BRPI0816039A2 - método para monitorar remotamente equipamento de estrada de ferro e sistema para monitorar remotamente equipamento de estrada de ferro - Google Patents

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BRPI0816039A2
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Jeffrey Michael Fries
Aric Albert Weingartner
Derald J. Herinckx
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General Electric Company
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Abstract

método para monitorar remotamente equipamento de estrada de ferro e sistema para monitorar remotamente equipamento de estrada de ferro. a invenção trata da monitoração e diagnose remota de dispositivos de estrada de ferro usando estruturas de dados definidas para cada um dos dispositivos de estrada de ferro. de acordo com uma realização da invenção, o método para monitorar remotamente equipamento de estrada de ferro compreende os passos de: definir uma estrutura de dados que corresponde a um ou mais de uma pluralidade de dispositivos de estrada de ferro (302) localizados dentro de uma infra-estrutura de estrada de ferro (304), em que cada um dos dispositivos de estrada de ferro preenche a estrutura de dados definida correspondente com dados que representam um estado do dispositivo de estrada de ferro; receber, através de um dispositivo de computação, via um protocolo de gerenciamento de rede (202), uma ou mais das estruturas de dados preenchidas dos dispositivos de estrada de ferro, em que o dito dispositivo de computação está situado remota dos dispositivos de estrada de ferro; e analisar os dados dentro das estruturas de dados recebidas para diagnose dos dispositivos de estrada de ferro.

Description

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A rj "MÉTODO PARA MONITORAR REMOTAMENTE EQUIPAMENTO DE
ESTRADA DE FERRO E SISTEMA PARA MONITORAR REMOTAMENTE % EQUIPAMENTO DE ESTRADA DE FERRO" Campo DA Invenção «, 5 A invenção se refere a rnétodos e sistemas para monitorar remotamente equipamentos de estradas de ferro utilizando protocolos de rede.
Antecedentes DA INVENÇÃO Quando ocorre um evento dentro de um sistema de estrada de ferro, tal como uma estrada de ferro que não funciona corretamente em um 10 sistema de aviso de passagem de nível, um trilho partido, "úma Iâmpada de sinalização apagada ou um colapso no elo de comunicações, tais ocorrências só podem ser visíveis para a estrada de ferro em um nível macro até que haja um problema com todo o sistema, tal como quando toda a rede de sinais fica vermelha ou quando notificado pelas municipalidades públicas ou locais. Assim, 15 um departamento de estrada de ferro, com visibilidade macro, tem informação limitada para iocalizar e reparar falhas. Em conseqüência, requer-se que o departamento da estrada de ferro envie um responsável pela manutenção para identificar, visualmente, e reparar a anomalia no Iocal da ocorrência.
Além disso, a FRA (Federal Railroad Administration ou 20 Administração ferroviária federal) tem regulamentos (CFR 236, Subparte H) que exigem que as estradas de ferro desenvolvam um pIano de gerenciamento de configuração de software para todos os controladores, baseados em processador, cruciais para a segurança. Esse plano de gerenciamento de configuração de software é difíci! de obter usando-se os sistemas de 25 monitoração existentes. DescriçÃo DÁ INVENÇÃO As realizações da invenção monitoram, remotamente, dispositivos da estrada de ferro usando estruturas de dados correspondentes a cada um dos
ÓL·' '" 2 \,J dispositivos da estrada de ferro. Os dispositivos da estrada de ferro estão localizados dentro de uma infra-estrutura de estrada de ferro (por exemplo, dispersos, geograficamente, por toda a área de uma estrada de ferro) e preenchem a estrutura de dados correspondente com dados que representam um 5 estado do dispositivo de estrada de ferro. Um dispositivo de computação se comunica com os dispositivos de estrada de ferro para receber as estruturas de dados preenchidas e analisar os dados nelas existentes, a fim de monitorar e diagnosticar os dispositivos de estrada de ferro. Em uma realização, as estruturas de dados preenchidas são entregues para o dispositivo de computação, por 10 exemplo, transmitidas sem a requisição do dispositivo de computação- Breve Descrição Dos Desenhos A figura 1 é um diagrama em blocos exemplificativo de uma estrutura de dados de Base de lnformação de Gerenciamento do estado da técnica.
15 A figura 2 é um diagrama em blocos'de um sistema de rede de estrada de ferro exemplificativo. A figura 3 é um fluxograma ilustrando operações exemplificativas realizadas para monitorar remotamente, dispositivos de estrada de ferro.
A figura 4 é um diagrama de blocos da captura de Protocolo de 20 Gerenciamento Simples de Rede (SNMP - Simple Network Management Protocol ) exemplificativa em um sistema de sinalização de estrada de ferro.
A figura 5 é uma interface de usuário exemplificativa mostrando uma tabela com dados de gerenciamento de configuração de software (por · exemplo, números de partes, versões, CRC ou semelhantes) de um dispositivo 25 de estrada de ferro conectado em rede. A figura 6 é uma interface de usuário exemplificativa, mostrando uma tabela com informações sobre o estado do equipamento e do sistema (por exemplo, tensão de circuito de rastreamento, corrente, ocupação e informação
L" 4 3 ·W' sobre funcionamento ou semelhantes) dispositivo de estrada de ferro conectado em rede.
A figura 7 é uma interface de usuário exemplificativa, mostrando informação analógica ou digital (por exemplo, balastro de circuito de 5 rastreamento, movimento de trem ou semelhante) em representação gráfica via sondagem de um dispositivo de estrada de ferro conectado em rede. A figura 8 é um diagrama em blocos exemplificativo, mostrando uma estrutura de dados de Base de Informação de Gerenciamento comum a todos os dispositivos em uma empresa privada.
10 A figura 9 é um diagrama em blocos exemplificativo mostrando uma estrutura de dados de Base de lnformação de Gerenciamento única para um dispositivo de estrada de ferro particular. A figura 10 é uma interface de usuário exemplificativa mostrando a configuração das capturas SNMP.
15 DescriçÃo DE Realizações DA Invenção As realizações da invenção permitem monitoração remota e a diagnose de equipamento de estrada de ferro, usando protocolos de rede. Em uma realização, a invenção usa uma infra-estrutura de rede de Protocolo de lntemet (IP - lnternet Protocol) que inclui protocolos do tipo Protocolo de 20 Gerenciamento Simples de Rede (SNMP) com uma ou mais estruturas de dados associadas à Base ou Bloco de lnformação de Gerenciamento (MIB - Management lnformation Base or Block) e ferramentas de gerenciamento de rede, para permitir monitoração e diagnóstico remotos de equipamento de estrada de ferro. Cada peça de equipamento de estrada de ferro tem uma MIB a 25 ela associada e inclui suporte para funcionalidade de lP e SNMP, nativo (por exemplo, internamente), ou através de um dispositivo ou lógica complementar (add-on). O sistema de gerenciamento de rede usa a MIB a fim de construir solicitações para informação dos dispositivos de estrada de ferro em rede,
L-- 4 4 usando SNMP (por exemplo, dados solicitados). Alternativa ou adicionalmente, o equipamento de estrada de ferro é configurado para enviar capturas SNMP para o sistema de gerenciamento de rede (por exemplo, dados não solicitados).
As capturas são usadas para notificar, remotamente, um operador sobre os 5 alarmes disparados dentro do sistema da estrada de ferro. As capturas podem ser mostradas para o operador graficamente ou através do preenchimento de campos de dados em uma tabela de dados em uma interface de usuário. Em conseqüência, as realizações da invenção oferecem informação valiosa aos operadores da estrada de ferro, em tempo real, via SNMP, para monitoração 10 remota e diagnose de falha de equipamento, a fim de reduzir os custos de manutenção. O equipamento de estrada de ferro pode ser sondado regularmente ou sob demanda com relação a dados para indicar manutenção ou localização e reparo preventivos de falhas. As realizações da invenção são operáveis com quaisquer dados que descrevam o cliente, inclusive, porém sem 15 caráter limitativo, dados de falha, dados de configuração, dados de segurança, parâmetros de operação ou uma representação digital de dados analógicos do equipamento de estrada de ferro. Em uma realização, os acrônimos "IP" e "FRA" se referem a "Protocolo de lnternet" e a "Federal" Railroad Administration'", respectivamente.
20 Em uma reahzação, o acrônimo "SNMP" se refere a Protocolo de Gerenciamento Simples de Rede (Simple Network Management Protocol).
SNMP opera através do Protocolo de Controle de TransportelProtocolo de lnternet (TCPllP - Transport Control Protocolllnternet Protocol). Em uma realização, o acrônimo "NMS" se refere a tServidor de 25 Gerenciamento de RedelEstação/Software (Network Management Server/Station/Sohware). Um NMS sonda informação de agentes de SNMP ou outros clientes em uma rede que tem dados recuperáveiS via SNMP. Em uma realização, o acrônimo "MIB" se refere a uma Base de b ~" 4 5 lnformação de Gerenciamento (Management lnformation Base) ou Bloco de
Ç lnformação de Gerenciamento (Management lnformation Block). Uma MIB é uma estrutura de dados ou arquivo com campos de dados que correspondem aos dados que podem ser coletados de um dispositivo de estrada de ferro.
5 Fazendo referência, primeiro, à figura 1, uma MIB 102 é mostrada em um nível superior. Embora realizações da invenção sejam descritas com referência à exemplos de MIBs, qualque'r estrutura de dados que seja criada para suportar qualquer dispositivo de estrada de ferro está dentro do escopo de realizações da invenção. lsto é, aspectos da invenção não estão limitados às 10 MIBS particulares aqui descritas e ilustradas. Fazendo referência, em seguida, à figura 2, a invenção inclui uma rede de comunicações 202 que acopla, eletronicamente, pelo menos um NMS 204 e pelo menos um dispositivo de estrada de ferro ou outro cliente 206, tal como o cliente n° 1 ou o cliente n! 2. O NMS 204 tem pelo menos uma área de — 15 memória 208 e um processador 210. A área de memória 208 armazena uma MIB 212, 214 que corresponde a cada tipo de cliente 206. A MIB 212, 214 armazenada pode ser uma MIB comum a diversos clientes ou comum a uma empresa privada. No exemplo da figura 2, a MIBI 212 e a MIB2 214 correspondem ao cliente nf 1 e ao cliente n! 2, respectivamente. Os clientes 20 206 são posicionados ou localizados em uma infra-estrutura de estrada de ferro (por exemplo, um dispositivo ao longo de um trilho de estrada de ferro ou uma locomotiva que se move ao longo de um trilho de estrada de ferro) e incluem dispositivos de estrada de ferro, tais como locomotivas, sistemas de controle integrado, controladores à margem da estrada, controladores de cruzamentos, 25 dispositivos de sinalização, máquinas de comutação, monitoração de 'comutação ou sistemas de 'controle, sistemas de inspeção de trens e dispositivos de diagnóstico. Como um exemplo, os clientes 'Z06 incluem dispositivos vitais de estrada de ferro para monitoração da segurança da estrada de ferro. Em outros
L,j· # 6 exemplos, os clientes 206 incluem dispositivos não vitais, como detectores de caixa térmica, gravadores e semelhantes. Em uma realização, um agente que opera em cada um dos clientes 206 preenche ou de outro modo armazena dados a cerca do cliente 206 nos 5 campos apropriados dentro da estrutura de dados de MIB 220, 222. O processador 210 no NMS 204 é configurado para executar instruções executáveis por computador para soIicitar informação dos clientes 206 e receber dados via SNMP de um ou mais dos clientes 206, onde os dados recebidos são formatados de acordo com a MIB para aquele cliente 206. Os dados recebidos 10 incluem qualquer dado do cliente 206. No exemplo da figura 2, o NMS 204 está localizado remotamente"em relação aos clientes 206, ainda que esteja acessível via a rede 202. O processador 210 no NMS 204 ainda está configurado para executar instruções executáveis por computador para analisar os dados recebidos como uma função do MIB 212, 214, a fim de avaliar um estado do 15 cIiente 206. Em uma realização, cada cliente 206 é identificado por um identificador de objeto. o identificador de objeto é único para o tipo de cliente 206 (por exemplo, modelo ou tipo de equipamento de estrada de ferro) em relação aos outros clientes 206. Os dados (por exemplo, dados de objeto 216, 218) a 20 cerca de cada cliente 206 são mapeados do cliente 206 na MIB 220, 222 correspondente, por meio do agente através do identificador de objeto único associado com o cliente 206. Os dados são mapeados nas localizações de memória das estruturas de dados de MIB 220, 222 como uma função do identificador de objeto para o cliente 206.
25 Em uma realização exemplificativa, o NMS 204 e os clientes 206 se comunicam via mensagens transmitidas através da rede 202, usando SNMP. Por exemplo, mensagens de NMS 204 para o cliente 206 podem incluir, mas não estão limitadas às mesmas, "GET", "GET_ NEXT" e "GET BULK", para
¶ b 7 recuperar objetos legíveis da estrutura de,dados da MIB através do cliente 206. Outro exemplo de uma mensagem do NMS 204 para o cliente 206 é "SET" a fim de escrever objetos configuráveis para o cliente 206. Em uma realização, o cliente 206 transmite para o NMS 204 uma "GET_ RESPONSE", em 5 reconhecimento de uma solicitação de "GET" ou "SET" e fornece dados para a so!icitação de "GET" na forma de campos de dados que preenchem uma tabela de dados em tempo real. Outro exemplo de uma mensagem do cliente 206 para o NMS 204 é 'TRAP", que envia alertas não solicitados para o NMS 204 em relação ao estado da maquinaria da estrada de ferro. Esses alertas podem 10 ser pré-configurados e, então, disparados quando uma falha de rede absoluta, falha de equipamentos ou falha externa é detectada. Em uma realização alternativa, os alertas são disparados quando'a monitoração do equipamento é realizada em intervalos uniformes de tempo ou em um desvio mínimo de limite de parâmetros externos, equipamento ou desempenho de rede de um valor 15 estabelecido. Em uma realização, cada um dos dispositivos de estrada de ferro (por exemplo, clientes 206) é sondado, periodicamente, pelo NMS 204, para determinar o estado do dispositivo de estrada de ferro, ou pelo agente para preencher as estruturas de dados de MIB 220, 222. Estes dados da MIB 220, 20 222 são retornados para o NMS 204, em resposta à sondagem. Em uma realização, as estruturas de dados de MIB 220, 222 são preenchidas, \ continuamente, com os dados de objetos 216, 218 pelos clientes 206.
Alternativamente ou em adição, as estruturas de dados de MIB 220, 222 são preenchidas pelos clientes 206 com dados de objetos 216, 218 em resposta ao 25 recebimento de uma solicitação de sondagem. Um ou mais meios legíveis por computador, associados aos cIientes 206, armazenam componentes executáveis por computador para monitoração dos dispositivos de estrada. de ferro. No exemplo da figura 2, o
I b
" 8 cIiente nf 2 tem um componente de sondagem 224, um componente de estrutura de dados 226, um componente de protocolo 228 e um componente de interface 230. Embora esses componentes estejam ilustrados dentro do cliente nf 2, os componentes podem ser armazenados em uma área da memória
5 externa ao cliente nf 2 e podem estar associ'ados a qualquer um dos clientes 206 ou dispositivos de estrada de ferro.
O componente de sondagem 224 gera dados de estado (por exemplo, dados de objeto 218) através de sondagem,
periódica, do cliente 206. Por exemplo, os dados de estado ou dados de objeto
218 gerados incluem dados derivados de uma medição analógica de um
10 parâmetro de operação do cliente 206. O componente de estrutura de dados 226 armazena os dados de estado que representam urn estado de um dispositivo de estrada de ferro em uma área de memória para o cliente n! 2. O componente de protocolo 228 gera dados de comunicação, como uma função de um protocolo de gerenciamento de rede, dos dados -de estado pelo componente de estrutura de
15 dado's 226. Os dados de comunicação incluem os dados de estado formatados como uma MIB 222. O componente de interface 230 comunica os dados de comunicação gerados pelo componente de protocolo 228 do cliente 206 para um dispositivo de computação (por exemplo, o NMS 204) via o protocolo de gerenciamento de rede.
O dispositivo de computação interpreta e analisa os
20 dados de estado como uma função do MIB 214 para monitorar o cliente 206. Em uma realização, o componente de sondagèm 224, o componente de" estrutura de dados 226, o componente de protocolo 228 e o componente de interface 230 são embutidos dentro do dispositivo de estrada de ferro ou dentro de um dispositivo,
ferrainenta ou lógica, acoplado estreitamente.
Neste exemplo, a MIB 222 e a MIB
25 214 têm a mesma estrutura, permitindo assim, que o NMS 204 interprete os dados de comunicação recebidos do cliente 206. Fazendo referência em seguida à figura 3, um fluxograma exemplificativo ilustra um método para monitoração de equipamento de estrada de ferro. Em 302, uma estrutura de dados correspondente a um ou mais de uma pluralidade de dispositivos de estrada de ferro é definida (por exemplo, uma MIB).
Por exemplo, a estrutura de dados pode corresponder a mais de um dos dispositivos de estrada de ferro. Os dispositivos de estrada de ferro são 5 posicionados dentro de uma infra-estrutura de estrada de ferro (por exemplo, ao longo de um trilho de estrada de ferro) em 304. Cada um dos dispositivos de estrada de ferro preenche a estrutura de dados definida correspondente (por exemplo, as MIBS) com dados que representam um estado do dispositivo de estrada de ferro periodicamente ou mediante solicitação. Por exemplo, em 306, os dados de estado são gerados para cada dispositivo de estrada de ferro através de sondagem, periodicamente, do dispositivo de estrada de ferro ou através do dispositivo de estrada de ferro que cria uma captura. A sondagem pode ser realizada por um agente local ou remoto do dispositivo de estrada de ferro. De modo alternativo ou, além disso, o dispositivo de estrada de ferro pode enviar dados de estado não solicitad'os (por éxemplo, capturas ou alarmes). Em 308, os dados de estado são armazenados em uma área de memória correspondente ao dispositivo de estrada de ferro. Em 310, dados de comunicação de SNMP são gerados no dispositivo de estrada de ferro com base nos dados de estado. Em 312, os dados de SNMP são enviados para um dispositivo de computação (por exemplo, o servidor de gerenciamento de rede)- O dispositivo de computação analisa os dados de estado nos dados de SNMP em 314 para monitorar e/ou diagnosticar cada um dos dispositivos de estrada de ferro. O dispositivo de computação é capaz de realizar a análise porque o dispositivo de computação interpreta os dados de estado, usando a estrutura de dados de MIB. Fazendo referência em seguida à figura 4, em uma realização, capturas SNMP, tais como capturas 402 e 404 podem ser usados para alertar um operador ou departamento remoto da estrada de ferro, tal como 406, de um
P 4 10 - 0 - problema ao mesmo tempo em que proporcionam dados chave que podem facilitar a redução do tempo global de manutenção. As capturas 402 e 404 podem m ser uma ou mais de uma captura discreta de SNMP, uma captura de SNMP digital e um captura de SNMP analógica. Contudo, os aspectos da invenção não 5 estão limitados às características de capturas aqui divulgadas. As capturas SNMP 402, 404 são transmitidas na estrutura de dados de MIB para o dispositivo de estrada de ferro particular (por exemplo, controlador de bloqueio 408 e controlador de cruzamento 410), por exemplo, em uma base de tenipo real. Em uma realização exemplificativa, capturas SNMP 402, 404 podem ser usados para 10 alertar o operador de um trilho partido, uma estrada de ferro falsamente ativada em passagem de nível e uma luz apagada. As capturas de SNMP 402, 406 também podem fornecer uma indicação da duração da existência do problema.
As capturas SNMP 402, 406 podem incluir dados para exposição textual ou gráfica para o operador. As capturas SNMP 402, 406 também podem fornecer 15 uma indicação da localização do problema dentro do sistema (por exemplo, módulo, saída, porta), assim, um responsável pela manutenção ou um técnico pode' trazer para o local o dispositivo correto para a substituição. Em conseqüência, as realizações da invenção oferecem ao operador mais informação em tempo real, o que leva à redução dos custos de manutenção.
20 Fazendo referência às figuras 5, 6 e 7, na realização exemplificativa, os dados obtidos da sondagem dos dispositivos de estrada de ferro são mostrados. Em uma realização, as características de sondagem de SNMP podem ser usadas sem as características das capturas. A informação da tabela na figura 5 pode ser usada para satisfazer regulamentações 25 governamentais (tais como FRA CFR49- Subparte H) Para demonstrar, remotamente, o gerenciamento de configuração de software de dispositivos de estrada de ferro baseados em mictoprocessadores críticos para a segurança. A informação na tabela na figura 6 pode ser usada para compreender,
remotamente, o estado operacional de um módulo particular de equipamento dentro de um dispositivo de estrada de ferro.
A informação na interface de usuário na figura 7 pode ser usada para monitorar, remotamente, o comportamento de um ou mais parâmetros analógicos ou digitais em tempo real para localizar e reparar faíhas que só podem ocorrer de modo intermitente.
Os dados de sondagem podem incluir, mas não estão limitados aos mesmos, um ou mais do seguinte: informação de produto (por exemplo,
revisão, localização), configuração de hardware/software, alarmes/reajustes do sistema, hora/data do sistema, informação do circuito de rastreamento,
informação de entrada/saída, informação de falha de aterramento, informação de controle de lâmpada, informação de cruzamento, informação de comunicação vital e não vital, condições das luzes apagadas, informação de correspondência de comutador, funcionamento do sistema, estado do cronômetro, informação de sinal da cabine, trilho partido, condições de energia de CNCC, saturação de sinal e comutadores de arrasto.
A figura 8 ilustra um exemplo de uma estrutura de MIB de nível superior 80'2 que contém objetos comuns a todos os dispositivos de estrada de ferro.
O MIB comum oferece consistência através de produtos para uma empresa privada na localização de variáveis comuns.
Dessa maneira, o operador de estrada de ferro sabe onde encontrar, na estrutura do MIB, um elemento comum, tal como tempo do sistema, revisão de produto, etc.
A figura 9 ilustra um exemplo de uma estrutura de dados de MIB de produto individual 902, que contém objetos específicos para cada dispositivo ou produto da estrada de ferro.
A informação na estrutura de MIB na figura 9 inclui dados mais específicos para a operação daquele dispositivo não capturados na MIB comum para a empresa privada.
Na interface de usuário exemplificativa na figura 9, uma estrutura de MIB para um dispositivo controlador de passagem de nível de estrada de ferro é mostrada.
Essa MIB contém informação que pode ser
W
H recuperada a cerca do estado das cancelas, luzes, campainhas, etc., em um cruzamento de estrada de ferro.
A figura 10 é um exemplo de uma interface de usuário 1002 mostrando a configuração das capturas SNMP. No exemplo da figura 10, as 5 capturas discretas 1004, digitais 1006 e analógicas 1008 são configuráveis. Na interface de usuário exemplificativa da figura 10, as capturas discretas 1004 são alarrnes para parâmetros comuns a cada aplicativo do sistema. NeSsa interface de usuário exemplificativa, capturas digitais 1006 incluem alarmes para parâmetros digitais (por exemplo, aqueles com valores Booleanos), se eles 10 estiverem em um estado particular para chavear para um estado particular por uma quantidade de tempo selecionada. As capturas digitais 1006 podem ser usadas com programação de aplicativo do sistema para criar um captura de qualquer combinação de entradas para o sistema. Na interface de usuário exemplificativa da figura 10, capturas analógicas 1008 incluem alarmes para 15 parâmetros analógicos (por exemplo, aqueles com valores de variação do tempo) se estiverem acima ou abaixo de um limite selecionado para uma quantidade de tempo selecionada. Essas capturas analógicas 1008 podem ser usadas para alarme de uma condição que pode logo precisar de manutenção ou outra ação por parte da estrada de ferro. X 20 As capturas discretas 1004 são pré-configuradas para fornecerem alarmes para o sistema. Por exemplo, esses alarmes podem indicar pelo menos um dentre as reinicializações do sistema, alarmes do sistema, o mau- funcionamento do módulo, trilhos partidos, uma lâmpada apagada, uma falha de aterramento, uma bateria fora de alcance, um sinal alto e uma fase baixa. Esses 25 dados são prontamente identificados por meio de um identificador único e mapeados em campos de dados únicos na MIB. Na'realização exemplificativa, a captura discreta 1004 rastrearia tais dados como, mas sem caráter limitativo, uma descrição da captura, a recorrência da captura, um ponto de origem e um destino da captura. .
As capturas digitais 1006 também podem ser usadas para indicar o estado de um chaveamento ou condição de temporização. As capturas digitais 1006 são para informação que é específica para a programação de aplicativo daquela ocorrência do sistema. Por exemplo, o captura digital 1006 pode indicar pelo menos um dentre um comutador fora de correspondência, uma saturação de sinal, um comutador arrastado, um desligamento de energia de CA, uma campainha em passagem de nivel de estrada de ferro e uma falsa ativação em passagem de nível de estrada de ferro. Esses dados são prontamente identificados por meio de um identificador único e mapeados em campos de dados únicos na MIB. Na realização exemplificativa, o captura digital 1006 rastrearia dados como, mas sem caráter limitativo, um estado da captura, uma condição da captura, um tempo da condição, um ponto de origem e um destino da captura.
As capturas analógicas 1008 podem ser usadas para indicar qualquer parâmetro além de um limite baixo/alto. Por exemplo, um captura analógico 1008 pode indicar pelo menos um dentre uma condição de deterioração de balastro, um sinal de advertência de tempo de passagem fora de alcance, um trem com excesso de velocidade passando através de um cruzamento, uma condição de bateria baixa e um circuitoL de rastreamento intermitente. Esses dados são prontamente identificados por meio de um identificador único e mapeados em campos de dados únicos na MIB. Na realização exemplificativa, o captura analógico 1008 rastreia dados como, mas sem caráter lim itativo, um parâmetro da captura, um limite baixo, um limite alto, um tempo de condição, um ponto de origem e um destino da captura. Os sistemas e métodos descritos acima oferecem relatos solicitados e não solicitados de alarmes através de equipamento de estrada de ferro a fim'de notificar o pessoal da estrada de ferro sobre os problemas. As realizações da invenção implementam protocolos de lP para gerenciamento de rede, como SNMP em controladores de estrada de ferro baseados em processador ou outro equipamento de estrada de ferro. Com o uso dessés protocolos de lP, o equipamento de estrada de ferro, automaticamente, alerta o 5 pessoal da estrada de ferro de um problema, tal como uma luz apagada, um cruzamento falsamente ativado e um trilho partido, mas sem estar Iimitado aos mesmos. O alarme automático do equipamento de estrada de ferro usando protocolos baseados em IP permite a notificação mais rápida de problemas. As realizações da invenção oferecem notificação imediata, que facilita um tempo de resposta mais rápido, o que poderia levar à prevenção de um futuro acidente. Ainda, a equipe da estrada de ferro também pode usar os mesmos protocolos de lP para diagnosticar problemas, remotamente', antes de enviar responsáveis Iocais pela manutenção para resolvê-los. Com o uso de protocolos baseados em lP, o pessoal da estrada de ferro pode diagnosticar, remotamente, o problema, enquanto coleta estatística do equipamento. Com esse reconhecimento, o problema pode ser determinado remotamente e, em geral, isolado antes que um responsável pela manutenção seja enviado para o local de trabalho. Em conseqüência, as realizações da invenção facilitam tempos reduzidos para localizar e reparar falhas, desse modo, aumentando a eficiência das operações. Diagnósticos proativos também podem ser realizados para antecipar e predizer falhas e esses problemas podem ser corrigidos antes que ocorram. Esses protocolos também podem ser usados como um meio de gerenciamento de configuração de controladores de estrada de ferro baseados em processador.
Além disso, um responsável pela manutenção pode ser melhor preparado e equipado antes de se deslocar para o local. Isso facilita uma redução nos custos totais de manutenção, o que, correntemente, é uma despesa anual significativa para as estradas de ferro. Ainda,' algumas estradas de ferro estão enfrentando uma grande rotatividade ' da força de trabalho devido às aposentadorias iminentes.
Com uma força de trabalho menos habilitada, a quantidade decrescente de pessoal mais capacitado pode se"r transferida para centros de diagnóstico remotos, usando esses protocolos baseados em IP para localizar e solucionar problemas de uma localização única.
Além disso, as realizações da invenção permitem que as estradas de ferro estejam em conformidade com as regulamentações da FRA para fornecimento de um plano de gerenciamento de configuração de software para controladores críticos para a segurança.
Em conseqüência, as estradas de ferro têm um conhecimento particular e mais imediato dos problemas de todo o sistema.
Um efeito técnico de uma realização da invenção é definir estruturas de dados para cada dispositivo da estrada de ferro onde cada dispositivo da estrada de ferro preenche a estrutura de dados definida correspondente com dados que representam um estado do d ispositivo de estrada de ferro.
Ainda as estruturas de dados povoadas são recebidas por um dispositivo de computação remoto e analisadas para diagnosticar os dispositivos da estrada de ferro.
Uma realização da presente invenção inclui um ou mais meios
Iegíveis por computador, tendo componentes executáveis por computador para fornecimento de informação diagnóstica para equipamento de..estrada de ferro.
Os componentes incluem um componente de estrutura de dados, um componente de protocolo e um componente de interface.
O componente de estrutura de dados é para armazenamento de dados de estado em uma área da memória, com os dados de estado representando um estado de um dispositivo de estrada de ferro e o dispositivo de estrada de ferro estando associado com uma ferrovia.
O componente de protocolo é para gerar dados de comunicação, como uma função de um protocolo de gerenciamento de rede, dos dados de
V [ 16
W estado armazenados na área de memória pelo componente de estrutura de dados. Os dados de comunicação incluem os dados de estado formatados em um bloco de informação de gerenciamento. O componente de interface é para comunicação dos dados de comunicação gerados pelo componente de protocolo 5 do dispositivo de estrada de ferro para um dispositivo de computação, via o protocolo de gerenciamento de rede. O dispositivo de estrada de ferro está situado remotamente em relação ao dispositivo de computação. Adicionalmente, o dispositivo de computação analisa os dados de estado como uma função do bloco de informação de gerenciamento para monitorar o dispositivo de estrada de 10 ferro. Em outra realização, o dispositivo de estrada de ferro compreende um dispositivo vital para monitoração de segurança. Aqui, o componente de estrutura de dados, o componente de protocolo e o componente de interface são embutidos dentro do dispositivo vital, por exemplo, o meio legível por computador 15 ou armazenado no dispositivo vital. Em outra realização, um identificador de objeto no meio legíve! por computador está associado com o bloco de informação de gerenciamento. O identificador de objeto está associado, unicamente, com o dispositivo de estrada de ferro com relação a outros dispositivos da estrada de ferro.
20 Em outra realização, o meio legível por computador inclui um componente de sondagem para gerar os dados de estado através da sondagem, periodicamente, do dispositivo de estrada de ferro. Os dados de estado gerados compre.endem dados analógicos.
Ambiente Operacional Exemplificativo 25 Um dispositivo de computação ou computador, tal como aqui descrito, tem um ou mais processadores ou unidades de processamento e uma memória de sistema. O computador tem, tipicamente, pelo menos alguma forma de meio Iegível por computador. O meio legível por computador, que inclui bN 0 17
R r meios voláteis e não voláteis, meios removíveis e não removiveis, pode ser qualquer meio disponível que possa ser acessado pelo computador. À título de « exemplo e não de limitação, os meios legíveis por computador compreendem meio de armazenaniento em computador e meio de comunicação. O meio de » 5 armazenamento em computador inclui meios voIáteis e não voláteis, removíveis e não removiveis, implementados em qualquer método ou tecnologia para armazenamento de informação, tal como instruções legíveis por computador, estruturas de dados, módulos de programas ou outros dados. Por exemplo, meios de armazenamento de computador incluem dispositivos de memória 10 RAM, ROM, EEPROM, USB, memória flash ou outra tecnologia de memória, CD-ROM, discos digitais versáteis (DVD) ou outro armazenamento de disco óptico, cassetes magnéticos, fita magnética, armazenamento de disco magnético, outros dispositivos magnéticos de armazenamento, ou qualquer outro meio que possa ser usado para armazenar a informação desejada e que 15 possa ser acessado pelo computador. Os meios de comunicação, tipicamente, concretizam instruções, legíveis por computador, estruturas de dados, módulos de programas ou outros dados em um sinal de dados modulado, tal como uma onda portadora ou outro mecanismo de transporte e incluem qualquer meio de distribuição de informação. Aqueles habilitados na técnica estão familiarizados 20 com o sinal de dados modulado que tem uma ou mais de suas características ajustadas ou mudadas de maneira a codificar informação no sinal. Meios cabeados, como uma rede cabeada ou conexão cabeada direta e meios sem fio, como meios acústicos, de RF, infravermelhos e outros meios sem fio, são ' exemplos de meios de comunicação. As combinações de qualquer um dos 25 citados acima também estão incluídas dentro do escopo dos meios legíveis por computador. A memória do sistema inclui meio de armazenamento em computador na forma de memória removível e não removível, volátil e não
¥ 4 18 - voIátil. O computador pode operar em um ambiente de rede, usando conexões Iógicas a um ou mais computadores remotos, tais como um computador . remoto.
. Embora descritas em conexão com um ambiente de sistema de 5 computação exemplificativo, as realizações da invenção são operacionais com numerosos outros ambientes ou configurações de sistema de computação para fins gerais ou fins especiais. O ambiente do sistema de computação não é destinado a sugerir qualquer limitação quanto ao escopo de uso ou funcionalidade de qualquer aspecto da invenção. Além disso, o ambiente do 10 sistema de computação não deve ser interpretado como tendo quaíquer dependência ou exigência referente a qualquer um ou a uma combinação de componentes ilustrados no ambiente de operação exemplificativo. Exemplos de sistemas de computação, ambientes e configurações bem conhecidos, que podem ser adequados para uso com aspectos da invenção incluem, mas não 15 estão limitados aos mesmos, computadores pessoais, computadores de servidores, dispositivos portáteis ou laptops, sistemas multiprocessadores, sistemas baseados em microprocessadores, set-top boxes, eletrônicos programávêis pelo consumidor, telefones móveis, PCS de rede, minicomputadores, computadores principais, ambientes de computação 20 distribuída que incluem qualquer um dos sistemas ou dispositivos acima e Ii q a 4% As realizações da invenção podem ser descritas no contexto geral de instruções executáveis por computador, tais como módulos de programas, executados por um ou mais computadores ou outros dispositivos. As instruções 25 executáveis por computador podem ser organizadas em um ou mais componentes ou módulos executáveis por computador, tais como os componentès ilustrados na figura' 2. De um modo geral, os módulos de programas incluem, mas sem caráter limitativo, as rotinas, programas, objetòs,
À r 19
W \
W componentes e estruturas de dados que realizam tarefas particulares, ou implementam tipos de dados abstratos particulares. Aspectos da invenção > podem ser implementados com qualquer número e organização desses . componentes ou módulos. Por exemplo, os aspectos da invenção não estão 5 limitados às instruções específicas executáveis por computador ou aos componentes ou módulos específicos ilustrados nas figuras e aqui descritos.
Outras realizações da invenção podem incluir diferentes instruções ou componentes executáveis por computador, que tenham mais ou menos funcionalidade do que aqui ilustrado e descrito. Os aspectos da invenção 10 também podem ser postos em prática em ambientes de computação distribuída onde tarefas são realizadas através de dispositivos de processamento remotos, que são ligados através de uma rede de comunicações. Em um ambiente de computação distribuída, os módulos de programa podem estar localizados em meios de armazenamento em computador, locais e remotos, incluindo 15 dispositivo de armazenamento de memória. Em operação, um computador executa instruções executáveis por computador, tais como aquelas ilustradas nas figuras para implementar aspectos da invenção. As realizações aqui ilustradas e descritas constituem" meiòs 20 exemplificativos para definir estrLjturas de dados correspondentes a cada um da pluralidade de dispositivos de estrada de ferro, meio exemplificativo para analisar dados de estado recebidos dos dispositivos de estrada de ferro, para diagnosticar os dispositivos de estrada de ferro e meios exemplificativos para formatação de dados que representam um estado de um dispositivo de estrada 25 de ferro em uma estrutura de dados associada ao dispositivo de estrada de ferro. A ordem de execução ou desempenho das operações em realizáções' da invenção aqui ilustradas e descritas não é essencial, a menos que especificado de outro modo. lsto é, as operações podem' ser realizadas em h 0 20 qualquer ordem, a menos que especificado de outro modo, e as realizações da invenção podem incluir operações adicionais ou menos do que aquelas aqui divulgadas. Por exemplo, é considerado que a execução ou realização de uma operação particular antes, contemporaneamente com ou após outra operação 5 está dentro do escopo de aspectos da invenção. Quando da introdução de elementos de aspectos da invenção ou suas realizações, os artigos "um", "uma", "uns", "umas", "o", "a", "os", "as" e "dito" são destinados a indicar que há um ou mais dos elementos. Os termos "compreendendo", "incluindo" e "tendo" são destinados a indicar o caráter de 10 inclusão e' significam que podem haver outros elementos adicionais além daqueles elementos relacionados.
Tendo descrito aspectos da invenção em detalhes, será evidente que modificações e variações são possÍveis sem que se afaste do âmbito de aspectos da invenção, conforme definido nas reivindicações anexas. Como 15 várias mudanças poderiam ser feitas nas construções, produtos e métodos acima, sem que se afaste do âmbito de aspectos da invenção, é pretendido que toda a matéria contida na descrição acima e mostrada nos desenhos anexos seja interpretada como ilustrativa e não em um sentido de limitação-

Claims (14)

¥ d 1 W :W Reivindicações
1. MÉTODO PARA MONITORAR REMOTAMENTE
W EQUIPAMENTO DE ESTRADA DE FERRO, caracterizado por compreender os passos de: 5 definir uma estrutura de dados que corresponde a um ou mais de uma pluralidade de dispositivos de estrada de ferro (302) Iocalizados dentro de uma infra-estrutura de estrada de ferro (304), em que cada um dos dispositivos de estrada de ferro preenche a estrutura de dados definida correspondente com dados que representam um estado do dispositivo de estrada de ferro; 10 receber, através de um dispositivo de computação, via um protocolo de gerenciamento de rede (202), uma ou mais das estruturas de dados preenchidas dos dispositivos de estrada de ferro, em que o dito dispositivo de computação está situado remota dos dispositivos de estrada de ferro; e analisar os dados dentro das estruturas de dados recebidas para 15 diagnose dos dispositivos de estrada de ferro.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela estrutura de dados representar um bloco de informação de gerenciamento.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo protocolo de gerenciamento de rede (202) compreender o protocolo de 20 gerenciamento simples de rede (SNMP).
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos dados compreenderem um ou mais dos seguintes: dados de falha, dados de configuração, dados de segurança, parâmetros de operação, dados solicitados, dados não solicitados e uma representação digital de dados 25 analógicos dos dispositivos de estrada de ferro.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos dispositivos de estrada de ferro compreenderem um ou mais dos seguintes: uma locomotiva, um sistema de controle integrado, um controlador à margem da estrada, um controlador de cruzamentos (410), um dispositivo de . sinalização, máquina de comutação, monitoração de comutação ou sistema de controle, um sistema de inspeção de trens e um dispositivo de diagnóstico.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas estruturas de dados recebidas compreenderem um ou mais dos seguintes: uma captura SNMP discreta (1004), uma captura SNMP digital (1006) e uma captura SNMP analógica (1008).
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente a sondagem de cada um da pluralidade de dispositivos de estrada de ferro (302), em que cada um dos dispositivos preenche, em resposta à dita sondagem, a estrutura de dados definida correspondente com os dados que representam o estado do dispositivo e em que o recebimento das estruturas de dados preenchidas dos dispositivos compreende o recebimento, em resposta à dita sondagem, das estruturas de dados preenchidos dos dispositivos.
8. SISTEMA PARA MONITORAR REMOTAMENTE EQUIPAMENTO DE ESTRADA DE FERRO, caracterizado por compreender: uma área de memória (208) para armazenamento de uma estrutura de dados correspondente a um ou mais de uma pluralidade de dispositivos de estrada de ferro, em que a dita pluralidade de dispositivos de estrada de ferro está localizada dentro de uma infra-estrutura de estrada de ferro; e um processador configurado para executar instruções executáveis por computador para: receber, através de um dispositivo de computação, via um protocolo de gerenciamento de rede (202), dados de um ou mais dos dispositivos de estrada de ferro, em que os ditos dados recebidos são formatados formando a estrutura de dados que corresponde aos dispositivos de estrada de ferro, em que os ditos dados recebidos representam um estado dos dispositivos, em que o dito
J ' y 3
W dispositivo de computação (204) está situado remotamente aos dispositivos; e analisar os dados recebidos como uma função das e estruturas de dados correspondentes armazenados na área de memória (208) para identificar o estado.,dos dispositivos.
5
9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo dispositivo de computação (204) compreender um servidor de gerenciamento de rede (202), configurado para se comunicar, remotamente, com a pluralidade de dispositivos de estrada de ferro.
10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado 10 pelos dispositivos de estrada de ferro compreenderem dispositivos de diagnóstico à margem da estrada, cada um configurado para transmitir capturas de protocolo de gerenciamento simples de rede (SNMP), indicando um estado do dispositivo de diagnóstico à margem da estrada para o dispositivo de computação.
11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado 15 pelas capturas SNMP (402 e 404) compreenderem um ou mais dos seguintes: uma captura discreta (1004), um captura digital (1006) e uma captura analógica (1008).
12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelos dados recebidos dos dispositivos da estrada de ferro compreenderem um 20 ou mais dos seguintes parâmetros operacionais dos dispositivos da estrada de ferro: uma condição de deterioração de balastro, um sinal de advertência de tempo de pàssagem fora de alcance e um circuito de rastreamento intermitente.
13. SISTEMA, de acordo com a reivindicaçã'o 8, caracterizado por compreender adicionalmente: 25 um meio para definir as estruturas de dados que correspondem a cada um da pluralidade de dispositivos de estrada de ferro; um meio para análise dos dados dentro das estruturas de dados recebidas para diagnose dos dispositivos de estrada de ferro; e '
, $ E '
C 4 u e um meio para formatação de dados que representam um estado do dispositivo de estrada de ferro na estrutura de dados correspondente ao ~ dispositivo de estrada de ferro.
14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado 5 pela área de memória (208) adicionalmente armazenar uma estrutura de dados que corresponde a toda a pluralidade de dispositivos de estrada de ferro, em que a dita estrutura de dados corresponde a um bloco de informação de gerenciamento (102, 212, 214, 220, 222, 802 e 902) comum.
k L t 1/10 Fig. 1 lSO (,1)
ORG (3)
DOD (6)
INTERNET (1) DIRETÓRIO I I MGMT I |EXPER|MENTAL| I PRIVADO (1) I I (2) I l (3) I I (4) 1
EMPRESAS (1) 102 1 TRANSPORTE GE / (28914)
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~ ')'""J\.!:)!n:
q. t) g' 3/10 .€ ^ I- Fig. 3 DEFINIÇÃO DE UMA ESTRUTURA DE Y302
DADOS PARA CADA UM DOS DlSPOSlTlVOS DE ESTRADA DE FERRO LOCALIZAÇÃO DOS DlSPOSlTlVOS yl4
DE ESTRADA DE FERRO DENTRO
DE UMA INFRAESTRUTURA DE
ESTRADA FERRO GERAÇÃO DE DADOS DEESTADO |1/ 306
ATRAVÉS DE SONDAGEM PERIODICA DO
DISPOSITIVO DE ESTRADA DE FERRO
OU ATRAVÉS DA CRIAÇÃO DE UMA
CAPTURA 3¢ gj
ARMAZENAMENTO DE DADOS
DE ESTADO EM UMA ÁREA DE
MEMÓRIA GERAÇÃO DE DADOS DE 31io
COMUNICAÇÃO DE SNMP DOS
DADOS DE ESTADO .
ENVIO DOS DADOS DE 312
COMUNICAÇÃÓ DE SNMP DO DlSPOSlTlVO DE ESTRADA DE FERRO PARA UM DlSPOSlTIVO
DE COMPUTAÇÃO O DlSPOSlTlVO DE COMPUTAÇÃO ANALÍSA OS DADOS COMO UMA 314
FUNÇÃO DA MIB PARA DIAGNOSE DOS DlSPOSlTlVOS DE ESTRADA
DE FERRO l
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O 49 O è4 m Ln n """ lff fjj ;':,))\" I t! """" !1°" )1"° U) uj a 8 " G 1 Resumo "MÉTODO PARA MONITORAR REMOTAMENTE EQUIPAMENTO DE
ESTRADA DE FERRO E SISTEMA PARA MONITORAR REMOTAMENTE EQUIPAMENTO DE ESTRADA DE FERRO" 5 A invenção trata da monitoração e diagnose remota de dispositivos de estrada de ferro usando estruturas de dados definidas para cada um dos dispositivos de estrada de ferro. De acordo com uma realização da invenção, o método para monitorar remotamente equipamento de estrada de ferro compreende os passos de: definir uma estrutura de dados que corresponde a 10 um ou mais de uma pluralidade de dispositivos de estrada de ferro (302) localizados dentro de uma infra-estrutura de estrada de ferro (304), eni que cada um dos dispositivos de estrada de ferro preenche a estrutura de dados definida correspondente com dados que representam um estado do dispositivo de estrada de ferro; receber, através de um dispositivo de computação, via um 15 protocolo de gerenciamento de rede (202), uma ou mais das estruturas de dados preenchidas dos dispositivos de estrada de ferro, em que o dito dispositivo de computação está situado remota dos dispositivos de estrada de ferro; e analisar os dados dentro das estruturas de dados recebidas para diagnose dos dispositivos de estrada de ferro.
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