隧道設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

       在對(duì)隧道運(yùn)維過(guò)程中，設(shè)備管理在維修養(yǎng)護(hù)工作中至關(guān)重要。設(shè)備一旦發(fā)生故障必須及時(shí)搶修，否則很可能危及人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。在傳統(tǒng)隧道運(yùn)維工作中，對(duì)設(shè)備管理實(shí)行“設(shè)備巡檢”結(jié)合“定期檢修”的制度。采用人工巡檢方式時(shí)，巡檢路線規(guī)劃、巡檢工具、巡檢時(shí)間的安排等客觀因素，巡檢人員的責(zé)任心、技術(shù)水平和管理制度等主觀因素都可能影響設(shè)備巡視質(zhì)量。日常巡檢每天至少2次，每條隧道每次巡視時(shí)間在2 h以上，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、管理成本高等明顯不足。“定期檢修”方式是20世紀(jì)50年代從原蘇聯(lián)引進(jìn)的，通過(guò)預(yù)先設(shè)定設(shè)備檢修工作內(nèi)容與周期，當(dāng)設(shè)備到達(dá)維修周期時(shí)，不論設(shè)備是否有缺陷和問(wèn)題，都需維修。此檢修方式不可避免存在兩大缺陷：“維修過(guò)剩”或者“維修不足”。“維修過(guò)剩”導(dǎo)致浪費(fèi)，降低企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率、設(shè)備利用率和設(shè)備運(yùn)行可靠性等，“維修不足”則可能引發(fā)設(shè)備事故，造成更大損失。
       隨著信息化時(shí)代來(lái)臨，如何將物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)與傳統(tǒng)運(yùn)維工作相結(jié)合，值得深入思考和研究。為滿足當(dāng)今科學(xué)管理設(shè)備的要求，采用“設(shè)備狀態(tài)”檢修的策略，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以設(shè)備當(dāng)前實(shí)際工作狀況為依據(jù)，通過(guò)在線或者離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)手段，識(shí)別故障的早期征兆，對(duì)故障部位、故障嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢(shì)作出預(yù)判，從而確定最佳維修時(shí)機(jī)。通過(guò)適時(shí)維修避免重大設(shè)備故障，減少不必要的維修作業(yè)，逐漸取代人工巡檢。
       一、隧道設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)
       隧道設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)基于隧道設(shè)備遠(yuǎn)程管理平臺(tái)、圖像采集設(shè)備（工業(yè)攝像機(jī)）、圖像識(shí)別系統(tǒng)，設(shè)定需要采集設(shè)備及運(yùn)行環(huán)境的數(shù)據(jù)種類，使用圖像抓拍結(jié)合強(qiáng)大的“人臉識(shí)別技術(shù)”，采集設(shè)備數(shù)據(jù)（包括數(shù)字、圖形、顏色）等信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)剿淼涝O(shè)備管理數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合設(shè)定設(shè)備參數(shù)預(yù)警閾值，實(shí)現(xiàn)設(shè)備缺陷、狀態(tài)異常的聲光報(bào)警等功能。本系統(tǒng)無(wú)需對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行停運(yùn)改裝，方便安全，特別適用于在運(yùn)隧道設(shè)備的實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)管或隧道內(nèi)一些特殊系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)管，如消防系統(tǒng)等。
       1、系統(tǒng)組成
       隧道設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)為網(wǎng)絡(luò)分布式架構(gòu)，系統(tǒng)分為3層：基站層、通信層和終端層。
       基層站由監(jiān)控后臺(tái)組成，是整個(gè)監(jiān)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接受、處理與展示中心，由數(shù)據(jù)庫(kù)（歷史庫(kù)、實(shí)時(shí)庫(kù)）、數(shù)據(jù)處理（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、事項(xiàng)報(bào)警服務(wù)、日志服務(wù)）等模塊組成。提供數(shù)據(jù)歷史查詢、報(bào)表輸出、設(shè)備缺陷展示等服務(wù)。
       通信層由數(shù)字光端機(jī)、網(wǎng)絡(luò)光纜（連接在圖像識(shí)別工作站）等設(shè)備組成，為基站層與終端層的網(wǎng)絡(luò)通信提供透明的傳輸通道。
       終端層包括高清圖像識(shí)別系統(tǒng)、500萬(wàn)像素工業(yè)攝像機(jī)、數(shù)顯傳感器。工業(yè)攝像機(jī)抓拍設(shè)備數(shù)字儀表、開關(guān)狀態(tài)、指示燈顏色等圖像信息，通過(guò)圖像識(shí)別系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息。通過(guò)加裝一些數(shù)顯傳感器，補(bǔ)充采集環(huán)境及設(shè)備數(shù)據(jù)。
       2、系統(tǒng)功能
       （1）采集運(yùn)行數(shù)據(jù)
       系統(tǒng)基于圖像識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)工業(yè)定焦攝像頭捕捉設(shè)備的儀表示值、開關(guān)狀態(tài)、指示燈顏色等信息，采集設(shè)備的電壓、電流、溫度等實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，環(huán)境溫度、濕度、噪聲等設(shè)備運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)，以及設(shè)備狀態(tài)、通電情況等數(shù)據(jù)。
       （2）異常報(bào)警
       系統(tǒng)事先對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)設(shè)有報(bào)警閾值，當(dāng)采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)超過(guò)閾值，平臺(tái)會(huì)聲光報(bào)警，及時(shí)提醒管理人員設(shè)備狀態(tài)異常，需要現(xiàn)場(chǎng)查看及安排檢修工作。
       （3）設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)
       設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)包括設(shè)備歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。設(shè)備歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是嵌入式靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，采用預(yù)先錄入方式，用于管理人員對(duì)設(shè)備資料的查閱了解，有利于檢修人員對(duì)設(shè)備缺陷進(jìn)行輔助診斷和后續(xù)排故。設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄設(shè)備缺陷及維修數(shù)據(jù)，與歷史數(shù)據(jù)庫(kù)并行，逐步打造設(shè)備運(yùn)行周期管理數(shù)據(jù)庫(kù)，為今后設(shè)備全壽命周期研究分析提供依據(jù)。
       （4）數(shù)據(jù)查詢
       系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)查詢和管理功能，支持歷史數(shù)據(jù)的查詢、顯示和編輯，包括設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、歷史報(bào)警記錄及設(shè)備檢修記錄查詢和報(bào)表打印等。
       （5）遠(yuǎn)程監(jiān)管
       系統(tǒng)將前端采集的數(shù)據(jù)在管理中心終端的系統(tǒng)平臺(tái)中進(jìn)行可視化顯示，包括設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、運(yùn)行告警等，便于管理人員及公司領(lǐng)導(dǎo)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行記錄、缺陷數(shù)據(jù)等全面監(jiān)管。管理人員可根據(jù)設(shè)備運(yùn)行異常數(shù)據(jù)信息，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及缺陷情況進(jìn)行預(yù)判，給后續(xù)專業(yè)檢修工作提供參考意見(jiàn)與技術(shù)支持。
       （6）應(yīng)用程序接口
       系統(tǒng)提供WebService 服務(wù)，與現(xiàn)有生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)或其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與交互。
       二、隧道變電站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況
       選定人民路隧道浦東工作井變配電室中“浦東照明Ι 段穩(wěn)壓器”進(jìn)行設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試。該變壓器柜原配有一個(gè)數(shù)顯面板，可輪循顯示設(shè)備電壓、電流以及功率。
       現(xiàn)場(chǎng)在變壓柜內(nèi)空間懸掛濕度傳感器，將數(shù)顯面板嵌裝在柜門中央。同時(shí)柜門中央加裝數(shù)顯儀表，將原“輪循顯示”的數(shù)據(jù)“直接”顯示。現(xiàn)場(chǎng)前端抓拍圖像設(shè)備采用高清500 萬(wàn)像素的工業(yè)級(jí)定焦攝像頭（見(jiàn)圖1）。
        
       圖1 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝
       變配電站內(nèi)設(shè)置安裝有圖像識(shí)別軟件的工作站，將采集圖像信息轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)信息。為確保系統(tǒng)穩(wěn)定性，圖像識(shí)別工作站連接不間斷電源與網(wǎng)絡(luò)光纜（見(jiàn)圖2）。
        
       圖2 圖像識(shí)別系統(tǒng)界面
       隧道設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)管平臺(tái)及設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置于隧道管理中心（見(jiàn)圖3）。
        
       圖3 數(shù)據(jù)顯示及報(bào)警界面
       系統(tǒng)按照1次/30 s的頻次采集數(shù)據(jù)，結(jié)合1次/d人工巡檢對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)正確率達(dá)到99.98%，系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性達(dá)100%，系統(tǒng)告警誤報(bào)率0.6%。本系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期效果，投入使用以來(lái)運(yùn)行情況良好，完整記錄并建立設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)設(shè)備故障及時(shí)告警，同時(shí)還為系統(tǒng)申請(qǐng)了軟件著作權(quán)。
       三、結(jié)語(yǔ)
       隧道設(shè)備遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的應(yīng)用，滿足設(shè)備高效、科學(xué)、全壽命周期的管理理念，由于該管理模式適應(yīng)性強(qiáng)，也適用于無(wú)人值班、少人值守的變電站。人民路隧道浦東工作井變配電站設(shè)備試點(diǎn)運(yùn)行情況反映良好，有效提高變電站設(shè)備的管理效率。如果全面推廣，逐漸取代人工巡檢，可節(jié)約不少車輛、人員的養(yǎng)護(hù)成本。
       隧道機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行是保證隧道正常運(yùn)行的基礎(chǔ)之一，設(shè)備遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，是隧道養(yǎng)護(hù)實(shí)施信息化、智能化邁出的重要一步。通過(guò)本次信息化探索，取得良好的管養(yǎng)效果，具有很好的推廣應(yīng)用前景。
       作者：周蘭蘭  單位：上海浦江橋隧運(yùn)營(yíng)管理有限公司