申雨卉
（中铁十二局集团电气化工程有限公司，天津 300308）
由于地铁电力系统比较复杂，因此监控系统采用两级、三级的控制方式，不同管理层级间紧密联系又相互独立。采集电力系统中重要设备的运行状态信息，在监测中心将数据信息以图像或表格的方式呈现给调度人员，监控系统根据控制逻辑向电力系统发出控制指令，可以对地铁电力系统进行监测、控制和管理。车站级监控系统可以对车站电力设备运行信息进行采集，如果监控系统或者通信回路存在故障，则无法获取电力设备的运行状态，不能第一时间发现可能存在的隐患。现场级测控要安装在电力设备附近，与监控中心或车站监控系统的通信协议可以相互兼容，实现实时信息交互[1-3]。前端由传感器设备负责感知整个地铁供电环境数据，包括电流、电压、功率等，通过传感器设备内部的无线传输模块将这些数据信息发送到地铁供电实时监测系统，后台能够根据各类采集的数据信息对整个地铁供电设备进行远程控制。
1.1 物联网数据采集与传输
在地铁供电实时监测系统的研发与设计中，数据信息主要由物联网（Internet of Things，IoT）终端来进行采集与传输，传感器设备类型不同，每一个物联网设备安装在地铁电力设备的附近，以此来进行前端不同业务数据信息的状态采集。整个无线传输网络由不同类型的传感器设备组成，用户能够进行设置与管理操作来完成相关数据信息的采集、前端处理与分析工作[4]。
1.2 SSM开源框架
在信息系统建设中，Java EE是大型网站的主流技术开发平台。整个技术开发平台中融合了MyBatis、Spring等多种开源技术架构，技术人员根据业务处理的需要能够对功能进行快速开发，提升系统的开发效率。本系统的设计与编码主要采用Java EE开源框架，具备良好的安全性与维护性，方便用户在前端页面浏览采集的各类监控数据信息，进行统计分析、远程控制等操作。
在整个地铁供电实时监测系统的实现中，前期的核心内容是确定整个系统需要实现的业务功能。围绕数据采集传输、数据应用、实时监测等需求进行分析，确定这些功能的用例图后进行建模分析，并对这些业务功能进行实现与测试[5]。
2.1 业务流程分析
整个地铁供电实时监测系统是典型的IoT技术应用系统，系统能够完成对各类供电参数信息与视频的监控，后续在应用层对这些数据信息进行记录、分析与管理。
通过传感器记录整个地铁供电系统中的电压、电流等参数信息，然后将这些参数传输到系统平台的前端页面，如果有异常，则系统进行报警，提醒值班人员进行处理。在地铁供电实时监测系统中，用户能够进行远程控制、数据统计分析等操作，满足地铁供电实时监测系统的处理需求[6]。
2.2 性能需求
在非功能需求的指标中，系统可靠性是关键部分，其与整个系统的安全稳定息息相关，系统稳定运行的指标是故障间隔时间在2个星期以上。此外，若整个系统的响应时间较长，则必然降低系统的友好性。基于此，整个系统业务功能的最高响应时间不应超过3 s。
3.1 系统总体架构设计
在整个地铁供电实时监测系统中，需要围绕当前IoT技术的特点进行设计。在供电系统监测环境中部署大量不同类型的传感器，之后进行传输网络的调试，设置网络节点、普通节点，确保整个数据信息的采集顺利。地铁供电实时监测系统架构如图1所示。
图1 地铁供电实时监测系统架构
将传感器设备部署在电力运行环境中，通过感知层及时感知与采集各类参数信息，包括电压、电流、功率等，之后将这些信息通过网络传输到应用层。在网络层的具体设计中，其主要任务是将前端采用的参数信息通过不同的网络模块进行传输，根据业务的使用场景选择不同的传输模块。应用层是整个系统的核心，主要采用Java技术开发，负责对前端采集的各类数据信息进行显示，根据业务处理需求进行设备的远程调试[7]。
3.2 数据采集与传输功能实现
根据业务处理需要，整个系统中需要使用到的传感器设备较多，主要负责采集供电系统的各类数据信息。在整个地铁供电实时监测系统中，需要采集的数据信息有电压、电流等参数，这些参数主要由前端的传感器设备获取[8]。
3.3 远程控制功能实现
地铁供电实时监测系统中，系统管理功能主要是指用户通过PC端对各类传感器信息进行浏览查看、远程控制等操作。具体流程如图2所示。
图2 远程控制管理流程
系统对设备运行状态进行实时监测，在出现异常后及时发送报警信息，之后由管理员对地铁中的配电设备进行远程控制，消除出现的隐患。
3.4 数据应用功能实现
通过IoT技术能够实现各类供电系统数据信息的采集，这些数据统一存储在数据库中，后续针对特定的数据信息进行分析与统计，以此来确定整个地铁电力的消耗状况。数据报表统计具体流程如图3所示。
图3 数据统计流程
针对饼状图、柱状图等统计分析模型，管理员需要设置时间、部门等信息，之后由系统调用业务逻辑程序完成统计操作，并在前端显示这些统计报表数据。日常操作中，管理员也可以对数据信息进行查询。
4.1 系统施工
在系统施工过程中，需要进行资源分配、软件配置规划、性能优化、系统容量预测等，使得整个系统的安装能够顺利进行。同时为了地铁供电实时监测系统项目的正常运行，及时响应客户的请求，需要建立有效且完善的技术服务维护机制，确保技术服务维护工作在适当的管理和控制下进行。每一个阶段的工作完成后都需要进行技术与施工资料的归档，方便后期查阅。
4.2 系统咨询
针对地铁供电实时监测系统项目，提供不同类型的技术咨询服务（包括热线电话服务、网络远程支持及现场驻点等），提供7×24 h的服务响应，保证地铁方可以随时找到驻场的技术人员。技术服务问题受理流程如下文所述。
（1）单位技术服务部门受理台接到用户问题电话后，问题受理分析员为每次问题报修填写一张问题受理单，针对故障紧急程度确定服务响应的级别，并回复报修人问题受理编号。
（2）问题受理分析员初步分析后，通过手机或固定值班电话通知相关在用系统的值班员，并告知报修人、联系电话和问题受理编号等信息，按照不同级别进行响应处理。
（3）各系统的技术服务人员在排除问题或有初步处理结果后，要填写问题处理单，必须注明问题接报时间、问题原因等关键内容，并立即向问题受理分析员报告，进行问题销单处理。
（4）问题受理分析员必须严格跟踪每个问题派修后的处理情况，在没有收到运行支撑人员或用户的问题处理情况反馈意见时，必须及时去电询问问题处理部门的处理意见，去电告知用户问题处理情况并询问用户意见。问题受理分析员在接到问题恢复报告后，直接再与用户联系，确认问题是否恢复，并登记问题恢复时间和用户满意度。
（5）每次问题处理结束，受理台打电话给用户去询问问题的处理情况及用户是否满意。
地铁供电实时监测系统能够对电流、电压、功率等数据信息进行采集与传输，平台端根据采集的数据信息完成实时监测、设备远程控制、统计分析等功能，为地铁供电系统的运维提供信息化的高效率管理方式，一定程度提升了地铁交通的安全性。未来发展中，不仅要要结合实际用户的使用意见对此系统进行改进，而且还要持续提升系统采集、传输数据信息的稳定性。
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