1、地鐵機(jī)電設(shè)備故障預(yù)警與智能診療技術(shù)研究與實踐匯報人：王亮第1頁33機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案34系統(tǒng)設(shè)計方案課題立項情況321研究必要性135系統(tǒng)未來發(fā)展構(gòu)想第2頁伴隨北京軌道交通線路加密，車站數(shù)量不停增加，就當(dāng)前統(tǒng)計，北京地鐵所轄線網(wǎng)內(nèi)電梯總數(shù)2700臺（扶梯2189+步道11，直梯500），屏蔽門總數(shù)超出2萬套，車站大型風(fēng)機(jī)總數(shù)超出1000臺。一、研究必要性1）設(shè)備數(shù)量多，分布廣，加重了地鐵運行機(jī)電企業(yè)維修工作強(qiáng)度2）機(jī)電設(shè)備有“帶病”運行風(fēng)險，對安全運行造成隱患提出利用智能化、自動化伎倆對設(shè)備故障進(jìn)行監(jiān)測、診療、預(yù)警3）機(jī)電設(shè)備故障頻發(fā)，對乘客人身安全造成威脅4）當(dāng)前設(shè)備故障報警

2、數(shù)據(jù)信息不能對重大故障進(jìn)行預(yù)測第3頁1、地鐵運行迫切處理機(jī)電設(shè)備安全和故障問題需要自動扶梯一直被稱為設(shè)備故障“重災(zāi)區(qū)”屏蔽門故障對運行造成影響第4頁引發(fā)更嚴(yán)重故障造成大故障停運降低服務(wù)水平威脅乘客人身安全造成社會安全影響當(dāng)前選取直接面向乘客服務(wù)和確保車站安全運行電扶梯、屏蔽門、大型風(fēng)機(jī)設(shè)備。第5頁2、地鐵現(xiàn)有機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)在維修支持方面存在不足1、只能監(jiān)視設(shè)備運行工況，缺乏機(jī)械部件工作狀態(tài)信息環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）2、系統(tǒng)僅實現(xiàn)故障后報警，沒有智能預(yù)警、故障診療功效3、系統(tǒng)功效偏向于行車運行，故障智能分析功效不足第6頁3、地鐵線網(wǎng)管理“高效、節(jié)約”需要 北京線網(wǎng)加密

3、后，大量機(jī)電設(shè)備需要進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)、維修工作，不擴(kuò)大現(xiàn)有運行維修管理團(tuán)體，極難能滿足北京線網(wǎng)運行需要。經(jīng)過科學(xué)當(dāng)代化信息技術(shù)伎倆進(jìn)行輔助，推進(jìn)狀態(tài)維修理念，優(yōu)化現(xiàn)有維修管理資源，提升工作效率，節(jié)約人力資源，是北京線網(wǎng)未來建立 “高效、節(jié)約”型綜合維修管理體系所需要。第7頁4、 技術(shù)研究符合“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃需要“智能制造裝備工程”列為 “十二五”重大工程，內(nèi)容要求“突破新型傳感、高精度運動控制、故障智能診療等關(guān)鍵技術(shù)，大力推進(jìn)泛在感知自動控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、關(guān)鍵零部件等裝置開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”。軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)在“十二五”中列為高端裝備制造產(chǎn)業(yè)，也是“十二五”重點發(fā)展方向和主要任

4、務(wù)之一。第8頁二、課題立項情況課題名稱：地鐵機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測與智能診療系統(tǒng)研制及示范應(yīng)用課題編號：Z131100004113004負(fù)擔(dān)單位：北京市地鐵運行有限企業(yè)北京市軌道交通建設(shè)管理有限企業(yè)北京市軌道交通設(shè)計研究院有限企業(yè)1、課題概況第9頁二、課題立項情況2、主要研究任務(wù)1、首次在地鐵6號線工程建立 “地鐵機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測與智能診療系統(tǒng)” 。2、研究自動扶梯、屏蔽門、風(fēng)機(jī)等設(shè)備故障監(jiān)測預(yù)警和智能診療技術(shù)。3、進(jìn)行電扶梯故障傳感器、屏蔽門故障傳感器（內(nèi)置傳感單元）、故障診療器等關(guān)鍵產(chǎn)品研發(fā)。4、進(jìn)行系統(tǒng)教授數(shù)據(jù)庫、智能決議單元、應(yīng)用平臺等軟件產(chǎn)品研發(fā)。5、完成系統(tǒng)集成并進(jìn)行試驗機(jī)運行測試，完成

5、工程示范應(yīng)用及相關(guān)測試。6、完成實際工程系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用示范。第10頁二、課題立項情況2）提升運行企業(yè)機(jī)電設(shè)備維護(hù)維保效率，降低人工勞動強(qiáng)度3）利用智能化、信息化伎倆，強(qiáng)化運行維修管理體系1 ）實現(xiàn)地鐵機(jī)電設(shè)備易損部件故障早期發(fā)覺，躲避安全風(fēng)險3、課題實現(xiàn)目標(biāo)第11頁三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案采取智能儀表，減輕對人工經(jīng)驗依賴電扶梯屏蔽門風(fēng)機(jī)經(jīng)常損壞極易磨損關(guān)鍵部位機(jī)械裝置提取故障特征信息設(shè)備故障維修人工巡檢聽、看、摸智能儀表傳感器故障趨勢預(yù)警第12頁三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案自動扶梯故障調(diào)研和功效需求第一類難以發(fā)覺機(jī)械故障第二類 人工檢測誤差造成安全隱患第三類缺乏數(shù)據(jù)統(tǒng)計進(jìn)

6、行故障預(yù)警第四類需要關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量監(jiān)管及風(fēng)險預(yù)測第13頁機(jī)械傳動磨損電機(jī)軸承易損難以早期覺察軸承監(jiān)測三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案自動扶梯故障和安全風(fēng)險分析及監(jiān)測伎倆減速器主驅(qū)動輪梯級鏈漲緊輪驅(qū)動底座螺栓扶手帶螺栓振動監(jiān)測溫度監(jiān)測第一類難以發(fā)覺機(jī)械故障對設(shè)備零部件進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測需要在自動扶梯上增加測點第14頁三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案振動測點-旋轉(zhuǎn)機(jī)械智能診療原理加速度傳感器模擬振動信號數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換數(shù)字振動信號信號解析處理智能分析診療振動值信號頻譜信號波形(時域圖)經(jīng)過FFT（快速傅里葉變換實現(xiàn)）結(jié)果輸出第15頁變換到頻域目標(biāo) 機(jī)械零部件詳細(xì)故障部位和性質(zhì)，與頻率有確切對應(yīng)關(guān)系

7、，這是故障機(jī)理決定。軸承型號: 6224轉(zhuǎn) 速: 2980 rpm滾 珠 數(shù): 9個節(jié) 徑: 167.5mm滾子直徑: 30.15第16頁三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案機(jī)械故障在線智能分析診療技術(shù)經(jīng)過對振動波形頻譜智能分析，準(zhǔn)確診療部件故障原因1、軸承內(nèi)/外圈故障2、軸承滾動體故障3、軸承保持架故障4、軸承跑套故障5、軸承潤滑不良故障6、減速箱斷齒故障7、減速箱磨損故障8、固定架松動故障9、鏈條磨損第17頁三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案振動測點：驅(qū)動電機(jī)x2減速器x1底座x1振動測點：主驅(qū)動輪軸承x2振動測點：梯級鏈漲緊輪軸承x2溫度測點：扶手帶溫度x2環(huán)境溫度x1扶梯自檢故障

8、信號約50個。傳動部分故障采取旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線智能分析診療技術(shù)16個加速速度振動傳感器。3個紅外線非接觸式溫度傳感器。第18頁扶梯逆轉(zhuǎn)制動零部件監(jiān)測停車制動失效三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案乘客人身安全人工測試制動性能目測、忽略第二類 人工檢測誤差造成安全隱患扶梯制動對扶梯運轉(zhuǎn)進(jìn)行性能測試監(jiān)測原因不確定對天天停車制度參數(shù)進(jìn)行計算存放制動性能進(jìn)行評定第19頁三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案扶梯制動性能監(jiān)測原理扶梯電流監(jiān)測對扶梯停車制動距離進(jìn)行測算傳動距離測量扶梯軸承監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計趨勢分析單個數(shù)字量存在誤差趨勢和改變才是關(guān)鍵系統(tǒng)天天都在替人進(jìn)行性能測試第20頁用電負(fù)荷數(shù)據(jù)三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)

9、測需求分析及處理方案自動扶梯故障風(fēng)險分析及監(jiān)測伎倆扶梯機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜長久監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計第三類缺乏數(shù)據(jù)統(tǒng)計進(jìn)行風(fēng)險預(yù)測數(shù)據(jù)綜合統(tǒng)計分析運轉(zhuǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)故障報警數(shù)據(jù)發(fā)覺不良狀態(tài)預(yù)測風(fēng)險故障趨勢第21頁產(chǎn)品批次三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案自動扶梯設(shè)備質(zhì)量監(jiān)管及風(fēng)險預(yù)測多類別.多型號零部件難以進(jìn)行有效管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析第四類需要關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量監(jiān)管及風(fēng)險預(yù)測故障設(shè)備類型長久追蹤故障性質(zhì)歷史數(shù)據(jù)部件管理追蹤故障風(fēng)險預(yù)測質(zhì)量監(jiān)管第22頁三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案 屏蔽門主要多發(fā)故障是門體開合故障，有單門故障和整側(cè)門故障。其中整側(cè)門故障是最嚴(yán)重，對正常行車運行影響最大。PEDC控制器故障DCU

10、控制器故障與信號接口故障電源故障滑動門故障安全回路故障屏蔽門主要故障第23頁三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案屏蔽門故障特點及監(jiān)測伎倆電器類故障多于機(jī)械故障故障后影響行車運行故障點多且分散故障信息全方面、完整故障快速定位故障隱患監(jiān)測故障不易提前預(yù)測完善屏蔽門故障報警內(nèi)容實現(xiàn)完整信息遠(yuǎn)傳采取最直觀圖形化界面快速展現(xiàn)故障位置增加安全回路虛斷故障監(jiān)測增加信號接口性能監(jiān)測開關(guān)門電流曲線監(jiān)測第24頁三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案屏蔽門故障特點及監(jiān)測伎倆安全回路虛斷和信號接口故障監(jiān)測 采取檢測回路電流方式，判斷安全回路是否有虛接故障，檢測信號接口有效性。第25頁三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處

11、理方案屏蔽門故障特點及監(jiān)測伎倆屏蔽門故障快速定位屏蔽門系統(tǒng)故障報警本系統(tǒng)故障檢測第26頁三、機(jī)電設(shè)備故障監(jiān)測需求分析及處理方案大型風(fēng)機(jī)監(jiān)測方案系統(tǒng)監(jiān)測平臺機(jī)械故障預(yù)警電氣故障報警第27頁四、系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計第28頁四、系統(tǒng)設(shè)計方案功效理念狀態(tài)監(jiān)測智能診斷可視化信息管理檢維修決策檢維修管理安全風(fēng)險預(yù)測全壽命周期管理第29頁四、系統(tǒng)設(shè)計方案框架構(gòu)想屏蔽門系統(tǒng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)電扶梯系統(tǒng)待辦事項提醒振動位移溫度開/關(guān)可視化報警信息剩下壽命狀態(tài)監(jiān)測診療分析停機(jī)統(tǒng)計故障維修/維保管理報表停機(jī)統(tǒng)計可靠性/可用率年度消耗故障維修信息運行信息維修任務(wù)遠(yuǎn)程幫助故障知識庫設(shè)備信息備件耗材庫狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)第30頁四、系

12、統(tǒng)設(shè)計方案邏輯架構(gòu)設(shè)備故障監(jiān)測與智能診療系統(tǒng)軟件平臺故障診療子單元故障診療子單元故障診療子單元電扶梯設(shè)備振動傳感器其它自檢信號溫度傳感器數(shù)據(jù)信息采集器故障診療器故障數(shù)據(jù)庫屏蔽門設(shè)備數(shù)據(jù)信息采集器故障診療器故障數(shù)據(jù)庫大型風(fēng)機(jī)設(shè)備振動傳感器其它自檢信號數(shù)據(jù)信息采集器故障診療器故障數(shù)據(jù)庫溫度傳感器數(shù)據(jù)接口及智能分析決議單元教授數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件故障預(yù)警單元故障報警單元設(shè)備維護(hù)管理單元人機(jī)交互單元其它自檢信號內(nèi)部傳感器數(shù)據(jù)采集層數(shù)據(jù)分析層決議評定層應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳輸層第31頁四、系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)組成兩級管理三級監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)場級，位于線路車站內(nèi)，主要負(fù)責(zé)對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和故障解析主要監(jiān)視管區(qū)內(nèi)車站機(jī)電設(shè)備安

13、全狀態(tài)和故障信息，能調(diào)取現(xiàn)場采集全部狀態(tài)數(shù)據(jù)，顯示設(shè)備運行風(fēng)評定結(jié)論和故障診療分析結(jié)果顯示設(shè)備故障趨勢和安全風(fēng)險，安排維修保養(yǎng)計劃；對維修工單進(jìn)行派發(fā)操作；對維修資源和備品備件進(jìn)行信息化管理；對整個系統(tǒng)維護(hù)管理服務(wù)第32頁四、系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)功效設(shè)備現(xiàn)場級功效監(jiān)控界面就地設(shè)備手持設(shè)備側(cè)重提供便捷現(xiàn)場巡檢操作第33頁四、系統(tǒng)方案軟件平臺工區(qū)級監(jiān)控軟件側(cè)重提供專業(yè)性維修支持服務(wù)第34頁四、系統(tǒng)方案軟件平臺維修項目部（中心級）監(jiān)控軟件側(cè)重提供風(fēng)險預(yù)測和維修管理服務(wù)第35頁五、系統(tǒng)未來發(fā)展構(gòu)想行車運行組織生產(chǎn)系統(tǒng)運行維修維護(hù)生產(chǎn)系統(tǒng)運行能耗管理系統(tǒng)地鐵網(wǎng)絡(luò)化運行信息共享以開展行車組織生產(chǎn)為關(guān)鍵服務(wù)重點，要求高實時性、高可靠性和高準(zhǔn)確性，面向運行調(diào)度人員。以支撐運行維修生產(chǎn)為關(guān)鍵服務(wù)重點，要求大數(shù)