CN116609606B - 一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统，涉及动环检测技术领域，解决了现有技术中，铁路动环检测时不能够对实时检测区域内动环参数以及动力性能两方面进行同步检测的技术问题，对铁路动环进行实时检测，检测模块在接收到检测指令后，对铁路动环进行检测，并从动环影响和动力性能两个方面进行检测，且分别发送执行指令至动环影响分析模块和动力性能监测模块，同时此场景下，动环影响分析和动力性能监测是同步运行，且任一方向监测异常均会发送运维指令至运维模块，运维模块接收到对应运维指令后，根据运维指令发送端进行针对性运维。

Description

一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统

技术领域

本发明涉及动环检测技术领域，具体为一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统。

背景技术

电源、空调等动力设备及机房环境是保障通信系统安全稳定运行的基础，因此动力设备的维护必须及时、可靠，以保障通信系统的正常运行，为用户提供高质量的通信服务。通信局（站）动力及环境集中监控管理系统（以下简称动环监控系统），动环监控是指针对各类机房中的动力设备及环境变量进行集中监控，即：动力环境监控。

但是在现有技术中，铁路动环检测时不能够对实时检测区域内动环参数以及动力性能两方面进行同步检测，此外，在动环参数检测过程中无法根据时段比对准确判断当前动环参数是否合格，并且在动力性能检测时不能够将用电设备的供电平衡进行检测。

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统，包括：

检测模块，对铁路动环进行实时检测，并在接收到检测指令后，对铁路动环进行检测，同时发送执行指令至动环影响分析模块和动力性能监测模块；

动环影响分析模块，将当前安全检测系统覆盖的铁路区域进行获取并将其标记为检测区域，将检测区域内动环参数进行采集分析；以确定动环参数合格；

动力性能监测模块对检测区域进行同步监测，将检测区域内用电设备进行统一监测，以确定用电设备的供电平衡；

运维模块在动环检测异常时将对应检测区域内设备进行运维管控。

作为本发明的一种优选实施方式，动环影响分析模块还包括：参数筛分单元、参数分析单元、故障诊断单元以及参数检测单元；以动环影响分析模块对应检测指令接收时刻为时刻分界点，将时刻分界点前后时段分别划分为历史时段和实时时段；参数筛分单元将动环参数进行筛分；参数筛分单元完成动环参数筛分后，根据实时采集的动环参数进行动环参数检测排序，且非稳定参数顺序位于稳定参数之前，并以浮动次数从大到小的顺序进行排序，完成动环参数排序后参数分析单元根据对应顺序进行参数分析。

作为本发明的一种优选实施方式，参数筛分过程为：采集到历史时段和实时时段内动环参数的浮动次数，若任一时段内动环参数浮动次数未超过次数阈值，则将动环参数标记为稳定参数；若任一时段内动环参数浮动次数超过次数阈值，则将动环参数标记为非稳定参数。

作为本发明的一种优选实施方式，完成排序的动环参数统一标记为待检参数，获取到当前实时时段内待检参数与对应参数数值阈值临界值的数值差量，并将其标记为故障偏差限度；在故障偏差限定获取阶段内，根据历史动环检测过程实时设定偏差限度阈值；将实时时段内当前时刻的故障偏差限度与历史时段内故障偏差限度进行对比，在两个时段的故障偏差限度处于同一数值时，将两个时段内对应控制设备运行后故障偏差限度的抑制速度进行比对；通过比对将待检参数划分为正常参数和故障参数，并在获取故障参数时将对应动力设备的影响参数作为当前实时时段内诊断标准，影响参数表示为动力设备产生异常的时长或者动力设备影响的类型、影响设备数量占比。

作为本发明的一种优选实施方式，在故障诊断单元对诊断标准的检测过程中，若动力设备实时影响参数与诊断标准内数据逐一对应，则运维模块将对应影响参数所设计的控制设备和动力设备进行运维；若实时时段对应抑制速度超过历史时段的抑制速度，则判定当前动环环境不存在风险，在当前场景下，若待检参数为稳定参数，则将对应待检参数标记为正常参数；若待检参数为非稳定参数，则将对应待检参数在当前检测周期内待检参数完成检测后将对应待检参数在实时时间节点下进行二次检测，若正常则判定为正常参数，反之，则判定为故障参数。

作为本发明的一种优选实施方式，在故障参数实时运维过程中，参数检测单元根据实时时段内检测区域对应动环参数内故障参数占比进行监管并在故障参数清零后，发送动环合格指令至检测模块。

作为本发明的一种优选实施方式，动力性能监测模块将检测区域内用电设备进行统一监测，根据用电设备的供电监测进行动环供电分析；获取到当前实时时段内不同数量用电设备运行过程中动环供电对应可配电量偏差值，同时在可配电量出现偏差的阶段内对应用电设备的额定功率满足值，并将其分别设置为PDC和GCW；代入供电平衡公式获取到供电平衡系数G；在获取到供电平衡系数G后将其与供电平衡系数阈值进行比较：

若供电平衡系数G超过供电平衡系数阈值，则判定检测区域供电平衡异常，运维模块将检测区域用电设备以及用电阶段进行运维管控；若供电平衡系数G未超过供电平衡系数阈值，则判定检测区域供电平衡正常，并进行持续监测。

作为本发明的一种优选实施方式，供电平衡公式为其中，G为供电平衡系数，y1和y2分别为可配电量偏差值和额定功率满足值的预设比例系数，同时在供电平衡公式内/>在公式内起到误差修正因子的作用，/>该式则是根据可配电量偏差值和额定功率满足值对应供电平衡系数的正反比关系进行供电平衡性能分析。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，对铁路动环进行检测，并从动环影响和动力性能两个方面进行检测，同时此场景下，动环影响分析和动力性能监测是同步运行，且任一方向监测异常均会发送运维指令至运维模块，运维模块接收到对应运维指令后，根据运维指令发送端进行针对性运维；任一方向监测均无异常则生成正常指令反馈值检测模块，检测模块收到反馈后判定当前检测周期内铁路动环检测合格；便于提高铁路运行的高效性。

2、本发明中，参数筛分单元将动环参数进行筛分，便于提高了参数检测的针对性，根据历史时段和实时时段的数值分析判断当前铁路动环参数是否合格，便于及时进行动环参数管控，保证铁路动环参数的合格性，确保铁路运行的可靠性；以动环参数抑制能力与历史时段进行比对，根据历史时段的结果推断当前动环参数是否存在影响；结合当前检测区域内动环参数控制设备的控制能力，准确判定当前检测区域在实时时段内是否满足实际需求，通过数据采集分析保证了动环检测效率。

3、本发明中，在动环影响分析模块运行阶段内，动力性能监测模块对检测区域进行同步监测，将检测区域内用电设备进行统一监测，根据用电设备的供电监测进行动环供电分析，通过对检测区域内供电平衡进行分析判断当前动环检测是否正常，保证了检测区域动环检测的准确性。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统的原理框图；

图2为本发明中动环影响分析模块的原理框图；

图3为本发明中实施例2的原理框图；

图4为本发明中动力性能监测模块的原理框图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1所示，一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统，包括检测模块、动环影响分析模块、动力性能监测模块以及运维模块，在本实施例中，对铁路动环进行实时检测，检测模块在接收到检测指令后，对铁路动环进行检测，并从动环影响和动力性能两个方面进行检测，且分别发送执行指令至动环影响分析模块和动力性能监测模块，同时此场景下，动环影响分析和动力性能监测是同步运行，且任一方向监测异常均会发送运维指令至运维模块，运维模块接收到对应运维指令后，根据运维指令发送端进行针对性运维；任一方向监测均无异常则生成正常指令反馈至检测模块，检测模块收到反馈后判定当前检测周期内铁路动环检测合格；便于提高铁路运行的高效性；

实施例1

请参阅图2所示，动环影响分析模块内设置有参数筛分单元、参数分析单元、故障诊断单元以及参数检测单元；在动环影响分析模块接收检测指令后，将当前安全检测系统覆盖的铁路区域进行获取并将其标记为检测区域，将检测区域内动环参数进行采集分析，其中，动环参数表示为动力机房内环境参数，如温度、湿度、电压等动力相关参数，在动环参数采集过程中涉及现有技术中的传感器或者现有技术测量设备进行检测，均为可测量得到的参数；

以动环影响分析模块对应检测指令接收时刻为时刻分界点，将时刻分界点前后时段分别划分为历史时段和实时时段；参数筛分单元将动环参数进行筛分，便于提高了参数检测的针对性，采集到历史时段和实时时段内动环参数的浮动次数，若任一时段内动环参数浮动次数未超过次数阈值，则将动环参数标记为稳定参数；若任一时段内动环参数浮动次数超过次数阈值，则将动环参数标记为非稳定参数；

参数筛分单元完成动环参数筛分后，根据实时采集的动环参数进行动环参数检测排序，且非稳定参数顺序位于稳定参数之前，并以浮动次数从大到小的顺序进行排序，完成动环参数排序后参数分析单元根据对应顺序进行参数分析，根据历史时段和实时时段的数值分析判断当前铁路动环参数是否合格，便于及时进行动环参数管控，保证铁路动环参数的合格性，确保铁路运行的可靠性；

完成排序的动环参数统一标记为待检参数，获取到当前实时时段内待检参数与对应参数数值阈值临界值的数值差量，并将其标记为故障偏差限度；在故障偏差限定获取阶段内，根据历史动环检测过程实时设定偏差限度阈值，其中，根据故障偏差限度实时故障概率进行偏差限度阈值设定，并随着动环检测的实时执行偏差限度阈值数值实时更新；

将当前实时时段与历史时段进行动环参数控制设备运行参数保持一致，动环参数控制设备表示为温度控制设备、湿度控制设备等，如空调、通风机等；运行参数即表示为设备运行性能参数，空调则控制温度值、通风机则为湿度控制值；将实时时段内当前时刻的故障偏差限度与历史时段内故障偏差限度进行对比，在两个时段的故障偏差限度处于同一数值时，将两个时段内对应控制设备运行后故障偏差限度的抑制速度进行比对，若实时时段对应抑制速度未超过历史时段的抑制速度，则判定当前动环环境存在风险，将对应待检参数标记为故障参数，故障诊断单元根据故障参数类型以及对应故障参数数值作为历史时段的搜索标准，在历史时段内同类型故障参数的故障偏差限度超过故障偏差限度阈值时，将对应历史时段的机房动力设备进行影响参数获取，其中，影响参数表示为动力设备产生异常的时长或者动力设备影响的类型、影响设备数量占比等；并将对应动力设备的影响参数作为当前实时时段内诊断标准，在故障诊断单元对诊断标准的检测过程中，若动力设备实时影响参数与诊断标准内数据逐一对应，则运维模块将对应影响参数所设计的控制设备和动力设备进行运维；若实时时段对应抑制速度超过历史时段的抑制速度，则判定当前动环环境不存在风险，在当前场景下，若待检参数为稳定参数，则将对应待检参数标记为正常参数；若待检参数为非稳定参数，则将对应待检参数在当前检测周期内待检参数完成检测后将对应待检参数在实时时间节点下进行二次检测，若正常则判定为正常参数，反之，则判定为故障参数；

在故障参数实时运维过程中，参数检测单元根据实时时段内检测区域对应动环参数内故障参数占比进行监管并在故障参数清零后，发送动环合格指令至检测模块；本实施例对当前时段内动环参数进行监管，以动环参数抑制能力与历史时段进行比对，根据历史时段的结果推断当前动环参数是否存在影响；结合当前检测区域内动环参数控制设备的控制能力，准确判定当前检测区域在实时时段内是否满足实际需求，通过数据采集分析保证了动环检测效率；

实施例2

在上述实施例中，对铁路动环进行检测，但是在现有技术中铁路运营存在动环环境影响，且同时也收到铁路辅助设备的影响，如铁轨实时性能；因此，本实施例相较于上一实施例做进一步改进，在参数检测单元确定动环参数监测合格后，辅助动环检测单元对当前检测区域内铁轨进行实时检测，此外，需要说明的是，铁路辅助设备不仅仅为铁轨一种类型，本申请以铁轨作为辅助设备进行系统检测过程体现，如对辅助设备类型更换本检测系统同样适宜；

请参阅图3所示，辅助动环检测单元对检测区域内进行铁轨分析，将铁轨设定为分析对象，将检测区域内分析对象进行图像采集，将获取到的图像进行分析，采集到图像内分析对象与路基接触面区域，并根据历史图像与当前图像进行比对，根据分析对象与路基接触面区域获取到分析对象非运行时路基受力形变量以及运行时路基受力形变量，若对应形变量的差值超过形变量差值阈值，则判定路基形变存在风险，生成巡检指令并将巡检指令发送至运维模块，运维模块对检测区域进行巡检，且巡检起点为图形对应位置，并根据当前位置路基从高到低的偏移方向进行优先巡检；需要说明的是，在铁轨与路基配合运行过程中，随着运行时间的增加，路基实时位置存在一定塌陷，在塌陷产生后，由于铁轨钢材存在韧性，因此在铁轨运行和非运行时若铁轨对路基造成的形变量差值过大，则在运行停止后，铁轨钢材由于韧性会回弹，导致铁轨与路基接触面存在间隙，当前间隙的增加则会影响铁轨的正常运行；若对应形变量的差值未超过形变量差值阈值，则判定路基形变不存在风险，生成动环合格指令并将动环合格指令发送至检测模块；

实施例3

请参阅图4所示，在动环影响分析模块运行阶段内，动力性能监测模块对检测区域进行同步监测，将检测区域内用电设备进行统一监测，根据用电设备的供电监测进行动环供电分析，从而对检测区域动环做进一步检测，更加保证动环检测的全面性和准确性；获取到当前实时时段内不同数量用电设备运行过程中动环供电对应可配电量偏差值，同时在可配电量出现偏差的阶段内对应用电设备的额定功率满足值，并将其分别设置为PDC和GCW；需要说明的是，额定功率满足值表示为当前供电环境下用电设备的实时运行功率与额定功率的多出值；代入供电平衡公式获取到供电平衡系数，其中，供电平衡公式为其中，G为供电平衡系数，y1和y2分别为可配电量偏差值和额定功率满足值的预设比例系数，同时在供电平衡公式内/>在公式内起到误差修正因子的作用，其中，在可配电量偏差值变大时，会导致额定功率满足值数值降低，因此整式的数值则增加，使得供电平衡系数增加则影响供电平衡，/>该式则是根据可配电量偏差值和额定功率满足值对应供电平衡系数的正反比关系进行供电平衡性能分析；

在获取到供电平衡系数G后将其与供电平衡系数阈值进行比较：

若供电平衡系数G超过供电平衡系数阈值，则判定检测区域供电平衡异常，运维模块将检测区域用电设备以及用电阶段进行运维管控；若供电平衡系数G未超过供电平衡系数阈值，则判定检测区域供电平衡正常，并进行持续监测。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；

本发明在使用时，检测模块对铁路动环进行实时检测，并在接收到检测指令后，对铁路动环进行检测，同时发送执行指令至动环影响分析模块和动力性能监测模块；动环影响分析模块，将当前安全检测系统覆盖的铁路区域进行获取并将其标记为检测区域，将检测区域内动环参数进行采集分析；以确定动环参数合格；动力性能监测模块对检测区域进行同步监测，将检测区域内用电设备进行统一监测，以确定用电设备的供电平衡；运维模块在动环检测异常时将对应检测区域内设备进行运维管控。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统，其特征在于，包括：

检测模块，对铁路动环进行实时检测，并在接收到检测指令后，对铁路动环进行监测，同时发送执行指令至动环影响分析模块和动力性能监测模块；

动环影响分析模块，将当前安全检测系统覆盖的铁路区域进行获取并将其标记为检测区域，将检测区域内动环参数进行采集分析；以确定动环参数合格；

动力性能监测模块对检测区域进行同步监测，将检测区域内用电设备进行统一监测，以确定用电设备的供电平衡；动力性能监测模块将检测区域内用电设备进行统一监测，根据用电设备的供电监测进行动环供电分析；获取到当前实时时段内不同数量用电设备运行过程中动环供电对应可配电量偏差值，同时在可配电量出现偏差的阶段内对应用电设备的额定功率满足值，并将其分别设置为PDC和GCW；代入供电平衡公式获取到供电平衡系数G；在获取到供电平衡系数G后将其与供电平衡系数阈值进行比较：

若供电平衡系数G超过供电平衡系数阈值，则判定检测区域供电平衡异常，运维模块将检测区域用电设备以及用电阶段进行运维管控；若供电平衡系数G未超过供电平衡系数阈值，则判定检测区域供电平衡正常，并进行持续监测；供电平衡公式为，其中，G为供电平衡系数，y1和y2分别为可配电量偏差值和额定功率满足值的预设比例系数，同时在供电平衡公式内在公式内起到误差修正因子的作用，/>该式则是根据可配电量偏差值和额定功率满足值对应供电平衡系数的正反比关系进行供电平衡性能分析；

运维模块在动环检测任一环节异常时将对应检测区域内设备进行运维管控。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统，其特征在于，动环影响分析模块还包括：参数筛分单元、参数分析单元、故障诊断单元以及参数检测单元；以动环影响分析模块对应检测指令接收时刻为时刻分界点，将时刻分界点前后时段分别划分为历史时段和实时时段；参数筛分单元将动环参数进行筛分；参数筛分单元完成动环参数筛分后，根据实时采集的动环参数量进行动环参数检测排序，且非稳定参数顺序位于稳定参数之前，并以浮动次数从大到小的顺序进行排序，完成动环参数排序后参数分析单元根据对应顺序进行参数分析。

3.根据权利要求2所述的一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统，其特征在于，参数筛分过程为：采集到历史时段和实时时段内动环参数的浮动次数，若任一时段内动环参数浮动次数未超过次数阈值，则将动环参数标记为稳定参数；若任一时段内动环参数浮动次数超过次数阈值，则将动环参数标记为非稳定参数。

4.根据权利要求2所述的一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统，其特征在于，完成排序的动环参数统一标记为待检参数，将当前实时时段内待检参数与对应参数数值阈值临界值的数值差量，并将其标记为故障偏差限度；在当前故障偏差限度获取阶段内，根据历史动环检测过程实时设定偏差限度阈值；将实时时段内当前时刻的故障偏差限度与历史时段内故障偏差限度进行对比，在两个时段的故障偏差限度处于同一数值时，将两个时段内对应控制设备运行后故障偏差限度的抑制速度进行比对；通过比对将待检参数划分为正常参数和故障参数，并在获取故障参数时将对应动力设备的影响参数作为当前实时时段内诊断标准，影响参数表示为动力设备产生异常的时长或者动力设备影响的类型、影响设备数量占比。

5.根据权利要求4所述的一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统，其特征在于，在故障诊断单元对诊断标准的检测过程中，若动力设备实时影响参数与诊断标准内数据逐一对应，则运维模块将对应影响参数所设计的控制设备和动力设备进行运维；若实时时段对应抑制速度超过历史时段的抑制速度，则判定当前动环环境不存在风险，在当前场景下，若待检参数为稳定参数，则将对应待检参数标记为正常参数；若待检参数为非稳定参数，则将对应待检参数在当前检测周期内待检参数完成检测后将对应待检参数在实时时间节点下进行二次检测，若正常则判定为正常参数，反之，则判定为故障参数。

6.根据权利要求5所述的一种基于人工智能的铁路动环实时安全检测系统，其特征在于，在故障参数实时运维过程中，参数检测单元根据实时时段内检测区域对应动环参数内故障参数占比进行监管并在故障参数清零后，发送动环合格指令至检测模块。