該項目榮獲2020年度上海市科技進(jìn)步二等獎。

　　上海軌道交通運(yùn)營里程居世界第一，承載著上海市民日出行總量的67%以上，工作日最大客流超過1400萬人次。作為列車和車站運(yùn)營保障的供電系統(tǒng)，目前管轄著831公里運(yùn)營里程，共有1103座變電站。這是什么概念？相當(dāng)于國家電網(wǎng)上海市南、市北兩家供電公司管轄的設(shè)備體量總和；2449.32余條公里的接觸網(wǎng)（軌）設(shè)備，則相當(dāng)于3倍左右的上海地鐵運(yùn)營里程。而且，這一數(shù)據(jù)還在增加——到2025年，管轄規(guī)模將達(dá)到18條線路1000公里，1240座變電站，2600余條公里的接觸網(wǎng)（軌）線路。

　　

　　隨著城市軌道交通大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)維格局的形成，設(shè)施設(shè)備數(shù)量增加、設(shè)備的故障引發(fā)的突發(fā)性事件給供電設(shè)備的保障工作帶來巨大挑戰(zhàn)，推進(jìn)精細(xì)化管理、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、智能化運(yùn)維的任務(wù)也越來越緊迫。上海地鐵在供電智能化管理方面進(jìn)行探索并設(shè)計出“上海地鐵維保供電智能運(yùn)維管控平臺”，在行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)集設(shè)備狀態(tài)實時感知預(yù)警、全壽命管理、業(yè)務(wù)流程智能驅(qū)動、專家分析四大核心功能于一體的城市軌道交通超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化供電智能運(yùn)維體系。目前，該項目榮獲2020年度上海市科技進(jìn)步二等獎，已授權(quán)專利19項，其中發(fā)明專利10項，通過近三年的技術(shù)成果應(yīng)用，新增產(chǎn)值5.87億元，新增利稅7489.90萬元，并取得良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

　　

大數(shù)據(jù)專家分析架構(gòu)和設(shè)備運(yùn)行曲線分析。

　　

　　【智能感知，提升準(zhǔn)確度】

　　

　　復(fù)雜的地鐵線路，若是出現(xiàn)供電設(shè)備故障，僅故障的排查就很費(fèi)時間。以往，在設(shè)備故障發(fā)生后，檢修人員先要趕到事故點，對故障進(jìn)行初步排查和確認(rèn)后，需要根據(jù)故障情況組織維修人員帶上專業(yè)、匹配的維修工具或零部件進(jìn)行搶修?！斑@樣，非但很被動，效率也不高?！鄙虾５罔F維護(hù)保障有限公司供電分公司副總經(jīng)理郭志坦言。

　　

　　現(xiàn)在，上海地鐵維保供電相關(guān)部門研發(fā)出“維保供電智能運(yùn)維管控平臺”，突破了多項供電系統(tǒng)核心設(shè)備的智能感知技術(shù)，提高設(shè)備狀態(tài)檢測效率和準(zhǔn)確度。

　　

　　具體來說，就是采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，融合了城市軌道交通供電智能綜合采集終端、接觸網(wǎng)懸掛狀態(tài)檢測車、視頻監(jiān)控和能耗、可視化接地等十多種監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對城市軌道交通供電設(shè)備狀態(tài)、負(fù)荷、安防及環(huán)境的24小時實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，對設(shè)備和變電站環(huán)境狀態(tài)、故障預(yù)警和報警信息進(jìn)行實時多維度聚合呈現(xiàn)。消除監(jiān)測盲點，改善和取代現(xiàn)場重復(fù)性人工勞動和紙質(zhì)記錄，提高設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障預(yù)警告警的及時性和準(zhǔn)確性。

　　

　　例如，上海地鐵研發(fā)了國內(nèi)領(lǐng)先的接觸網(wǎng)懸掛狀態(tài)綜合檢測技術(shù)。這一裝置安裝在檢測車上，用于夜間視頻巡檢，采用先進(jìn)精確定位、高速圖像采集、圖像自動識別技術(shù)，實現(xiàn)時速0-80公里條件下接觸網(wǎng)懸掛部件工況圖像的高速采集、存儲。超高清精準(zhǔn)定位技術(shù)，實現(xiàn)了同一線路同一零部件每次抓拍誤差1厘米左右?！耙酝际枪收习l(fā)生后才能知道，現(xiàn)在零部件稍微有些松動、脫落、開裂等，都可進(jìn)行全面檢查并及時預(yù)警?！惫菊f，這樣不僅提高了故障鑒別的準(zhǔn)確性，還有效地預(yù)防接觸網(wǎng)部件故障對運(yùn)營的影響。

　　

接觸網(wǎng)懸掛狀態(tài)檢測裝置。

　　

　　此外，上海地鐵使用人工智能技術(shù)，自動收集并自動生成以線、區(qū)段、系統(tǒng)為單位的故障分析知識庫及故障案例庫，實現(xiàn)包絡(luò)線、接觸網(wǎng)磨耗等關(guān)鍵部件狀態(tài)異常的自動分析識別及預(yù)警，優(yōu)化接觸網(wǎng)的維修策略。這一技術(shù)代替了傳統(tǒng)的步行巡視，提高了對設(shè)備狀態(tài)的巡檢頻次和故障識別、預(yù)警效率。

　　

　　【海量數(shù)據(jù)協(xié)同優(yōu)化處理】

　　

　　多源異構(gòu)多模態(tài)海量數(shù)據(jù)協(xié)同優(yōu)化處理技術(shù)，解決了城市軌道交通供電數(shù)據(jù)靈活應(yīng)用的難點。

　　

　　城市軌道交通供電業(yè)務(wù)的信息數(shù)據(jù)種類繁多、特征差異明顯。其中，實時感知類數(shù)據(jù)系統(tǒng)數(shù)量多，數(shù)據(jù)變化也快，并發(fā)訪問效率要求高，幾乎每30秒接收82678條實時數(shù)據(jù)；同時，歷史留存數(shù)據(jù)量大，大約有50余類設(shè)備、900多項數(shù)據(jù)、70余萬條業(yè)務(wù)要素，這些都需要快速處理。不僅如此，分析類數(shù)據(jù)運(yùn)算處理量大，每日達(dá)到2.3TB，實時分析效率要求高，中間計算復(fù)雜度高，而且這些對反饋控制和時間的要求都很高。

　　

　　如何實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的融合？是亟需解決的核心問題。上海地鐵在國內(nèi)城市軌道交通供電行業(yè)首次采用多源異構(gòu)多模態(tài)數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的匯聚，并為不同應(yīng)用場景提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)接口。以城市軌道交通維保供電運(yùn)營數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘方法對不同城市軌道交通供電故障類別進(jìn)行風(fēng)險等級劃分，建立高頻次、高風(fēng)險事故故障風(fēng)險等級數(shù)據(jù)庫；將供電運(yùn)營數(shù)據(jù)的挖掘結(jié)果在城市軌道交通供電智能維保管理系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，為城市軌道交通供電運(yùn)營管理單位提供應(yīng)急條件下的決策支持。

　　

數(shù)據(jù)處理架構(gòu)和數(shù)據(jù)處理機(jī)制。

　　

　　這一成果在上海地鐵得到應(yīng)用肯定。它滿足了50余類設(shè)備、900多項數(shù)據(jù)、70余萬條業(yè)務(wù)要素的存儲和處理優(yōu)化要求，可同時管控175臺智能巡檢設(shè)備及監(jiān)控設(shè)備，每30秒接收82678條實時數(shù)據(jù)，每日數(shù)據(jù)分析量達(dá)115G。在高頻暫態(tài)數(shù)據(jù)上，存儲空間減少80%，查詢速度提高兩倍。

　　

　　【運(yùn)用底層數(shù)據(jù)，加強(qiáng)趨勢預(yù)測】

　　

　　知道的信息變多了，管理的重點就更明顯了。

　　

　　在上海城市軌道交通維保供電業(yè)務(wù)中，管轄的1100多個變電站內(nèi)，每個變電站約有6000個設(shè)備屬性數(shù)據(jù)監(jiān)測點。在實時采集運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)過程中，受客流、天氣、設(shè)備狀況等因素的影響，這些數(shù)據(jù)也會隨之發(fā)生較大幅度和頻率的變化。

　　

　　為此，上海地鐵研發(fā)了維保供電設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線分析法，通過數(shù)據(jù)建模，構(gòu)建了城市軌道交通維保供電設(shè)備數(shù)據(jù)特征庫，實現(xiàn)趨勢分析、異常數(shù)據(jù)分析、閾值分析、峰谷分析。其中，供電設(shè)備運(yùn)行曲線的“峰-谷”分析，為設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定提供了依據(jù)；預(yù)測曲線和離散點的分析，揭示線路運(yùn)行的異常，通過異常的根因分析，做到事前防范。

　　

以故障報警驅(qū)動智能聯(lián)動。

　　

　　更進(jìn)一步來說，上海地鐵依托基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)，分析設(shè)施設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，逐步形成更為合理的經(jīng)驗型計劃修模式；依托系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)在線感知能力、在線監(jiān)測狀態(tài)數(shù)據(jù)，逐步形成專家型故障修模式。

　　

　　比如說，原來的故障信號比較簡單：跳閘、短路，檢修人員接到信號后，再去現(xiàn)場實地檢查。但是現(xiàn)在，各種裝置中的過程狀態(tài)信息都可通過遠(yuǎn)程調(diào)取。為何能做到？原來，在開關(guān)中，加入不少傳感器，把開關(guān)溫度、驅(qū)動時間等機(jī)械特性變化，動作準(zhǔn)確度等信息一并記錄并通過建模分析，及時提醒“加潤滑油”等進(jìn)行預(yù)防性維修?！霸瓉?，即使單節(jié)電壓發(fā)生故障，100多節(jié)電池都需要一個一個人工去測。”郭志說，現(xiàn)在通過數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)程就可看到，避免關(guān)鍵電壓在放電時放不出來?！安粌H如此，有了大數(shù)據(jù)建模，還能分析出哪些設(shè)備出故障的概率比較高，以后選設(shè)備時就會避免?！惫窘榻B，通過這些底層數(shù)據(jù)的分析，為企業(yè)降本增效。

　　

　　上海地鐵的“智慧藍(lán)圖”正在繪就：專注強(qiáng)化智能數(shù)據(jù)采集、智能業(yè)務(wù)管理，智能數(shù)據(jù)分析的綜合能力，打造設(shè)備狀態(tài)實時感知和預(yù)警，設(shè)備全生命管理，生產(chǎn)業(yè)務(wù)全流程管控。