CN111845865A - 动车组防冻预热监控方法及其系统 - Google Patents

Abstract

一种动车组防冻预热监控方法，①、远程温度采集装置采集动车组温度，并实时把采集到的动车组温度传送至数据中心云服务器；②、数据中心云服务器接收到动车组温度和属性信息后，首先将动车组温度与设定的阈值进行比对，若动车组温度大于阈值，则数据中心云服务器记录远程温度采集装置的位置信息、所属动车组编号、动车组温度和传送时间；若动车组温度小于阈值，则数据中心云服务器发送预警信息至云终端，同时记录远程温度采集装置的位置信息、所属动车组编号、动车组温度和传送时间；③、数据中心云服务器通过云终端对动车组送电进行预热防冻。本发明用来实现对动车组温度的自动采集、传输、存储以及网页终端的实时监控。

Description

动车组防冻预热监控方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种监控方法，具体地说，针对动车组停车后需要进行防冻预热措施，提供一套动车组防冻预热监控方法及其系统。

背景技术

随着高速铁路事业迅猛发展，动车组列车在铁路客运中扮演着越来越重要的角色，高速运行的动车组给人们的出行带来了方便，大大缩短了旅行时间，因而动车组的安全运行显得尤为重要。为确保动车组冬季运行和停放安全，每年防寒防冻期间（11月15日-3月15日），需要对动车组进行防冻预热（即对动车组进行升弓送电，制暖设备工作，提升车内温度）。目前动车组防冻预热工作大多采用的是人工点温模式，不仅实时性差且劳动效率较低；随着无线网络和传感器技术的发展，结合动车组相关监测系统的研究应用基础，研究搭建一套性能可靠的基于GPRS和Internet网络技术的动车组防冻预热监控系统，对保证动车组冬季运行和停放安全具有重要意义。

需要进行防冻预热的动车组，此时已经停车，车上的LKJ等监控设备已经完全断电，所以没有外部设备或者车载设备是处于带电状态。目前动车组传统防冻预热工作模式为检修库及存车场作业人员依靠自带的温度计。防冻预热人员步行到停靠的每一辆动车组上，依靠测温仪每隔1小时对环境温度和车内温度进行检测，当环境温度低于0℃时，车内温度低于5℃时，对动车组送电进行预热防冻，车内温度超过18℃后，在保证动车组设备不被冻坏的前提下，动车组保持供电1小时后方可断电。

现有的动车组防冻预热工作模式存在以下问题：

（1）数据采集不具有时效性。在温度数据采集传输过程中，分别需要对环境温度和动车组车内温度进行人工测量，时间间隔为1小时，无法消除温度骤降带来的冻车风险。

（2）人力资源占用较多。传统工作模式中既需要检修库及存车场人员对环境温度进行监控，又需要防冻预热人员对每列动车组车内温度进行监控，占用较多人力资源。

（3）工业点温计成本较高。防冻预热人员对车内温度进行采集的点温计采用的是工业级红外测温仪，价格昂贵。

（4）调度工作难度较大。动车组温度监控、预热作业派工等繁多内容增加了调度的调控难度，防冻预热能否流畅运转对调度人员素质要求较高，存在响应不及时、信息传递不畅、自动化程度低等问题。

（5）大数据分析应用不足。当前动车组历史温度数据采集间隔较长，对动车组特定时间内温度变化情况指导意义不强，进而无法实现对冬季动车组防冻预热状态的预判。

发明内容

针对上述现有存在的缺点，本发明的目的是提供一种动车组防冻预热监控方法及其系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种动车组防冻预热监控方法，在每辆动车组上安装至少一个远程温度采集装置，所述的监控方法包括如下步骤：

①、远程温度采集装置采集动车组温度，并实时把采集到的动车组温度传送至数据中心云服务器；远程温度采集装置在传送的同时，还将自身的属性信息也传送至数据中心云服务器；所述的属性信息包括远程温度采集装置的位置信息、所属动车组编号和传送时间；

②、数据中心云服务器接收到动车组温度和属性信息后，首先将动车组温度与设定的阈值进行比对，若动车组温度大于阈值，则数据中心云服务器记录远程温度采集装置的位置信息、所属动车组编号、动车组温度和传送时间；若动车组温度小于阈值，则数据中心云服务器发送预警信息至云终端，同时记录远程温度采集装置的位置信息、所属动车组编号、动车组温度和传送时间；

③、数据中心云服务器通过云终端对动车组送电进行预热防冻。

在所述的步骤①中，远程温度采集装置将实时采集的动车组温度通过GPRS和Internet网络上传至数据中心云服务器。

所述的远程温度采集装置外置温度传感器探头，内嵌GPRS传输模块；且远程温度采集装置连接蓄电池。

所述的云终端为工作人员终端，工作人员终端收到预警信息后，根据所属动车组编号到达该动车组，对动车组送电进行预热防冻。

数据中心云服务器通过微信派单将预警信息发送给工作人员终端。

所述的云终端还包括动车组唤醒终端，动车组唤醒终端串联车载电源主回路中，当动车组唤醒终端控制车载电源主回路导通后，动车组得电开始预热防冻。

所述的动车组唤醒终端包括微处理器以及与微处理器相连接的无线通信模块和电控开关，其中，无线通信模块与数据中心云服务器通信连接以接收预警信息；电控开关串联在车载电源主回路中；当微处理器接收到预警信息后，对预警信息进行解析，解析后微处理器发出控制指令至电控开关，电控开关导通，使得车载电源主回路导通，动车组得电开始预热防冻。

微处理器对预警信息的解析包括：①、判断预警信息中的动车组属性是否与本车一致，若一致，则转下一步；若不一致，则终止操作；②、提取预警信息中的动车组温度，将其与接收到的由本车远程温度采集装置传送的动车组温度相比较，若本车远程温度采集装置传送的动车组温度高于预警信息中的动车组温度，则将本车远程温度采集装置传送的动车组温度传送给数据中心云服务器，等待数据中心云服务器的进一步指示；若本车远程温度采集装置传送的动车组温度小于等于预警信息中的动车组温度，则微处理器发出控制指令至电控开关。

一种动车组防冻预热监控系统，远程温度采集装置实时采集动车组温度并将动车组温度通过GPRS和Internet网络上传至数据中心；数据中心云服务器对实时采集的动车组温度进行解析、判断、智能存储；并将分析后的预警信息发送至云终端，数据中心云服务器通过云终端对动车组送电进行预热防冻。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：搭建了一套动车组防冻预热监控系统，用来实现对动车组温度的自动采集、传输、存储以及网页终端的实时监控、查询、预警，并且能够把每一辆动车组每一次防冻预热过程的温度变化情况都完整的记录下来，为动车组防冻预热的管理、预判和劳动效率的提升提供有力的数据支撑。该系统的应用能较好的实现以下功能：

（1）实现人力精简，高效运作。该系统应用后取消了动车组防冻预热传统工作模式下的点温人员，优化了动车组预热人员配置，提升人力效能。

（2）保证动车组防冻预热质量。动车组防冻预热传统工作模式下动车组易出现遗漏，导致动车组冻车；系统应用后实现动车组温度动态实时监控，工作人员对防冻预热目的动车组一目了然，保证动车组防冻预热无遗漏。

（3）契合大数据预判发展趋势。该系统可应用于需要进行动车组防冻预热作业的各动车段（所），并可向异地存放动车组推广，在实现冬季动车组温度数据的积累前提下，采用大数据分析方法得出各型动车组车内温度随环境温度的变化趋势，为冬季动车组防冻预热管理提供有力支撑。

附图说明

图1为本发明动车组防冻预热监控系统体系结构图。

图2为本发明动车组防冻预热监控系统软件架构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

应该指出，以下详细说明都是例式性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的技术含义相同。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

一种动车组防冻预热监控方法，在每辆动车组上安装至少一个远程温度采集装置，所述的监控方法包括如下步骤：

①、远程温度采集装置采集动车组温度，并实时把采集到的动车组温度传送至数据中心云服务器；远程温度采集装置在传送动车组温度的同时，还将自身的属性信息也传送至数据中心云服务器；所述的属性信息包括远程温度采集装置的位置信息、所属动车组编号和传送时间。需要说明的是，动车组编号为预先设置的编码，传送时间是指远程温度采集装置根据自己内部时钟电路获取的传送时间。在所述的步骤①中，远程温度采集装置将实时采集的动车组温度通过GPRS和Internet网络上传至数据中心云服务器。

②、数据中心云服务器接收到动车组温度和属性信息后，首先将动车组温度与设定的阈值进行比对，若动车组温度大于阈值，则数据中心云服务器记录远程温度采集装置的位置信息、所属动车组编号、动车组温度和传送时间；若动车组温度小于阈值，则数据中心云服务器发送预警信息至云终端，同时记录远程温度采集装置的位置信息、所属动车组编号、动车组温度和传送时间；

③、数据中心云服务器通过云终端对动车组送电进行预热防冻。

需要说明的是，远程温度采集装置不是动车组车载装置，虽然动车组自带有LKJ等监控设备，但由于动车组停车后，LKJ等车载监控设备全部停电，无法进行温度检测，所以需要再另配置一台远程温度采集装置。

上述的远程温度采集装置包括烟雾传感器、温度传感器、信号采集电路、采集控制器、光电隔离电路、通讯电路和内部时钟电路。其中，烟雾传感器及温度传感器分别与信号采集电路相连接，信号采集电路与采集控制器相连接，采集控制器的输出端连接光电隔离电路，光电隔离电路与通讯电路相连接，通讯电路与数据中心云服务器相连接。且采集控制器还连接有内部时钟电路和电源电路。

上述的烟雾传感器采用联网型离子式烟雾传感器。温度传感器采用的是数字式温度传感器。温度传感器和烟雾传感器均采用外置式，便于采集动车组内部的温度和感应烟雾。通讯电路采用内嵌GPRS传输模块；电源电路可以采用蓄电池或者市电供电。

工作时，外置的温度传感器探头实时采集动车组温度，烟雾传感器实时感应动车组内是否有烟雾，内嵌的GPRS传输模块实时获取动车组的位置信息。当动车组内部的温度低于阈值时，或者动车组的看车人员在车上吸烟等玩忽职守行为发生时，数据中心云服务器能实时接收到相关的数据信息。

上述的云终端为工作人员终端，工作人员终端收到预警信息后，根据所属动车组编号到达该动车组，对动车组送电进行预热防冻。数据中心云服务器通过微信派单将预警信息发送给工作人员终端。

除此之外，上述的云终端还包括动车组唤醒终端，动车组唤醒终端串联车载电源主回路中，当动车组唤醒终端控制车载电源主回路导通后，动车组得电开始预热防冻。上述的动车组唤醒终端包括微处理器以及与微处理器相连接的无线通信模块和电控开关，其中，无线通信模块与数据中心云服务器通信连接以接收预警信息，同时，无线通信模块还与本车的远程温度采集装置通信，接收本身传送的动车组温度数据；电控开关串联在车载电源主回路中；当微处理器接收到预警信息后，对预警信息进行解析，解析的内容包括：①、判断预警信息中的动车组属性是否与本车一致，若一致，则转下一步；若不一致，则终止操作；②、提取预警信息中的动车组温度，将其与接收到的由本车远程温度采集装置传送的动车组温度相比较，若本车远程温度采集装置传送的动车组温度高于预警信息中的动车组温度，则将本车远程温度采集装置传送的动车组温度传送给数据中心云服务器，等待数据中心云服务器的进一步指示；若本车远程温度采集装置传送的动车组温度小于等于预警信息中的动车组温度，则微处理器发出控制指令至电控开关，电控开关导通，使得车载电源主回路导通，动车组得电开始预热防冻。需要说明的是，预热防冻就是指启动动车，但是不行使。

数据中心云服务器在接收到动车组温度数据之后，根据采集的动车组温度数据，对动车组温度的变化趋势进行分析，包括：

（1）根据获取的传送时间，确定温度变化周期；

（2）根据各周期节点的动车组温度，确定动车组温度变化趋势。

进一步说，所述动车组温度变化趋势的判断方式包括：

在预设判断周期内，若所述动车组温度的降低幅度达到预设预热阈值，则所述动车组温度变化趋势为降低趋势；

在预设判断周期内，若所述动车组温度的升高幅度达到预设降温阈值，则所述动车组温度变化趋势为升高趋势；

在预设判断周期内，若所述动车组温度的变化幅度在预设换气阈值范围内，则所述动车组温度变化趋势为平缓趋势。

其中一个判断周期可以由相邻的两个周期节点组成，也可以由相邻的两个以上周期节点组成。

一种动车组防冻预热监控系统，远程温度采集装置实时采集动车组温度并将动车组温度通过GPRS和Internet网络上传至数据中心；数据中心云服务器对实时采集的动车组温度进行解析、判断、智能存储；并将分析后的预警信息发送至云终端，数据中心云服务器通过云终端对动车组送电进行预热防冻。

动车组防冻预热监控系统由ZW720型远程温度采集传输设备、云服务器和应用终端组成，是一套集无线通信技术、自动化技术、网络信息化技术于一体的智能系统，体系结构如图1所示。

其中ZW720型远程温度采集传输设备主要负责实时采集动车组温度数据并将数据通过GPRS和Internet网络上传至数据中心；数据中心云服务器对实时采集的动车组温度数据进行解析、智能分析判断、智能存储；应用终端数据的展现采用B/S(Browser/Server )结构即浏览器和服务器结构，用户可以通过www浏览器来查看数据。

动车组防冻预热监控系统ZW720型远程温度采集传输设备，外置温度传感器探头，内嵌中国移动GPRS传输模块；采用蓄电池供电，待机供电时间长达一个月。其主要性能指标见表1。ZW720型远程温度采集传输设备向云服务器上传数据时采用自动调节的方式，上传数据频率最快3分钟，最慢12分钟，保证数据上传的及时性。

动车组防冻预热监控系统软件包括温度采集传输软件、服务器软件、数据库软件和应用终端软件等，系统软件架构如图2所示。

表1 ZW720型远程温度采集传输设备技术参数

温度检测范围/℃	-40~90
		工作环境温度/℃	-20~60
温度检测精度/℃	±0.3
		待机功耗/mW	15
无线通信工作频率/MHz	900/1800
		温度检测间隔时间/s	2
发送间隔时间/min	3~12

（1）温度采集传输软件：主要负责温度数据的读取和发送。

（2）服务器软件：一方面负责建立前端采集传输装置的TCP通信集数据的解析、处理，另一方面负责Web网页应用软件的发布。

（3）数据库软件：负责数据的存储，采用的是基于分布式文件存储的MongoDB数据库，能够为Web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

（4）应用终端软件：网页版监控终端：实现数据的实时展示、历史查询和预警判断；

微信版派单小程序：实现动车组预热作业派工和作业情况统计。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种动车组防冻预热监控方法，其特征在于：在每辆动车组上安装至少一个远程温度采集装置，所述的监控方法包括如下步骤：

①、远程温度采集装置采集动车组温度，并实时把采集到的动车组温度传送至数据中心云服务器；远程温度采集装置在传送的同时，还将自身的属性信息也传送至数据中心云服务器；所述的属性信息包括远程温度采集装置的位置信息、所属动车组编号和传送时间；

②、数据中心云服务器接收到动车组温度和属性信息后，首先将动车组温度与设定的阈值进行比对，若动车组温度大于阈值，则数据中心云服务器记录远程温度采集装置的位置信息、所属动车组编号、动车组温度和传送时间；若动车组温度小于阈值，则数据中心云服务器发送预警信息至云终端，同时记录远程温度采集装置的位置信息、所属动车组编号、动车组温度和传送时间；

③、数据中心云服务器通过云终端对动车组送电进行预热防冻。

2.根据权利要求1所述的动车组防冻预热监控方法，其特征在于：在所述的步骤①中，远程温度采集装置将实时采集的动车组温度通过GPRS和Internet网络上传至数据中心云服务器。

3.根据权利要求1所述的动车组防冻预热监控方法，其特征在于：所述的远程温度采集装置外置温度传感器探头，内嵌GPRS传输模块；且远程温度采集装置连接蓄电池。

4.根据权利要求3所述的动车组防冻预热监控方法，其特征在于：所述的云终端为工作人员终端，工作人员终端收到预警信息后，根据所属动车组编号到达该动车组，对动车组送电进行预热防冻。

5.根据权利要求4所述的动车组防冻预热监控方法，其特征在于：数据中心云服务器通过微信派单将预警信息发送给工作人员终端。

6.根据权利要求5所述的动车组防冻预热监控方法，其特征在于：所述的云终端还包括动车组唤醒终端，动车组唤醒终端串联车载电源主回路中，当动车组唤醒终端控制车载电源主回路导通后，动车组得电开始预热防冻。

7.根据权利要求6所述的动车组防冻预热监控方法，其特征在于：所述的动车组唤醒终端包括微处理器以及与微处理器相连接的无线通信模块和电控开关，其中，无线通信模块与数据中心云服务器通信连接以接收预警信息；电控开关串联在车载电源主回路中；当微处理器接收到预警信息后，对预警信息进行解析，解析后微处理器发出控制指令至电控开关，电控开关导通，使得车载电源主回路导通，动车组得电开始预热防冻。

8.根据权利要求7所述的动车组防冻预热监控方法，其特征在于：微处理器对预警信息的解析包括：①、判断预警信息中的动车组属性是否与本车一致，若一致，则转下一步；若不一致，则终止操作；②、提取预警信息中的动车组温度，将其与接收到的由本车远程温度采集装置传送的动车组温度相比较，若本车远程温度采集装置传送的动车组温度高于预警信息中的动车组温度，则将本车远程温度采集装置传送的动车组温度传送给数据中心云服务器，等待数据中心云服务器的进一步指示；若本车远程温度采集装置传送的动车组温度小于等于预警信息中的动车组温度，则微处理器发出控制指令至电控开关。

9.一种实现权利要求1-8任一所述方法的动车组防冻预热监控系统，其特征在于：远程温度采集装置实时采集动车组温度并将动车组温度通过GPRS和Internet网络上传至数据中心；数据中心云服务器对实时采集的动车组温度进行解析、判断、智能存储；并将分析后的预警信息发送至云终端，数据中心云服务器通过云终端对动车组送电进行预热防冻。

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