CN111873979A - 车辆制动缸的行程监测方法、系统、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆制动缸的行程监测方法、系统、装置和存储介质。其中，该方法包括：监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，其中，传感器固定模块与制动缸的缸体和前盖相连接，定位活动模块设置于制动缸的活塞杆上，且随活塞杆在制动过程或缓解过程中一起运动；对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据；将第二行程数据发送至车载网关，其中，第二行程数据由车载网关处理为第三行程数据，第三行程数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对制动缸的行程进行监测。本发明解决了制动缸行程监测效率低和不能实时监测的技术问题。

Description

车辆制动缸的行程监测方法、系统、装置和存储介质

技术领域

本发明涉及铁路车辆领域，具体而言，涉及一种车辆制动缸的行程监测方法、系统、装置和存储介质。

背景技术

目前，制动缸是铁路货车制动系统的执行元件和重要组成部分，其工作是否正常对车辆运行安全至关重要，因此制动缸行程检查是铁路货车运用中重要的列检内容之一。为保证行车安全，列车在发车前或运行途中要进行制动缸状态确认，检查制动缸活塞杆是否收回，确认制动缸是否正常缓解。

对于制动缸行程检查主要通过人工方式进行。但是，由于车辆制动系统一般位于车辆底部，制动缸行程检查需要列检人员俯身车下逐辆目视检查，作业难度大、劳动强度高、工作效率低，且易出现漏检、误检问题，从而存在制动缸行程监测效率低和不能实时监测的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种车辆制动缸的行程监测方法、系统、装置和存储介质，以至少解决制动缸行程监测效率低和不能实时监测的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种车辆制动缸的行程监测方法。该方法可以包括：监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，其中，传感器固定模块与制动缸的缸体和前盖相连接，定位活动模块设置于制动缸的活塞杆上，且随活塞杆一起运动；对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据；将第二行程数据发送至车载网关，其中，第二行程数据由车载网关处理为第三行程数据，第三行程数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对制动缸的行程进行监测。

可选地，当制动缸的行程发生变化时，活塞杆沿制动缸的水平轴线直线运动。

可选地，在制动缸的行程出现异常的情况下，制动缸所在的车辆由地面管理平台进行定位，并将得到的定位信息发送至移动终端，其中，定位信息包括：车辆的车号和/或制动缸的缸位。

可选地，监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸的第一行程数据，包括：监测传感器固定模块与定位活动模块之间的相对位移，得到第一行程数据。

可选地，对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据，包括：通过微处理器调取预设数据处理模型，并通过预设数据处理模型对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据。

可选地，监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，包括：在制动缸的行程为正常状态的情况下，在睡眠模式或半睡眠模式下监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到第一行程数据。

可选地，将第二行程数据发送至车载网关，包括：在监测到制动缸的行程由正常状态转换为异常状态的情况下，将第二行程数据发送至车载网关。

可选地，在制动缸的制动过程中或缓解过程中，定位活动模块随活塞杆一起运动，且活塞杆与传感器固定模块之间产生相对位移。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆制动缸的行程监测系统。该系统可以包括：制动缸行程传感器，用于监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，并对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据，其中，传感器固定模块与制动缸的缸体和前盖相连接，定位活动模块设置于制动缸的活塞杆上，且随活塞杆一起运动；车载网关，与制动缸行程传感器相连接，用于接收第二行程数据，并将第二行程数据处理为第三行程数据；地面管理平台，与车载网关相连接，用于接收第三行程数据，并基于第三行程数据对制动缸的行程进行监测。

可选地，该系统还包括：移动终端，与车载网关相连接，用于接收车载网关发送的与制动缸相关联的信息；和/或与地面管理平台相连接，用于接收地面管理平台发送的与制动缸相关联的信息。

可选地，地面管理平台用于在制动缸的行程出现异常的情况下，对制动缸所在的车辆进行定位，并将得到的定位信息发送至移动终端，其中，定位信息包括：车辆的车号和/或制动缸的缸位。

可选地，该系统还包括：第一无线通信模块，连接于制动缸行程传感器与车载网关之间，用于进行制动缸行程传感器与车载网关之间的数据传输。

可选地，该系统还包括：第二无线通信模块，连接于车载网关与地面管理平台之间，用于进行车载网关与地面管理平台之间的数据传输。

可选地，传感器固定模块通过螺栓、螺母与制动缸的缸体和前盖固定连接。

可选地，定位活动模块通过销钉或铆钉固定于活塞杆的前端

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆制动缸的行程监测装置。该装置包括：监测单元，用于监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，其中，传感器固定模块与制动缸的缸体和前盖相连接，定位活动模块设置于制动缸的活塞杆上，且随活塞杆一起运动；预处理单元，用于对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据；发送单元，用于将第二行程数据发送至车载网关，其中，第二行程数据由车载网关处理为第三行程数据，第三行程数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对制动缸的行程进行监测

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序被处理器运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行本发明实施例的车辆制动缸的行程监测方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器。该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行本发明实施例的车辆制动缸的行程监测方法。

在本发明实施例中，监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，其中，传感器固定模块与制动缸的缸体和前盖相连接，定位活动模块设置于制动缸的活塞杆上，且随活塞杆一起运动；对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据；将第二行程数据发送至车载网关，其中，第二行程数据由车载网关处理为第三行程数据，第三行程数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对制动缸的行程进行监测。也就是说，该实施例的制动缸行程传感器通过监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，并且还对该第一行程数据进行预处理，使得车载网关对得到的第二行程数据进行进一步处理，得到的第三行程数据由车载网关发送至地面管理平台，达到对制动缸的行程进行检测的目的，避免了由于人工检测所导致的作业难度大、劳动强度高、工作效率低，且易出现漏检、误检问题，从而进一步解决了对制动缸的行程监测效率低和不能实时监测的技术问题，达到了提高对制动缸的行程进行监测的效率和进行实时监测的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种车辆制动缸的行程监测系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种车辆制动缸的行程监测方法的流程图；

图3是根据相关技术中的一种对制动缸活塞伸缩过程进行监测的示意图；

图4是根据相关技术中的一种对制动缸活塞伸缩过程进行监测的方法的流程图；

图5是根据相关技术中的一种列车车辆制动活塞行程监测装置的示意图；

图6是根据相关技术中的一种转向架集成制动制动缸周边空间的示意图；

图7是根据本发明实施例的另一种车辆制动缸的行程监测系统的示意图；

图8是根据本发明实施例的一种制动缸行程传感器的示意图；

图9是根据本发明实施例的一种传感器固定模块的示意图；

图10是根据本发明实施例的一种车载网关的示意图；

图11是根据本发明实施例的一种制动缸行程传感器安装的示意图；

图12是根据本发明实施例的一种车辆制动缸的行程监测系统的工作过程的示意图；

图13是根据本发明实施的一种车辆制动缸的行程监测装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

本发明实施例提供了一种车辆制动缸的行程监测系统。

图1是根据本发明实施例的一种车辆制动缸的行程监测系统的示意图。如图1所示，该车辆制动缸的行程监测系统10可以包括：制动缸行程传感器11、车载网关12和地面管理平台13。

制动缸行程传感器11，用于监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，并对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据，其中，传感器固定模块与制动缸的缸体和前盖相连接，定位活动模块设置于制动缸的活塞杆上，且随活塞杆一起运动。

在该实施例中，制动缸行程传感器11也可以称为制动缸行程监测传感器、制动缸行程监测智能传感器，其包括传感器固定模块和定位活动模块，其中的传感器固定模块可以与制动缸的缸体和前盖固定连接，另外，定位活动模块可以固定安装于制动缸的活塞杆上，当制动缸所在的车辆进行制动、缓解时，制动缸的行程会发生变化，活塞杆就会运动，比如，活塞杆沿制动缸水平轴线直线运动，此时定位活动模块随活塞杆一起运动。该实施例的制动缸行程传感器11感知制动缸的行程，通过传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化可以检测到制动缸的行程变化，也即，检测制动缸的活塞的行程变化，从而得到制动缸的第一行程数据，该第一行程数据也可以称为制动缸行程监测数据。其中，该实施例的传感器固定模块与定位活动模块之间的相对位移可以通过拉线方式或磁感应等非接触方式被制动缸行程传感器11感知。

在该实施例中，上述传感器固定模块包括封装于同一壳体内的微机电技术(MEMS)的数字式传感器、微处理器、存储模块、无线通讯模块、电能供应模块等。

在该实施例中，制动缸行程传感器11可以采用物联网电池自供电，可以采用无线局域网络与网关连接，同时内置算法及模型，对第一行程数据进行预处理得到第二行程数据，也即，对第一行程数据进行前端第一级运算和分析处理，其中，对第一行程数据进行预处理可以是通过制动缸行程传感器11内置的微处理器和相应算法、模型来对第一行程数据就地进行计算、分析等，从而得到第二行程数据，再对第二行程数据进行发送，以尽量减少数据传输量，降低能量消耗，避免了无计算、存储、分析处理和自供电能力，从而不能实现智能监测的问题。

该实施例的制动缸行程传感器11在上述内置算法的控制下，可以在车辆运行中处于睡眠模式或半睡眠模式，对制动缸行程进行静默监测，当制动缸行程正常时可以不发送或少发送数据，使得制动缸行程传感器11的功耗可以保持于毫安级，可保证整个系统的超低功耗，从而解决了制动缸行程传感器11的耗电问题，避免了需要一直保持工作模式，无低功耗策略和设计，电能消耗大，不适合铁路货车供电能力弱的实际特点；另外，该实施例一旦制动缸行程异常，则制动缸行程传感器11由常态睡眠模式或半睡眠模式进入正常工作模式，制动缸行程传感器11可以迅速激活并进行数据发送，从而及时产生预警或报警信号，进而实现了对制动缸行程异常车辆进行准确定位和预警的目的。

该实施例的制动缸行程传感器11可以采用微机电技术，与微处理器、存储器、无线通信模块同步封装，同时由于采用自供电和无线通信技术，在制动缸行程传感器11装车后无有线电缆连接，从而使得系统结构简单、重量轻、体积小。

车载网关12，与制动缸行程传感器11相连接，用于接收第二行程数据，并将第二行程数据处理为第三行程数据。

在该实施例中，车载网关12是每个车辆制动缸行程传感器11的监测数据的集中采集和处理中心，用于接收车辆各个制动缸行程传感器11的发出数据并进行汇总、分析、处理、判断和决策，适时通过公网或卫星通讯与地面管理平台13交互数据，或通过公网和短距离无线通信向移动终端发送数据。

在该实施例中，车载网关12与制动缸行程传感器11之间可以采用无线网络连接，比如，采用无线局域网进行连接，用于接收制动缸行程传感器11发送的第二行程数据，并将第二行程数据处理为第三行程数据，也即，对制动缸行程传感器11的监测数据进行第二级运算和处理，可以是对第二行程数进行计算分析，得到第三行程数据，进而将第三行程数据通过3G/4G/5G公网或卫星通讯发送至地面管理平台13。

可选地，在该实施例中，车载网关12内集成BDS/GPS双模卫星定位模块，可以将制动缸所在的车辆的运行位置实时地发送至地面管理平台13。

可选地，该实施例的车载网关12可以通过卫星定位系统和公网向地面管理平台13发送车辆实时位置、车号和具体制动缸行程、故障制动缸位、车辆号等信息。

地面管理平台13，与车载网关12相连接，用于接收第三行程数据，并基于第三行程数据对制动缸的行程进行监测。

在该实施例中，地面管理平台13设置于远程适当位置，可以称为云端地面管理平台，可对制动缸行程在车辆运行全程的实时、动态、在线智能监测，可以包括防火墙、数据服务器、专家知识库、应用客户终端等，用于完成车辆信息管理、车载设备管理、报警管理、用户管理、数据统计与分析的功能。

该实施例的地面管理平台13与车载网关12相连接，用于接收第三行程数据，并基于第三行程数据对制动缸的行程进行监测，比如，基于第三行程数据对制动缸的行程进行实时在线智能监测、分析、决策及处理等。

下面对该实施例的车辆制动缸的行程监测系统进行进一步介绍。

可选地，该系统还包括：移动终端，与车载网关相连接，用于接收车载网关发送的与制动缸相关联的信息；和/或与地面管理平台相连接，用于接收地面管理平台发送的与制动缸相关联的信息。

在该实施例中，移动终端可以是近场通讯终端，可以设置于车辆制动缸行程检查作业的现场，由作业人员手持，可以通过车载网关或地面管理平台接收与制动缸相关联的信息，比如，接收车辆所有制动缸的行程信息并对其及时进行处置，从而指导现场人员及时作业。

可选地，该实施例的车载网关可以通过蓝牙等短距离无线通信将感知数据直接发送至移动终端。

可选地，地面管理平台用于在制动缸的行程出现异常的情况下，对制动缸所在的车辆进行定位，并将得到的定位信息发送至移动终端，其中，定位信息包括：车辆的车号和/或制动缸的缸位。

在该实施例中，车载网关内置有车辆车号和卫星定位系统，当制动缸的行程异常时，地面管理系统可立即精确定位车辆在铁路线路的运行位置，得到定位信息，可获知发生制动缸故障的车辆车号和制动缸的缸位，即时通过移动终端通知现场人员进行处置。

可选地，该系统还包括：第一无线通信模块，连接于制动缸行程传感器与车载网关之间，用于进行制动缸行程传感器与车载网关之间的数据传输。

在该实施例中，制动缸行程传感器与车载网关之间可以通过第一无线通信模块相连接，该第一无线通讯模块可以通过无线局域网将第二行程数据传输至车载网关。

需要说明的是，该实施例的上述制动缸行程传感器与车载网关也可以采用有线电缆进行连接，此处不做具体限制。

可选地，该系统还包括：第二无线通信模块，连接于车载网关与地面管理平台之间，用于进行车载网关与地面管理平台之间的数据传输。

在该实施例中，车载网关与地面管理平台之间可以通过第二无线通信模块相连接，该第二无线通信模块可以通过3G/4G/5G公网或卫星通讯将第三行程数据发送至地面管理平台，以实现地面管理平台对制动缸行程在车辆运行全程的实时、动态、在线智能监测的目的。

可选地，传感器固定模块通过螺栓、螺母与制动缸的缸体和前盖固定连接。

在该实施例中，在传感器固定模块封装之后，可以将现有的制动缸前盖与缸体之间其中两个连接螺栓的长度加长，然后通过加长后的螺栓、螺母将传感器固定模块与制动缸前盖和缸体进行固定连接。

可选地，定位活动模块通过销钉或铆钉固定于活塞杆的前端。

在该实施例中，定位活动模块可以采用销钉或铆钉固定于活塞杆的前端，在制动缸制动过程中或缓解过程中可以随活塞杆一起运动，活塞杆与传感器固定模块之间可以产生相对位移。

需要说明的是，该实施例的制动缸行程传感器和车载网关可以安装于列车中每个车辆，地面管理平台可以分布于远程任意适当位置，移动终端可以设于列车制动缸的行程列检作业现场。

该实施例的车辆制动缸的行程监测系统，实现了铁路货车制动缸行程的准确、实时、智能监测，可以实现以下效果：通过制动缸行程传感器对制动缸的行程进行高分辨率检测，使得制动缸的行程数据精确；制动缸行程传感器可以通过无线局域网与车载网关连接，车载网关可以通过3G/4G/5G公网和卫星定位系统与远程地面管理平台相连接，从而实现制动缸行程的远程实时监测；该实施例可以实现对制动缸行程的智能监测，制动缸行程传感器内置工业微处理和相应算法、模型，可进行内部计算、分析和初步处理，从而实现制动缸行程的智能分析和判断；该实施例的制动缸行程传感器与车载网关采用无线网络连接，车载网关通过卫星定位系统和公网可向地面管理平台发送车辆实时位置、车号和具体制动缸行程，故障制动缸位、车辆号；与相关技术相比较，该实施例的制动缸行程传感器可以采用微机电技术，与微处理器、存储器、无线通信模块同步封装，同时由于采用自供电和无线通信技术，传感器装车后无有线电缆连接，系统结构简单、重量轻、体积小；该实施例的制动缸行程传感器内置算法和模型，可以在车辆运行中对制动缸行程进行静默监测，控制传感器保持睡眠或半睡眠状态。当制动缸行程正常时不发送或少发送数据，一旦制动缸行程异常，传感器在条件和特征触发下迅速激活进行数据发送，从而可以保证整个监测系统的超低功耗，解决了对制动缸的行程监测效率低和不能实时监测的技术问题，达到了提高对制动缸的行程进行监测的效率和进行实时监测的技术效果。

实施例2

根据本发明实施例，提供了一种车辆制动缸的行程监测方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图2是根据本发明实施例的一种车辆制动缸的行程监测方法的流程图。如图2所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤S202，监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据。

在本发明上述步骤S202提供的技术方案中，传感器固定模块与制动缸的缸体和前盖相连接，定位活动模块设置于制动缸的活塞杆上，且随活塞杆一起运动。

在该实施例中，制动缸行程传感器包括传感器固定模块和定位活动模块，其中的传感器固定模块可以与制动缸的缸体和前盖通过螺栓和螺母固定连接，定位活动模块可以固定安装于制动缸的活塞杆上，当制动缸所在的车辆进行制动、缓解时，制动缸的行程会发生变化，活塞杆就会运动，此时定位活动模块随活塞杆一起运动。

该实施例的制动缸行程传感器感知制动缸的行程，可以通过传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化检测到制动缸的行程变化，也即，检测制动缸的活塞的行程变化，从而得到制动缸的第一行程数据，该第一行程数据也可以称为制动缸行程监测数据。

步骤S204，对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据。

在本发明上述步骤S204提供的技术方案中，在监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据之后，可以对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据。

在该实施例中，制动缸行程传感器可以对第一行程数据进行预处理得到第二行程数据，也即，对第一行程数据进行前端第一级运算和分析处理，得到第二行程数据，再对第二行程数据进行发送，其中，对第一行程数据进行预处理的目的是尽量减少数据传输量，以降低能量消耗。

步骤S206，将第二行程数据发送至车载网关，其中，第二行程数据由车载网关处理为第三行程数据，第三行程数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对制动缸的行程进行监测。

在本发明上述步骤S206提供的技术方案中，制动缸行程传感器可以与车载网关之间通过无线网络进行连接，在对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据之后，制动缸行程传感器将第二行程数据发送至车载网关，该第二行程数据可以由车载网关处理为第三行程数据，也即，由车载网关对制动缸行程传感器的监测数据进行第二级运算和处理，可以是对第二行程数进行计算分析，得到第三行程数据，该第三行程数据可以由车载网关通过3G/4G/5G公网或卫星通讯发送至地面管理平台。

可选地，在该实施例中，车载网关内集成BDS/GPS双模卫星定位模块，制动缸所在的车辆的运行位置可以由车载网关实时地发送至地面管理平台。

可选地，该实施例的车辆实时位置、车号和具体制动缸行程、故障制动缸位、车辆号等信息可以由上述车载网关通过卫星定位系统和公网向地面管理平台发送。

下面对该实施例的上述方法进行进一步介绍。

作为一种可选的实施方式，当制动缸的行程发生变化时，活塞杆沿制动缸的水平轴线直线运动。

在该实施例中，当车辆在进行制动或缓解时，制动缸的行程会发生变化，活塞杆会沿制动缸水平轴线直线运动，由于定位活动模块固定安装于活塞杆上，因而该实施例可以通过传感器固定模块和定位活动模块的距离变化可检测到制动缸行程变化。

作为一种可选的实施方式，在制动缸的行程出现异常的情况下，制动缸所在的车辆由地面管理平台进行定位，并将得到的定位信息发送至移动终端，其中，定位信息包括：车辆的车号和/或制动缸的缸位。

在制动缸的行程出现异常的情况下，地面管理系统可以立即精确定位车辆在铁路线路的运行位置，从而得到定位信息，通过该定位信息可以确定发生制动缸故障的车辆的车号和制动缸的缸位，并且该实施例的定位信息可以由地面管理系统发送至移动终端，从而通过移动终端即时通知现场人员进行处置。

作为一种可选的实施方式，步骤S202，监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸的第一行程数据，包括：监测传感器固定模块与定位活动模块之间的相对位移，得到第一行程数据。

在该实施例中，在定位活动模块在制动缸制动过程、缓解过程中随活塞杆一起运动的情况下，传感器固定模块与定位活动模块之间会产生相对位移，可以通过监测上述相对位移，来得到制动缸行程传感器的第一行程数据。

可选地，该实施例的传感器固定模块与定位活动模块之间的相对位移可以通过拉线方式或磁感应等非接触方式由制动缸行程传感器进行感知。

作为一种可选的实施方式，步骤S204，对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据，包括：通过微处理器调取预设数据处理模型，并通过预设数据处理模型对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据。

在该实施例中，制动缸行程传感器内置微处理器和预设数据处理模型，该预设数据处理模型可以用于实现一定的算法，用于对第一行程数据进行预处理，比如，对第一行程数据进行计算、分析等，从而得到第二行程数据，以在向车载网关传输时，尽量减少数据传输量，进而降低能量消耗。

作为一种可选的实施方式，步骤S202，监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，包括：在制动缸的行程为正常状态的情况下，在睡眠模式或半睡眠模式下监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到第一行程数据。

该实施例的制动缸行程传感器在内置算法的控制下，可以在车辆运行中处于睡眠模式或半睡眠模式，从而对制动缸行程进行静默监测，当制动缸行程正常时可以不发送或少发送数据，从而使得制动缸行程传感器的功耗可以保持于毫安级，这样就可以保证整个系统的超低功耗，从而解决了制动缸行程传感器的耗电问题。

作为一种可选的实施方式，步骤S206，将第二行程数据发送至车载网关，包括：在监测到制动缸的行程由正常状态转换为异常状态的情况下，将第二行程数据发送至车载网关。

在该实施例中，一旦制动缸行程异常，也即，监测到制动缸的行程由正常状态转换为异常状态，则制动缸行程传感器会由睡眠模式或半睡眠模式进入正常工作模式，制动缸行程传感器可以迅速激活并进行第二行程数据的发送，可以及时产生预警或报警信号。

作为一种可选的实施方式，在制动缸的制动过程中或缓解过程中，定位活动模块随活塞杆一起运动，且活塞杆与传感器固定模块之间产生相对位移。

在该实施例中，定位活动模块可以采用销钉或铆钉固定于活塞杆的前端，在制动缸制动过程中或缓解过程中随活塞杆一起运动，活塞杆与传感器固定模块间会产生一定的相对位移。

通过本申请上述步骤S202至步骤S206，监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，其中，传感器固定模块与制动缸的缸体和前盖相连接，定位活动模块设置于制动缸的活塞杆上，且随活塞杆一起运动；对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据；将第二行程数据发送至车载网关，其中，第二行程数据由车载网关处理为第三行程数据，第三行程数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对制动缸的行程进行监测。也就是说，该实施例的制动缸行程传感器通过监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，并且还对该第一行程数据进行预处理，使得车载网关对得到的第二行程数据进行进一步处理，得到的第三行程数据由车载网关发送至地面管理平台，达到对制动缸的行程进行检测的目的，可以实现对列车运行全过程中的持续监测，避免了由于人工检测所导致的作业难度大、劳动强度高、工作效率低，且易出现漏检、误检问题，从而进一步解决了对制动缸的行程监测效率低和不能实时监测的技术问题，达到了提高对制动缸的行程进行监测的效率和进行实时监测的技术效果。

实施例3

下面结合优选的实施方式对本发明实施例的技术方案进行举例说明。

制动缸是铁路货车制动系统的执行元件和重要的组成部分，其工作是否正常对车辆运行安全至关重要。因此，制动缸行程检查是铁路货车运用中重要的列检内容之一。为了保证行车安全，列车在发车前或在运行途中要进行制动缸状态确认，检查制动缸活塞杆是否收回，确认制动缸是否正常缓解。

在相关技术中，制动缸行程检查主要通过人工方式进行，但是由于车辆制动系统一般位于车辆底部，制动缸行程检查需要列检人员俯身车下逐辆目视检查，作业难度大、劳动强度高、工作效率低，且易出现漏检、误检问题。为了降低制动缸行程检查的劳动强度、提高效率和精度、减少作业人员数量、降低检修成本，制动缸行程自动检测技术需求迫切。

在相关技术中，可以通过摄像拍照、图像识别对制动缸活塞伸缩过程进行监测。其技术方案包括摄像小车、车号识别单元、供电通信装置、立轨、轨边控制单元与中心主机。图3是根据相关技术中的一种对制动缸活塞伸缩过程进行监测的示意图。如图3所示，车号识别单元识别列车车厢车号，摄像小车采集列车车底的图像信息，并且传输至中心主机；根据车号，确定摄像小车的移动参数，中心主机控制摄像小车移动到所要监测的制动缸下方；中心主机控制控制风机大闸给列车制动系统加压，进行试风作业，控制摄像小车对制动缸活塞杆进行拍摄。

图4是根据相关技术中的一种对制动缸活塞伸缩过程进行监测的方法的流程图。如图4所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤S401，摄像小车对全列车辆进行距离测量扫描，获取车辆位置参数。

步骤S402，全列车辆车号的识别。

步骤S403，数据传输到中心主机。

步骤S404，中心计算机自动计算车辆，计算全列车轮位置参数表。

步骤S405，根据车号查询“车后车型制动缸位置关系数据库”，计算出各车辆制动缸的位置参数。

步骤S406，采用就近原则为各种车辆的制动缸匹配相应的小车。

步骤S407，计算各小车搜索指定制动缸所需的移动参数。

步骤S408，将制动缸搜索移动参数传输给每个摄像小车。

步骤S409，小车移动到相应的制动缸下并拍照确认。

上述方法通过图像识别判断制动缸状态，只能定性、粗略判断制动缸伸缩状态，不能得到活塞伸缩的精确数值，同时该技术方案只能在铁路沿线特定地点进行捡测，并不能实现列车运行全过程中的持续监测。

图5是根据相关技术中的一种列车车辆制动活塞行程监测装置的示意图。如图5所示，该装置包括：无线监测发送器和接收机；无线监测发送器为设置在壳体1上与车辆制动缸活塞连杆相结合的连接件3、与车辆制动缸体4相结合的测量基准支架5以及设置在壳体1内的监测发送电路；监测发送电路由测距传感器6的电路、无线发射电路构成；测距传感器电路输出端与无线发射电路输入端电连接。检测时，首先通过连接件3将无线监测发送器固定在车辆制动缸的活塞连杆2上，测量基准支架5固定在制动缸体上，将测距传感器6对准基准支架。制动缸活塞连杆的行程距离数据经测距传感器6采集，通过无线方式传输给无线接收机。

既有铁路货车制动缸活塞杆在收缩后，其前端与缸体之间空间很小，上述方案中的活塞杆难以容纳监测部件的安装要求，对采用基础制动转向架集成安装的铁路货车尤为困难，因而实用性不强，如图6所示，其中，图6是根据相关技术中的一种转向架集成制动制动缸周边空间的示意图，主要监测部件设置于频繁伸缩运动的活塞杆头61上，运动惯性力较大，监测器件运用可靠性低；监测发送器无计算、存储、分析处理和自供电能力，从而不能实现智能监测；监测发送器需一直保持工作模式，无低功耗策略和设计，电能消耗大，不适合铁路货车供电能力弱的实际特点。

该实施例根据铁路货车成列运行、无电源供给的工作条件，对车辆制动缸行程进行实时、精确、智能监测，结合无线通信、卫星定位技术，可以对制动缸行程异常车辆进行准确定位和预警。

该实施例可以实现制动缸行程的智能监测。可选地，该实施例的制动缸行程传感器内置微处理器和相应算法、模型，可进行就地计算、分析和处理，过滤和控制监测数据的发送，从而实现制动缸行程的智能监测、分析和判断。

该实施例可以解决制动缸行程实时监测的耗电问题。可选地，该实施例的制动缸行程实时监测的方法需要持续供电和发送数据，因而电能消耗较大，该实施例可以采用传感器睡眠模式或半睡眠模式的低功耗设计策略，在一定条件和特征触发下再采转入正常工作模式，可以解决了既有方案的耗电问题。

该实施例可以实现制动缸行程故障车辆的精确定位。可选地，该实施例的制动缸行程传感器与车载网关采用无线网络连接，网关可以向云端和近场发送车辆实时位置和车号。

该实施例可以提高制动缸行程传感器安装的可实施性和服役工作的可靠性。

图7是根据本发明实施例的另一种车辆制动缸的行程监测系统的示意图。如图7所示，该系统包括：制动缸行程传感器71、车载网关72、地面管理平台73和移动终端74(公网)等组成，制动缸行程传感器71和车载网关72安装于列车中每个车辆，地面管理平台73分布于远程任意适当位置，移动终端74设于列车制动缸的行程列检作业现场。

制动缸行程传感器71，用于实现制动缸行程的感知、数据预处理、数据发送功能。

车载网关72，是每个车辆制动缸传感器监测数据的集中采集和处理中心，用于接收车辆各个制动缸行程传感器发出的数据并对其进行汇总、分析、处理、判断和决策等，适时通过公网或卫星通讯与地面管理平台交互数据，或通过公网和短距离无线通信向移动终端发送数据。

地面管理平台73，由防火墙、数据服务器、专家知识库、应用客户终端等组成，完成车辆信息管理、车载设备管理、报警管理、用户管理、数据统计与分析的功能。

移动终端74，设于车辆制动缸行程检查作业现场，由作业人员手持，通过车载网关或地面管理平台接收列车所有制动缸行程信息并及时处置。

下面对该实施例的制动缸行程传感器进一步介绍。

图8是根据本发明实施例的一种制动缸行程传感器的示意图。如图8所示，该实施例的制动缸行程传感器可以由传感器固定模块81和定位活动模块82组成，其中传感器固定模块81可以通过制动缸前盖螺栓与制动缸缸体83进行固定连接，定位活动模块82固定安装于活塞杆84上。当车辆进行制动、缓解时，制动缸行程会发生变化，活塞杆沿制动缸水平轴线直线运动，通过传感器固定模块和定位活动模块的距离变化可检测到制动缸行程变化。

下面对上述传感器固定模块进行进一步介绍。

图9是根据本发明实施例的一种传感器固定模块的示意图。如图9所示，传感器固定模块可以包括：MEMS传感器91、微处理器92、存储模块93、无线通讯模块94、电能供应模块95等，其封装于同一壳体内。

该实施例的制动缸行程传感器可以采用物联网电池自供电，采用无线局域网络与车载网关相连接，同时内置算法及模型，对制动缸行程监测数据进行预处理后再行传输，尽量减少数据传输量，降低能量消耗。同时在内置算法的控制下，传感器处于常态睡眠或半睡眠模式，功耗保持于毫安级，在条件或特征触发下，传感器激活进入工作模式，及时产生预警或报警信号。

下面对该实施例的车载网关进行进一步介绍。

图10是根据本发明实施例的一种车载网关的示意图。如图10所示，车载网关可以包括：存储模块101、卫星通讯模块102、局域网通讯模块103、微处理器104、公网通讯模块105、近场通讯模块106和电能供应模块107。

在该实施例中，车载网关是车辆各个制动缸行程传感器的数据集中采集和处理中心，用于收集各传感器发送的感知层数据，进行数据计算分析，将制动缸行程数据通过3G/4G/5G公网或卫星通讯发送至云端地面管理平台，或者通过蓝牙等短距离无线通信将感知数据直接发送至作业现场移动终端。同时，车载网关内可以集成BDS/GPS双模卫星定位模块，可以将车辆运行位置实时发送至地面管理平台。

下面对该实施例的地面管理平台进行进一步介绍。

该实施例的地面管理平台可以设置于远程适当位置，主要由数据服务器、路由器、防火墙、专家知识库、客户端等组成，用于对制动缸行程进行实时在线监测和分析、决策及处理。

下面对该实施例的移动终端进行进一步介绍。

该实施例的移动终端可以称为近场通讯终端，其设置于制动缸行程检查作业现场，可以从地面管理平台或车载网关获取列车各车辆制动缸行程信息，以指导现场人员及时作业。

图11是根据本发明实施例的一种制动缸行程传感器安装的示意图。如图11所示，在传感器固定模块111封装之后，可以将现有的制动缸前盖112与缸体113之间其中两个连接螺栓长度加长，通过螺栓114、螺母115将传感器固定模块与制动缸前盖112、缸体113进行连接。定位活动模块115可以采用销钉或铆钉固定于活塞杆前端，在制动缸制动、缓解过程中随活塞杆一起运动，活塞杆与传感器固定模块111之间产生相对位移。传感器固定模块111与定位活动模块115之间的相对位移通过拉线116或磁感应等非接触方式被传感器感知。

图12是根据本发明实施例的一种车辆制动缸的行程监测系统的工作过程的示意图。如图12所示，制动缸行程传感器在感知并监测制动缸行程后，首先进行内部信号预处理，监测数据进入传感器组成内置微处理器，进行前端第一级运算和分析处理，接着通过无线局域网将制动缸行程数据传输至车载网关。车载网关汇集各制动缸行程传感器数据，进行第二级运算和处理，将必要数据通过3G/4G/5G公网发送至远程地面管理平台。地面管理平台可对制动缸行程在车辆运行全程的实时、动态、在线智能监测。车载网关内置有车辆车号和卫星定位系统，当制动缸的行程出现异常时，地面管理系统可以立即精确定位车辆在铁路线路的运行位置，可以获知发生制动缸故障的车辆车号和制动缸位，即时通过移动终端通知现场人员处置。

该实施例通过上述方案实现了铁路货车制动缸行程的准确、实时、智能监测，具有以下有益效果：

(1)制动缸行程精确检测。

该实施例通过制动缸行程传感器对制动缸活塞行程进行高分辨率检测，使得制动缸行程检测数据精确。

(2)实现制动缸行程实时监测。

该实施例的制动缸行程传感器可以通过无线局域网与车载网关连接，车载网关通过3G/4G/5G公网和卫星定位系统与远程地面管理平台连接，从而实现了制动缸行程的远程实时监测。

(3)制动缸行程的智能监测。

该实施例的制动缸行程传感器内置工业微处理和相应算法、模型，可以进行内部计算、分析和初步处理，从而实现了制动缸行程的智能分析和判断。

(4)故障制动缸位、车辆号的准确识别。

该实施例的制动缸行程传感器与车载网关采用无线网络连接，车载网关可以通过卫星定位系统和公网可向地面管理平台发送车辆实时位置、车号和具体制动缸行程，故障制动缸位、车辆号可准确识别。

(5)结构简单。

该实施例与既有技术相比，制动缸行程传感器可以采用微机电技术，与微处理器、存储器、无线通信模块同步封装，同时由于采用自供电和无线通信技术，传感器装车后无有线电缆连接，系统结构简单、重量轻、体积小。

(6)功耗低。

该实施例的制动缸行程传感器内置算法和模型，在车辆运行中对制动缸行程进行静默监测，可以控制制动缸行程传感器保持睡眠模式或半睡眠模式。当制动缸行程正常时不发送或少发送数据，一旦制动缸行程异常，制动缸行程传感器在条件和特征触发下迅速激活进行数据发送，可以保证整个监测系统的超低功耗。

需要说明的是，该实施例为便于安装，制动缸行程传感器与网关采用无线局域网连接，显然采用有线电缆也是可以替代的，此处不做具体限制。

实施例4

本发明实施例还提供了一种车辆制动缸的行程监测装置。需要说明的是，该实施例的车辆制动缸的行程监测装置可以用于执行本发明实施例的车辆制动缸的行程监测方法。

图13是根据本发明实施的一种车辆制动缸的行程监测装置的示意图。如图13所示，该车辆制动缸的行程监测装置130可以包括：监测单元131、预处理单元132和发送单元133。

监测单元131，用于监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，其中，传感器固定模块与制动缸的缸体和前盖相连接，定位活动模块设置于制动缸的活塞杆上，且随活塞杆一起运动。

预处理单元132，用于对第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据。

发送单元133，用于将第二行程数据发送至车载网关，其中，第二行程数据由车载网关处理为第三行程数据，第三行程数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对制动缸的行程进行监测。

在该实施例的车辆制动缸的行程监测装置中，制动缸行程传感器通过监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，并且还对该第一行程数据进行预处理，使得车载网关对得到的第二行程数据进行进一步处理，得到的第三行程数据由车载网关发送至地面管理平台，达到对制动缸的行程进行检测的目的，避免了由于人工检测所导致的作业难度大、劳动强度高、工作效率低，且易出现漏检、误检问题，从而进一步解决了对制动缸的行程监测效率低和不能实时监测的技术问题，达到了提高对制动缸的行程进行监测的效率以及可以实时监测的技术效果。

实施例5

根据本发明实施例，还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序被处理器运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行本发明实施例的车辆制动缸的行程监测方法。

实施例6

根据本发明实施例，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行实施例1中所述的车辆制动缸的行程监测方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

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单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种车辆制动缸的行程监测方法，其特征在于，包括：

监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，其中，所述传感器固定模块与所述制动缸的缸体和前盖相连接，所述定位活动模块设置于所述制动缸的活塞杆上，且随所述活塞杆一起运动；

对所述第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据；

将所述第二行程数据发送至车载网关，其中，所述第二行程数据由所述车载网关处理为第三行程数据，所述第三行程数据由所述车载网关发送至地面管理平台，用于使所述地面管理平台对所述制动缸的行程进行监测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述制动缸的行程发生变化时，所述活塞杆沿所述制动缸的水平轴线直线运动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述制动缸的行程出现异常的情况下，所述制动缸所在的车辆由所述地面管理平台进行定位，并将得到的定位信息发送至移动终端，其中，所述定位信息包括：所述车辆的车号和/或所述制动缸的缸位。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸的第一行程数据，包括：

监测所述传感器固定模块与所述定位活动模块之间的相对位移，得到所述第一行程数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据，包括：

通过微处理器调取预设数据处理模型，并通过所述预设数据处理模型对所述第一行程数据进行预处理，得到所述第二行程数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，包括：

在所述制动缸的行程为正常状态的情况下，在睡眠模式或半睡眠模式下监测所述传感器固定模块和所述定位活动模块之间的距离变化，得到所述第一行程数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述第二行程数据发送至车载网关，包括：

在监测到所述制动缸的行程由所述正常状态转换为异常状态的情况下，将所述第二行程数据发送至所述车载网关。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述制动缸的制动过程中或缓解过程中，所述定位活动模块随所述活塞杆一起运动，且所述活塞杆与所述传感器固定模块之间产生相对位移。

9.一种车辆制动缸的行程监测系统，其特征在于，包括：

制动缸行程传感器，用于监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，并对所述第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据，其中，所述传感器固定模块与所述制动缸的缸体和前盖相连接，所述定位活动模块设置于所述制动缸的活塞杆上，且随所述活塞杆一起运动；

车载网关，与所述制动缸行程传感器相连接，用于接收所述第二行程数据，并将所述第二行程数据处理为第三行程数据；

地面管理平台，与所述车载网关相连接，用于接收所述第三行程数据，并基于所述第三行程数据对所述制动缸的行程进行监测。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

移动终端，与所述车载网关相连接，用于接收所述车载网关发送的与所述制动缸相关联的信息；和/或与所述地面管理平台相连接，用于接收所述地面管理平台发送的与所述制动缸相关联的信息。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，

所述地面管理平台用于在所述制动缸的行程出现异常的情况下，对所述制动缸所在的车辆进行定位，并将得到的定位信息发送至所述移动终端，其中，所述定位信息包括：所述车辆的车号和/或所述制动缸的缸位。

12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一无线通信模块，连接于所述制动缸行程传感器与所述车载网关之间，用于进行所述制动缸行程传感器与所述车载网关之间的数据传输。

13.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第二无线通信模块，连接于所述车载网关与所述地面管理平台之间，用于进行所述车载网关与所述地面管理平台之间的数据传输。

14.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述传感器固定模块通过螺栓、螺母与所述制动缸的缸体和前盖固定连接。

15.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述定位活动模块通过销钉或铆钉固定于所述活塞杆的前端。

16.一种车辆制动缸的行程监测装置，其特征在于，包括：

监测单元，用于监测传感器固定模块和定位活动模块之间的距离变化，得到制动缸行程的第一行程数据，其中，所述传感器固定模块与所述制动缸的缸体和前盖相连接，所述定位活动模块设置于所述制动缸的活塞杆上，且随所述活塞杆一起运动；

预处理单元，用于对所述第一行程数据进行预处理，得到第二行程数据；

发送单元，用于将所述第二行程数据发送至车载网关，其中，所述第二行程数据由所述车载网关处理为第三行程数据，所述第三行程数据由所述车载网关发送至地面管理平台，用于使所述地面管理平台对所述制动缸的行程进行监测。

17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序被处理器运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至8中任意一项所述的方法。

18.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至8中任意一项所述的方法。

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