基于物联网的铁路供电设备故障处理杨琦

基于物联网的铁路供电设备故障处理杨琦

杨琦

（中国铁路济南局集团有限公司济南供电段山东省济南市250000）

摘要：随着物联网时代的到来，云计算、大数据、移动互联网等新兴信息技术快速发展并日臻成熟，社会经济实体的生命力被激发，为中国铁路改革、发展、创新提供了广阔的平台。目前铁路物联网应用远远落后于其他行业，不能与铁路在国民经济和社会发展中的地位相匹配，尚有极大的拓展空间。理应加强物联网技术在铁路的应用，培育铁路产业优势和市场优势，增强铁路核心竞争力。理应从铁路物联网发展现状出发，深入把握物联网创新的特征，从技术创新理论的角度，对发展铁路物联网采取的创新模式进行探讨。

关键词：物联网；铁路供电；设备；故障；分析

引言：物联网（InternetofThings）是通过射频识别（ＲFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，通过网格将任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网格。铁路供电线路设计为双回路供电模式，一路主供，另一路备用，基于物联网的铁路供电线路巡检，可实时定位人员位置，提供差异化的服务方案，将人员位置、设备运行信息实时通过无线网络传递到异地服务器，与厂站监控系统、智能变电站全景数据平台之间实现数据共享和智能联动。

1.故障信息建模

物联网信息丰富，选取影响供电的一次和二次主要设备的状态信息作为模型输入。本文选取变电站内的变压器、断路器、隔离开关、母线、电缆、采集单元的电流和电压互感器、电容和电抗器，变电站外的架空电缆、采集单元、传输单元以及输电走廊的其他重要设备信息。基于物联网的设备信息包括设备维护状态信息、运行状态信息和实时监测信息。为简化输入模型信息，加快数据检索和数据处理速度，可建立设备和供电馈线的多对多的映射关系。设备维护状态信息由设备管理数据库自动读取。设备运行信息采用二维码扫描上送主站平台、APP巡检通知上报、铁路报警平台及地方报警平台的数据记录等方式来输入。设备实时监控信息为SCADA监测信号，由传统的电力通道获取。运行信息上传到监控主站后，通过设备映射关系形成故障信息处理的输入信号。在线故障信息处理实现中，当主站监控平台收到运行信息时，需要结合维护状态信息和实时监测故障信号加以判断，以准确找到故障位置，并且输出故障处理结果。采用即时处理、参考建议等多种方式，通过物联网反馈给运维人员，及时检修处理。

2.铁路物联网概念

2.1基本定义

借鉴国际流行的物联网概念解释，对我国铁路物联网作如下定义：铁路物联网是指依靠射频识别（RFID）、激光扫描器、生物特征识别、智能传感器、卫星空间定位等信息感知设备，按约定协议，通过网络连接各种铁路对象，进行信息交换和通信，以实现对铁路对象的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，是实现智能铁路的重要支撑。

2.2概念辨析

铁路物联网与铁路信息化、智能铁路，以及大数据、云计算等新一代信息技术概念之间具有一定关系。对铁路信息化而言，物联网本质是信息化向应用前端的延伸，自动化和信息化的深度融合可大幅提升铁路信息化水平。为铁路信息化应用提供高效的自动感知及管控手段，提升数据采集质量和设备自管理水平。智能铁路是指达到更透彻信息感知、更全面互联互通、更深入科学决策，以人为本的新一代铁路运输体系。因此，铁路物联网是建设智能铁路的基础条件，智能铁路涵盖了物联网的基本建设内容。对大数据分析为物联网提供了海量高质量原始数据；反之，大数据技术也为处理巨量数据资源提供必要手段。同时，物联网建设需要依赖云计算数据中心所提供的密集型存储和高强度计算能力。

2.3铁路感知3.5技术

物联网技术的铁路应用模式可归纳为铁路感知3.5技术，即标识识别、状态传感、定位导航和控制反馈标识识别技术实现铁路对象属性信息的自动采集，通过RFID、条形码和二维码、生物识别等，实现对所有设备设施及其关键部件、铁路人员和票据等的识别追溯；状态传感技术实现铁路对象状态信息的自动采集，通过各种传感器及其集成设备，实现对基础设施和移动装备状态、运营环境等的测量监测；定位导航技术实现铁路对象位置信息的自动采集，通过北斗、GPS、室内定位技术，实现对铁路移动装备及其关键部件、货物、人员等的定位跟踪；控制反馈泛指自动化/半自动化的控制技术，通过自动控制设备、机器人、智能移动终端等，实现运输生产调度、作业过程控制、设备智能控制等，其应用场景包含由系统下达命令反馈给人工进行半自动执行作业的情况，铁路物联网并不强调实现全过程自动化。

3.基于移动物联网信息发布及推送

3.1发布及推送信息内容

信息发布、推送内容包括三部分：故障情况信息、历史运行信息和故障处理参考建议。故障情况信息部分包括：故障设备的位置坐标、故障类型、故障时间、停送电信息、故障设备周围相关设备运行信息等。历史运行信息给出查询方式，可以在移动终端方便查询故障设备的历史故障情况、设备厂家信息、设备投运时间、维修时间、维修厂家等。故障处理参考建议给出历史故障处理信息，并结合故障情况给出合理化建议，并推送相关运维单位、设备厂家及联络方式。发布方式可以采用短消息、移动APP、微信等方式。

3.2信息内容加密

信息推送过程中需要考虑如下问题：某些设备信息是面向特定的人群，因此信息接收人群需要划分角色和权限。对特定的人群发出的信息需要经过加密处理，在移动终端通过解密算法方能读取，密钥需要不定期更换。

3.3故障检测范围扩大化问题

在物联网上，设备不再是孤立的个体，有众多的信息支撑，基于物联网上的故障处理完全可以突破以往的运行建议。在物联网上，故障的发现不再是实时监控系统的问题，甚至可以是任何一个无关的人员，在故障处理阶段，设备厂家、运维厂家、行业专家都可以参与故障处理。在物联网基础上，故障类型不再限定是传统的电网运行故障，可以是外观故障、不正常运行状态、环境恶化等可能导致故障的类型。在这种方式下，发现设备的故障类型、处理方式、处理效率都将显著改善。

总结：通过上述分析，采用物联网多种监测信息作为模型输入，建立以故障信息动作次数和信息时间差异为变量的目标检测函数，完成设备的故障检测、故障隔离及故障恢复，加入时间调节系数来处理不同运行方式，以满足铁路供电网多种故障信息的辨识需求。最后探讨了基于物联网的数据发布、推送问题和数据加密问题。该方法扩大了故障识别类型，拓宽了故障处理的渠道，实际计算结果表明，该方法具备较好的可行性，可采用多种输入信息，有效处理故障，实现处理故障的多样化，增强故障处理能力，扩大故障处理范围，提高故障设备维护效率，具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]汪勤，毛磊，沈颖，候文凯，李昌.基于物联网的铁路供电设备故障处理[J].电器与能效管理技术，2018（07）：56-62.

[2]付成翔.大型冶金企业铁路运输物联网技术的研究与应用[J].内蒙古科技与经济，2018（01）：86.

[3]胡家旭.物联网在我国铁路运输领域的应用与发展探讨[J].全国流通经济，2018（01）：22-23.

[4]宋修德，邓卫东，李用，范虹.基于物联网的铁路施工安全综合防护系统设计及应用[J].铁路计算机应用，2017，26（11）：36-40.

[5]刘永才.浅议利用物联网技术构建铁路给水自动化管理平台[J].工程建设与设计，2017（10）：202-205+213.