CN112165692A - 一种铁路轨道无线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁路轨道无线监测系统，包括至少两个铁路轨道监测节点、无线数据网关和监控计算机，各铁路轨道监测节点与无线数据网关有线通信连接，监控计算机与无线数据网关无线通信连接，无线数据网关将各铁路轨道监测节点检测到的数据信息输出给监控计算机，监控计算机进行数据分析，得到数据分析结果。设置有多个铁路轨道监测节点，能够保证对铁路轨道进行可靠全面的数据检测，通过无线传输方式，无需使用数据传输线路，避免杂乱地布线，降低因线路损坏而影响数据传输，监控计算机对数据信息进行数据分析，得到数据分析结果，相较于人工检测的方式，避免了人工成本，而且可以实现全天24小时实时监控，可靠性得到很大地提升。

Description

一种铁路轨道无线监测系统

技术领域

本发明涉及铁路领域，具体涉及一种铁路轨道无线监测系统。

背景技术

铁路轨道简称路轨、铁轨、轨道等，主要用于铁路上，并与转辙器合作，令火车无需转向便能行走。铁路轨道通常由两条平行的钢轨组成，钢轨固定放在轨枕上，轨枕之下为路碴。通过轨撑、扣件、压轨器、道夹板、弹条、铁路道钉等铁路配件紧固。铁路路轨是以钢铁制成的路轨，可以比其它物料承受更大的重量。轨枕亦称枕木、灰枕或路枕，功用是将钢轨的重量及钢轨所受压力分开散布，保持固定轨距，以及维持路轨的轨距。目前，随着国家经济的不断发展和铁路线路的快速建设，铁路作为一项重要的交通工具，为人们的出行带来了极大的便利，伴随铁路的高速发展，对铁路的安全问题也提出了更高的要求。现有的对铁路轨道进行监测时，一般都是采取人工检测的方式，人工检测的方式不但耗时耗力，而且无法实现24小时实时监控，可靠性比较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁路轨道无线监测系统，用于解决现有的人工检测的方式的可靠性比较低的问题。

本发明采用以下技术方案：

一种铁路轨道无线监测系统，包括：

至少两个铁路轨道监测节点，各铁路轨道监测节点用于检测铁路轨道的相关数据信息，相邻两个铁路轨道监测节点的检测位置之间间隔预设距离；

无线数据网关，所述各铁路轨道监测节点与所述无线数据网关通信连接；以及

监控计算机，所述监控计算机与无线数据网关通信连接，所述各铁路轨道监测节点将检测到的所述相关数据信息通过无线数据网关输出给监控计算机，所述监控计算机对接收到的所述相关数据信息进行数据分析，得到数据分析结果。

进一步地，所述对接收到的所述相关数据信息进行数据分析，得到数据分析结果，包括：

获取所述相关数据信息的数据类型，得到目标数据类型；

根据所述目标数据类型，将所述目标数据类型输入至预设的异常分析项目数据库中，获取得到与所述目标数据类型相对应的目标异常分析项目；其中，所述异常分析项目数据库包括至少两种数据类型，以及与各种数据类型相对应的异常分析项目；

根据所述目标异常分析项目，将所述目标异常分析项目输入至预设的异常分析规则模型数据库中，获取得到与所述目标异常分析项目相对应的目标异常分析规则模型；其中，所述异常分析规则模型数据库包括至少两种异常分析项目，以及与各种异常分析项目相对应的异常分析规则模型；

根据所述目标异常分析规则模型所对应的异常分析规则，对所述相关数据信息进行异常分析，得到所述数据分析结果。

进一步地，所述铁路轨道无线监测系统还包括后台服务器，所述监控计算机与所述后台服务器通信连接；

所述监控计算机得到所述数据分析结果之后，根据所述数据分析结果，生成数据分析结果存储请求，并将所述数据分析结果存储请求输出给所述后台服务器；

所述后台服务器根据所述数据分析结果存储请求，生成用于加密的加密文件以及用于解密的解密文件，然后存储所述解密文件，并将所述加密文件发送给所述监控计算机；其中，所述加密文件包括加密密钥，所述解密文件包括解密密钥，所述加密密钥与所述解密密钥相对应；

所述监控计算机接收所述后台服务器发送的所述加密文件，并根据所述加密文件，对所述数据分析结果进行加密，得到数据分析结果加密数据，然后将所述数据分析结果加密数据输出至后台服务器；

所述后台服务器获取到所述数据分析结果加密数据之后，存储所述数据分析结果加密数据。

进一步地，所述监控计算机将所述数据分析结果加密数据输出至所述后台服务器之后，若接收到数据分析结果提取指令，则将所述数据分析结果提取指令输出给所述后台服务器，其中，所述数据分析结果提取指令包括第一校验码；

所述后台服务器根据所述数据分析结果提取指令，将所述第一校验码与所述后台服务器中预设的第二校验码进行比对，若比对通过，则将所述数据分析结果加密数据和所述解密文件发送给所述监控计算机；

所述监控计算机根据所述解密文件，对所述数据分析结果加密数据进行解密，得到所述数据分析结果，然后输出所述数据分析结果。

进一步地，所述监控计算机对所述数据分析结果进行加密，得到所述数据分析结果加密数据之后，所述监控计算机删除监控计算机内存储的数据分析结果。

进一步地，所述后台服务器存储所述解密文件时，根据预设的存储地址存储所述解密文件；

所述后台服务器获取到所述数据分析结果加密数据之后，根据所述存储地址存储所述数据分析结果加密数据。

进一步地，所述监控计算机对接收到的所述相关数据信息进行数据分析，得到所述数据分析结果之后，按照预设的可视化时间段，对所述数据分析结果进行可视化。

本发明的有益效果包括：通过至少两个铁路轨道监测节点检测铁路轨道上不同位置的相关数据信息，而且，相邻两个铁路轨道监测节点之间间隔预设距离，能够保证对铁路轨道进行可靠全面的数据检测，各铁路轨道监测节点将检测到的相关数据信息通过无线数据网关进行无线传输，无需使用数据传输线路，避免杂乱地布线，降低因线路损坏而影响数据传输；将相关数据信息输出给监控计算机，监控计算机对接收到的相关数据信息进行数据分析，得到数据分析结果，通过这种自动检测并进行数据处理的方式，相较于人工检测的方式，避免了人工成本，而且可以实现全天24小时实时监控，可靠性得到很大地提升。

附图说明

图1是一种铁路轨道无线监测系统的结构原理示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

如图1所示，本实施例提供一种铁路轨道无线监测系统，包括n个铁路轨道监测节点，n≥2，n的具体数值由实际需要进行设置，各铁路轨道监测节点用于检测铁路轨道的相关数据信息。各铁路轨道监测节点设置在对应的检测位置处，各检测位置由实际需要进行设置。而且，相邻两个铁路轨道监测节点之间的检测位置间隔预设距离，预设距离由实际需要进行设置，那么，相邻两个铁路轨道监测节点在设置时需要间隔一定的距离。

铁路轨道监测节点检测到的铁路轨道的具体数据信息由实际需要进行设置，当铁路轨道监测节点所包含的传感器或者检测设备不同时，检测到的数据信息也发生相应的变化，比如：铁路轨道监测节点包括温度传感器，用于检测对应检测位置的铁路轨道的温度信号(即按照预设的采样周期获取对应检测位置的铁路轨道的温度值)，或者铁路轨道监测节点包括振动传感器，用于检测对应检测位置的铁路轨道的振动信号(即按照预设的采样周期获取对应检测位置的铁路轨道的振动幅值，进而获取到振动波形)。

无线数据网关可以为常规的无线路由或者无线通信模块，各铁路轨道监测节点与该无线数据网关通信连接，用于将各铁路轨道监测节点检测到的相关数据信息进行传输。

监控计算机设置在监控室内，监控计算机与无线数据网关无线通信连接，无线数据网关将各铁路轨道监测节点检测到的相关数据信息无线传输给监控计算机。监控计算机对接收到的相关数据信息进行数据分析，得到数据分析结果。进一步地，监控计算机还可以按照预设的可视化时间段，对数据分析结果进行可视化，该可视化时间段结束时，不再进行可视化。应当理解，可视化时间段由实际需要进行设置，本实施例中，可视化时间段为一个较短的时间段，比如1分钟，可视化可以指通过监控计算机的显示屏显示该数据分析结果，那么，数据分析结果只显示1分钟，1分钟过去之后就不再显示。

监控计算机中预设有数据分析算法，根据该数据分析算法对接收到的数据信息进行数据分析，得到数据分析结果。而且，由于接收到的数据信息为各个铁路轨道监测节点检测到的数据信息，因此，在进行数据分析时，可以整合所有的铁路轨道监测节点检测到的数据信息进行分析，也可以分别对各个铁路轨道监测节点检测到的数据信息进行分析，本申请不做限定，即数据分析算法的实现过程由实际需要进行设置。而本实施例中，以分别对各个铁路轨道监测节点检测到的数据信息进行分析，即各个铁路轨道监测节点检测到的数据信息之间相互独立，那么，本实施例以其中一个铁路轨道监测节点检测到的数据信息的分析过程为例进行说明，其他的各铁路轨道监测节点检测到的数据信息的分析过程与此相同。

作为一个具体实施方式，对于对接收到的相关数据信息进行数据分析，得到数据分析结果，以下给出一种具体实现过程：

(1)获取相关数据信息的数据类型，得到目标数据类型。应当理解，检测到的数据信息有其对应的数据类型，比如：若数据信息为振动信号，则数据类型为振动数据；若数据信息为温度信号，则数据类型为温度数据。那么，则根据获取到的数据信息，得到其数据类型，为目标数据类型。为了便于说明，本实施例中，获取得到的相关数据信息为一种数据信息。

(2)监控计算机中预设有异常分析项目数据库，该异常分析项目数据库包括至少两种数据类型，以及与各种数据类型相对应的异常分析项目。也就是说，每一种数据类型的数据信息均对应有一种异常分析项目，以表1为例。

表1

数据类型	异常分析项目
		A1	A2
B1	B2
		C1	C2
D1	D2

表1中，A1、B1、C1和D1表示4种数据类型，A2、B2、C2和D2表示与4种数据类型相对应的4种异常分析项目。

应当理解，不同的数据类型所对应的异常分析项目之间是相互独立的，不同的数据类型所对应的异常分析项目可以相同，也可以不同。对于任意一种数据类型而言，对应的异常分析项目是指对对应的数据信息进行哪一种数据分析，具体由数据类型决定，比如：若数据类型为振动数据，则对应的异常分析项目可以是对振动波形进行振动波动异常检测；若数据类型为温度数据，则对应的异常分析项目可以是对温度数据进行温度过高或者温度过低的检测。

根据得到的目标数据类型，将目标数据类型输入至异常分析项目数据库中，获取得到与目标数据类型相对应的目标异常分析项目。比如：若目标数据类型为C1，将目标数据类型C1输入至表1中，获取得到与目标数据类型相对应的目标异常分析项目，为C2。

(3)监控计算机中预设有一个异常分析规则模型数据库，该异常分析规则模型数据库包括至少两种异常分析项目，以及与各种异常分析项目相对应的异常分析规则模型，也就是说，每种异常分析项目均对应一个异常分析规则模型，如表2所示。

表2

异常分析项目	异常分析规则模型
		A2	A3
B2	B3
		C2	C3
D2	D3

表2中，A2、B2、C2和D2表示4种异常分析项目，A3、B3、C3和D3表示与4种异常分析项目相对应的4个异常分析规则模型。

应当理解，异常分析规则模型数据库中的各异常分析项目需要与异常分析项目数据库中的各异常分析项目相同，则当确定数据类型时，就能够根据数据类型确定异常分析项目，进而根据异常分析项目确定异常分析规则模型。

对于任意一个异常分析规则模型而言，包括异常分析规则，异常分析规则为异常分析策略，即异常分析判据。

根据得到的目标异常分析项目，将目标异常分析项目输入至异常分析规则模型数据库中，获取得到与目标异常分析项目相对应的目标异常分析规则模型。

不同的异常分析项目对应的异常分析规则模型不同，即不同的异常分析项目对应不同的异常分析判据，也即不同类型的数据信息对应不同的异常分析判据。对于任意一个数据类型的数据信息，对应的异常分析规则模型中的异常分析判据由实际需要进行设置。比如：若振动数据对应的异常分析项目为振动波动异常检测，则对应的异常分析规则模型中的异常分析判据为振动波动异常判据，振动波动异常判据可以为：获取振动波形中的振动振幅最大值和振动振幅最小值，计算振动振幅最大值和振动振幅最小值的振幅差值，比对振幅差值与预设波动阈值的大小，若振幅差值大于预设波动阈值，则判定振动波动异常，若振幅差值小于或者等于预设波动阈值，则判定振动波动正常；若温度数据对应的异常分析项目为温度过高检测，则对应的异常分析规则模型中的异常分析判据为温度过高判据，温度过高判据可以为：获取检测到的温度值中的最大温度值，比对最大温度值与预设的最大温度阈值的大小，若最大温度值大于预设的最大温度阈值，则判定温度过高，若最大温度值小于或者等于预设的最大温度阈值，则判定温度正常；若温度数据对应的异常分析项目为温度过低检测，则对应的异常分析规则模型中的异常分析判据为温度过低判据，温度过低判据可以为：获取检测到的温度值中的最小温度值，比对最小温度值与预设的最小温度阈值的大小，若最小温度值小于预设的最小温度阈值，则判定温度过低，若最小温度值大于或者等于预设的最小温度阈值，则判定温度正常。

(4)得到目标异常分析规则模型之后，将获取到的数据信息输入到目标异常分析规则模型中，根据目标异常分析规则模型所对应的异常分析规则，对数据信息进行异常分析，得到数据分析结果。接上述举例：若振动数据对应的异常分析项目为振动波动异常检测，则对应的异常分析规则模型中的异常分析判据为振动波动异常判据，将获取到的振动信号输入到目标异常分析规则模型中，根据目标异常分析规则模型所对应的振动波动异常判据，对振动信号进行异常分析，具体地：获取振动波形中的振动振幅最大值和振动振幅最小值，计算振动振幅最大值和振动振幅最小值的振幅差值，比对振幅差值与预设波动阈值的大小，若振幅差值大于预设波动阈值，则数据分析结果为振动波动异常，若振幅差值小于或者等于预设波动阈值，则数据分析结果为振动波动正常。

通过上述数据异常分析过程能够提升数据分析的可靠性。

作为一个具体实施方式，铁路轨道无线监测系统还包括后台服务器，监控计算机与后台服务器通信连接。后台服务器可以为铁路部门监控中心的服务器。应当理解，监控计算机与后台服务器可以无线通信连接，也可以有线通信连接。

监控计算机得到数据分析结果之后，根据数据分析结果，生成数据分析结果存储请求，并将该数据分析结果存储请求输出给后台服务器。

后台服务器根据数据分析结果存储请求，生成用于加密的加密文件以及用于解密的解密文件，其中，加密文件包括加密密钥，解密文件包括解密密钥，加密密钥与解密密钥相对应，即加密密钥用于对数据进行加密，解密密钥能够对加密后的数据进行解密，应当理解，加密密钥所对应的加密算法为现有技术已公开的加密算法，解密密钥是现有技术已公开的解密算法。然后后台服务器存储解密文件，进一步地，后台服务器中预设有一个存储地址，存储解密文件时，根据该存储地址存储该解密文件。而且，后台服务器将加密文件发送给监控计算机。

监控计算机接收后台服务器发送的加密文件，并根据该加密文件，对数据分析结果进行加密，得到数据分析结果加密数据，然后将数据分析结果加密数据输出至后台服务器。进一步地，监控计算机对数据分析结果进行加密，得到数据分析结果加密数据之后，监控计算机删除监控计算机内存储的数据分析结果，也就是说，监控计算机内不再存储有数据分析结果，从监控计算机本地无法获取数据分析结果，数据分析结果只存在于后台服务器中，提升数据存储的安全性。

后台服务器获取到数据分析结果加密数据之后，存储该数据分析结果加密数据，进一步地，后台服务器根据上述中的存储地址存储该数据分析结果加密数据，那么，数据分析结果加密数据与解密文件存储在同一位置。

通过上述存储过程，能够提升数据存储的可靠性，而且，在数据加密时，加密文件是后台服务器根据接收到的数据分析结果存储请求生成并返回给监控计算机，且加密文件是在接收到数据分析结果存储请求之后才生成，防止加密文件存在于监控计算机本地而导致被盗或者被篡改，提升数据加密的安全性，还能够避免加密文件在初始情况下就长时间存在于后台服务器中而导致被盗或者被篡改，提升数据加密的安全性。

本实施例中，监控计算机将数据分析结果加密数据输出至后台服务器之后的时间内，若监控计算机接收到数据分析结果提取指令，则将数据分析结果提取指令输出给后台服务器。其中，数据分析结果提取指令可以为相关人员通过操作监控计算机的键盘等信息输入设备而输入的数据分析结果提取指令。数据分析结果提取指令包括第一校验码，第一校验码用于实现身份校验，第一校验码可以由预设位数的字母和/或数字构成。

后台服务器中预设有第二校验码，用于与第一校验码进行比对，因此，第二校验码也可以由预设位数的字母和/或数字构成。

后台服务器根据接收到的数据分析结果提取指令，得到第一校验码，然后将第一校验码与第二校验码进行比对，若比对通过，即若第一校验码和第二校验码相同，则将数据分析结果加密数据和解密文件发送给监控计算机；相应地，若比对未通过，即若第一校验码和第二校验码不同，则不将数据分析结果加密数据和解密文件发送给监控计算机。

监控计算机根据接收到的解密文件，对接收到的数据分析结果加密数据进行解密，得到数据分析结果，然后输出数据分析结果，比如通过相关的数据传输线路传输给外部其他设备，或者下载到与监控计算机相连的U盘或者其他存储设备中。

上述数据提取过程中，监控计算机内部没有长时间存储数据分析结果，或者不从监控计算机内部提取数据分析结果，而是在接收到数据分析结果提取指令之后，将数据分析结果提取指令输出给后台服务器，而且，通过与后台服务器中预设的第二校验码进行比对，只有比对通过，后台服务器才将数据分析结果加密数据和解密文件发送给监控计算机。因此，监控计算机内没有存储有数据分析结果，而且，第一校验码只能够与后台服务器中的第二校验码进行比对，避免第二校验码存储在监控计算机本地而导致第二校验码被非法获取或者非法篡改，进而导致数据分析结果被非法获取，提升数据存储以及数据提取的可靠性和安全性。

Claims (7)

1.一种铁路轨道无线监测系统，其特征在于，包括：

至少两个铁路轨道监测节点，各铁路轨道监测节点用于检测铁路轨道的相关数据信息，相邻两个铁路轨道监测节点的检测位置之间间隔预设距离；

无线数据网关，所述各铁路轨道监测节点与所述无线数据网关通信连接；以及

监控计算机，所述监控计算机与无线数据网关通信连接，所述各铁路轨道监测节点将检测到的所述相关数据信息通过无线数据网关输出给监控计算机，所述监控计算机对接收到的所述相关数据信息进行数据分析，得到数据分析结果。

2.根据权利要求1所述的铁路轨道无线监测系统，其特征在于，所述对接收到的所述相关数据信息进行数据分析，得到数据分析结果，包括：

获取所述相关数据信息的数据类型，得到目标数据类型；

根据所述目标数据类型，将所述目标数据类型输入至预设的异常分析项目数据库中，获取得到与所述目标数据类型相对应的目标异常分析项目；其中，所述异常分析项目数据库包括至少两种数据类型，以及与各种数据类型相对应的异常分析项目；

根据所述目标异常分析项目，将所述目标异常分析项目输入至预设的异常分析规则模型数据库中，获取得到与所述目标异常分析项目相对应的目标异常分析规则模型；其中，所述异常分析规则模型数据库包括至少两种异常分析项目，以及与各种异常分析项目相对应的异常分析规则模型；

根据所述目标异常分析规则模型所对应的异常分析规则，对所述相关数据信息进行异常分析，得到所述数据分析结果。

3.根据权利要求2所述的铁路轨道无线监测系统，其特征在于，所述铁路轨道无线监测系统还包括后台服务器，所述监控计算机与所述后台服务器通信连接；

所述监控计算机得到所述数据分析结果之后，根据所述数据分析结果，生成数据分析结果存储请求，并将所述数据分析结果存储请求输出给所述后台服务器；

所述后台服务器根据所述数据分析结果存储请求，生成用于加密的加密文件以及用于解密的解密文件，然后存储所述解密文件，并将所述加密文件发送给所述监控计算机；其中，所述加密文件包括加密密钥，所述解密文件包括解密密钥，所述加密密钥与所述解密密钥相对应；

所述监控计算机接收所述后台服务器发送的所述加密文件，并根据所述加密文件，对所述数据分析结果进行加密，得到数据分析结果加密数据，然后将所述数据分析结果加密数据输出至后台服务器；

所述后台服务器获取到所述数据分析结果加密数据之后，存储所述数据分析结果加密数据。

4.根据权利要求3所述的铁路轨道无线监测系统，其特征在于，所述监控计算机将所述数据分析结果加密数据输出至所述后台服务器之后，若接收到数据分析结果提取指令，则将所述数据分析结果提取指令输出给所述后台服务器，其中，所述数据分析结果提取指令包括第一校验码；

所述后台服务器根据所述数据分析结果提取指令，将所述第一校验码与所述后台服务器中预设的第二校验码进行比对，若比对通过，则将所述数据分析结果加密数据和所述解密文件发送给所述监控计算机；

所述监控计算机根据所述解密文件，对所述数据分析结果加密数据进行解密，得到所述数据分析结果，然后输出所述数据分析结果。

5.根据权利要求3所述的铁路轨道无线监测系统，其特征在于，所述监控计算机对所述数据分析结果进行加密，得到所述数据分析结果加密数据之后，所述监控计算机删除监控计算机内存储的数据分析结果。

6.根据权利要求3所述的铁路轨道无线监测系统，其特征在于，所述后台服务器存储所述解密文件时，根据预设的存储地址存储所述解密文件；

所述后台服务器获取到所述数据分析结果加密数据之后，根据所述存储地址存储所述数据分析结果加密数据。

7.根据权利要求1所述的铁路轨道无线监测系统，其特征在于，所述监控计算机对接收到的所述相关数据信息进行数据分析，得到所述数据分析结果之后，按照预设的可视化时间段，对所述数据分析结果进行可视化。

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