CN112116731A - 一种基于云端的轨道交通多总线数据分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云端的轨道交通多总线数据记录分析系统，属于磁浮、地铁等轨道交通车辆领域，该系统包括：对轨道交通列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据进行采集的数据记录分析仪；接收数据记录分析仪传送的列车运行过程正常状态和故障状态的实时数据和累计数据，对轨道交通列车的运行过程中出现的故障进行实时存储并进行故障分析和诊断的云端服务器；其中云端服务器再将故障分析和诊断结果回传给数据记录分析仪，数据记录分析仪将云端服务器诊断的结果和处理措施发送给列车总线；云端服务器的故障预测模式，实时的故障分析能力；该系统对数据记录分析仪的程序升级和设备健康状态检测均可远程实现，减少人力物力的投入。
Description
技术领域
本发明涉及磁浮、地铁、轻轨等轨道交通车辆领域，尤其涉及一种基于云端的轨道交通多总线数据分析系统。
背景技术
轨道交通领域的飞速发展，列车在全寿命周期内的运营数据没有被合理的分析利用。这些数据对于列车的运营维保、故障诊断能够提供重要的数据支撑。
轨道交通的列车骨干网络由各节列车的子网和维护网络组成，由若干的网络中继设备实现信号的中继和干扰的隔离功能。所述的列车维护子网由列车需要维护的设备、维护用交换机及车地无线传输单元组成，实现通过本地或远程对车辆设备进行维护的目的；所述的列车的子网有每节车多属子设备进行组网通信。
然而，目前的数据记录仪多采用车载固态硬盘存储，数据读取分析耗费人力物力；不能及时掌握列车的运行状态，故障诊断过程冗余繁杂、耗时较长。在很多新开通的地铁线路中，虽然配备了具有4G/WLAN连接传输功能的数据记录仪，但信号传输量不大，对于列车的实时运行状况不能及时掌握。其次，目前的数据记录仪接口单一，通用性差。
对列车故障的处理分析等到列车下线停运后，解决故障的时效性大大降低。尤其对于高峰时段的车辆故障的及时处理，提高列车的运营服务质量，降低故障率。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于云端的轨道交通多总线数据记录分析系统，包括：对轨道交通列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据进行采集的数据记录分析仪；
接收数据记录分析仪传送的列车运行过程正常状态和故障状态的实时数据和累计数据，对轨道交通列车的运行过程中出现的故障进行实时存储并进行故障分析和诊断的云端服务器；
其中所述云端服务器再将故障分析和诊断结果回传给所述数据记录分析仪，数据记录分析仪将云端服务器诊断的结果和处理措施发送给列车总线。
进一步地，所述数据记录分析仪包括：
与列车网络进行通讯，获取轨道交通列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据的总线接口模块；
中央处理器模块；
对通行列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据无线传输给所述云端服务器的无线通信模块；所述无线通信模块还与所述中央处理器模块相连接；
为所述总线接口模块、为所述中央处理器模块、所述无线通信模块提供以太网通信进行调度的交换机模块；
为所述总线接口模块、所述交换机模块、所述中央处理器模块、所述无线通信模块提供电源的电源模块。
进一步地：所述总线接口模块的前面板具有DB9接口和M12接口，通过拨码开关选择对应的总线类型；所述总线类型包括MVB总线、CAN总线、WorldFIP总线、以太网等形式；
所述总线接口模块还包括对相应总线接口进行选择的接口转换电路。
进一步地：所述云端服务器包括存储列车全生命周期的数据存储模块、
接收所述数据记录分析仪传送的轨道交通列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据，对照数据存储模块中列车全生命周期的数据使用故障树分析法进行故障诊断，判断故障类型的故障诊断模块。
进一步地：所述故障存储模块包括以列车故障时间、故障类型、故障现象、诊断结论和诊断方法为形式将列车全生命周期的故障数据进行存储的故障案例库。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于云端的轨道交通多总线数据分析系统，针对国内新造和存量列车，通过对列车全生命周期的数据进行快速存储分析，可及时准确掌握列车各个系统的运行状况，建立故障案例库，提高列车运维的智能化水平；基于云端的数据存储方式，数据安全性高，实现本地与云端服务器的数据同步，轨道交通车辆加装本发明，可实时掌握列车的运行数据和故障数据；根据云端的故障案例库，实时对列车故障进行诊断处理；本发明具有5G通信模块，可保证大数据量的高速率、低延迟传输；本发明具有多种总线接口，可灵活适配国内现有车辆的总线接口，包括MVB、CAN、WorldFIP、以太网等；基于安全核心设计思想，中央处理器模块硬件安全计算架构设计为三取二，提高可靠性冗余度。软件操作系统基于Vxworks的数据交叉验证、算法独立的软件设计；本发明专注于数据存储的完整性和可靠性，基于云端的故障分析模式，可快速解决列车在运行过程中出现的故障信息，实时了解列车各个设备的运行健康信息，基于云端远程维护能力，后期维护成本低，节省人力物力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统原理图；
图2为本发明的数据分析仪的供电连接图；
图3为本发明的数据分析仪的通信连接图；
图4为本发明的中央控制器的结构图；
图5为本发明的分散式安全设计结构图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：
图1为本发明的系统原理图；一种基于云端的轨道交通多总线数据记录分析系统，包括：数据记录分析仪和云端服务器；
所述数据记录分析仪对轨道交通列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据进行采集；
所述云端服务器接收所述数据记录分析仪传送的所述列车运行过程正常状态和故障状态的实时数据和累计数据，对轨道交通列车的运行过程中出现的故障进行实时存储并进行故障分析和诊断的云端服务器；
其中所述云端服务器再将故障分析和诊断结果回传给所述数据记录分析仪，所述数据记录分析仪将所述云端服务器诊断的结果和处理措施发送给列车总线。
图2为本发明的数据分析仪的供电连接图；图3为本发明的数据分析仪的通信连接图；
进一步地，所述数据记录分析仪包括：总线接口模块、中央处理器模块、无线通信模块、交换机模块和电源模块；
图4为本发明的中央控制器的结构图；所述中央处理器是车载数据采集传输设备的主控制板，负责数据的采集、内外部通信控制、自检、远程访问控制等功能，所述中央处理器模块的处理核心设计为三取二的表决系统，分别通过对输入信息流的独立计算，通过表决系统达到安全输出的目的。图4为计算控制系统结构图。
所述总线接口模块与通过车辆总线与列车网络进行通讯，获取轨道交通列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据的；所述总线接口模块可根据列车总线灵活匹配，选择范围涵盖现有存量列车总线形式。总线接口模块实现与列车网络的通讯，负责获取列车网络上的数据，并通过背板以太网总线传输给中央处理器模块。
无线通信模块对通行列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据无线传输给所述云端服务器；所述无线通信模块还与所述中央处理器模块相连接；
图5为本发明的分散式安全设计结构图；所述无线通信模块采用5G无线通信模块，可保证大数据量的高速低延迟传输；在信号断流或5G信号降级的情况下，传输模块可错峰续传，保证数据的完整性，无线通信模块实现车地无线数据传输，提供5G、4G、WLAN无线传输通道，用于实时信息、记录文件、远程命令的传输。
所述交换机模块为所述总线接口模块、为所述中央处理器模块、所述无线通信模块提供以太网通信的调度；
所述电源模块为所述总线接口模块、所述交换机模块、所述中央处理器模块和所述无线通信模块提供电源；设计为DC110V电压输入，为整个车载数据采集传输设备提供DC5V电源。
所述总线接口模块的前面板具有DB9接口和M12接口，通过拨码开关选择对应的总线类型；总线类型包括MVB总线、CAN总线、WorldFIP总线、以太网等；
所述总线接口模块还包括对相应总线接口进行选择的接口转换电路。
进一步地，所述云端服务器包括存储列车全生命周期的数据存储模块、
接收所述数据记录分析仪传送的轨道交通列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据，对照数据存储模块中列车全生命周期的数据使用故障树分析法进行故障诊断，判断故障类型的故障诊断模块。
进一步地：所述数据存储模块包括以列车故障时间、故障类型、故障现象、诊断结论和诊断方法为形式将列车全生命周期的故障数据进行存储的故障案例库，所述故障案例库基于云端的数据存储，数据安全性高，实现本地与云端服务器的数据同步，为轨道交通列车的故障分析和故障诊断保证建立可靠的基础；
该系统基于云端服务器远程维护能力，对数据分析模块的程序升级和设备健康状态检测均可远程实现，减少人力物力的投入，基于故障诊断模块的故障预测模式，实时的故障分析能力。利用云端服务器的故障案例库进行快速检索，实时给出故障分析结果和建议。
故障记录存储由云端的存储和本地的RAM进行存储，由自带的固态存储介质进行紧急信息的存储。云端的存储将列车全寿命周期的运行数据通过5G网络传输给数据中心的服务器，实现同步存储，互相备份。
所述数据记录分析通过自带的无线通信模块，依靠5G的高速率、低延迟传输通路，将轨道交通列车的故障数据、状态信息、累计数据等发送给部署在云端的分布式故障分析处理系统。通过故障案例库、故障诊断模块对轨道交通列车的运行过程中出现的故障进行实时存储、分析、诊断。现有存量列车网络系统多数为MVB总线、CAN总线、WorldFIP总线、以太网等，本发明具备多种总线接口，可满足上述多种列车总线数据的采集，覆盖面广、兼容性好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于云端的轨道交通多总线数据记录分析系统，其特征在于：包括：对轨道交通列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据进行采集的数据记录分析仪；
接收所述数据记录分析仪传送的列车运行过程正常状态和故障状态的实时数据和累计数据，对轨道交通列车的运行过程中出现的故障进行实时存储并进行故障分析和诊断的云端服务器；
其中所述云端服务器再将故障分析和诊断结果回传给所述数据记录分析仪所述数据记录分析仪将所述云端服务器诊断的结果和处理措施发送给列车总线。
2.根据权利要求1所述的一种基于云端的轨道交通多总线数据记录分析系统，其特征在于：所述数据记录分析仪包括：
与列车网络进行通讯，获取轨道交通列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据的总线接口模块；
对通行列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据无线传输给所述云端服务器的无线通信模块；所述无线通信模块还与所述中央处理器模块相连接；
为所述总线接口模块、为所述中央处理器模块、所述无线通信模块提供以太网通信进行调度的交换机模块；
为所述总线接口模块、所述交换机模块、所述中央处理器模块、所述无线通信模块提供电源的电源模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于云端的轨道交通多总线数据记录分析系统，其特征在于：所述总线接口模块的前面板具有DB9接口和M12接口，通过拨码开关选择对应的总线类型；
所述总线接口模块还包括对相应总线接口进行选择的接口转换电路。
4.根据权利要求1所述的一种基于云端的轨道交通多总线数据记录分析系统，其特征在于：所述云端服务器包括存储列车全生命周期的数据存储模块、接收所述数据记录分析仪传送的轨道交通列车运行过程中正常状态和故障状态的实时数据及累计数据，对照数据存储模块中列车全生命周期的数据使用故障树分析法进行故障诊断，判断故障类型的故障诊断模块。
5.根据权利要求4所述的一种基于云端的轨道交通多总线数据记录分析系统，其特征在于：所述数据存储模块包括以列车故障时间、故障类型、故障现象、诊断结论和诊断方法为形式将列车全生命周期的故障数据进行存储的故障案例库。
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