CN109842649A - 一种城市轨道交通设备健康管理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种城市轨道交通设备健康管理方法及装置，方法包括：云端接收中间设备发送的网口数据，所述网口数据为所述中间设备将各类型的通信数据和传感数据统一封装得到；对所述网口数据进行处理，得到城市轨道交通设备的健康信息；若根据所述健康信息判断获知目标设备的故障概率大于预设值，则生成预警信息，并将所述预警信息发送至地面设备。通过云端对网口数据进行统一处理，得到城市轨道交通设备的健康信息，并对健康信息进行监控，当故障概率大于预设值时生成预警信息，并发送给地面设备，能够自动对设备故障进行提前预判并进行预警，减少了人力工作，并为故障的解决提供了充足的时间，提高了设备健康管理效率，有效确保行车安全。

Description

一种城市轨道交通设备健康管理方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种城市轨道交通设备健康管理方法及装置。

背景技术

城市轨道交通中运行的各大子系统都由众多设备组成，如地铁系统中的CI监测并发送信号机、道岔、PSD、ESB、DRB信息；ATP由主控板、记录板、电源板、输入板、输出板等设备构成，每个设备的安全可靠运行都关系到列车的行车安全和行车效率。由于行车特点的实时性和安全性要求，一旦现场行车过程中出现可能导致安全隐患或设备故障的现象，需要人工参与凭借经验进行及时分析、定位和处理，否则相关系统将直接或间接导向安全侧，影响运行效率。若不能及时定位问题所在则在后续故障原因定位时，需拷回该时间段内的数据采用维护工具或三方工具进行分析定位并整理产生故障说明报表，按照周、月、年由人工定期编写统计报表，效率低下，整个运维流程显得庞大而复杂。

现有的各设备状态信息的监测通过维护系统虽然已经基本实现，但更为精确的基于设备健康的运行趋势预测目前并未给出解决方案，无法提前预测故障并解决，当设备实际运行异常或故障发生后，也无法快速定位并给出解决方案；且与行车异常和设备故障的大部分工作仍然由人工完成，效率较为低下。

发明内容

由于现有方法存在上述问题，本发明实施例提出一种城市轨道交通设备健康管理方法及装置。

第一方面，本发明实施例提出一种城市轨道交通设备健康管理方法，包括：

云端接收中间设备发送的网口数据，所述网口数据为所述中间设备将各类型的通信数据和传感数据统一封装得到；

对所述网口数据进行处理，得到城市轨道交通设备的健康信息；

若根据所述健康信息判断获知目标设备的故障概率大于预设值，则生成预警信息，并将所述预警信息发送至地面设备。

可选地，所述方法还包括：

根据所述健康信息生成报表统计信息，并根据授权终端的信息下载请求，将所述报表统计信息发送至所述授权终端。

可选地，所述云端接收中间设备发送的网口数据，具体包括：

云端接收中间设备实时发送的网口数据；

或，

云端接收中间设备根据预设周期进行存储备份后发送的网口数据。

可选地，所述云端接收中间设备根据预设周期进行存储备份后发送的网口数据之后，所述对所述网口数据进行处理，具体包括：

根据通信协议内容对所述网口数据重新分条存储，得到若干条存储数据；

根据序列号或时间戳将各存储数据与云端已接收的网口数据进行对比，若目标存储数据与云端已接收的网口数据相同，则丢弃所述目标网口数据；

若目标存储数据与云端已接收的网口数据存在冲突，则在所述目标存储数据中添加对应的冲突代码进行标识。

可选地，所述云端接收中间设备发送的网口数据之后，还包括：

将所述网口数据按照通信时刻、设备类型、收发方向或区间ID的约束条件进行存储和排序。

可选地，所述网口数据为所述中间设备根据预设的安全通信协议和安全机制将各类型的通信数据和传感数据统一封装得到。

第二方面，本发明实施例还提出一种城市轨道交通设备健康管理装置，包括：

数据接收模块，用于接收中间设备发送的网口数据，所述网口数据为所述中间设备将各类型的通信数据和传感数据统一封装得到；

数据处理模块，用于对所述网口数据进行处理，得到城市轨道交通设备的健康信息；

预警生成模块，用于若根据所述健康信息判断获知目标设备的故障概率大于预设值，则生成预警信息，并将所述预警信息发送至地面设备。

可选地，所述装置还包括：

信息发送模块，用于根据所述健康信息生成报表统计信息，并根据授权终端的信息下载请求，将所述报表统计信息发送至所述授权终端。

第三方面，本发明实施例还提出一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述方法。

第四方面，本发明实施例还提出一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序使所述计算机执行上述方法。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过云端对网口数据进行统一处理，得到城市轨道交通设备的健康信息，并对健康信息进行监控，当故障概率大于预设值时生成预警信息，并发送给地面设备，能够自动对设备故障进行提前预判并进行预警，减少了人力工作，并为故障的解决提供了充足的时间，提高了设备健康管理效率，有效确保行车安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种城市轨道交通设备健康管理方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种城市轨道交通设备网络连接示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种城市轨道交通设备健康管理装置的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的电子设备的逻辑框图。

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描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了本实施例提供的一种城市轨道交通设备健康管理方法的流程示意图，包括：

S101、云端接收中间设备发送的网口数据，所述网口数据为所述中间设备将各类型的通信数据和传感数据统一封装得到。

其中，所述网口数据为所述中间设备根据预设的安全通信协议和安全机制将各类型的通信数据和传感数据统一封装得到。

具体地，本实施例在设备数据向云端发送之前需要将串口、CAN等类型的数据统一封装成网口数据，需在TCP/UDP协议之上重新制定一层安全通信协议，提供序列号、安全密钥和CRC校验等安全机制，防止外部对传输数据造成拦截和干扰，确保云端接收数据的安全性和可靠性。

所述中间设备包括大型网络交换机、路由器和光纤等设备。

具体地，云端与城市轨道交通设备的网络连接示意图如图2所示，其中，中间设备未在图2中示出。地面监控中心的城市轨道交通设备包括ATP、ATO、ATS、ZC和CI；云端设有多台云端服务器，主要分为ATP监控分机、ATO监控分机、ATS监控分机、ZC监控分机、CI监控分机和监控主机工作站；各云端服务器分别与车载数据处理单元和地面数据处理单元连接，车载数据处理单元和地面数据处理单元与各城市轨道交通设备(地面设备)连接。

在运行本实施例之前，需要统一标识各设备基础属性(如名称、ID、IP、类型编码、所属站号等)，不同类型的设备安装对应的传感器(如温度、电压、电流、压力、速度等)，利用大型网络交换机、路由器、光纤等中间设备，将各类型的通信数据和传感数据最终统一封装成网口数据向云端发送；搭建云服务中心，提供云存储和云计算服务；通过云端计算后自动向地面监控中心反馈设备状态的预警信息或故障信息，自动生成报表统计信息、给出列车异常状况分析定位及处理意见；地面监控中心依据云端报警及提供的解决方案及时处理，云端生成的报表依据人员权限进行预览和下载。

具体地，云端的服务器接收中间设备发送的网口数据，并将这些网口数据分类后发送至各类数据对应的ATP监控分机、ATO监控分机、ATS监控分机、ZC监控分机、CI监控分机和监控主机工作站进行监控。

S102、对所述网口数据进行处理，得到城市轨道交通设备的健康信息。

具体地，云端的服务器或者对应的ATP监控分机、ATO监控分机、ATS监控分机、ZC监控分机、CI监控分机和监控主机工作站对所述网口数据进行处理，得到城市轨道交通设备的健康信息。

S103、若根据所述健康信息判断获知目标设备的故障概率大于预设值，则生成预警信息，并将所述预警信息发送至地面设备。

其中，所述预警信息包括可能会发生故障的设备信息或已经发生故障的设备信息。

具体地，本实施例提供的健康状态和运行状态的监测和预测是基于历史数据的，根据传感和通信数据进行自学习，不断修正和完善参数，当有故障趋势时及时向地面监控中心传输预警，在地面确认处理后给出本次预警的可信值，供云端继续修正；对于已经发生的故障，云端基于历史数据进行定位并向地面传输详细内容。使得相关系统所属设备的物理信息、传感数据、通信数据能够及时上传云端，使用云存储和云计算服务对设备健康状态和运行状态进行实时监测、问题定位和趋势预测，对可能存在的隐患及时报警并提供解决方案，并定期生成列车运行状况报表及设备故障信息综合报表，提高庞大的城市轨道交通系统自动化监控能力和综合管理能力。

本实施例通过云端对网口数据进行统一处理，得到城市轨道交通设备的健康信息，并对健康信息进行监控，当故障概率大于预设值时生成预警信息，并发送给地面设备，能够自动对设备故障进行提前预判并进行预警，减少了人力工作，并为故障的解决提供了充足的时间，提高了设备健康管理效率，有效确保行车安全。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述方法还包括：

S104、根据所述健康信息生成报表统计信息，并根据授权终端的信息下载请求，将所述报表统计信息发送至所述授权终端。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，S101具体包括：

S1011、云端接收中间设备实时发送的网口数据；

或，

S1012、云端接收中间设备根据预设周期进行存储备份后发送的网口数据。

具体地，本实施例为了健全设备物理信息，尽可能多的提供设备所具有的相关属性，以便云端在预警时能给出该设备的详细属性，地面监控中心可登陆云平台设置自动或手动上传属性配置文件的方式来保持地面和云端属性数据的统一。设备的传感数据和通信数据都支持直接上传至云端和本地先进行固定周期的存储备份然后上传至云端两种方式。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，S1012之后，S102具体包括：

S1021、根据通信协议内容对所述网口数据重新分条存储，得到若干条存储数据。

S1022、根据序列号或时间戳将各存储数据与云端已接收的网口数据进行对比，若目标存储数据与云端已接收的网口数据相同，则丢弃所述目标网口数据。

S1023、若目标存储数据与云端已接收的网口数据存在冲突，则在所述目标存储数据中添加对应的冲突代码进行标识。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，S101还包括：

S1021、将所述网口数据按照通信时刻、设备类型、收发方向或区间ID的约束条件进行存储和排序。

具体地，通过预设周期进行存储备份后上传至云端时，应按照通信协议内容重新分条存储，并和前者已经上传的数据按照序列号、时间戳等字段进行综合对比，不存在则添加否则丢弃，若存在冲突则在添加对应的冲突代码进行标识。不同设备间的数据可按照通信时刻、设备类型、收发方向、区间ID等约束条件进行存储和排序。

本实施例提供的方法在各种报表的生成过程中，首先应确定设备间的关联性，综合考虑可能导致预警或故障的来源，随后对历史数据进行精确分析，利用图形化手段生成或更新对应报表。在云端搭建的过程中，需要充分考虑到安全策略、存储需求、计算性能、网络吞吐量、数据恢复、容灾能力等。安全策略中除了提供一般的账号密码模式外，还应提供身份验证方式，例如：IP自动检测、动态密钥生成、人脸识别等。

举例来说，以通信设备A发出一包通信数据为例，包括以下步骤：

B1、通信设备A发送一包完整的通信数据至网口数据转换单元；

B2、转换单元判断该数据包的通信类型，若是网口数据，则去掉对应的TCP/UDP包头，用通用信息包头封装原始数据；若是串口、CAN等数据，则直接用通用信息包头进行封装并采用TCP/UDP发送，此时，通信设备A所属的系统将所有设备传感数据用通用信息包封装并采用TCP/UDP发送；

B3、云端接收并按照通用信息包格式对通信数据和传感数据进行详细解析，同时根据序列号、时间戳等关键字段进行数据冗余判断是否存储该条记录；

B4、云端基于历史数据，通过解析该包通信数据和传感数据对通信设备A对应的健康状态和报表信息进行更新，并对状态趋势进行预测；

B5、若具体某个字段值超过正常范围，则向地面监控中心发送预警信息，具体指明设备A健康缺陷；

B6、地面根据云端反馈及时处理，并给出本次预警的可信值；

B7、云端根据可信值判断此次预警是否属于误报，进而调整通信设备A与关联设备、所属系统的健康关联度，同时重新更新通信设备A的健康状态和与A相关的所有报表信息；

B8、地面监控中心根据用户权限的不同登录云平台管理系统查看或下载相关报表。

B9、对于已经发生的故障，登录云平台管理系统可查看历史预警信息，精确定位问题所在，并查看或下载该预警对应的详细报表信息和故障原因自动分析信息。

其中，设备传感数据和通信数据的发送需统一通信协议，即：设备间传输的数据采用统一的数据封装格式，通用信息包格式如表所示：

报文头

安全校验域

数据

CRC32

上表中，报文头由协议交互类别(实时/非实时)、报文类型(包含设备类型、所属系统类型、设备版本等)、数据类型(传感数据、通信数据等)、源地址、目的地址等组成。安全校验域由序列号、时间戳、安全数据长度、校验通道等组成。数据即为设备传感数据和通信数据。32位的CRC值是由前面的三个数据域生成。

需要说明的是，设备端传感数据和通信数据最终要封装成网口数据通过互联网发送或上传至云服务器；在TCP/UDP协议之上重新制定一层安全通信协议，提供安全认认证机制来确保网口数据的可靠性和云端数据的安全性；云数据中心的搭建具备防止Dos等网络攻击的能力，并综合考虑设备量、数据量、高效性、实时性、安全性、容灾冗余等要求；设备健康预警信息是基于设备关联性、系统关联性、综合历史传感和通信数据自学习产生的，是精确到单个设备级别的预警，必要时需要地面给出本条预警的可信值继续修正云端算法；故障报表的生成是基于系统关联性和设备关联性的，采用图形化思想产生关联图、折线图、饼图、柱状图等；地面监控中心和云平台需严格应用权限管理手段，使用角色访问机制。

本实施例提供的城市轨道交通设备健康管理方法极大地降低了对本地设备存储容量的要求，数据存储在云端自动完成；提高了设备健康管理的自动化程度，能够及时定位和预警健康状况较低的设备并给出具体描述，提供相关解决意见，有效地确保行车安全；对于已发生的故障，其分析、定位、生成报表整个流程全由云端自动完成，不需要人工参与，极大地提高了定位效率；综合性报表根据系统关联性、设备关联性生成，地面监控中心能够对从系统级到设备级的健康状态做到全面掌控。

图3示出了本实施例提供的一种城市轨道交通设备健康管理装置的结构示意图，所述装置包括：数据接收模块301、数据处理模块302和预警生成模块303，其中：

所述数据接收模块301用于接收中间设备发送的网口数据，所述网口数据为所述中间设备将各类型的通信数据和传感数据统一封装得到；

所述数据处理模块302用于对所述网口数据进行处理，得到城市轨道交通设备的健康信息；

所述预警生成模块303用于若根据所述健康信息判断获知目标设备的故障概率大于预设值，则生成预警信息，并将所述预警信息发送至地面设备。

具体地，所述数据接收模块301接收中间设备发送的网口数据，所述网口数据为所述中间设备将各类型的通信数据和传感数据统一封装得到；所述数据处理模块302对所述网口数据进行处理，得到城市轨道交通设备的健康信息；所述预警生成模块303若根据所述健康信息判断获知目标设备的故障概率大于预设值，则生成预警信息，并将所述预警信息发送至地面设备。

本实施例通过云端对网口数据进行统一处理，得到城市轨道交通设备的健康信息，并对健康信息进行监控，当故障概率大于预设值时生成预警信息，并发送给地面设备，能够自动对设备故障进行提前预判并进行预警，减少了人力工作，并为故障的解决提供了充足的时间，提高了设备健康管理效率，有效确保行车安全。

进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述装置还包括：

信息发送模块，用于根据所述健康信息生成报表统计信息，并根据授权终端的信息下载请求，将所述报表统计信息发送至所述授权终端。

本实施例所述的城市轨道交通设备健康管理装置可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

参照图4，所述电子设备，包括：处理器(processor)401、存储器(memory)402和总线403；

其中，

所述处理器401和存储器402通过所述总线403完成相互间的通信；

所述处理器401用于调用所述存储器402中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法。

本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法。

本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种城市轨道交通设备健康管理方法，其特征在于，包括：

云端接收中间设备发送的网口数据，所述网口数据为所述中间设备将各类型的通信数据和传感数据统一封装得到；

对所述网口数据进行处理，得到城市轨道交通设备的健康信息；

若根据所述健康信息判断获知目标设备的故障概率大于预设值，则生成预警信息，并将所述预警信息发送至地面设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述健康信息生成报表统计信息，并根据授权终端的信息下载请求，将所述报表统计信息发送至所述授权终端。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云端接收中间设备发送的网口数据，具体包括：

云端接收中间设备实时发送的网口数据；

或，

云端接收中间设备根据预设周期进行存储备份后发送的网口数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述云端接收中间设备根据预设周期进行存储备份后发送的网口数据之后，所述对所述网口数据进行处理，具体包括：

根据通信协议内容对所述网口数据重新分条存储，得到若干条存储数据；

根据序列号或时间戳将各存储数据与云端已接收的网口数据进行对比，若目标存储数据与云端已接收的网口数据相同，则丢弃所述目标网口数据；

若目标存储数据与云端已接收的网口数据存在冲突，则在所述目标存储数据中添加对应的冲突代码进行标识。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云端接收中间设备发送的网口数据之后，还包括：

将所述网口数据按照通信时刻、设备类型、收发方向或区间ID的约束条件进行存储和排序。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网口数据为所述中间设备根据预设的安全通信协议和安全机制将各类型的通信数据和传感数据统一封装得到。

7.一种城市轨道交通设备健康管理装置，其特征在于，包括：

数据接收模块，用于接收中间设备发送的网口数据，所述网口数据为所述中间设备将各类型的通信数据和传感数据统一封装得到；

数据处理模块，用于对所述网口数据进行处理，得到城市轨道交通设备的健康信息；

预警生成模块，用于若根据所述健康信息判断获知目标设备的故障概率大于预设值，则生成预警信息，并将所述预警信息发送至地面设备。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

信息发送模块，用于根据所述健康信息生成报表统计信息，并根据授权终端的信息下载请求，将所述报表统计信息发送至所述授权终端。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至6任一所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序使所述计算机执行如权利要求1至6任一所述的方法。