安科(kē)瑞(ruì) 陳聰(cōng)

摘(zhāi)要(yào)：為解(jiě)決當(dāng)前鐵路(lù)無(wú)人(rén)值守牽引變(biàn)電(diàn)所(suǒ)運營維護(hù)（簡稱(chēng)：運維(wéi)）過程中麵(miàn)臨的諸多問題，基(jī)於雲網邊端(duān)協同(tóng)概念架構，研(yán)究(jiū)製定(dìng)鐵(tiě)路(lù)無(wú)人值(zhí)守(shǒu)牽引變電所運維研(yán)究，提升(shēng)無人(rén)值守(shǒu)牽(qiān)引(yǐn)變電所的(dí)智能化(huà)運維(wéi)水平。文(wén)章(zhāng)介紹(shào)了雲(yún)網(wǎng)邊端協同概念，闡述了運(yùn)維研究的架構(gòu)設計和(hé)數據(jù)流向，與前(qián)端(duān)智能，邊緣(yuán)計(jì)算(suàn)，雲計(jì)算，人工智(zhì)能(néng)，大數(shù)據等技(jì)術緊(jǐn)密(mì)結合(hé)，通過對(duì)場景實現的(dí)適(shì)應(yīng)性(xìng)，可用(yòng)性，流(liú)通性，價(jià)值(zhí)性進行分析，證明(míng)該方案的可行(háng)性(xìng)，能夠(gòu)滿足鐵路(lù)無人值(zhí)守(shǒu)牽引變電所的運(yùn)維(wéi)需求(qiú)口

關(guān)鍵詞：牽引(yǐn)變(biàn)電所(suǒ)；雲網(wǎng)邊(biān)端協同(tóng)；無人(rén)值守；運(yùn)行維護(hù)；輔助監控(kòng)；邊緣計(jì)算(suàn)

1. 引言

隨著(zhuó)電氣(qì)化鐵路(lù)的快速(sù)建(jiàn)設，牽(qiān)引變(biàn)電所(suǒ)數量相(xiāng)應增加，所(suǒ)需值(zhí)班(bān)人(rén)員的數(shù)量(liáng)及工作(zuò)強度與(yǔ)要求(qiú)也(yě)隨(suí)之提(tí)升。且牽引變電(diàn)所(suǒ)位(wèi)置相(xiāng)對分散，較為(wéi)偏僻，易(yì)存在(zài)安全(quán)隱患(huàn)。中國國家(jiā)鐵路集團(tuán)有限公(gōng)司(sī)（簡(jiǎn)稱(chēng)：國(guó)鐵集(jí)團）於2020年(nián)7月發布(bù)的《新(xīn)時代(dài)交通(tōng)強國鐵路先行規劃綱(gāng)要》（簡稱：規(guī)劃綱(gāng)要）中指出，安全(quán)關(guān)鍵及(jí)高危工種(zhǒng)崗(gǎng)位探(tàn)索應用(yòng)自動化，機械化，智能化技(jì)術，在(zài)有人值守崗位(wèi)推(tuī)行無人(rén)值(zhí)守，遠程監控(kòng)，降(jiàng)低(dī)勞(láo)動(dòng)強度，減(jiǎn)少勞動用工，防範安全風險。同期，國鐵集團先後下發多個文(wén)件(jiàn)申明(míng)確無人(rén)值(zhí)守牽(qiān)引變電(diàn)所設計標準與工作模(mó)式(shì),各(gè)鐵(tiě)路局(jú)集(jí)團公(gōng)司(sī)也加大了(liǎo)對(duì)現有牽(qiān)引變(biàn)電所的無(wú)人化改(gǎi)造(zào)力度(dù)。構建(jiàn)標準(zhǔn)，規(guī)範(fàn)，安全(quán)，易維護(hù)的(dí)無(wú)人值守牽引(yǐn)變(biàn)電(diàn)所，對提高(gāo)鐵路現(xiàn)代化管(guǎn)理水平,推動(dòng)鐵路高質(zhì)量發(fā)展具有重(zhòng)要(yào)意義。

當(dāng)前，鐵路(lù)無人(rén)值(zhí)守牽引變(biàn)電(diàn)所(suǒ)利用輔(fǔ)助監控係統，可在綫實時(shí)監(jiān)測監(jiān)控(kòng)牽引變電(diàn)所設備運(yùn)行情況(kuàng)和(hé)整體環(huán)境，及時發現並(bìng)控製異常情(qíng)況。現(xiàn)有方案(àn)多(duō)已實(shí)現利(lì)用圖(tú)像視頻(pín)識(shí)別技(jì)術判(pàn)斷現(xiàn)場狀態，並通過輔(fǔ)助(zhù)監控係統與(yǔ)相關係(xì)統(tǒng)聯(lián)動，來(lái)滿足(zú)巡視(shì)和安(ān)全需(xū)求。由(yóu)於(yú)設(shè)施(shī)設備(bèi)眾(zhòng)多(duō)且環(huán)境復雜(zá)多(duō)變(biàn)，現有(yǒu)的(dí)無(wú)人(rén)值守牽引變電所的運(yùn)行維護(簡稱：運維(wéi))效(xiào)果還需進一步改善(shàn)。如(rú)何(hé)消除日常(cháng)管理盲區(qū)，提(tí)供更(gēng)加智能化的運(yùn)維方(fāng)案(àn)，是亟(jí)待解決的問題。

雲網邊端(duān)協(xié)同(tóng)作為(wéi)當前的架(jià)構理(lǐ)念(niàn)，已在越來(lái)越(yuè)多的行業(yè)中落(là)地(dì)，其可(kě)通過與(yǔ)信(xìn)息化(huà)技術(shù)的(dí)深(shēn)度融(róng)合(hé)，構建開放(fàng)的立體感知(zhī)，多(duō)域協同，判斷(duàn)和(hé)持續進化的智能係(xì)統。國家鐵路局(jú)在(zài)《“十(shí)四五”鐵(tiě)路科技(jì)創(chuàng)新(xīn)規劃》中將(jiāng)雲(yún)網邊端協同(tóng)作為前沿技術(shù)與鐵(tiě)路(lù)領(lǐng)域(yù)深度(dù)融合(hé)的(dí)內容之一(yī)進行推動(dòng)回。上(shàng)述規(guī)劃(huá)文件都(dū)為(wéi)雲網(wǎng)邊端協同(tóng)與鐵路信息化(huà)建設的(dí)結合(hé)指明了方(fāng)向(xiàng)。

1. 無人值(zhí)守牽引(yǐn)變電所現(xiàn)有(yǒu)問題(tí)分(fēn)析

1.1監(jiān)控(kòng)設備性能與(yǔ)運維(wéi)效(xiào)果不(bù)足

鐵路無人(rén)值守牽引(yǐn)變電(diàn)所(suǒ)部(bù)署的(dí)監控設備涉(shè)及(jí)室(shì)內，室外等多(duō)種功能，多種(zhǒng)款(kuǎn)型(xíng)的設備(bèi)，且(qiě)部(bù)署數量(liáng)大。當前(qián)在設(shè)備選(xuǎn)擇(zé)上(shàng)，仍(réng)以傳統(tǒng)的(dí)監(jiān)控(kòng)產品為主，在事前預(yù)警，事中處理(lǐ)，事後(hòu)取證上還存(cún)在不(bù)足。例如(rú)，由於(yú)清晰度不足(zú)，變電(diàn)所出現(xiàn)保護裝置(zhì)告(gào)警(jǐng)時，運維人(rén)員(yuán)隻能看到保護麵板有指(zhǐ)示(shì)燈(dēng)點(diǎn)亮(liàng)，不能(néng)確認(rèn)所代表的具體含義；斷(duàn)路器分合閘指示燈發(fā)生(shēng)變化時(shí),無法(fǎ)通過進行(háng)確(què)認E同時，大量部署的監控設(shè)備(bèi)使(shǐ)得(dé)運(yùn)維工作(zuò)量和(hé)檢測難(nán)度大(dà)，造成(chéng)故障處理不及(jí)時，導致(zhì)監控的(dí)效(xiào)果未及預(yù)期(qī)。

1.2圖像智能分析算(suàn)法(fǎ)的可用(yòng)性不(bù)足(zú)

現有的(dí)智能(néng)識(shí)別(bié)算(suàn)法(fǎ)還無(wú)法(fǎ)較好(hǎo)地(dì)解決(jué)對現場獲取圖像視頻的誤報，漏報(bào)情況(kuàng)，尤(yóu)其(qí)是在雨(yǔ)，雪，霧(wù)，霾等(děng)惡(è)劣(liè)天(tiān)氣(qì)下，仍(réng)需供電段(duàn)調(tiáo)度(dù)人(rén)員通過輔(fǔ)助(zhù)監(jiān)控(kòng)係(xì)統(tǒng)提(tí)供的(dí)“遙視”進(jìn)行人工(gōng)幹預(yù)。牽(qiān)引變電(diàn)所需監控的(dí)設備設施較多(duō)，監(jiān)控設備(bèi)提供商往(wǎng)往(wǎng)僅針對(duì)單(dān)一(yī)設備(bèi)單(dān)獨(dú)開發智能分(fēn)析(xī)算法(fǎ)，且對實際運(yùn)行(háng)過程中產(chǎn)生(shēng)的誤報，漏報等價值樣(yàng)本(běn)沒有較好(hǎo)的(dí)積累措施(shī)，未(wèi)能形成惠及鐵路(lù)牽(qiān)引變電(diàn)所需監(jiān)控的全部(bù)設備的智能化分(fēn)析能力。另(lìng)外，各牽引(yǐn)變(biàn)電所(suǒ)進行算(suàn)法更(gēng)新時往往需要單獨操(cāo)作，缺(quē)乏統(tǒng)一處理(lǐ)措施。上(shàng)述(shù)情況導致輔(fǔ)助(zhù)監控(kòng)係(xì)統與其(qí)他(tā)係(xì)統(tǒng)間的(dí)聯動機(jī)製(zhì)雖已(yǐ)建(jiàn)立，但由於(yú)方(fāng)案(àn)智(zhì)能化(huà)能(néng)力(lì)不足(zú),並未達到(dào)預期的(dí)效果。

1.3網(wǎng)絡通道帶(dài)寬難(nán)以滿足數據傳輸(shū)需求

輔(fǔ)助(zhù)監控(kòng)係(xì)統通過數(shù)據通信(xìn)網(wǎng)並(bìng)利(lì)用鐵路(lù)傳輸係統(tǒng)向綫路區間(jiān)的牽(qiān)引(yǐn)變電所(suǒ)延(yán)伸，相(xiāng)鄰牽引變電所(suǒ)之間(jiān)的牽(qiān)引(yǐn)所亭均采用(yòng)以太共享(xiǎng)環網方(fāng)式(shì)，通(tōng)過傳輸(shū)網(wǎng)絡接入臨近車站(zhàn)或通信(xìn)站(zhàn)，各站點接入帶寬(kuān)多為20Mbps,各車(chē)站，通信(xìn)站(zhàn)，供電段(duàn)，鐵路局集團公司間信息(xī)交(jiāo)互利(lì)用(yòng)承載(zǎi)6C業務(wù)的虛擬專用網(VPN,VirtualPrivateNetwork)信道(dào)，供電(diàn)段(duàn)和(hé)鐵路(lù)局(jú)集團公(gōng)司(sī)接(jiē)入(rù)數據(jù)通信網(wǎng)的(dí)帶寬(kuān)多為100Mbpso數(shù)據傳輸通道上(shàng)資源的不(bù)足(zú)已成(chéng)為(wéi)牽引(yǐn)變電所運維智能(néng)化提升的瓶頸之(zhī)一，鐵路(lù)專(zhuān)用通(tōng)信網絡也需支持(chí)更加(jiā)豐富，靈活(huó)的終端接入(rù)方式。

1.4采集數據缺乏價值挖掘

通過(guò)部署(shǔ)機，巡檢(jiǎn)機(jī)器(qì)人，傳(chuán)感器，動環(huán)測(cè)控裝(zhuāng)置(zhì)等(děng)方式可(kě)在一(yī)定程(chéng)度上獲取大量的(dí)牽(qiān)引(yǐn)變電所現(xiàn)場(cháng)數(shù)據，但所(suǒ)采集(jí)的數(shù)據隻用於(yú)業務處理(lǐ)，並未進行深入分析和價(jià)值挖掘(jué)。需進一(yī)步采(cǎi)用(yòng)泛在感知，智能監測，增強(qiáng)現(xiàn)實，事故預測及(jí)智聯網等技術(shù)，實現(xiàn)預測性運(yùn)維，主動性(xìng)安(ān)全防控和智(zhì)能化(huà)經營管理時(shí)。

2，雲(yún)網邊端協(xié)同(tóng)架構應(yīng)用(yòng)

2.1雲網邊(biān)端(duān)協同概(gài)述(shù)

隨(suí)著計算，存儲和網絡技(jì)術的持續演進，麵(miàn)向客戶和(hé)業務的(dí)個性化(huà)需(xū)求，需靈活地支持計(jì)算，存儲(chǔ)和帶(dài)寬(kuān)等(děng)資源(yuán)在各(gè)類終(zhōng)端(duān)形態(tài)，組網模(mó)式下，在雲網邊端(duān)的(dí)分(fēn)布和(hé)智能協同。雲(yún)網邊(biān)端(duān)協同(tóng)主要(yào)通過(guò)網絡(luò)在雲(yún)，邊(biān)，端(duān)的(dí)分布和智能(néng)協同(tóng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算和(hé)存儲(chǔ)等(děng)資(zī)源利用的(dí)效率和效益轉化，平衡整(zhěng)體(tǐ)的性(xìng)能和成本四。

2.2無(wú)人(rén)值(zhí)守(shǒu)牽(qiān)引變電所運(yùn)維(wéi)設(shè)計

2.2.1架構(gòu)設(shè)計(jì)

基於雲網邊(biān)端協同的鐵(tiě)路無(wú)人(rén)值守牽引變電(diàn)所運維(wéi)方案整體(tǐ)架構(gòu)，如圖(tú)1所示(shì)。

1. 端

在牽(qiān)引變電(diàn)所部署(shǔ)視(shì)頻(pín)監(jiān)控攝像(xiàng)機，巡(xún)檢機器人(rén)，環境(jìng)或設備的傳感器，報警(jǐng)器等感(gǎn)知(zhī)終端，采集(jí)牽引變電(diàn)所(suǒ)的(dí)實時(shí)運(yùn)行狀態，形(xíng)成智(zhì)能(néng)終(zhōng)端(duān)感(gǎn)知體係(xì)，為整個(gè)方(fāng)案(àn)提供數據來源。

圖(tú)1基於(yú)雲(yún)網邊(biān)端協同架構(gòu)的(dí)無人值守牽(qiān)引變(biàn)電所(suǒ)運維(wéi)方案整(zhěng)體(tǐ)架構(gòu)

1. 邊

通過(guò)部(bù)署在邊(biān)緣計(jì)算(suàn)服(fú)務器(qì)上的邊緣(yuán)節點(diǎn)管(guǎn)理程(chéng)序及相(xiāng)應(yīng)的(dí)邊緣應用，增強雲(yún)端(duān)交互，通(tōng)過下沉雲側算(suàn)力(lì)，大幅節(jié)省雲側資(zī)源和信息(xī)化(huà)建設(shè)成本(běn)，並通(tōng)過(guò)縮(suō)短傳輸路徑進一(yī)步(bù)提(tí)升計(jì)算速(sù)度和(hé)響(xiǎng)應速率，為(wéi)端(duān)側(cè)感知(zhī)數據(jù)提(tí)供實時分(fēn)析(xī)和處理能力。

1. 網

通(tōng)過基(jī)於5G的(dí)下一(yī)代(dài)鐵路移(yí)動通信(xìn)（5G-R），數據通(tōng)信網，分組增(zēng)強(qiáng)型(xíng)光傳(chuán)送網（OTN,OpticalTransportNetwork），吉比(bǐ)特無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（GPON,Gigabit-CapablePON）及(jí)相(xiāng)應業務(wù)承載網(wǎng)等(děng)多種(zhǒng)鐵路專(zhuān)用(yòng)通信網絡為端，邊，雲提(tí)供廣覆蓋，高可靠，低時延的傳(chuán)輸通道(dào)，加(jiā)速(sù)數(shù)據(jù)流轉。

1. 雲

雲是整個(gè)方案(àn)架(jià)構的“大(dà)腦”和決(jué)策(cè)係統(tǒng)，是海(hǎi)量數據的匯聚點，不僅(jǐn)提供計算(suàn)，存(cún)儲，網絡等(děng)基(jī)礎設(shè)施(shī)資源，同(tóng)時(shí)提(tí)供(gōng)數據使能(néng)，應(yīng)用(yòng)使能和(hé)人(rén)工智(zhì)能（AI,ArtificialIntelligence）使(shǐ)能(néng)等(děng)服務，構(gòu)建(jiàn)集(jí)數(shù)據(jù)匯(huì)聚，智(zhì)能分析，場景(jǐng)應用於一體(tǐ)的“數據(jù)+AI”的信息集(jí)成平台，讓數據和AI能力持續積(jī)累(léi)，不(bù)斷學(xué)習(xí)和(hé)改進，幫助(zhù)鐵(tiě)路(lù)局集團公(gōng)司及站段快(kuài)速構(gòu)建(jiàn)牽(qiān)引(yǐn)變(biàn)電所的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，打(dǎ)破數據孤島，實(shí)現數據(jù)匯(huì)集，並通(tōng)過將(jiāng)AI引(yǐn)入(rù)業(yè)務係統，輔(fǔ)助牽(qiān)引(yǐn)變電所的(dí)智(zhì)能(néng)化運維。

（5）智(zhì)能應用(yòng)

智(zhì)能應用是(shì)整(zhěng)個(gè)方案的(dí)價(jià)值(zhí)呈現(xiàn)，基於雲(yún)所提(tí)供的基礎使能能力，提升(shēng)數據(jù)采集與監視控製(zhì)（SCADA,SupervisoryControlAndDataAcquisition）係(xì)統(tǒng)，輔(fǔ)助(zhù)監(jiān)控，監控(kòng)等(děng)無(wú)人值守(shǒu)牽引變電(diàn)所所需業(yè)務(wù)係統的(dí)智能化程(chéng)度，持(chí)續(xù)匹配(pèi)智(zhì)能(néng)化運維(wéi)需求，實現(xiàn)牽引(yǐn)變電所(suǒ)運維提(tí)質，降本(běn)，增效(xiào)。

2.2.2數據(jù)流向分(fēn)析

雲(yún)網(wǎng)邊(biān)端(duān)協同實現數據，應用，算法(fǎ)，管理等方(fāng)麵的多維協同，提(tí)供(gōng)分布(bù)式算力(lì)，匹(pǐ)配不(bù)同業(yè)務(wù)場(cháng)景對算(suàn)力，交(jiāo)互時(shí)延的(dí)需求。基於雲網邊(biān)端協(xié)同(tóng)的(dí)無人值守牽(qiān)引(yǐn)變(biàn)電所數據(jù)流(liú)向(xiàng)，如(rú)圖(tú)2所示。

部署在無(wú)人(rén)值守(shǒu)牽引變電(diàn)所的(dí)攝像機(jī)，傳(chuán)感(gǎn)器(qì)等(děng)設備(bèi)實時記錄(lù)變電(diàn)所(suǒ)設備設施(shī)及(jí)環境(jìng)運(yùn)行狀態(tài)，部署(shǔ)在牽(qiān)引(yǐn)變(biàn)電所(suǒ)的邊緣(yuán)計算(suàn)設備從端(duān)側獲取(qǔ)數(shù)據(jù)進行智能識別，並(bìng)進(jìn)行本(běn)地存(cún)儲(chǔ)。識別後存在異(yì)常(cháng)的結(jié)構化數據可利(lì)用鐵路(lù)專用(yòng)通信網絡(luò)提(tí)交至(zhì)一體化信(xìn)息集(jí)成(chéng)平台，由鐵路局(jú)集團公司(sī)/供(gōng)電段調度中(zhōng)心的(dí)供電調(tiáo)度(dù)進行響(xiǎng)應(yīng)和處理(lǐ)。其中(zhōng)，在運維過(guò)程中(zhōng)發現(xiàn)的(dí)漏報，誤報(bào)數(shù)據可由AI訓練開發(fā)平(píng)台進(jìn)行模型訓(xùn)練並下發至邊緣智能平台(tái)，提(tí)升對現場數(shù)據處(chǔ)理的精度，可(kě)利用長(cháng)期積累的運維大數據對設(shè)備運行(háng)過程中的(dí)異常(cháng)進行判(pàn)斷(duàn)，並提(tí)供智能化(huà)的處理措施(shī)。

圖2基於(yú)雲邊協同的無人值守牽(qiān)引(yǐn)變電所(suǒ)數(shù)據流向(xiàng)分析(xī)

3，場(cháng)景(jǐng)實(shí)現(xiàn)分析(xī)

3.1前(qián)端智能提升(shēng)環境適(shì)應性(xìng)

無(wú)人值守牽(qiān)引(yǐn)變(biàn)電所涉(shè)及眾多具體場景的監控需求，例(lì)如(rú)，監控(kòng)需對牽(qiān)引(yǐn)變(biàn)壓(yā)器(qì)油(yóu)位(wèi)刻度(dù)，戶外(wài)高壓斷路器的(dí)分(fēn)/合(hé)指示牌(pái)，隔離(lí)開(kāi)關運行狀態，戶(hù)內(nèi)高(gāo)壓開(kāi)關櫃(guì)分(fēn)合指(zhǐ)示(shì)牌，開關(guān)櫃(guì)指示(shì)燈，避雷(léi)器(qì)動作計數器，氣壓(yā)表等各類儀表讀(dú)數(shù)進(jìn)行(háng)識別(bié)；巡(xún)檢(jiǎn)設(shè)備需(xū)判斷被檢(jiǎn)設(shè)備(bèi)外觀是(shì)否(fǒu)完好(hǎo)，有無(wú)傾斜(xié)，破損，膨(péng)脹，變(biàn)形，漏(lòu)油，冒(mào)煙(yān)，起火(huǒ)等(děng)情況。

隨(suí)著(zhuó)前(qián)端(duān)設(shè)備芯(xīn)片計(jì)算(suàn)能力(lì)的日趨提(tí)升，對監(jiān)控(kòng)的(dí)智(zhì)能(néng)分析(xī)已前(qián)移(yí)，前(qián)端(duān)設(shè)備(bèi)的(dí)圖(tú)像處(chǔ)理能力(lì)，人(rén)工(gōng)智能(néng)程度(dù)不(bù)斷提(tí)升(shēng)，推動了(liǎo)前(qián)端設備從(cóng)“單維(wéi)數(shù)據(jù)采集”到(dào)“維數據(jù)感(gǎn)知”的(dí)轉(zhuǎn)變。

（1）前(qián)端(duān)分析可*大(dà)化利(lì)用攝像機智(zhì)能(néng)算(suàn)力(lì)效(xiào)能(néng)，算(suàn)力性價(jià)比相對(duì)純後端模(mó)式(shì)提升30%〜60%,減(jiǎn)

輕(qīng)邊(biān)緣節(jié)點的(dí)算(suàn)力壓力(lì)。

（2）前(qián)端智能(néng)部(bù)署(shǔ)可對海量數據(jù)進行初步的智(zhì)能化篩選，把(bǎ)價(jià)值數(shù)據提取後(hòu)送到後端(duān)，進行判斷(duàn)和綜合分析(xī)處理(lǐ)，有利(lì)於保障業務的(dí)實時性，提升係統的(dí)響應(yīng)效率。

（3）前端智能(néng)設(shè)備通過輕量(liáng)化(huà)容器技術構建(jiàn)麵向(xiàng)多算(suàn)法的集(jí)成框(kuàng)架，讓各算法運行，實(shí)現(xiàn)算(suàn)法的快速(sù)加載(zǎi)與(yǔ)在綫(xiàn)迭代，提供(gōng)麵(miàn)向行業(yè)應(yīng)用(yòng)場(cháng)景的(dí)智(zhì)能(néng)能力(lì)選擇(zé)，同(tóng)時(shí)，前端(duān)智能(néng)算法還可根(gēn)據(jù)現(xiàn)場環境(jìng)變化實時調節機(jī)圖像信(xìn)號(hào)處(chǔ)理(ISP,SignalProcessing)參數，增強圖像質(zhì)量(liáng)，適(shì)應(yīng)牽引變(biàn)電(diàn)所復雜的(dí)工(gōng)作環境。

視頻監控的前端智(zhì)能在鐵路領域(yù)已得到逐(zhú)步(bù)推廣(guǎng)，例如，基於(yú)“雷(léi)視(shì)擬合”算(suàn)法的周界(jiè)入(rù)侵警(jǐng)報(bào)係(xì)統(tǒng)叫通過端側(cè)和(hé)邊側(cè)智(zhì)能(néng)實現對(duì)軌旁(páng)數(shù)據的實時(shí)感(gǎn)知和分(fēn)析，實現智(zhì)能從中(zhōng)間(jiān)向端(duān)側和邊(biān)側(cè)的(dí)延伸。

3.2邊雲協(xié)同滿足算法(fǎ)可用性

牽引(yǐn)變(biàn)電(diàn)所監(jiān)測(cè)檢測場(cháng)景(jǐng)眾(zhòng)多，無人(rén)值(zhí)守的工(gōng)作模(mó)式(shì)要(yào)求智能(néng)分析算法能夠提(tí)供(gōng)更加準確(què)的識(shí)別(bié)能(néng)力，適應(yīng)各(gè)類(lèi)惡劣(liè)天氣，滿(mǎn)足(zú)“零漏報”和“低誤(wù)報(bào)”的運(yùn)維(wéi)要(yào)求，避免因關鍵(jiàn)異常(cháng)信息的漏報，誤報導(dǎo)致(zhì)現(xiàn)場安(ān)全(quán)事(shì)故(gù)的(dí)發生(shēng)。

智(zhì)能(néng)分(fēn)析算法的應用需要(yào)海量樣(yàng)本的(dí)支持，在(zài)無(wú)人(rén)值守牽引(yǐn)變電(diàn)所的(dí)運維過程中發(fā)現(xiàn)的(dí)漏報或誤報(bào)數據(jù)，尤(yóu)其是小概率數(shù)據樣本，對(duì)提升算(suàn)法能力至(zhì)關重要，對(duì)鐵(tiě)路類似型號(hào)設(shè)施設(shè)備(bèi)的應(yīng)用場景(jǐng)也很(hěn)有價(jià)值(zhí)。部署(shǔ)在(zài)雲(yún)側(cè)的(dí)AI訓(xùn)練及邊緣推理與(yǔ)開發(fā)平(píng)台通過對價值樣(yàng)本的訓練(liàn)可(kě)持續(xù)提(tí)升既(jì)有算法(fǎ)的可(kě)用性(xìng)，並通(tōng)過該(gāi)過程的(dí)持(chí)續迭(dié)代，形成(chéng)統(tǒng)一的知識(shí)圖譜(pǔ)，惠(huì)及鐵(tiě)路(lù)牽(qiān)引(yǐn)變電所的無人值守(shǒu)運維(wéi)場景,如圖(tú)3所示。

3.3高(gāo)速(sù)傳(chuán)輸信(xìn)道(dào)保障通暢性(xìng)性

基於(yú)雲網(wǎng)邊端(duān)協同(tóng)的(dí)無(wú)人值守牽引(yǐn)變電(diàn)所方案對雲(yún)，邊(biān)，端的數據傳輸均有實(shí)時，可靠，安全的(dí)傳(chuán)輸要求。因此通信網(wǎng)絡(luò)不僅要(yào)提升帶寬，也要更新(xīn)通(tōng)信(xìn)網絡技術(shù)。國(guó)鐵(tiě)集團(tuán)已(yǐ)啟動(dòng)5G-R專(zhuān)網及相應承載(zǎi)網，數(shù)據通(tōng)信網(wǎng)等(děng)相關技術規(guī)範(fàn)的(dí)製(zhì)定與(yǔ)更(gēng)新工作。其中，5G-R專網將會成(chéng)為鐵(tiě)路無綫(xiàn)通信的發展方(fāng)向，其廣(guǎng)應用，大連(lián)接(jiē)，多切片的(dí)網(wǎng)絡特征(zhēng),符(fú)合(hé)無(wú)人值守牽(qiān)引變(biàn)電所的(dí)站場覆蓋需求，為(wéi)雲網邊端(duān)協(xié)同(tóng)連接提供(gōng)更加安全，可靠(kào)，高(gāo)速，暢通(tōng)的(dí)傳輸(shū)信道。

圖3邊雲協同滿足(zú)算法可(kě)用(yòng)性(xìng)示(shì)意

3.4“數(shù)據+AI”平(píng)台(tái)挖掘數據的(dí)價值(zhí)性

雲(yún)網(wǎng)邊端的(dí)協(xié)同需(xū)構(gòu)建“數(shù)據+AI”計算平台，統一提供(gōng)高算力(lì)。國(guó)鐵集團(tuán)主(zhǔ)數據(jù)已建(jiàn)成(chéng)並(bìng)投入(rù)使用(yòng)，信息集(jí)成完成(chéng)工(gōng)程建設，鐵(tiě)路大數據(jù)和AI應(yīng)用水(shuǐ)平(píng)得到顯(xiǎn)著(zhù)提(tí)高(gāo)。

無人(rén)值守(shǒu)牽(qiān)引(yǐn)變電所(suǒ)運(yùn)維(wéi)研究(jiū)依托(tuō)於部署在雲(yún)側的大(dà)數據和智(zhì)能算(suàn)法(fǎ)，通(tōng)過對(duì)牽(qiān)引變壓器(qì)，斷路器(qì)，開(kāi)關櫃(guì)，隔離開(kāi)關，避雷(léi)器(qì)等(děng)供(gōng)電設(shè)備的(dí)在(zài)綫監測(cè)數據(jù)，離(lí)綫檢測數據(jù)及保(bǎo)護動作信息，斷路器分合狀態(tài)進(jìn)行分(fēn)析，提(tí)供對(duì)現(xiàn)場設(shè)備(bèi)的健(jiàn)康(kāng)評估(gū)，判斷故障類型，位(wèi)置，時間，原因等，並(bìng)分析設(shè)備狀態變(biàn)化趨勢(shì)，及(jí)時發現故(gù)障(zhàng)隱(yǐn)患(huàn)，識別(bié)可能的(dí)故(gù)障類型(xíng)及嚴重(zhòng)程度，綜(zōng)合(hé)判(pàn)斷故(gù)障發(fā)展變化趨勢，及(jí)時進(jìn)行預警，確(què)保(bǎo)現(xiàn)場(cháng)設備設施(shī)持(chí)使(shǐ)用(yòng)狀(zhuàng)態，實現(xiàn)對運維(wéi)研究(jiū)的持續(xù)優(yōu)化。

4，安(ān)科(kē)瑞(ruì)AcrelCloud-1000變電所(suǒ)運維雲平(píng)台

4.1概(gài)述

基(jī)於(yú)互聯(lián)網＋，大(dà)數據，移動(dòng)通訊(xùn)等技術開(kāi)發的雲(yún)端(duān)管理平台，滿足(zú)用(yòng)戶或(huò)運維公(gōng)司監測眾多(duō)變(biàn)電(diàn)所(suǒ)回路(lù)運(yùn)行(háng)狀態和(hé)參數，室內環(huán)境溫濕度，電纜(lǎn)及母(mǔ)綫(xiàn)運(yùn)行溫度，現場設備或(huò)環(huán)境視(shì)頻場景等需求(qiú)，實(shí)現(xiàn)數據一(yī)個中心，集中(zhōng)存(cún)儲，統(tǒng)一管(guǎn)理，方便使用(yòng)，支持(chí)具有(yǒu)權(quán)限(xiàn)的用(yòng)戶通(tōng)過電腦(nǎo)，手機(jī)，PAD等(děng)各類終(zhōng)端鏈接訪問(wèn)，接收報警，並(bìng)完成(chéng)有(yǒu)關(guān)設(shè)備日(rì)常和定(dìng)期巡(xún)檢和(hé)派單等(děng)管理(lǐ)工作(zuò)。

4.2應用(yòng)場所

適(shì)用於(yú)電信，金融，交通，能(néng)源(yuán)，醫用衛生，文體(tǐ)，教(jiào)育(yù)科研，農林水(shuǐ)利，商業服(fú)務，公(gōng)用(yòng)事(shì)業(yè)等行業(yè)變(biàn)配電運行維(wéi)護係統的新(xīn)建，擴(kuò)建(jiàn)和(hé)改建(jiàn)。

4.3係統結構

係統可分為四(sì)層：即(jí)感(gǎn)知(zhī)層，傳(chuán)輸(shū)層(céng)，應(yīng)用層(céng)和展示層。

感知(zhī)層(céng)：包含變(biàn)電所安裝的多(duō)功能儀表，溫濕度監(jiān)測裝置(zhì)，攝像頭，開關量采集(jí)裝置等。除攝像(xiàng)頭(tóu)外，其(qí)它設備(bèi)通過(guò)RS485總綫接入現場(cháng)智(zhì)能網關(guān)RS485端(duān)口(kǒu)。

傳輸層(céng)：包(bāo)含(hán)現(xiàn)場(cháng)智能(néng)網關(guān)和交(jiāo)換機等設(shè)備。智(zhì)能網關主動采集現場(cháng)設(shè)備層設(shè)備的數據，並(bìng)可(kě)進行規約(yuē)轉換，數(shù)據存儲，並通(tōng)過交換機(jī)把(bǎ)數據(jù)上(shàng)傳至對應的(dí)服(fú)務器端口，網(wǎng)絡(luò)故(gù)障時數據可存儲(chǔ)在(zài)本(běn)地(dì)，待網絡恢復時(shí)從中斷(duàn)的位置(zhì)繼(jì)續上(shàng)傳(chuán)數據，保(bǎo)證服(fú)務器端(duān)數據不丟失(shī)。

應用(yòng)層：包含應(yīng)用(yòng)服(fú)務器和數據庫(kù)服務器(qì)，若(ruò)變電(diàn)所(suǒ)數量(liáng)小於(yú)30個則應用(yòng)服(fú)務(wù)器和數據庫服務(wù)器可以(yǐ)合(hé)一(yī)配置。服務(wù)器(qì)需要具備(bèi)固(gù)定IP地址，以接(jiē)收(shōu)各(gè)智能(néng)網(wǎng)關(guān)主(zhǔ)動(dòng)傳送過來的數據。

展示(shì)層：用(yòng)戶通過手(shǒu)機(jī)，平板(bǎn)，電腦(nǎo)等多(duō)終(zhōng)端(duān)的(dí)方(fāng)式訪問(wèn)平台(tái)信(xìn)息。

4.4係統(tǒng)功能

4.4.1用能(néng)月報

用能(néng)月報(bào)支持(chí)用(yòng)戶按(àn)總用電(diàn)量，變電(diàn)站(zhàn)名稱(chēng)，變電站編號等查詢所管理站(zhàn)所的(dí)用(yòng)電量，查(chá)詢跨(kuà)度可設(shè)置為月。

4.4.2站點監測(cè)

站點(diǎn)監測(cè)包括(kuò)概(gài)況，運行狀態，當日(rì)事(shì)件(jiàn)記(jì)錄，當日(rì)逐(zhú)時用(yòng)電曲綫，用(yòng)電概況(kuàng)。

4.4.3變(biàn)壓器狀態(tài)

變(biàn)壓器狀(zhuàng)態支(zhī)持用(yòng)戶查詢(xún)所(suǒ)有或(huò)某(mǒu)個站(zhàn)所(suǒ)的變壓(yā)器(qì)功率，負(fù)荷率(shuài)，等運行狀態數(shù)據，支(zhī)持按(àn)負(fù)荷率，功率等升，降序排名。

4.4.4運維

運(yùn)維(wéi)展示當前用戶(hù)管理(lǐ)的有(yǒu)關(guān)變電(diàn)所在(zài)地(dì)圖上(shàng)位(wèi)置(zhì)及總量信(xìn)息。

4.4.5配電圖(tú)

配(pèi)電圖展(zhǎn)示被(bèi)選(xuǎn)中的變(biàn)電所(suǒ)的(dí)配(pèi)電(diàn)信息，配電圖顯示(shì)各回(huí)路的開關(guān)狀(zhuàng)態(tài)，電流等(děng)運行狀(zhuàng)態(tài)及(jí)信(xìn)息，支持電(diàn)壓，電流(liú)，功(gōng)率(shuài)等(děng)詳細運(yùn)行(háng)參數查詢。

4.4.6視(shì)頻監控(kòng)

視(shì)頻監控(kòng)展示了當(dāng)前實時(shí)畫(huà)麵（視(shì)頻直播(bō)），選(xuǎn)中(zhōng)某(mǒu)一(yī)個變配電(diàn)站，即(jí)可(kě)查(chá)看(kàn)該(gāi)變配電站內視頻信息。

4.4.7電力(lì)運行(háng)報(bào)表

電力(lì)運(yùn)行報表(biǎo)顯示選(xuǎn)定(dìng)站所(suǒ)選(xuǎn)定設備(bèi)各回(huí)路(lù)相應(yīng)采集(jí)間(jiān)隔運(yùn)行參(cān)數和(hé)電(diàn)能抄表(biǎo)的(dí)實時(shí)值及平均值行統計(jì)。

4.4.8報警信(xìn)息

對(duì)平(píng)台(tái)所有(yǒu)報(bào)警(jǐng)信(xìn)息進(jìn)行(háng)分析。

4.4.9任務管理(lǐ)

任(rèn)務(wù)管理頁(yè)麵可(kě)以發布巡檢(jiǎn)或(huò)消(xiāo)缺(quē)任(rèn)務(wù)，查(chá)看(kàn)巡檢或(huò)消缺任務(wù)的(dí)狀態和完(wán)成情(qíng)況，可(kě)以點擊查看任務(wù)查看(kàn)具(jù)體(tǐ)的(dí)巡檢信(xìn)息(xī)。

4.4.10用(yòng)戶報告

用戶(hù)報(bào)告頁(yè)麵(miàn)主(zhǔ)要用於對選定(dìng)的變(biàn)配(pèi)電(diàn)站(zhàn)自動(dòng)匯總一個(gè)月的運(yùn)行(háng)數(shù)據，對(duì)變(biàn)壓(yā)器(qì)負荷(hé)，配電(diàn)回路(lù)用(yòng)電量，功率(shuài)因(yīn)數，報警(jǐng)事(shì)件等進行(háng)統計分(fēn)析，並列(liè)出在(zài)該周期內巡(xún)檢(jiǎn)時發現(xiàn)的各類缺失及處理情況(kuàng)。

4.4.11APP監測(cè)

電力(lì)運(yùn)維手機支(zhī)持“監(jiān)控係(xì)統”，“設備(bèi)檔案”，“待辦(bàn)事項”，“巡(xún)檢記錄(lù)”，“缺失記錄(lù)”，“文(wén)檔管(guǎn)理(lǐ)”和(hé)“用戶報告(gào)”七大模塊，支持(chí)一(yī)次圖，需(xū)量，用(yòng)電(diàn)量(liáng)，視頻(pín)，曲綫(xiàn)，溫濕(shī)度，同比(bǐ)，環(huán)比(bǐ)，電(diàn)能質(zhì)量，各(gè)種事件報(bào)警(jǐng)查詢(xún)，設(shè)備(bèi)檔案查詢，待辦(bàn)事件(jiàn)處理(lǐ)，巡(xún)檢記錄(lù)查詢，用(yòng)戶報告，文(wén)檔(dàng)管理(lǐ)等(děng)。

4.5係(xì)統硬(yìng)件(jiàn)配置

5，結(jié)語

基於雲網邊端協同的鐵(tiě)路(lù)無人(rén)值守牽引(yǐn)變(biàn)電(diàn)所(suǒ)運維(wéi)研(yán)究(jiū)可(kě)較(jiào)好(hǎo)地(dì)滿足無(wú)人值守牽(qiān)引變電所的(dí)智能化運(yùn)維(wéi)要求，切(qiē)實保障(zhàng)電氣化鐵(tiě)路的安(ān)全(quán)穩定運(yùn)行(háng)，具備(bèi)可(kě)實施性。可以預(yù)見，雲網(wǎng)邊(biān)端(duān)協同架(jià)構(gòu)可(kě)與包(bāo)括(kuò)鐵(tiě)路無(wú)人值守牽引(yǐn)變電(diàn)所(suǒ)在內的更多需求(qiú)相(xiāng)結(jié)合，實(shí)現從技(jì)術(shù)到(dào)數據(jù)，從數據到應用(yòng)的多域(yù)協同(tóng)，釋(shì)放數據(jù)價(jià)值，賦能鐵路(lù)及相關(guān)產業，推動(dòng)在(zài)模式(shì)，業(yè)態，產品(pǐn)，服(fú)務(wù)等方(fāng)麵的聯動(dòng)創新(xīn)，滿(mǎn)足智(zhì)能鐵路建設要求(qiú)。

參(cān)考文(wén)獻(xiàn)

[1]趙(zhào)春豔.高鐵牽(qiān)引(yǐn)變電(diàn)所(suǒ)無人(rén)值守(shǒu)設(shè)計(jì)方案(àn)淺析[邛電氣(qì)化鐵(tiě)道，2020(S2)：153-156.

[2]陳(chén)潔(jié).鄂爾多斯牽(qiān)引(yǐn)變(biàn)電所(suǒ)無(wú)人值(zhí)守(shǒu)技(jì)術方案研究及應用[J],中國(guó)設備工程(chéng)，2020(17)：174-175.

[3]孫興(xīng)虎(hǔ).關(guān)於(yú)實現牽(qiān)引變電所無人化的(dí)思(sī)考(kǎo)[J],電氣(qì)化鐵道，2017(S1)：84-86,90.

[4]王通.基於(yú)雲網邊端(duān)協同(tóng)的鐵(tiě)路無人(rén)值(zhí)守牽引變電(diàn)所運維方(fāng)案(àn)研究

[4]安(ān)科(kē)瑞企(qǐ)業微電(diàn)網設(shè)計(jì)與(yǔ)應(yīng)用設計(jì),2019,11版.