CN108540992B - 一种用于车载设备在线实时监测的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车载设备在线实时监测的系统，包括依次连接的车载采集设备、铁路无线传输模块和数据分析应用服务器，所述车载采集设备包括：无线监测模块，用于在车地间通话发生时，通过监听方式获得无线网络的场强数据；CIR接口模块，用于实时获取机车综合无线通信设备的状态数据；控制模块，内置有WiFi网卡，分别连接所述无线监测模块和CIR接口模块，用于将接收到的无线网络的场强数据和机车综合无线通信设备的状态数据通过铁路无线传输模块发送给数据分析应用服务器；电源模块，分别连接无线监测模块、CIR接口模块和控制模块，用于实现供电。与现有技术相比，本发明具有实时性好、传输成本低、不干扰现有无线系统等优点。

Description

一种用于车载设备在线实时监测的系统

技术领域

本发明涉及铁路设备实时监测技术领域，尤其是涉及一种用于车载设备在线实时监测的系统。

背景技术

目前国内铁路主要使用以GSM-R数字移动通信系统和450M模拟通信系统为主的移动通信应用。由于频率资源占用较多，有些地方已经出现频率资源匮乏、干扰严重的现象，车载设备的运营、维护也显得日益重要，如果对车载设备进行实时监测，可对故障设备进行准确定位，及时发现通信隐患，从而有效的提高通信设备的维护水平，将极大方便运营维护人员，提高维护效率，降低劳动强度。如中国专利申请CN201610844746.X公开一种车载设备状态远程采集与诊断处理方法，采用基于云平台的远程无线监控系统来实时监控车载设备状态信息，其中基于云平台的远程无线监控系统包括车载设备检测模块、数据通信终端与互联网云平台。但现有在线监测系统仅仅是把机车状态数据、机车综合无线通信设备(CIR)模块状态等数据发到地面，这些系统因为存在部分缺点至今没有大规模应用，如，1)受到传输网络的限制，2)不能进行性能趋势分析和预判断，3)无法判断无线网络覆盖状况。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于车载设备在线实时监测的系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于车载设备在线实时监测的系统，包括依次连接的车载采集设备、铁路无线传输模块和数据分析应用服务器，所述车载采集设备包括：

无线监测模块，用于在车地间通话发生时，通过监听方式获得无线网络的场强数据；

CIR接口模块，用于实时获取机车综合无线通信设备的状态数据；

控制模块，内置有WiFi网卡，分别连接所述无线监测模块和CIR接口模块，用于将接收到的无线网络的场强数据和机车综合无线通信设备的状态数据通过铁路无线传输模块发送给数据分析应用服务器；

电源模块，分别连接无线监测模块、CIR接口模块和控制模块，用于实现供电。

所述无线监测模块包括用于采集450M无线网络场强数据的450M模块和用于采集GSM-R无线网络场强数据的GSM-R模块。

所述铁路无线传输模块包括无线控制及管理服务器、交换机和设置于车站内的WiFi接入点，所述WiFi接入点通过交接机分别连接无线控制及管理服务器和数据分析应用服务器。

所述机车综合无线通信设备的状态数据包括运行状态信息、调度命令收发信息和列车GPS位置信息。

所述控制模块包括：

串口读写单元，分别连接无线监测模块和CIR接口模块，用于实现采集数据的读取以及配置信息和控制命令的发送；

主程序单元，与串口读写单元连接，用于将所读取的采集数据按一定格式写入文件中，并生成所述配置信息和控制命令；

后台接口单元，与主程序单元连接，用于检测WiFi网络状态，在存在WiFi网络时，从所述主程序单元中获得所述文件的名字，将相应文件通过WiFi网卡发送给数据分析应用服务器，并在发送成功后删除所述相应文件。

所述主程序单元包括：

数据分析子单元，用于接收所述采集数据并分析数据内容，丢弃无用数据。

所述数据分析应用服务器包括依次连接的数据接收模块、数据存储模块、数据分析模块和显示界面。

所述数据分析模块包括：

场强数据分析单元，用于将一天时间内所有列车采集到的含GPS位置场强数据，采用最小二乘法拟合，绘制线路场强数据，通过对所述线路场强数据的比对分析，判断场强变化趋势，在场强突然变化时产生设备发生故障的报警信号。

所述数据分析应用服务器还包括：

远程配置模块，用向车载采集设备发送配置信息，实现车载采集设备的自动配置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用WiFi局域网传输技术，在列车火车站布置WiFi路由器，列车运行途中由车载采集设备采集数据并保存为文件，在进站时监测到WiFi网络后将数据发送地面，发送成功后，删除文件。此方案既有一定实时性，又可降低传输的成本。

2、现有的车载设备在线实时监测系统都没有直接获得无线信号的强度，本发明采用监听无线信号方式，获得无线信号场强数据，既可对无线信号进行监测并及时产生报警，又不干扰现有无线系统。

3、本发明通过对日常采集的无线信号大数据分析，不需要对无线系统测试，就可以判断无线信号情况，并可以通过对比历史数据，通过无线系统信号变化，进行趋势分析和预判断，从而在尚未影响功能情况下，判断是否需要维修、调整，稳定性高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明车载采集设备的结构示意图；

图3为车载数据采集软件的原理框图；

图4为主程序单元的作用原理框图；

图5为本发明数据分析应用服务器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例提供一种用于车载设备在线实时监测的系统，包括依次连接的车载采集设备1、铁路无线传输模块2和数据分析应用服务器3，如图1所示。车载采集设备1采集列车机车行车数据、GSM-R网络场强数据或者450M模拟通信系统的场强数据，并存储。铁路无线传输模块2采用无线局域网(WiFi)技术作为车载数据采集终端与地面的大容量传输通道。数据分析应用服务器3对存储的大量数据进行分析，计算网络场强数据获得网络情况，从而进行性能趋势分析和预判断。

如图2所示，车载采集设备1包括无线监测模块、CIR接口模块、控制模块102、电源模块103和天线101，其中，无线监测模块用于在车地间通话发生时，通过监听方式获得无线网络的场强数据，包括用于采集450M无线网络场强数据的450M模块104和用于采集GSM-R无线网络场强数据的GSM-R模块105；CIR接口模块用于实时获取机车综合无线通信设备的状态数据，机车综合无线通信设备的状态数据包括运行状态信息、调度命令收发信息和列车GPS位置信息；控制模块102内置有WiFi网卡106，分别连接无线监测模块和CIR接口模块，用于将接收到的无线网络的场强数据和机车综合无线通信设备的状态数据通过铁路无线传输模块2发送给数据分析应用服务器3；电源模块103分别连接无线监测模块、CIR接口模块和控制模块102，用于实现供电。列车运行过程中，CIR接口模块获得CIR实时状态，如司机通过450M或者GSM-R系统车地间的通话，相应的场强数据和位置信息将被记录下来。车载采集设备1通过设置WiFi网卡106，使采集数据上报程序具有断点续传功能。

如图3所示为车载采集设备的车载数据采集软件实现架构图，车载数据采集软件将数据采集以文件方式保存下来，列车运行到有WiFi信号的区间，将数据发送到数据分析应用服务器3中。车载数据采集软件设置于控制模块102中，控制模块102包括：串口读写单元，分别连接无线监测模块和CIR接口模块，用于实现采集数据的读取以及配置信息和控制命令的发送；主程序单元，与串口读写单元连接，用于将所读取的采集数据按一定格式写入文件中，并生成配置信息和控制命令；后台接口单元，与主程序单元连接，用于检测WiFi网络状态，在存在WiFi网络时，从主程序单元中获得文件的名字，将相应文件通过WiFi网卡发送给数据分析应用服务器，并在发送成功后删除相应文件，后台接口单元连接有网络检查单元。

串口读写单元包括：

CIR读串口：读取CIR串口数据，可从CIR得到CIR状态信息和当前列车GPS信息；

450M读串口：读取450M串口数据，可获得450M场强数据；

GSM-R读串口：读取GSM-R模块数据，可获得GSM-R场强数据；

串口写：发送450M模块配置信息和GSM-R模块控制命令。

如图4所示，主程序单元的作用包括：读取各个串口数据标识，如果有数据抵达，读数据，并修改标识；分析串口数据内容，丢弃无用数据；将各串口数据按一定格式写到文件中；控制450M模块和GSM-R模块收发；读写配置文件。

铁路无线传输模块2包括无线控制及管理服务器201、交换机202和设置于车站内的WiFi接入点(WiFi AP)，WiFi接入点通过交接机202分别连接无线控制及管理服务器201和数据分析应用服务器3。在车站停车位置部署WiFi AP，列车缓慢到站时，建立列车与地面的传输通道。

如图5所示，数据分析应用服务器3包括依次连接的数据接收模块301、数据存储模块302、数据分析模块303和显示界面304。数据分析模块303包括：场强数据分析单元，用于对场强数据进行数据分析，剔除不合理数值，将一天时间内所有列车采集到的含GPS位置场强数据，采用最小二乘法拟合，绘制线路场强数据，通过对线路场强数据的比对分析，判断场强变化趋势，在场强突然变化时产生设备发生故障的报警信号。

本发明的另一实施例中，数据分析应用服务器3还包括远程配置模块，用向车载采集设备发送配置信息，实现车载采集设备的自动配置。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于车载设备在线实时监测的系统，包括依次连接的车载采集设备、铁路无线传输模块和数据分析应用服务器，其特征在于，所述车载采集设备包括：

无线监测模块，用于在车地间通话发生时，通过监听方式获得无线网络的场强数据；

CIR接口模块，用于实时获取机车综合无线通信设备的状态数据；

控制模块，内置有WiFi网卡，分别连接所述无线监测模块和CIR接口模块，用于将接收到的无线网络的场强数据和机车综合无线通信设备的状态数据通过铁路无线传输模块发送给数据分析应用服务器；

电源模块，分别连接无线监测模块、CIR接口模块和控制模块，用于实现供电；

所述铁路无线传输模块包括无线控制及管理服务器、交换机和设置于车站内的WiFi接入点，所述WiFi接入点通过交接机分别连接无线控制及管理服务器和数据分析应用服务器；

所述控制模块包括：

串口读写单元，分别连接无线监测模块和CIR接口模块，用于实现采集数据的读取以及配置信息和控制命令的发送；

主程序单元，与串口读写单元连接，用于将所读取的采集数据按一定格式写入文件中，并生成所述配置信息和控制命令；

后台接口单元，与主程序单元连接，用于检测WiFi网络状态，在存在WiFi网络时，从所述主程序单元中获得所述文件的名字，将相应文件通过WiFi网卡发送给数据分析应用服务器，并在发送成功后删除所述相应文件；

车站内布置WiFi接入点，列车运行途中由车载采集设备采集数据并保存为文件，在监测到WiFi网络后将数据发送地面。

2.根据权利要求1所述的用于车载设备在线实时监测的系统，其特征在于，所述无线监测模块包括用于采集450M无线网络场强数据的450M模块和用于采集GSM-R无线网络场强数据的GSM-R模块。

3.根据权利要求1所述的用于车载设备在线实时监测的系统，其特征在于，所述机车综合无线通信设备的状态数据包括运行状态信息、调度命令收发信息和列车GPS位置信息。

4.根据权利要求1所述的用于车载设备在线实时监测的系统，其特征在于，所述主程序单元包括：

数据分析子单元，用于接收所述采集数据并分析数据内容，丢弃无用数据。

5.根据权利要求1所述的用于车载设备在线实时监测的系统，其特征在于，所述数据分析应用服务器包括依次连接的数据接收模块、数据存储模块、数据分析模块和显示界面。

6.根据权利要求5所述的用于车载设备在线实时监测的系统，其特征在于，所述数据分析模块包括：

场强数据分析单元，用于将一天时间内所有列车采集到的含GPS位置场强数据，采用最小二乘法拟合，绘制线路场强数据，通过对所述线路场强数据的比对分析，判断场强变化趋势，在场强突然变化时产生设备发生故障的报警信号。

7.根据权利要求5所述的用于车载设备在线实时监测的系统，其特征在于，所述数据分析应用服务器还包括：

远程配置模块，用向车载采集设备发送配置信息，实现车载采集设备的自动配置。