设备在线监测与维护管理系统设计技术方案

设备在线监测与维护管理系统设计技术方案

1.研究背景及必要性

随着我国高速铁路的快速发展，铁路信息化取得长足的进步。在大规模客运专线建设和既有线改造升级过程中，上线运行的系统越来越多，随着车站自动化程度的不断提升，对设备的依赖性也越来越高。而设备作为支撑信息平台和铁路信息化管理的核心单元，其可靠性、可维修性、安全性直接决定着车站运营组织、安全化生产的好坏。

目前，在铁路车站中，购置了大量价格昂贵的服务设施/设备，这些设施/设备来自不同的生产厂家，设备的优劣好坏只有通过工作人员巡检或车站人员通告才能得知，还不能做到实时监测；在遇到春运、暑运等特殊情景下，一些关键设备如电梯、空调等还不能做到事前维修；且设备巡检的劳动强度较大，容易忽略或遗漏问题；目前绝大多数铁路客运站尚未建立一套完善的设备维修体制，维修由外包公司或生产厂家来承担，设备维修完毕后有时不能及时告知车站，造成车站工作人员对设备的好坏优劣心中无数，从而设备的可靠性及安全性不可控制。

因此，为了改善这种局面，提高工作人员效率，使工作人员对设备真正心中有数，打造一个智能化、人性化、高效安全、适应现代的铁路生产管理体系，建立设备在线监测与维护管理系统，实时监测设备状态，及时发现故障并上传报警，对设备的故障进行诊断，对设备的质量进行评估，具有重要的应用价值和社会意义。

2.车站设备分类

2.1按地点分类

车站设备按地点进行分类，可以分为：

a.售票厅

b.进站口

c.候车室

d.出站口

e.天桥、地道

f.站台、风雨棚

g.消防通道

h.办公区

i.人员装备

2.2按类别分类

a.安检设备类

大型安检仪

便携式安检仪

金属测器

安全门

b.售、检票类

自动售票机

进出站闸机

c.导向、广播、查询、监控类

导向及PDP屏

摄像头

自助查询机

d.电梯类

直梯

扶梯

e.空调类

中央空调

多联机

机房专用空调

f.电脑类

服务器

个人电脑

g.通讯类

对讲机

h.桌椅家具类

办公桌

座椅

i.静态标志

j.厕卫类

洗手池

面镜

便器

干手机

2.3按业务分类

按照车站不同的业务范畴，车站设备分为客运设备、机电设备、行车设备、消防设备、站房设备等，其中行车设备不在监测范围内，其总体分类如下图1所示。

图1 车站设备分类

2.4按设备等级分类

a.安全一级设备

电梯

空调

照明

服务器

UPS

电源

b.二级设备

广播

导向

视频监控

自动售票机

自动取票机

闸机

制票机

查询机

c.三级设备

洗手池

面镜

便器

干手机

安全门

3.系统总体需求

（1）实现设备的基础信息维护

对全站设备的基础数据进行维护，对设备的状态值进行统一划分，如在用、停用、维修、借入、借出、调入、报废等；灵活配置设备的

类别，并用树状结构展示；设备的属性值可以自主设置，如个、张、排、支、台、套等；可以自主添加和删除设备的基础项目和字段。（2）实现设备的运行状态监控

通过制定统一的设备接口规范，自动获取各设备（电梯、照明设备、空调设备等）的在线运行状态情况。

（3）实现设备故障报警

对监测出有故障的设备可以用红色报警灯提示。

（4）实现关键设备的预防维修

对一些关键设备如电梯、照明、空调等设备故障用不同的报警提示，如故障：红色，异常：黄色。

（5）实现设备的故障闭环管理

对设备故障进行闭环跟踪，保证设备故障能及时销号。

（6）实现设备的故障诊断

对一些机电设备如电梯、空调等故障进行分析和诊断。

（7）实现设备的质量评估

根据一定时间段内设备的故障进行统计，从而评估出设备的质量，质量等级分为：优、中、差。

（8）实现设备的查询与统计报表

对设备按各种形式进行查看、查询、生成各种统计报表等。

4.系统架构

4.1系统逻辑结构

车站设备在线监测与维护管理系统分基础设施、数据共享与交换、应用中间件、系统应用4层。

●基础设施层：网络和硬件设备、操作系统及相关系统软件。

●数据共享与交换层：集中数据库、本地相关信息化系统和自动化设备数据接口、外部相关信息系统的数据接口，以及提供信息共享

和交换的处理机制。

●应用中间件层：提供支持上层应用的领域框架、工作流引擎、基础类库、通用模版等。

●系统应用层：提供与业务管理相关的应用功能、以及辅助应用系统配置与管理的相关功能。

车站设备在线监测与维护管理系统的逻辑结构如下图2所示：

图2 车站设备在线监测与维护管理系统的逻辑结构

4.2系统物理结构

本设备在线监测系统在结构上采用分散式测量和总线式监控分析相结合的结构，主要由现场监测单元和工控机两部分组成。其中，现场监测单元主要包括：PT(电压互感)信号变换器、光纤流传感器，系统结构框图如图所示。

图3 系统结构框图

信号变换器为纯阻性．产生的电压信号作为监测信号的相位基准参考值。运用精密的光纤传感器测量容性设备的泄漏电流。并通过参数测试仪对所有监测量进行就地数字信号处理。将最终测量结果通过光纤传到后台监控计算机进行分析、诊断、显示。监控计算机通过网络连接到前台客户端上。

5.关键技术

5.1关键设备智能预警技术

在车站，如果某个设备已经存在严重故障，不但造成设备报废的损失，而且对乘客的生命安全及车站的正常运行造成巨大的威胁和隐患。将预警技术应用在设备在线监控系统中，能从根本上提高设备故障监测的灵敏度，从而实现准确的故障早期预警，防止因设备故障影