CN105292174B - 一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法 - Google Patents

一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法 Download PDF

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    • B61K9/06—Detectors for indicating the overheating of axle bearings and the like, e.g. associated with the brake system for applying the brakes in case of a fault by detecting or indicating heat radiation from overheated axles

Abstract

本发明公开了一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法，通过音频监听模块获取红外热轴音频通道线路信号特征，判定系统是否故障，故障发生时，监测终端与分析诊断设备进行通信，分析故障原因。该方法能实时监测红外线轴温探测系统的工作状态，状态异常时，及时判定故障发生在红外主机还是音频通道，厘清车辆部门和通信部门的责任，减少派遣员工，提高运维效率。

Description

一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法
技术领域
本发明涉及红外线轴温探测系统故障诊断领域，具体涉及一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法。
背景技术
铁路系统广泛采用红外线轴温探测系统对车辆轴温进行实时监控。系统主要由红外主机、音频通道和监测中心组成。红外主机由车辆部门维护，音频通道由通信部门维护。
红外线轴温探测系统红外主机分布广且处于野外无人值守环境，音频通道线路长且构成复杂，涉及两个部门，存在故障率较高、故障定位困难和责任难以界定等问题。
目前主要采用人工巡检方式进行日常运维，无法实时监测红外线轴温探测系统的工作状态，状态异常时，不能及时判定故障发生在红外主机还是音频通道，车辆部门和通信部门需要同时派遣员工进行现场排查，造成人员浪费。
此外，红外线轴温探测系统的通讯协议往往是不公开的，即使获取了红外热轴音频通道线路信号的解码数据，也不能得知数据含义，无法准确判断系统是否故障。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法，系统状态异常时，及时判定故障发生在红外主机还是音频通道，厘清车辆部门和通信部门的责任，减少派遣员工，提高运维效率。
本发明通过以下技术方案实现，
一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法，通过音频监听模块获取红外热轴音频通道线路信号特征判定系统状态，若判定系统故障发生时，监测终端与分析诊断设备进行通信，诊断故障原因。
红外线轴温探测系统主要由红外主机、音频通道和监测中心组成。红外热轴音频通道监视诊断系统由监测终端、分析诊断设备和监视诊断平台构成。监测终端部署在探测站，连接音频通道，对其进行监测；分析诊断设备部署在调度监测中心，接入音频通道，并与监控网络相连；监视诊断平台部署在监控机房，与监控网络相连。
作为上述技术方案的优选，监测终端与分析诊断设备均包括数据上传模块、音频诊断模块、音频监听模块；音频监听模块将红外主机监测信号单向传输至音频诊断模块，音频诊断模块同数据上传模块保持双向通信。
监测终端实时监听红外主机发出的音频信号，并据此判定红外主机状态。故障发生时，配合分析诊断设备完成检测分析工作，并将数据上传，协助其进行故障判定。
分析诊断设备实时监听红外主机发出的音频信号，并据此判定红外主机和音频通道状态。监听不到某红外主机正常音频信号时，发送诊断指令至对应监测终端，获取其监听的红外主机状态数据，判定红外主机和音频通道状态，并将分析结果上传至监视诊断平台。
音频监听模块由信号调理电路、FSK调制解调电路和主控制器组成，其中信号调理电路包括衰减电路、滤波电路、放大电路和整流电路。正常监听时，音频信号经信号调理电路后分为两路，一路直接进入主控制器，由其进行FFT运算，得出信号的峰峰值和频偏。另一路经FSK解调电路后再进入主控制器，由其进行FSK解码运算，得出信号的数据长度。最后将三者上传至监测终端或分析诊断设备的中央处理器，由其判定是否故障。作为上述技术方案的优选，所述红外热轴音频通道线路信号特征包括红外热轴音频通道线路信号的峰峰值、频偏和数据长度。
作为上述技术方案的优选，使用快速傅立叶变换(FFT)处理采样数据，获取红外热轴音频通道线路信号的峰峰值和频偏。
作为上述技术方案的优选，通过频移键控(FSK)解码运算获取红外热轴音频通道线路信号的数据长度。
作为上述技术方案的优选，设定所述峰峰值范围，设定所述频偏范围，设定所述数据长度为定值，以此为三个条件，有两个或三个条件不满足时，判定系统故障。
作为上述技术方案的优选，故障发生时，具体的工作流程如下：
(1)启动分析诊断设备的监测程序；
(2)判断分析诊断设备是否收到来自红外主机的有效报文；
(3)如果收到来自红外主机的有效报文，刷新上一次收到有效报文的时间戳，判定红外主机和音频通道状态正常，转到步骤(12)；
(4)如果没有收到来自红外主机的有效报文，判断当前与上次收到有效报文的时间差是否大于预设的上传周期；
(5)如果当前与上次收到有效报文的时间差大于上传周期，发送诊断指令至监测终端，转到步骤(7)；
(6)如果当前与上次收到有效报文的时间差不大于上传周期，转到步骤(2)；
(7)判断分析诊断设备是否收到来自监测终端的回复报文；
(8)如果收到来自监测终端的回复报文，判定音频通道状态正常，根据报文内容判断红外主机状态，转到步骤(12)；
(9)如果没有收到来自监测终端的回复报文，判断当前与发送诊断指令的时间差是否大于预设的诊断周期；
(10)如果当前与发送诊断指令的时间差大于诊断周期，判断音频通道状态异常，转到步骤(12)；
(11)如果当前与发送诊断指令的时间差不大于诊断周期，转到步骤(7)；
(12)将红外主机和音频通道状态上传至监视诊断平台，转到步骤(2)。
作为上述技术方案的优选，若判定系统正常时，监测终端和分析诊断设备只监听红外热轴音频通道线路，不向其中发送信号。
有益效果：
本发明实时监测红外线轴温探测系统的工作状态，状态异常时，及时判定故障发生在红外主机还是音频通道，厘清车辆部门和通信部门的责任，减少派遣员工，提高运维效率。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是本发明监测终端结构框图；
图3是本发明分析诊断设备结构框图；
图4是本发明音频监听模块结构框图；
图5是本发明系统工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以某铁路局红外线轴温探测系统为例，系统主要由红外主机、音频通道和监测中心组成，红外主机由车辆部门维护，音频通道由通信部门维护。目前主要采用人工巡检方式进行日常运维，无法实时监测红外线轴温探测系统的工作状态。
红外线轴温探测系统状态异常时，不能及时判定故障发生在红外主机还是音频通道，车辆部门和通信部门需要同时派遣员工进行现场排查，造成人员浪费。为分析和解决上述问题，现采用本发明技术方案。
如图1所示，红外热轴音频通道监视诊断系统由监测终端、分析诊断设备和监视诊断平台构成。监测终端部署在探测站，连接音频通道，对其进行监测；分析诊断设备部署在调度监测中心，接入音频通道，并与监控网络相连；监视诊断平台部署在监控机房，与监控网络相连。
如图2所示，监测终端通过国际电信联盟(CCITT)标准协议，实时监听红外主机发出的音频信号，并据此判定红外主机状态。故障发生时，配合分析诊断设备完成检测分析工作，并将数据上传，协助其进行故障判定。
如图3所示，分析诊断设备通过CCITT标准协议，实时监听红外主机发出的音频信号，并据此判定红外主机和音频通道状态。监听不到某红外主机正常音频信号时，发送诊断指令至对应监测终端，获取其监听的红外主机状态数据，判定红外主机和音频通道状态，并将分析结果上传至监视诊断平台。
如图4所示，音频监听模块由信号调理电路、FSK调制解调电路和主控制器组成，其中信号调理电路包括衰减电路、滤波电路、放大电路和整流电路。
正常监听时，音频信号经信号调理电路(优选的，包括顺次连接的衰减电路、滤波电路、放大电路、整形电路)后分为两路，一路直接进入主控制器，由其进行FFT运算，得出信号的峰峰值和频偏。另一路经FSK解调电路后再进入主控制器，由其进行FSK解码运算，得出信号的数据长度。最后将三者上传至监测终端或分析诊断设备的中央处理器，由其判定是否故障。
本实施例中，正常状态下，红外主机信号的峰峰值为100±5mV，低频频率为1300±5Hz，高频频率为2100±5Hz，数据长度为50字节。设定峰峰值范围为±15mV，低高频频偏范围均为±30Hz，数据长度不可变，以此为三个条件。有两个或三个条件不满足时，判定系统故障。
故障诊断时，主控制器接收分析诊断设备中央处理器的诊断指令或监测终端中央处理器的回复指令，对其进行FSK编码运算，再经FSK调制电路处理后，成为可传输的FSK信号。
如图5所示，本实施例的工作流程如下：
(1)启动分析诊断设备的监测程序；
(2)判断分析诊断设备是否收到来自红外主机的有效报文；
(3)如果收到来自红外主机的有效报文，刷新上一次收到有效报文的时间戳，判定红外主机和音频通道状态正常，转到步骤(12)；
(4)如果没有收到来自红外主机的有效报文，判断当前与上次收到有效报文的时间差是否大于1s(预设的上传周期)；
(5)如果当前与上次收到有效报文的时间差大于1s，发送诊断指令至监测终端，转到步骤(7)；
(6)如果当前与上次收到有效报文的时间差不大于1s，转到步骤(2)；
(7)判断分析诊断设备是否收到来自监测终端的回复报文；
(8)如果收到来自监测终端的回复报文，判定音频通道状态正常，根据报文内容判断红外主机状态，转到步骤(12)；
(9)如果没有收到来自监测终端的回复报文，判断当前与发送诊断指令的时间差是否大于2s(预设的诊断周期)；
(10)如果当前与发送诊断指令的时间差大于2s，判断音频通道状态异常，转到步骤(12)；
(11)如果当前与发送诊断指令的时间差不大于2s，转到步骤(7)；
(12)将红外主机和音频通道状态上传至监视诊断平台，转到步骤(2)。
综上所述，本发明实时监测红外线轴温探测系统的工作状态，状态异常时，及时判定故障发生在红外主机还是音频通道，厘清车辆部门和通信部门的责任，减少派遣员工，提高运维效率。
所属领域技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过电路设定或软件编程来指令相关的硬件来完成的。基于本发明公开的内容，所属领域的技术人员可以通过常规手段实现所述电路设定或软件编程。本发明的创新点在于整体的方案设计，具体的程序实现不应视为对本发明的限制。
本发明已通过上述实施例及其附图说明清楚，在不背离本发明精神和实质的情况下，所属领域的技术人员可根据本发明做出相应变化和修正，这些变化和修正都属于本发明权利要求的保护范围。
本发明未涉及方法均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法，其特征在于，通过音频监听模块获取红外热轴音频通道线路信号特征判定系统状态，若判定系统故障发生时，监测终端与分析诊断设备进行通信，诊断故障原因；故障发生时，具体的工作流程如下：
(1)启动分析诊断设备的监测程序；
(2)判断分析诊断设备是否收到来自红外主机的有效报文；
(3)如果收到来自红外主机的有效报文，刷新上一次收到有效报文的时间戳，判定红外主机和音频通道状态正常，转到步骤(12)；
(4)如果没有收到来自红外主机的有效报文，判断当前与上次收到有效报文的时间差是否大于预设的上传周期；
(5)如果当前与上次收到有效报文的时间差大于上传周期，发送诊断指令至监测终端，转到步骤(7)；
(6)如果当前与上次收到有效报文的时间差不大于上传周期，转到步骤(2)；
(7)判断分析诊断设备是否收到来自监测终端的回复报文；
(8)如果收到来自监测终端的回复报文，判定音频通道状态正常，根据报文内容判断红外主机状态，转到步骤(12)；
(9)如果没有收到来自监测终端的回复报文，判断当前与发送诊断指令的时间差是否大于预设的诊断周期；
(10)如果当前与发送诊断指令的时间差大于诊断周期，判断音频通道状态异常，转到步骤(12)；
(11)如果当前与发送诊断指令的时间差不大于诊断周期，转到步骤(7)；
(12)将红外主机和音频通道状态上传至监视诊断平台，转到步骤(2)。
2.根据权利要求1所述的一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法，其特征在于，所述红外热轴音频通道线路信号特征包括红外热轴音频通道线路信号的峰峰值、频偏和数据长度。
3.根据权利要求2所述的一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法，其特征在于，通过FFT运算处理采样数据，获取红外热轴音频通道线路信号的峰峰值和频偏。
4.根据权利要求2所述的一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法，其特征在于，通过FSK解码运算获取红外热轴音频通道线路信号的数据长度。
5.根据权利要求2所述的一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法，其特征在于，设定所述峰峰值范围，设定所述频偏范围，设定所述数据长度为定值，以此为三个条件，有两个或三个条件不满足时，判定系统故障。
6.根据权利要求1所述的一种基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断方法，其特征在于，若判定系统正常时，监测终端和分析诊断设备只监听红外热轴音频通道线路，不向其中发送信号。
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