CN104309613A

CN104309613A - 一种基于3g平台的机车信息采集与监管系统

Info

Publication number: CN104309613A
Application number: CN201410505944.4A
Authority: CN
Inventors: 杨永辉; 李志刚; 曲强; 高闯; 李长昕; 刘宇; 王晓宇; 迟涛; 吴文波; 徐少川
Original assignee: ANSHAN HAIHUI AUTOMATION Co Ltd; University of Science and Technology Liaoning USTL
Current assignee: ANSHAN HAIHUI AUTOMATION Co Ltd; University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: CN104309613B

Abstract

本发明涉及一种基于3G平台的机车信息采集与监管系统，包括车载装置子系统、数据监管中心子系统，车载装置子系统进行发动机转速信号转换、行进速度信号转换及显示、机车系统计时、行车时间计量、怠速状态的判断、怠速时间的计量、怠速状态信息监控、行车速度实时监控与记录、超速报警，并将上述各项信息通过无线远程传输到数据监管中心子系统；数据监管中心子系统通过车载装置子系统接收各机车车载装置子系统所发送的数据，并将数据进行解析和入库。优点是：实现了机车的怠速状态和行车状态的监控功能，与同期数据的比较功能，采集各操作人员的值班数据信息。便于对机车的实时数据采集并且进行监管，提高了机车运行的可靠性。

Description

一种基于3G平台的机车信息采集与监管系统

技术领域

本发明涉及一种基于3G平台的机车信息采集与监管系统。

背景技术

机车作为铁路运输的关键组成部分，其运行状态的质量关系着整个铁路运输系统的质量。目前，实现各机车每日每次怠速时长和行车里程及时长功能，仍处于手工操作阶段，大部分需要机车的操作人员依靠经验现场操作记录，这样并不能把机车每时每刻的关键参数都记录下来，运行数据不全，难以实现日后的数据分析。另外，操作人员使用纸质记录，费时费力，而且纸质登记的内容不清楚，容易被忽略或看错，造成失误；采用人工管理，执行过程中主要依靠操作人员的个人素质及规章制度保证机车的信息采集、维护安全，一旦有员工疏忽大意极易造成操作的混乱、这种情况在交接班时表现更明显，出现安全隐患。传统的方法往往是花费了大量人力物力之后，仍然存在操作的失误。造成机车运行的不安全性，增加了事故的发生率。因而，有机车的单位非常需要那种类似飞机上“黑匣子”的监测记录系统，这也是实现质量管理现代化的关键组成部分。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于3G平台的机车信息采集与监管系统，通过实时记录各机车每次怠速信息和行车信息，并借助后台管理系统把机车每时每刻的关键参数都记录下来，为日后的数据分析留下依据，并将各班组同期运行状态的比较。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于3G平台的机车信息采集与监管系统，包括车载装置子系统、数据监管中心子系统，车载装置子系统进行发动机转速信号转换、行进速度信号转换及显示、机车系统计时、行车时间计量、怠速状态的判断、怠速时间的计量、怠速状态信息监控、行车速度实时监控与记录、超速报警，并将上述各项信息通过无线远程传输到数据监管中心子系统；数据监管中心子系统通过车载装置子系统接收各机车车载装置子系统所发送的数据，并将数据进行解析和入库，然后实时监管机车上传数据，一旦发现有机车超速现象则立即自动报警，提醒监管人员进行相应的处理；提供对各机车每天每次的怠速时长和行车时长及里程信息的查询，提供不同时间段内机车怠速时长、行车时长和里程以及停车时长的统计及统计报表的打印输出；提供历史同期数据比较的相关结果；提供数据自动备份功能和灾难恢复功能；

所述的车载装置子系统包括发动机转速信号处理模块、行车速度信号处理模块、机车内部计时模块、机车行车速度信号前置保护模块、机车行车里程和时长计量模块、机车怠速状态判断模块、机车怠速时长计量模块、机车超速报警和记录模块、机车行车和怠速信息无线远程传输模块；

发动机转速信号处理模块，对发动机转速电压信号跟随以及转速电压信号滞回比较；

行车速度信号处理模块，发送行车速度信号；采用数字式传感器测取液传车的运行速度，通过GPS模块获取机车行驶速度，并且采集机车地理位置信息；

机车内部精确计时模块，通过GPS模块对系统时钟提供精准授时；

机车行车速度信号前置保护模块，用于发动机转速和行车速度电压信号隔离及钳位；

机车行车里程和时长计量模块，根据机车行车速度信号对机车行车时间长度和行走里程进行计量；

机车怠速状态判断模块，依据发动机转速信号和行车速度信号共同判断机车是否处于怠速状态；

机车怠速时长计量模块，依据机车怠速状态判断模块的判断对机车每天每次怠速时间长度进行精确计量；

机车超速报警和记录模块，对机车超速信息进行即时报警并形成记录；

机车行车和怠速信息无线远程传输模块，将各机车记录的行车信息和怠速信息通过无线远程传输到数据监管中心子系统；

所述的数据监管中心子系统包括机车怠速信息及行车信息实时接收模块、机车怠速及行车状态解析及入库模块、机车每日每次怠速信息查询和统计模块、机车每日每次行车信息查询和统计模块、负责机车各班组各片区怠速的信息同期比较情况查询和统计模块、机车超速自动报警及处警信息查询模块、机车怠速及行车信息无线发布模块、数据库对象管理模块、数据库数据自动备份及灾难恢复模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

实现了机车的怠速状态和行车状态的监控功能，与同期数据的比较功能，采集各操作人员的值班数据信息等。便于对机车的实时数据采集并且进行监管，提高了机车运行的可靠性，安全性能好；减少了人力物力的浪费，污染小，绿色环保。本发明适用性、可移植性强，可广泛用于机车状态的实时数据采集及监管系统。具体优点为：

1)取消了操作人员的手工记录，避免了相关人员由于疏忽大意或者字迹不清而造成的操作失误，降低了事故的发生率，同时减少了人力物力的浪费。

2)实时采集记录，将会全面反映机车在怠速和运行过程中的实际工作状态，对于机车信息的采集和监管意义重大。

3)后台监管人员可以实时监管机车上传数据，监测超速现象并自动报警，提醒后台监管人员进行相应的处理。

4)把机车上具有独立功能的各个智能模块通过网络连接起来。这样既便于机车运行情况的集中监测和管理，又分散了机车的控制与管理功能，同时减少了机车上的布线数量，提高了机车运行的可靠性。

附图说明

图1是车载装置子系统功能结构图。

图2是数据监管中心子系统功能结构图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1-图2，基于3G平台的机车信息采集与监管系统，包括车载装置子系统、数据监管中心子系统，车载装置子系统包括发动机转速信号处理模块、行车速度信号处理模块、机车内部计时模块、机车行车速度信号前置保护模块、机车行车里程和时长计量模块、机车怠速状态判断模块、机车怠速时长计量模块、机车超速报警和记录模块、机车行车和怠速信息无线远程传输模块；

各功能模块功能如下：

1)机车柴油发动机转速信号处理模块。实现柴油发动机转速电压信号跟随功能以及转速电压信号滞回比较功能。

2)机车行车速度信号处理模块。由于目前液传车行车速度信号输出为模拟信号，导致在低速运行时因外界干扰导致测量误差较大，因此建议采用数字式传感器测取液传车的运行速度，从而提高机车行驶速度的精度。同时借助GPS模块获取机车行驶速度，并且采集机车地理位置信息从而为将来GIS系统提供基础数据。

3)机车内部精确计时模块。通过GPS模块对系统时钟提供精准授时功能。

4)机车行车速度和柴油发动机速度信号前置保护模块。实现发动机转速和行车速度电压信号有效隔离及钳位的功能。

5)机车行车里程和时长计量模块。根据机车行车速度信号对机车每天每次行车时间长度和行走里程进行精确计量。

6)机车怠速状态判断模块。依据机车柴油发动机转速信号和机车行车速度信号共同判断机车是否处于怠速状态。

7)机车怠速时长计量模块。依据机车怠速状态判断信号对机车每天每次怠速时间长度进行精确计量。

8)机车超速报警和记录模块。对机车每日每次超速信息进行即时报警并形成记录。

9)机车行车和怠速信息无线远程传输模块。将各机车记录的行车信息和怠速信息借助无线远程传输模块实时进行数据发送。

数据监管中心子系统功能包括：机车怠速信息及行车信息实时接收模块、机车怠速及行车状态解析及入库模块、机车每日每次怠速信息查询和统计模块、机车每日每次行车信息查询和统计模块、各机车各班组各片区怠速信息同期比较情况查询和统计模块、机车超速自动报警及处警信息查询模块、机车怠速及行车信息无线发布模块、数据库对象管理模块、数据库数据自动备份及灾难恢复模块。为确保数据监管中心子系统能够正常运行，需建立各数据库对象，并对存储数据进行本地备份以及数据恢复的功能。

为了实现各机车每日每次怠速时长和行车里程及时长功能需求，首先需要获取机车怠速信号，即柴油发动机上传感器输出的电压信号，经过采集、隔离、转换和前置处理之后，由此判断机车是否处于发动机启动状态。此外还需要获取机车的行车速度信号(轴动信号)，其中电力传动机车行车速度信号为数字信号，而液压传动机车行车速度信号原为模拟信号，现亦改为数字信号，在处理前需要进行信号的隔离和电压变换，进而可以确定机车行车速度。然后依据机车速度信号与机车柴油发动机转速信号共同判断机车是处于怠速状态抑或是行车状态，并对上述这两种状态维持时间进行精确计时。同时将机车的行车速度实时显示出来，并在机车超速行驶时自动报警。上述数据均形成记录并经过3G模块进行无线远程实时传输。

通过数据监管中心子系统接收程序负责接收各机车车载装置子系统所发送的数据，并将数据进行解析和入库，然后由数据监控程序负责实时监管机车上传数据，一旦发现有机车超速现象则立即自动报警，提醒后台监管人员进行相应的处理。此外，后台数据管理程序为管理人员提供对各机车每天每次的怠速时长和行车时长及里程信息的查询，同时提供不同时间段内机车怠速时长、行车时长和里程以及停车时长的统计及统计报表的打印输出。此外，系统还提供历史同期数据比较的相关结果。最后，为保障系统的数据可靠性和安全性，系统提供数据自动备份功能和灾难恢复功能，防止因意外导致数据库崩溃而使系统数据丢失。

见如下各表，主要包括机车数据字典表、机车怠速信息记录表、机车行车信息记录表、机车怠速状态每日统计信息表、机车行车状态每日统计信息表、机车停车状态每日统计信息表、机车运行统计信息数据表。

机车数据字典表：

字段名称	中文含义	类型	长度
				vehicle_no	机车编码	varchar	10
vehicle_operator	操作员姓名	varchar	20
				vehicle_type	机车类型	varchar	16
vehicle_speedlimit	机车限速	varchar	10
				vehicle_location	机车工作路段	varchar	20
vehicle_memo	备注信息	varchar	20

机车怠速信息记录表：

字段名称	中文含义	类型	长度
				vehicle_no	机车编码	varchar	10
record_date	怠速状态发生日期	varchar	10
				record_time	怠速状态发生时间	varchar	8
idle_time	怠速状态时间长度	varchar	6
				idle_memo	怠速状态备注	varchar	20

机车行车信息记录表：

字段名称	中文含义	类型	长度
				vehicle_no	机车编码	varchar	10
record_date	行车状态发生日期	varchar	10

record_time	行车状态发生时间	varchar	8
				travel_time	行车状态时间长度	varchar	6
travel_memo	行车状态备注	varchar	20

机车怠速状态每日统计信息表：

字段名称	中文含义	类型	长度
				vehicle_no	机车编号	varchar	10
record_date	怠速状态统计日期	varchar	10
				statistics_time_bucket	怠速每日时间统计	varchar	7
statistics_memo	备注	varchar	20

机车行车状态每日统计信息表：

机车停车状态每日统计信息表：

机车运行统计信息数据表：

字段名称	中文含义	类型	长度
				vehicle_no	机车编号	varchar	10
begin_date	怠速状态统计日期	varchar	10
				Begin_time	怠速状态统计时间	varchar	8
Shift_name	班次名称	varchar	4
				Run_time_numeric	运行时长	numeric(9,3)
Run_distiance_numeric	运行里程	numeric(9,3)

Claims

1.一种基于3G平台的机车信息采集与监管系统，其特征在于，包括车载装置子系统、数据监管中心子系统，车载装置子系统进行发动机转速信号转换、行进速度信号转换及显示、机车系统计时、行车时间计量、怠速状态的判断、怠速时间的计量、怠速状态信息监控、行车速度实时监控与记录、超速报警，并将上述各项信息通过无线远程传输到数据监管中心子系统；数据监管中心子系统通过车载装置子系统接收各机车下位机所发送的数据，并将数据进行解析和入库，然后实时监管机车上传数据，一旦发现有机车超速现象则立即自动报警，提醒监管人员进行相应的处理；提供对各机车每天每次的怠速时长和行车时长及里程信息的查询，提供不同时间段内机车怠速时长、行车时长和里程以及停车时长的统计及统计报表的打印输出；提供历史同期数据比较的相关结果；提供数据自动备份功能和灾难恢复功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于3G平台的机车信息采集与监管系统，其特征在于，所述的车载装置子系统包括发动机转速信号处理模块、行车速度信号处理模块、机车内部计时模块、机车行车速度信号前置保护模块、机车行车里程和时长计量模块、机车怠速状态判断模块、机车怠速时长计量模块、机车超速报警和记录模块、机车行车和怠速信息无线远程传输模块；

机车怠速状态判断模块，依据发动机转速信号和行车速度信号共同判定机车是否处于怠速状态；

机车怠速时长计量模块，依据机车怠速状态判断模块的判定对机车每天每次怠速时间长度进行精确计量；

机车行车和怠速信息无线远程传输模块，将各机车记录的行车信息和怠速信息通过无线远程传输到数据监管中心子系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于3G平台的机车信息采集与监管系统，其特征在于，所述的数据监管中心子系统包括机车怠速信息及行车信息实时接收模块、机车怠速及行车状态解析及入库模块、机车每日每次怠速信息查询和统计模块、机车每日每次行车信息查询和统计模块、负责机车各班组各片区怠速的信息同期比较情况查询和统计模块、机车超速自动报警及处警信息查询模块、机车怠速及行车信息无线发布模块、数据库对象管理模块、数据库数据自动备份及灾难恢复模块。