CN109270867A - 一种轨道交通用设备信息采集评估系统及方法 - Google Patents

一种轨道交通用设备信息采集评估系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通用设备信息采集评估系统及方法，包括信息采集终端、数据汇总装置和云端服务器，信息采集终端采集设备的运行数据并上传至数据汇总装置；数据汇总装置接收运行数据并将运行数据和位置信息打包，打包后的运行数据和位置信息上传至云端服务器；云端服务器接收运行数据和位置信息后对运行数据进行分析并计算出运行结果，根据运行结果得出设备运行异常信息或设备工作正常信息；并将设备运行异常信息发送到位置信息所在的装置汇总装置。本发明通过在运行设备上安装有信息采集终端，可实现对设备运行数据的获取，通过数据汇总装置进行数据的上报，减少网络压力，最后通过云端服务器进行数据分析与处理。

Description

一种轨道交通用设备信息采集评估系统及方法
技术领域
本发明涉及轨道交通设备管理技术领域，具体涉及一种轨道交通用设 备信息采集评估系统及方法。
背景技术
轨道交通是当前经济发展的重要基础设施之一，因其在解决大城市交 通拥堵、提高环境质量、调整城市区域结构和产业布局以及拉动城市社会 经济持续发展和合理布局的突出作用，在新时期得到了巨大发展。而轨道 交通作为一个设备资产密集型行业，其巨大的规模对应的海量的设备，设 备的运行可靠性更对轨道的安全和高效运行具有重大的意义。
目前，针对轨道交通的设备的管理受制于信息化程度和技术局限，常 用的管理方式存在如下不在：(1)对故障预见性不足，往往只能采取计划 性维修或者时候维修模式，通常导致维修工作缺少针对性，效率低；(2)海 量设备带来的大量的价值数据未被采集和有效利用，潜力巨大的数据在眼 前，却得不到有效的利用。此外，无目的性的维修提高了人工成本和工作 量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过采集轨道设备的运行数据并根据运行 数据得出设备是否正常的轨道交通用设备信息采集评估系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种轨道交通用设备信息采集评估系统，包括：
信息采集终端，用于采集设备的运行数据并上传至数据汇总装置；
数据汇总装置，用于接收运行数据并将运行数据进行打包，将打包后 的运行数据按照上报频率上报至云端服务器；
云端服务器，用于接收运行数据并分析运行数据，得到运行结果，当运 行结果会设备运行异常信息时反馈给数据汇总装置。
进一步地，所述信息采集终端包括微处理器、以及与微处理器连接的 信息采集模块、通信模块和存储模块；
所述信息采集模块用于采集设备运行数据，包括用于输入设备信息的 输入模块、用于采集电压电流信号的霍尔传感器、用于采集电池电量的电 量计量器、用于检测电机好坏的电机检测器、用于采集图像信息的摄像头、 用于检测装置温度和湿度的温湿度传感器中的一个或几个的组合；
所述通信模块用于将采集的数据上传至数据汇总装置，包括ZigBee模 块或者LoRa模块。
进一步地，所述数据汇总装置包括处理器以及与处理器连接的数据汇 总打包模块、数据接收模块、存储器、通讯模块和报警模块；
所述数据接收模块用于接收信息采集终端发送的运行数据，包括 ZigBee接收模块或者LoRa接收模块；
所述数据汇总打包模块用于将运行数据进行汇总后并打包；
所述通讯模块用于按照上报频率将打包的运行数据和存在存储器内的 位置信息上传至云端服务器，并接收云端服务器传回的设备运行异常信息；
所述报警模块用于接收到设备运行异常信息后进行报警。
进一步地，所述云端服务器用于接收运行数据并分析运行数据，它包 括数据收发模块、数据分析模块和数据存储模块；
所述数据收发模块用于接收运行数据以及将运行结果得出的设备运行 异常信息发送到数据汇总装置；
所述数据分析模块用于分析接收的运行数据得出运行结果，根据运行 结果得出设备运行异常信息或设备工作正常信息；并将设备运行异常信息 发送到数据汇总装置。
进一步地，所述分析接收的运行数据得出运行结果是指：电压电流信 号大于或小于阈值为设备运行异常信息；电池电量小于固定值为设备运行 异常信息；电机检测结果为坏时为设备运行异常信息；通过采集的温湿度 和设备已使用时间评估设备的寿命。
一种轨道交通用设备信息采集及评估方法，包括如下步骤：
(1)信息采集终端采集设备的运行数据，并上传至数据汇总装置；
(2)数据汇总装置接收后运行数据后先存储到存储器内，并将接收的 运行数据和位置信息一起打包，打包后的运行数据和位置信息按照上报频 率上传至云端服务器，并接收云端服务器的设备运行异常信息报警；
(3)云端服务器接收运行数据和位置信息后对运行数据进行分析并计 算出运行结果，根据运行结果得出设备运行异常信息或设备工作正常信息； 并肩设备运行异常信息发送到位置信息所在的装置汇总装置。
进一步地，所述运行数据包括用于输入的设备信息、采集的电压电流 信号、采集的电池电量、检测的电机好坏信息、采集的图像信息、检测的温 度和湿度中的一个或几个的组合。
进一步地，所述分析接收的运行数据得出运行结果是指：电压电流信 号大于或小于阈值为设备运行异常信息；电池电量小于固定值为设备运行 异常信息；电机检测结果为坏时为设备运行异常信息；通过采集的温湿度 和设备已使用时间评估设备的寿命。
进一步地，所述位置信息是通过定位装置获取的或者预存在存储器内。
本发明具有以下有益效果：
(1)通过在运行设备上安装有信息采集终端，可实现对设备运行数据 的获取，为大数据处理提供有力支撑；
(2)通过数据汇总装置对多个数据进行汇总打包，降低数据上传容量， 并且按照上报频率上报，可降低网络压力；
(3)通过采用ZigBee或LoRa技术，实现一个点的组网，减轻网络压 力，一个站点之间就用一个组网，最后统一上传至云端服务器，实现云计 算的大数据处理；
(4)为轨道运维提供了大数据的信息采集，为后续智能化的大数据分 析提供了有利的多种数据，具有结构简单、安装便捷、维护方便等特点；
(5)通过云端服务器对数据分析和处理，减少硬件成本压力，并且对 数据分析可得出设备的运行常见错误，也可以通过数据的分析评估设备寿 命，为轨道运行提供了有利帮助。
附图说明
图1为本发明的流程原理示意图。
图2为本发明的信息采集终端结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的轨道交通用设备信息采集评估系统包括信息采集终端、 数据汇总装置和云端服务器。
所述信息采集终端用于采集设备的运行数据并上传至数据汇总装置， 它包括微处理器、以及与微处理器连接的信息采集模块、通信模块和存储 模块，所述微处理器采用STM32单片机，具体地，采用stm32f103c8t6型 号的单片机，STM32单片机与信息采集模块、通信模块和存储模块连接。
所述信息采集模块包括用于输入设备信息的输入模块、用于采集电压 电流信号的霍尔传感器、用于采集电池电量的电量计量器、用于检测电机 好坏的电机检测器、用于采集图像信息的摄像头、用于检测装置温度和湿 度的温湿度传感器中的一个或几个的组合，具体地，所述输入模块为数字 键盘，主要用于检修人员更具错误情况输入出错码，所述出错码根据内部 编码规定，如电机错误为001等，这样便于后续统计该设备的错处零件的问题，可便于后续设备厂商改进设备品质。所述霍尔传感器可根据具体的 设备多几个，便于检测不同地方的电流电压，进而实现不同的电路检测， 从而实现对设备的检测，所述电机检测器包括两个分别安装在电机的绕线 电阻两端的电流传感器，通过电流传感器之间的差值判断绕线电阻的好坏， 从而实现对电机的好坏，所述摄像头可利用现有的轨道站内的摄像头，无 需增加该设施，只需将其读取该图像信息并通过图像分析软件判断设备的好坏，所述温湿度传感器可采用德国KEWILL温湿度传感器，该传感器可 同时检测温湿度，检测设备内的温湿度，对电路板、电机等电器件的影响， 可通过温湿度以及使用时间可预估该设备的使用寿命，所述电量计量器采 用168D的电量检测仪，将其的检测端与电池的正负极连接，并将电缆与单 片机连接，传输检测结果。
所述通信模块采用ZigBee模块或者LoRa模块，ZigBee模块或者LoRa 模块均可实现在一个区域内的组网，无需利用现有的网络，造成网络堵塞， 通过ZigBee模块或者LoRa模块与总机连接，实现将数据上传至数据汇总 装置，再通过数据汇总装置统一上传，可将数据进行汇总，便于数据的存 储和取用。
所述微处理器还连接有电源管理电路，电源管理电路与设备的电源连 接，为终端提供工作电压，具体的电源管理电路采用包括TLV70433DBVR 芯片以及与其连接的外围电路。
所述数据汇总装置用于接收运行数据并将运行数据进行打包，将打包 后的运行数据按照上报频率上报至云端服务器；它包括处理器以及与处理 器连接的数据汇总打包模块、数据接收模块、存储器、通讯模块和报警模 块；还可以采用具有网络通信功能的计算机实现，给计算机增加数据接收 模块、数据汇总打包模块和报警模块，也实现该功能。
所述数据接收模块用于接收信息采集终端发送的运行数据，包括 ZigBee接收模块或者LoRa接收模块，主要与信息采集终端连接，实现将 采集的运行数据接收。
所述数据汇总打包模块用于将运行数据进行汇总后并打包，通过现有 的打包软件进行打包，将接收的运行数据按照设备的编号进行分类后再和 位置信息一起经过打包软件打包成为一个打包文件夹，这样不仅可将数据 进行分类，还可以压缩数据的大小，便于上传。所述位置信息通过与处理 器连接的定位装置获取或者预存在存储器内。
所述通讯模块用于按照上报频率将打包的运行数据和存在存储器内的 位置信息上传至云端服务器，并接收云端服务器传回的报警信息，一般采 用inter网络，也可以采用4G、3G等网络实现数据的上传。
所述报警模块用于接收到报警信息后进行报警，报警模块可为声光报 警器也可以是自动拨号软件进行报警。
所述云端服务器，用于接收运行数据并分析运行数据，得到运行结果， 当运行结果会设备运行异常信息时反馈给数据汇总装置；它包括数据收发 模块、数据分析模块和数据存储模块；所述数据收发模块用于接收运行数 据以及将运行结果得出的设备运行异常信息发送到数据汇总装置；所述数 据分析模块用于分析接收的运行数据得出运行结果，根据运行结果得出设 备运行异常信息或设备工作正常信息；并将设备运行异常信息发送到数据 汇总装置。
所述分析接收的运行数据得出运行结果是指：电压电流信号大于或小 于阈值为设备运行异常信息；电池电量小于固定值为设备运行异常信息； 电机检测结果为坏时为设备运行异常信息，具体为测量的绕线电阻的阻值 为0时，则电机设备异常，还可通过对电机设备异常前的数据进行分析， 得出具体在何种状况下，电机运行异常，提前预防，提前维修；通过采集的 温湿度和设备已使用时间评估设备的寿命，具体地，可根据温湿度、电压电流等情况评估设备的寿命，可提前预防甚至更换设备，不影响轨道的运 行。
实施例2
一种轨道交通用设备信息采集及评估方法，包括如下步骤：
(1)信息采集终端采集设备的运行数据，并上传至数据汇总装置；
所述信息采集终端用于采集设备的运行数据并上传至数据汇总装置， 它包括微处理器、以及与微处理器连接的信息采集模块、通信模块和存储 模块，所述微处理器采用STM32单片机，具体地，采用stm32f103c8t6型 号的单片机，STM32单片机与信息采集模块、通信模块和存储模块连接。
所述信息采集模块包括用于输入设备信息的输入模块、用于采集电压 电流信号的霍尔传感器、用于采集电池电量的电量计量器、用于检测电机 好坏的电机检测器、用于采集图像信息的摄像头、用于检测装置温度和湿 度的温湿度传感器中的一个或几个的组合，具体地，所述输入模块为数字 键盘，主要用于检修人员更具错误情况输入出错码，所述出错码根据内部 编码规定，如电机错误为001等，这样便于后续统计该设备的错处零件的问题，可便于后续设备厂商改进设备品质。所述霍尔传感器可根据具体的 设备多几个，便于检测不同地方的电流电压，进而实现不同的电路检测， 从而实现对设备的检测，所述电机检测器包括两个分别安装在电机的绕线 电阻两端的电流传感器，通过电流传感器之间的差值判断绕线电阻的好坏， 从而实现对电机的好坏，所述摄像头可利用现有的轨道站内的摄像头，无 需增加该设施，只需将其读取该图像信息并通过图像分析软件判断设备的好坏，所述温湿度传感器可采用德国KEWILL温湿度传感器，该传感器可 同时检测温湿度，检测设备内的温湿度，对电路板、电机等电器件的影响， 可通过温湿度以及使用时间可预估该设备的使用寿命，所述电量计量器采 用168D的电量检测仪，将其的检测端与电池的正负极连接，并将电缆与单 片机连接，传输检测结果。
所述通信模块采用ZigBee模块或者LoRa模块，ZigBee模块或者LoRa 模块均可实现在一个区域内的组网，无需利用现有的网络，造成网络堵塞， 通过ZigBee模块或者LoRa模块与总机连接，实现将数据上传至数据汇总 装置，再通过数据汇总装置统一上传，可将数据进行汇总，便于数据的存 储和取用。
所述微处理器还连接有电源管理电路，电源管理电路与设备的电源连 接，为终端提供工作电压，具体的电源管理电路采用包括TLV70433DBVR 芯片以及与其连接的外围电路。
(2)数据汇总装置接收后运行数据后先存储到存储器内，并将接收的 运行数据和位置信息一起打包，打包后的运行数据和位置信息按照上报频 率上传至云端服务器，并接收云端服务器的设备运行异常信息报警；
所述数据汇总装置用于接收运行数据并将运行数据进行打包，将打包 后的运行数据按照上报频率上报至云端服务器；它包括处理器以及与处理 器连接的数据汇总打包模块、数据接收模块、存储器、通讯模块和报警模 块；还可以采用具有网络通信功能的计算机实现，给计算机增加数据接收 模块、数据汇总打包模块和报警模块，也实现该功能。
所述数据接收模块用于接收信息采集终端发送的运行数据，包括 ZigBee接收模块或者LoRa接收模块，主要与信息采集终端连接，实现将 采集的运行数据接收。
所述数据汇总打包模块用于将运行数据进行汇总后并打包，通过现有 的打包软件进行打包，将接收的运行数据按照设备的编号进行分类后再和 位置信息一起经过打包软件打包成为一个打包文件夹，这样不仅可将数据 进行分类，还可以压缩数据的大小，便于上传。所述位置信息通过与处理 器连接的定位装置获取或者预存在存储器内。
所述通讯模块用于按照上报频率将打包的运行数据和存在存储器内的 位置信息上传至云端服务器，并接收云端服务器传回的报警信息，一般采 用inter网络，也可以采用4G、3G等网络实现数据的上传。
所述报警模块用于接收到报警信息后进行报警，报警模块可为声光报 警器也可以是自动拨号软件进行报警。
(3)云端服务器接收运行数据和位置信息后对运行数据进行分析并计 算出运行结果，根据运行结果得出设备运行异常信息或设备工作正常信息； 并肩设备运行异常信息发送到位置信息所在的装置汇总装置；
所述云端服务器，用于接收运行数据并分析运行数据，得到运行结果， 当运行结果会设备运行异常信息时反馈给数据汇总装置；它包括数据收发 模块、数据分析模块和数据存储模块；所述数据收发模块用于接收运行数 据以及将运行结果得出的设备运行异常信息发送到数据汇总装置；所述数 据分析模块用于分析接收的运行数据得出运行结果，根据运行结果得出设 备运行异常信息或设备工作正常信息；并将设备运行异常信息发送到数据 汇总装置。
所述分析接收的运行数据得出运行结果是指：电压电流信号大于或小 于阈值为设备运行异常信息；电池电量小于固定值为设备运行异常信息； 电机检测结果为坏时为设备运行异常信息，具体为测量的绕线电阻的阻值 为0时，则电机设备异常，还可通过对电机设备异常前的数据进行分析， 得出具体在何种状况下，电机运行异常，提前预防，提前维修；通过采集的 温湿度和设备已使用时间评估设备的寿命，具体地，可根据温湿度、电压电流等情况评估设备的寿命，可提前预防甚至更换设备，不影响轨道的运 行。
具体地，所述分析接收的运行数据得出运行结果是指：电压电流信号 大于或小于阈值为设备运行异常信息；电池电量小于固定值为设备运行异 常信息；电机检测结果为坏时为设备运行异常信息；通过采集的温湿度和 设备已使用时间评估设备的寿命。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限 于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都 应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种轨道交通用设备信息采集评估系统，其特征在于包括：
信息采集终端，用于采集设备的运行数据并上传至数据汇总装置；
数据汇总装置，用于接收运行数据并将运行数据进行打包，将打包后的运行数据按照上报频率上报至云端服务器；
云端服务器，用于接收运行数据并分析运行数据，得到运行结果，当运行结果为设备运行异常信息时反馈给数据汇总装置。
2.根据权利要求1所述的轨道交通用设备信息采集评估系统，其特征在于：所述信息采集终端包括微处理器、以及与微处理器连接的信息采集模块、通信模块和存储模块；
所述信息采集模块用于采集设备运行数据，包括用于输入设备信息的输入模块、用于采集电压电流信号的霍尔传感器、用于采集电池电量的电量计量器、用于检测电机好坏的电机检测器、用于采集图像信息的摄像头、用于检测装置温度和湿度的温湿度传感器中的一个或几个的组合；
所述通信模块用于将采集的数据上传至数据汇总装置，包括ZigBee模块或者LoRa模块。
3.根据权利要求2所述的轨道交通用设备信息采集评估系统，其特征在于：所述数据汇总装置包括处理器以及与处理器连接的数据汇总打包模块、数据接收模块、存储器、通讯模块和报警模块；
所述数据接收模块用于接收信息采集终端发送的运行数据，包括ZigBee接收模块或者LoRa接收模块；
所述数据汇总打包模块用于将运行数据进行汇总后并打包；
所述通讯模块用于按照上报频率将打包的运行数据和存在存储器内的位置信息上传至云端服务器，并接收云端服务器传回的设备运行异常信息；
所述报警模块用于接收到设备运行异常信息后进行报警。
4.根据权利要求3所述的轨道交通用设备信息采集评估系统，其特征在于：所述云端服务器用于接收运行数据并分析运行数据，它包括数据收发模块、数据分析模块和数据存储模块；
所述数据收发模块用于接收运行数据以及将运行结果得出的设备运行异常信息发送到数据汇总装置；
所述数据分析模块用于分析接收的运行数据得出运行结果，根据运行结果得出设备运行异常信息或设备工作正常信息；并将设备运行异常信息发送到数据汇总装置。
5.根据权利要求4所述的轨道交通用设备信息采集评估系统，其特征在于：所述分析接收的运行数据得出运行结果是指：电压电流信号大于或小于阈值为设备运行异常信息；电池电量小于固定值为设备运行异常信息；电机检测结果为坏时为设备运行异常信息；通过采集的温湿度和设备已使用时间评估设备的寿命。
6.一种轨道交通用设备信息采集及评估方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)信息采集终端采集设备的运行数据，并上传至数据汇总装置；
(2)数据汇总装置接收后运行数据后先存储到存储器内，并将接收的运行数据和位置信息一起打包，打包后的运行数据和位置信息按照上报频率上传至云端服务器，并接收云端服务器的设备运行异常信息报警；
(3)云端服务器接收运行数据和位置信息后对运行数据进行分析并计算出运行结果，根据运行结果得出设备运行异常信息或设备工作正常信息；并将设备运行异常信息发送到位置信息所在的装置汇总装置。
7.根据权利要求6所述的轨道交通用设备信息采集及评估方法，其特征在于：所述运行数据包括用于输入的设备信息、采集的电压电流信号、采集的电池电量、检测的电机好坏信息、采集的图像信息、检测的温度和湿度中的一个或几个的组合。
8.根据权利要求7所述的轨道交通用设备信息采集及评估方法，其特征在于：所述分析接收的运行数据得出运行结果是指：电压电流信号大于或小于阈值为设备运行异常信息；电池电量小于固定值为设备运行异常信息；电机检测结果为坏时为设备运行异常信息；通过采集的温湿度和设备已使用时间评估设备的寿命。
9.根据权利要求7所述的轨道交通用设备信息采集及评估方法，其特征在于：所述位置信息是通过定位装置获取的或者预存在存储器内。
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