CN106908166A - 一种铁路车辆关键部件动态测温系统和动态测温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路车辆关键部件动态测温系统和动态测温方法,属于铁路车辆安全运行监测领域;所述的动态测温系统包括:无源测温电子标签,射频天线和读出器主机;监控软件和复示管理终端软件;中心服务器、复示决策终端服务器和移动手持复示终端;所述的动态测温方法为:射频天线接收无源测温电子标签的数据,并通过读出器主机控制和汇聚,传输到中心服务器上和复示决策终端服务器,运行监控软件和复示管理终端软件,对数据分析处理,通过深度数据模型进行相关计算;并根据不同的预警决策模型,进行分级预警决策,输出结果通过移动手持复示终端复示;本发明维护简单方便,安全可靠,无需人工干预,在运动中传输数据,实时动态的监测系统。
Description
技术领域
本发明属于铁路车辆安全运行监测领域,具体是一种铁路车辆关键部件动态测温系统和动态测温方法。
背景技术
铁路车辆每天服务时间较长,站点停靠时间短,列车运行过程中转向架系统、牵引传动装置、制动装置、空调系统、电气设备及供电系统等各关键部件的温度异常变化难以实现实时监控。同时,安全性与可靠性也是动车组列车车载电气设备安全保障的重要环节,因为电气设备中的触头和接头接触不良而造成的长期承载大电流、触头老化等问题致使其电阻增大,继而长时间发热引起的故障,是设备安全中的一个重要隐患。
为尽可能地避免此类事故的发生,监控电气设备、触头和接头的温度状态尤为重要。有源测温传感器需要外部能源,要么需要布线,要么需要定期更换电池,对生产作业的影响较大,也存在一定的危险性;许多位置并不适合采用,温度贴纸则局限性更大。
发明内容
本发明针对现有的铁路车辆对关键部件进行测温的方式,导致故障率高、时效性弱,监控工作效率低下,致使车辆的运行存在重大安全隐患的问题,提出了一种铁路车辆关键部件动态测温系统和动态测温方法;
关键部件包括电气化设备、转向架、齿轮箱、联轴器、牵引传动装置、制动装置、发电机、车轮车轴和空调系统等发热位置。
一种铁路车辆关键部件动态测温系统包括:温度采集模块,接收模块,处理模块和软件程序。
温度采集模块主要是无源测温电子标签,具有全球唯一的识别号,内嵌温度传感器,实时监测物体表面的温度数据;
接收模块包括读出器设备,读出器设备包括射频天线和读出器主机;
软件程序包括监控软件和复示管理终端软件;
处理模块包括中心服务器、复示决策终端服务器和移动手持复示终端;中心服务器加载监控软件,主要用于存储温度及监测部件的相关信息;复示决策终端服务器上加载复示管理终端软件;移动手持复示终端,用于实时查看各监测点的温度数据和监测结果。
所述的动态测温系统各部件之间的连接关系如下:
在铁路车辆的各关键部件分别部署无源测温电子标签,射频天线部署在无源测温电子标签的辐射范围内,发射微波信号以及接收无源测温电子标签发出的数据;并通过射频线缆将数据发送到读出器主机,读出器主机用于控制多个射频天线的工作和汇聚数据,并将数据传输到部署在监控调度室内的中心服务器上,中心服务器上运行监控软件,用于控制读出器设备的工作状态,以及监控无源测温电子标签、读出器设备之间的通讯;并解析数据报文,将采集到的温度数据对应存入数据库;
同时在监控调度室内还部署了复示决策终端服务器,在该服务器上运行复示管理终端软件,对采集到的数据分析处理,通过深度数据模型进行相关计算;并根据不同的预警决策模型,进行分级预警决策,输出结果通过移动手持复示终端复示;
一种铁路车辆关键部件的动态测温方法,具体步骤如下:
步骤一、针对被监测的铁路车辆关键部件,根据所处的环境和形状安装部署系统的各部件;
具体安装包括:在铁路车辆的各个关键部件上部署安装无源测温电子标签,在标签辐射范围内安装射频天线和读出器主机;同时在监控调度室内安装部署中心服务器和复示决策终端服务器;在中心服务器部署监控软件;在复示决策终端服务器部署复示管理终端软件。
步骤二、对动态测温系统进行上电,运行系统硬件设备和软件程序。
步骤三、无源测温电子标签实时监测各关键部件的温度,温度数据被射频天线无线采集;
步骤四、射频天线将采集到的温度数据经读出器主机汇总后,传输到监控调度室;
每一列车上的射频天线将采集到的本车的实时数据经过读出器主机进行汇聚,并传输到中心服务器。
步骤五、监控调度室的中心服务器上运行监控软件,监控无源测温电子标签、读出器设备之间的通讯;并解析数据报文,将采集到的温度数据对应存入数据库;
步骤六、监控调度室的复示管理终端软件对采集到的温度数据进行智能处理分析,对所有运行动车组的温度数据实时监测、异常高温自动报警、温度数据历史追踪、温度趋势预警等进行智能决策,并将结果发送到移动手持复示终端进行查看。
步骤七、根据设置的数据采集周期,自动重复步骤三到步骤六,达到关键部件温度实时动态监测。
本发明的优点在于:
1)、一种铁路车辆关键部件动态测温系统,现场安装维护简单,方便,安全可靠,可实时动态的监测系统,无需人工干预。
2)、一种铁路车辆关键部件动态测温系统,与被测物体直接接触,精度较高,不易受到环境影响。
3)、一种铁路车辆关键部件动态测温系统,采用无源电子标签测温,无需供电,寿命长,同时避免了有源测温内置电池带来的其它影响和风险。
4)、一种铁路车辆关键部件动态测温系统,电子标签外形及安装方式多样,可满足不同环境的温度监测。
5)、一种铁路车辆关键部件动态测温方法,可在运动中传输数据,具有实时性强,性价比高和安全可靠等优点。
附图说明
图1为发明一种铁路车辆关键部件动态测温系统的总体结构图;
图2为本发明一种铁路车辆关键部件动态测温方法的原理图;
图3为本发明一种铁路车辆关键部件动态测温方法的流程图。
具体实施例
下面结合附图对本发明的具体实施方法进行详细说明。
本发明结合温度传感器技术、无源射频识别技术、自动化控制技术、模式识别技术、数据库技术以及Web程序开发技术,实现对铁路车辆关键部件温度的动态采集和监测;
如图1所示,本发明所述的关键部件包括电气化设备、转向架、齿轮箱、联轴器、牵引传动装置、制动装置、发电机、车轮车轴和空调系统等发热位置。
一种铁路车辆关键部件动态测温系统,包括:温度采集模块,接收模块,处理模块和软件程序。
温度采集模块主要是便携式无源测温电子标签;无源标签紧贴被测部件部署,首先是一个无源电子标签,每个电子标签具有全球唯一的识别号,无法修改、无法仿造,为物品标识的唯一性提供了安全。其次,它内嵌温度传感器,具有测温功能,可以实时监测物体表面的温度数据。电子标签安装在被标识或管理的物体上,一旦标签受微波信号激励而工作时,即可向外发送包括温度数据的信息。再次,标签形状和材质的设计可以根据被测物体环境不同而不同,例如部署在电源线接头标签的设计是柔性、透明的塑料标签;而部署在车轴处标签的设计是弧形的金属标签。
接收模块包括读出器设备,读出器设备包括射频天线和读出器主机;通过射频线缆连接两部分。其中,射频天线部署在便携式无源测温电子标签的辐射范围内,用于无线发射微波信号和无线接收标签发出的数据,数据内容包括唯一识别号、温度数据和其它负载数据。射频天线通过射频线缆将数据发送到另一端的读出器主机,读出器主机用于控制多个射频天线的工作和汇聚数据,并将汇聚数据用规定的报文格式传输到处理模块。
处理模块包括中心服务器、复示决策终端服务器和移动手持复示终端;处理模块是软件程序的载体,软件程序包括监控软件和复示管理终端软件。
中心服务器部署在监控调度室,主要用于存储温度及周边相关数据;相关数据包括监测部件的相关信息,包括设备型号、设备生产厂家、设备维修等信息。同时中心服务器是监控软件运行的载体,对标签的读取周期、读出器设备的工作状态进行控制和监控。加载监控软件,主要用于存储温度及监测部件的相关信息;
监控软件:控制读出器设备工作;监控电子标签、读出器设备之间的通讯;解析数据报文,并将采集到的温度数据对应存入数据库;
复示决策终端服务器部署在监控调度室,是复示管理终端软件、数据深度处理模型和预警决策模型的运行载体。
复示管理终端软件:分析处理采集到的数据,通过深度数据模型对数据进行相关计算;模型参数包括历史数据、部件位置、出厂时间、运行时间、当前环温、历史环温等,并输出运输结果;根据不同的预警模型,对相关数据进行分级预警决策;将处理结果通过移动手持复示终端进行结果复示。
移动手持复示终端,选用便携式手持机,用于实时查看各监测点的温度数据和监测结果。
所述的动态测温系统各部件之间的连接关系:在铁路车辆的各关键部件车体供配电系统、转向架系统、牵引传动装置和制动装置等分别部署贴片式的无源测温电子标签来持续采集温度数据,射频天线部署在无源测温电子标签的辐射范围内,发射微波信号以及接收无源测温电子标签发出的数据;并通过射频线缆将数据发送到读出器主机,读出器主机用于控制多个射频天线的工作和汇聚数据,并将数据传输到部署在监控调度室内的中心服务器上,中心服务器上运行监控软件,通过智能决策系统控制读出器设备的工作状态,以及监控无源测温电子标签、读出器设备之间的通讯;并解析数据报文,将采集到的温度数据对应存入数据库;
同时在监控调度室内还部署了复示决策终端服务器,在该服务器上运行复示管理终端软件,对采集到的数据分析处理,通过深度数据模型进行相关计算;并根据不同的预警决策模型,进行分级预警决策,输出结果通过移动手持复示终端复示;
一种铁路车辆关键部件的动态测温方法,如图2所示,首先,对监测点部件的温度进行实时动态温度数据采集;温度数据通过在车底转向架系统,牵引传动装置和制动装置等各关键部件安装贴片式的温度传感器来持续采集;采集到的数据通过RFID无线通讯技术传输到部署在列车上的集中车内数据接收,处理装置;每一列车采集到的数据通过动车组车载无线通讯系统传输到中心服务器。智能决策服务器对采集到的数据进行智能处理分析,对重点部件的温度数据实时监测、异常高温自动报警、温度数据历史追踪、温度趋势预警等进行智能决策;调度室的复示终端能对所有在运行动车组的温度数据进行实时监控。列车上相关乘务人员将通过移动手持复示终端实时查看和监测温度数据,并可以根据数据做出合理判断和决策。
如图3所示,具体步骤如下:
步骤一、针对被监测的铁路车辆关键部件,根据所处的环境和形状安装部署系统的各部件;
首先,根据被监测部件的环境和形状在铁路车辆的各个关键部件上安装相应的无源测温电子标签;其次,在标签辐射范围内(天线功率越大,辐射范围越广)安装射频天线,通过线缆连接读出器主机;再次,在监控调度室内安装部署中心服务器和复示决策终端服务器;在中心服务器部署监控软件;最后在复示决策终端服务器部署复示管理终端软件。
步骤二、对动态测温系统进行上电,运行系统硬件设备和软件程序。
上电启动系统;对读出器设备、中心服务器和复示决策终端服务器上电;运行监控软件和复示管理终端软件。
步骤三、无源测温电子标签实时监测各关键部件的温度,温度数据被射频天线无线动态采集;
根据读出器设备配置文件的规则,数据内容包括不限于:标签识别号、部件温度数据、当前环温数据、设备出厂数据和维修跟踪数据。
步骤四、射频天线将采集到的温度数据经读出器主机汇总后,传输到监控调度室;
每一列车上的射频天线将采集到的本车的实时数据通过射频线缆传输到读出器主机,经过读出器主机进行汇聚,并通过动车组车载RFID无线通讯系统传输到中心服务器。
步骤五、监控调度室的中心服务器上运行监控软件,监控无源测温电子标签、读出器设备之间的通讯;并解析数据报文,将采集到的温度数据对应存入数据库;
步骤六、监控调度室的复示管理终端软件对采集到的温度数据进行智能处理分析,对所有运行动车组的温度数据实时监测、异常高温自动报警、温度数据历史追踪、温度趋势预警等进行智能决策,并将结果发送到移动手持复示终端进行查看。
通过复示管理终端软件控制,调度室的复示决策终端服务器能对所有在运行动车组的温度数据进行实时监控。同时,便携式手持机能够实时主动获取部件温度信息,预警信息提示将主动推送到便携式手持机。
步骤七、根据设置的数据采集周期,自动重复步骤三到步骤六,达到关键部件温度实时动态监测。
Claims (5)
1.一种铁路车辆关键部件动态测温系统,其特征在于:包括温度采集模块,接收模块,处理模块和软件程序;
温度采集模块选用无源测温电子标签;接收模块包括读出器设备,读出器设备包括射频天线和读出器主机;软件程序包括监控软件和复示管理终端软件;处理模块包括中心服务器、复示决策终端服务器和移动手持复示终端;
所述的动态测温系统各部件之间的连接关系如下:
在铁路车辆的各关键部件分别部署无源测温电子标签,射频天线部署在无源测温电子标签的辐射范围内,发射微波信号以及接收无源测温电子标签发出的数据;并通过射频线缆将数据发送到读出器主机,读出器主机用于控制多个射频天线的工作和汇聚数据,并将数据传输到部署在监控调度室内的中心服务器上,中心服务器上运行监控软件,用于控制读出器设备的工作状态,以及监控无源测温电子标签、读出器设备之间的通讯;并解析数据报文,将采集到的温度数据对应存入数据库;
同时在监控调度室内还部署了复示决策终端服务器,在该服务器上运行复示管理终端软件,对采集到的数据分析处理,通过深度数据模型进行相关计算;并根据不同的预警决策模型,进行分级预警决策,输出结果通过移动手持复示终端复示。
2.如权利要求1所述的一种铁路车辆关键部件动态测温系统,其特征在于:所述的无源测温电子标签,具有全球唯一的识别号,内嵌温度传感器,实时监测物体表面的温度数据。
3.如权利要求1所述的一种铁路车辆关键部件动态测温系统,其特征在于:所述的中心服务器加载监控软件,主要用于存储温度及监测部件的相关信息;复示决策终端服务器上加载复示管理终端软件;移动手持复示终端,用于实时查看各监测点的温度数据和监测结果。
4.应用权利要求1所述的一种铁路车辆关键部件动态测温系统的动态测温方法,具体步骤如下:
步骤一、针对被监测的铁路车辆关键部件,根据所处的环境和形状安装部署系统的各部件;
步骤二、对动态测温系统进行上电,运行系统硬件设备和软件程序。
步骤三、无源测温电子标签实时监测各关键部件的温度,温度数据被射频天线无线采集;
步骤四、射频天线将采集到的温度数据经读出器主机汇总后,传输到监控调度室;
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步骤七、根据设置的数据采集周期,自动重复步骤三到步骤六,达到关键部件温度实时动态监测。
5.如权利要求4所述的一种铁路车辆关键部件动态测温方法,其特征在于:所述的步骤一具体为:在铁路车辆的各个关键部件上部署安装无源测温电子标签,在标签辐射范围内安装射频天线和读出器主机;同时在监控调度室内安装部署中心服务器和复示决策终端服务器;在中心服务器部署监控软件;在复示决策终端服务器部署复示管理终端软件。
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