程茵
北京地铁供电分公司 北京市 100082
摘要：为解决城市轨道交通变电所运维问题，本文在提出智能运维必要性的基础上，提出智能运维系统架构，并对其各项关键技术及其应用进行分析，以期为相关人员提供参考。
关键词：城市轨道交通；变电所运维；智能运维；关键技术
城市轨道交通对缓解城市交通压力和提高城市居民出行效率与安全性等方面都有重要作用，而城市轨道交通的稳定运转离不开变电所的可靠运行，因此，必须高度重视并做好变电所运维。但变电所运维一项专业度极高且复杂的工作，若依然沿用传统的以人工为主的运维方式，不仅效率低下，而且容易遗漏。对此亟需进行改进，引入智能运维模式。而能否实现智能运维，取决于对各项关键技术的掌握和应用。所以有必要对城市轨道交通变电所智能运维关键技术及其应用进行分析。
1智能运维必要性
对于城市轨道交通设施的供电系统，通常配备了不同形式的变电所。为实时掌握设备实际运行情况，供电管理部门为所有变电站都安装了监控系统，通过对三遥技术的应用对变电站中各设备实际运行情况进行数据监控，并借助操作员站，在监测供电设备的同时进行控制和管理。
然而，采用以上方法监控到的数据信无法覆盖日常巡视所有内容，在当前仍以人工巡视为主的模式下，不仅人员工作量很大，而且过程繁琐，很容易发生遗漏。对此，应借助自动化、智能化与远程化技术进行提质增效，使设备运维实现设备状态感知，进而及时且准确的发现设备缺陷，增强主动预警与应急事件处理等方面的能力，以此提高实际的运维技术水平与工作效率，将运维工作中人员这一因素可能造成的不利影响降至最低。
2系统架构
系统采用两级架构，主要由以下两部分构成：第一部分为智能巡视主站；第二部分为智能巡视子站，和云平台之间可实现数据交互。其中，主站在车辆段部署，能对车辆段中所有变电所进行统筹管理，编制巡视策略，并能开展任务管理，为所有子站下发指令，获取子站采集到的各类数据，用于图像识别分析。另外，还能对在线监测到的各类数据实施挖掘分析，帮助运维人员掌握不同设备的实际运行状态。子站则在变电所部署，能在数据采集的基础上，实现自动巡视与智能联动。在子站当中，智能运维网关作为其核心部分，对从主站下发的各类指令予以接收，同时对摄像机与机器人进行控制，使其执行任务，并能将采集到的各类数据实施上传到主站[1]。
3关键技术与应用
3.1智能巡视和联动
通过对不同前端采集设备的联合，使变电站的远程智能巡视实现全天候与全覆盖，提供多种巡视方式，如例行巡视、熄灯巡视与特殊巡视等。如果遥控开关预置、有变位信号产生或遥测越限告警，则立即触发联动，开始巡视，并由机器人予以复核。实现方式为：在检测发现可使联动触发的信号后，开始联动；例如，当有火警信号发出时，立即开始特殊巡视，对有火情发生的区域采用摄像头实施监控扫描，然后借助AI技术确定是否有火情产生，当真正发生火情时，还能初步判断火情形势，为之后工作的开展提供参考。
3.2图像识别和判别
与传统方法相比，借助以深度学习为基础的图像识别和判断可提供以学习为基础的特征表示，有很高的自动学习能力及分类能力，进而在解决图像处理方面的问题上可达到与人类水平近似甚至超越的效果。
图像识别类型主要包括以下三类：第一类为状态识别，包括表计读数、油位状态、硅胶变色与压板状态等内容；第二类为缺陷识别，可识别的缺陷包括：表盘模糊和破损、外壳破损、绝缘子损坏、地面污损、呼吸器损坏、箱门无法正常闭合、盖板损坏及缺失等；第三类为变化判别，可判别的变化包括：箱门闭合、消防设施位置、表计读数大幅值、设备损坏、画面中异物的具体位置、指示灯、开关压板具体位置与设备装置的具体位置[2]。
3.3红外诊断和分析
该技术充分利用带电设备具有的致热效应，借助专门的设备对设备运行时产生的红外辐射进行接收，然后由此判断设备实际运行状况，并能确定是否存在缺陷与缺陷的类型将严重程度。该技术主要采用以下几种分析方法：其一，热谱图分析；其二，表面温度判断；其三，同类比较判断；其四，图像特征判断；其五，温差判断；其六，档案分析判断。以多年积累下来的大量红外热谱图为依据，可建立一个完善的专家知识库，然后采用人工智能进行深度学习，以此对设备开展自动分析与缺陷和故障诊断，并与设备在不同时间记录的检测数据相结合，对设备红外辐射进行分析，实现智能诊断及告警，以此及时发现难以察觉的缺陷，并能分析确定导致缺陷产生的具体原因和位置，帮助运维人员准确判断缺陷性质，增强对不同实际问题的应对和解决能力，从而缩短整个处理的时间[3]。
3.4三维实景和可视
采用激光扫描仪对变电所三维全景点云数据进行动态采集，然后采用计算机根据采集到的数据进行数字孪生体的建立，以此实现由实变虚，即将实体变电站变虚拟成数字化的形式，并获取相应的数字映像。在生成的数字孪生体当中，通常叠加有由不同系统采集得到的各类实时数据，如开关位置数据、电流电压数据、环境监测数据、在线监测数据、红外测温数据与设备台账数据，另外，由摄像头采集到的视频信息也能与数字场景之间十分嵌入或融合，以此再从虚到实，实现对虚拟与实际的高度融合，最终采用可视化方式进行呈现[4]。
3.5状态评估和预警
SCADA采集获取的数据在单向隔离装置的作用下能接入到巡视系统当中，使数据得以跨区融合。对从其他系统中获取的多源数据实施统计、分析与检索等，能实现对隐藏信息的有效挖掘，进而从中提取出与设备运行状态及特征有关的信息，然后在此基础上与人工智能技术相结合，能对设备实际健康状态进行分析评价，并能确定各类潜在的风险，及时发现不同的隐患，并能在发现隐患后立即自动预警和生成诊断及分析报告。
3.6安全加固和探针
为提高系统安全与可靠性，需采用专门的安全操作系统，并利用国密算法予以数据加密，通过对口令与数字证书相结合的方式开展身份认证，同时基于原生安全相关基本理念，采用面向切面编程的方式避免应用层微服务当中含有用户自身信息。另外，在平台层中还应进行信息加密与数字签名，以此使通信链路有更高的可信度。在主站中进行安全监测服务体系的部署，并在各变电所中使用安全探针软件，能对变电所所有设备的实际安全情况予以动态监测，以此及时发现所有安全事件，并立即告警。对于安全探针软件，能对下列几种安全事件予以动态感知：串口访问事件；USB访问事件；网口访问事件；光驱访问事件；文件访问事件与用户登录[5]。
4结语
综上所述，智能运维是当前城市轨道交通变电所运维的大势所趋，智能运维系统由智能巡视主站与子站两部分构成，包含智能巡视和联动、图像识别和判别、红外诊断和分析、三维实景和可视、状态评估和预警、安全加固和探针几项关键技术。就目前来看，该智能运维系统已经得到良好的应用，发挥出了预期的作用和效果。
参考文献：
[1]张春晓,李国玉,葛欢.城市轨道交通变电所智能运维关键技术及其应用[J].电气技术,2021,22(04):86-90.
[2]孟新心.轨道交通供电系统智能运维平台研究与应用[J].电气化铁道,2020,31(S1):94-96.
[3]徐建.对城市轨道交通牵引供电智能运维系统的思考与认识[J].电气化铁道,2020,31(S1):199-202.
[4]苏静.城市轨道交通供电系统智能化分析[J].中国高新科技,2020(17):95-96.
[5]张发明,于小坤,宋超,马永征.城市轨道交通供电系统智能运维的设计与实现[J].设备管理与维修,2019(23):16-18.