【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道交通运维领域，具体来说，涉及一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统。
技术介绍
1、随着城市轨道交通的快速发展，供电系统的稳定运行对于保障城市轨道交通的安全、高效运营具有重要意义，城市轨道交通作为一种重要的公共交通方式，承担着大量乘客的出行需求，因此，供电系统的可靠性和稳定性是保障运营安全和乘客舒适的关键因素，供电系统主要负责为轨道交通提供电能，包括架空线路、变电所、牵引变流器等设备，这些设备的正常运行直接影响到列车的牵引和制动，所以需要设计可靠的供电运维方式来确保供电系统的正常运行。
2、现有技术通过对供电设备进行定期检修和维护，来确保供电系统的稳定运行，例如，通过定期检查架空线路的绝缘子、导线和接触网等部件的状态，及时更换损坏的部件；对变电所进行巡检，检查设备的运行状态和温度，及时发现和修复故障；对牵引变流器进行检查和维护，确保其稳定输出电能；这些维护工作一般依靠人工巡检和维修，通过目视或简单的物理测量手段来发现潜在故障，保持设备的正常运行。
3、现有的供电运维方式在确保轨道交通系统正常运行和安全性方面发挥了重要作用，但也存在一些局限性：首先，由于供电设备分布广泛且数量众多，人工巡检难以覆盖所有设备，导致故障发现不及时，例如，在大规模的轨道交通网络中，可能存在一些隐蔽的故障点，需要耗费大量时间和人力进行寻找和修复；其次，维修效率低下也是现有供电运维方式的一个挑战，人工维修需要在列车运营之间的有限时间内完成，这给维修人员带来了巨大的压力；此外，由于供电设备通常安装在隧道、高架桥等复
4、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，具备实现供电系统的实时监控、故障预测与快速处理的优点，进而解决现有技术中传统运维方式下故障发现不及时，维修效率低下的问题。
2、为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
3、一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，该基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统包括数据采集单元、数字孪生单元、故障预测单元、维修调度单元、系统集成单元及远程监控单元；
4、其中，数据采集单元，用于实时采集供电系统的运行数据；
5、数字孪生单元，用于根据采集的运行数据建立数字孪生模型，对供电系统进行实时监控；
6、故障预测单元，用于基于数字孪生模型，利用大数据分析和机器学习技术对供电系统进行故障预测，并发出预警；
7、维修调度单元，用于根据故障预测结果，调度维修资源对故障进行处理以恢复供电；
8、系统集成单元，用于与城市轨道交通供电系统进行集成；
9、远程监控单元，用于对供电系统的运行状态进行远程监控。
10、进一步的，数据采集单元包括传感器模块及数据接收模块；
11、其中，传感器模块，用于实时采集轨道交通供电系统的电流、电压及温度数据；
12、数据接收模块，用于接收传感器模块采集到的运行数据，并进行存储和管理。
13、进一步的，数字孪生单元包括数据处理模块、模型构建模块及诊断监控模块；
14、其中，数据处理模块，用于对采集的运行数据进行清洗和归一化处理；
15、模型构建模块，用于从处理后的数据中提取特征，构建数字孪生模型；
16、诊断监控模块，用于将实时采集的数据输入到数字孪生模型中，对供电系统的运行状态进行实时监控。
17、进一步的，故障预测单元包括数据分析模块、机器学习模块及故障预警模块；
18、其中，数据分析模块，用于利用大数据分析技术对供电系统运行数据进行预测分析；
19、机器学习模块，用于利用机器学习算法对数字孪生模型进行优化，并对供电系统进行故障预测；
20、故障预警模块，用于根据预测结果，发出故障预警。
21、进一步的，利用大数据分析技术对供电系统运行数据进行预测分析包括：
22、基于数字孪生模型，利用线性回归模型算法拟合供电系统运行数据，对输入数据进行预测分析；
23、其中，对输入数据进行预测分析的计算公式为：
24、yc(xn)＝v0+v1×x1+v2×x2+...+vn×xn
25、式中，yc(xn)表示数字孪生模型对输入数据xn的预测值；
26、v0,v1,v2,...,vn表示线性回归模型算法的参数；
27、x1,x2,...,xn表示输入的供电系统运行数据。
28、进一步的，利用机器学习算法对数字孪生模型进行优化，并对供电系统进行故障预测包括：
29、对数字孪生模型的参数进行初始化；
30、采用梯度下降优化算法对数字孪生模型进行迭代优化，以最小化损失函数；
31、将实时运行数据输入优化后的数字孪生模型，预测供电系统发生的故障。
32、进一步的，采用梯度下降优化算法对数字孪生模型进行迭代优化，以最小化损失函数的计算公式为：
33、w＝w-α×▽t(w)
34、
35、式中，w表示数字孪生模型的损失函数，用于衡量模型预测值与实际值之间的差距；
36、α表示学习率；
37、▽t(w)表示损失函数w的梯度；
38、v表示输入数据的样本数；
39、zn表示输入数据样本的真实值。
40、进一步的，维修调度单元包括资源管理模块、调度优化模块及维修记录模块；
41、其中，资源管理模块用于负责管理维修资源，包括维修人员、维修设备及备件管理；
42、调度优化模块用于根据故障的紧急程度对维修资源进行调度；
43、维修记录模块用于负责记录维修任务的操作步骤和维修结果。
44、进一步的，系统集成单元包括接口管理模块、数据转换模块及系统测试模块；
45、其中，接口管理模块，用于与城市轨道交通供电系统的接口进行对接，实现数据的传输和交互；
46、数据转换与同步模块，用于根据城市轨道交通供电系统的数据结构，对传输数据进行适配和调整，保证数据结构的一致；
47、系统测试模块，用于对集成后的系统进行测试，验证集成系统的兼容性。
48、进一步的，远程监控单元包括网络通信模块、监控界面模块及安全保障模块；
49、其中，网络通信模块，用于与供电系统进行远程通信，并将数据采集单元采集的运行数据传输到远程监控中心；
50、监控界面模块，用于对传输的数据进行可视化处理，并展示到监控界面；
51、安全保障模块，用于使用加密算法对传本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，该基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统包括数据采集单元(1)、数字孪生单元(2)、故障预测单元(3)、维修调度单元(4)、系统集成单元(5)及远程监控单元(6)；
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述数据采集单元(1)包括传感器模块(101)及数据接收模块(102)；
3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述数字孪生单元(2)包括数据处理模块(201)、模型构建模块(202)及诊断监控模块(203)；
4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述故障预测单元(3)包括数据分析模块(301)、机器学习模块(302)及故障预警模块(303)；
5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述利用大数据分析技术对供电系统运行数据进行预测分析包括：
6.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电
7.根据权利要求6所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述采用梯度下降优化算法对数字孪生模型进行迭代优化，以最小化损失函数的计算公式为：
8.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述维修调度单元(4)包括资源管理模块(401)、调度优化模块(402)及维修记录模块(403)；
9.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述系统集成单元(5)包括接口管理模块(501)、数据转换模块(502)及系统测试模块(503)；
10.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述远程监控单元(6)包括网络通信模块(601)、监控界面模块(602)及安全保障模块(603)；
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，该基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统包括数据采集单元(1)、数字孪生单元(2)、故障预测单元(3)、维修调度单元(4)、系统集成单元(5)及远程监控单元(6)；
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述数据采集单元(1)包括传感器模块(101)及数据接收模块(102)；
3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述数字孪生单元(2)包括数据处理模块(201)、模型构建模块(202)及诊断监控模块(203)；
4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述故障预测单元(3)包括数据分析模块(301)、机器学习模块(302)及故障预警模块(303)；
5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的轨道交通供电智慧运维系统，其特征在于，所述利用大数据分析技术对供电系统运行数据进行预测分析包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：沙俊，王晗宇，苏红，胡刘超，丁昊，凌红艳，
申请(专利权)人：合肥市轨道交通研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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