜华（1965-），男，江西人，高级工程师，学士，现就职于南昌中铁穗城轨道交通建设运营有限公司，主要从事自动化集成系统的技术管理工作。

刘晓晖（1985-），男，甘肃人，工程师，学士，现就职于南昌中铁穗城轨道交通建设运营有限公司，主要从事自动化集成系统的技术管理工作。

参考文献：

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[2] 唐史峰. 城市轨道交通机电建设管理数字化转型研究[J]. 城市轨道交通研究, 2023, 26 (02) : 1 - 5.

[3] 仲晓辉. 机电设备技术融合和信号系统总承包的探析[J]. 铁路通信信号工程技术, 2023, 20 (01) : 77 - 82.

[4] 申樟虹, 乔志忠, 刘潇洋, 等. 城市轨道交通车站机电设备智能运维及能源管理系统[J]. 城市轨道交通研究, 2022 (S2) : 131 - 135.

[5] 肖燊. 交通机电设备管理的信息化建设研究[J]. 运输经理世界, 2022 (36) : 157 - 159.

[6] 钱春龙, 陈卓, 张宁. 考虑环境影响的城市轨道交通电气设备计划维修周期研究[J]. 城市轨道交通研究, 2022, 25 (10) : 120 - 124.

[7] 谭玉良. 城市轨道交通车站机电设备联调策略分析[J]. 城市轨道交通研究, 2022, 25 (10) : 206 - 209.

摘自《自动化博览》2023年9月刊