CN104731081B - 用于大功率机车车载数据转储分析的方法及***装置 - Google Patents

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Abstract

一种大功率机车车载数据转储分析方法及***装置，通过一个数据收集软件模块收集收集大功率机车的运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的车载数据，并将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中，再通过一个数据文件上传模块将收集的车载数据通过有线或无线网络方式上传至数据文件接收模块，再由数据文件解析模块、数据预处理模块、故障诊断模块对数据文件接收模块所接收的数据进行分析处理，实现机车车载数据的转储分析。

Description

用于大功率机车车载数据转储分析的方法及***装置
技术领域
本发明涉及到一种铁路机车的检测及控制方法及装置，具体涉及一种大功率机车车载数据转储分析的方法及***装置，尤其涉及车载数据收集、故障诊断的***和方法；主要用于机车车载数据转储分析。属机车监控技术领域。
背景技术：
目前，国内现有的大功率机车都具有车载***，包括列车运行监控***、车载微机控制***、制动***、6A***等。不同车型的机车，车载***提供的厂家有所不同、***内部数据格式不同、与外部连接的接口也不相同。因此，实际转储操作过程中技术人员需要携带多种设备对车载***进行数据收集，数据收集完成后还需将各设备中的数据转储至相对应的地面***中。同时，各地面***中的数据是独立存储、分散管理的，在进行机车分析和故障诊断时无法进行全面的、综合的分析。导致一方面转储过程浪费大量的人力和物力，另一方面故障分析时需要登录多个业务***，操作复杂、分析难度大。很有必要对此加以改进。
通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：
1、专利号为CN200720176739.3， 名称为“一种车载数据记录器”的发明专利，该专利公开了一种车载数据记录器，包括：电源，连接控制器局域网CAN总线的CAN通信转换模块，与所述CAN通信转换模块连接并读取数据的CPU，所述CPU连接可编程器件FPGA芯片，所述CPU和FPGA芯片分别与FLASH存储器、CF插槽连接，所述CPU在所述FPGA的控制下将读取的数据写入到连接的FLASH存储器中，将所述FLASH存储器中的数据写入到***CF插槽的CF卡中。车载数据记录器体积相对较小，功耗较低；通过多路CAN总线从通信网上获取数据，采用FLASH实时记录数据，避免CF卡在线记录防振性能较差引起的故障；在转存数据时，通过CF卡转存，转储时只需插上CF卡，自动完成转储功能。
2、专利号为CN201310043065.X， 名称为“一种机车制动数据转储方法及数据转储器”的发明专利，该专利公开了一种机车制动数据转储方法及数据转储器，数据转储器通过USB接口从机车BCU接收当前的制动数据，接收完成后将数据加密，并添加当前的实时时间戳进行存储，上位机根据该实时时间戳和BCU的***时间计算出BCU存储数据时的实时时间，作为后期统计与分析的时间依据，电源模块，GPS模块，标准USB接口，ARM芯片，显示屏模块，工作状态指示灯及电源管理模块。
3、专利号为CN201120328498.6， 名称为“机车轴速记录、空转诊断预报装置” 的发明专利，该专利公开了一种机车轴速记录、空转诊断预报装置，包括主机、语音显示器、地面分析器和连接电缆。主机通过连接电缆分别与机车速度传感器的接线端子、机车TAX2语音箱的总线端子、机车司机控制器的模拟信号端子、机车***柜110V的电源端子相连接，语音显示器通过电缆与主机相连接。主机包括嵌入式处理器、转速信号隔离变送电路、司控信号隔离变送电路、数据转存电路。机车运行数据可用U盘通过主机数据转储接口转储到地面分析器中进行分析。
上述这些专利虽然都涉及到机车数据的转储，但都只是针对自身的数据转储，没有改变现有机车数据各自为阵的局面，所以仍缺乏一个统一适用的转储方式和***装置，所以仍存在转储过程复杂，分析难度大等问题；因此，很有必要提供一种大功率机车车载数据转储分析的方法，以实现机车车载数据的统一转储及综合分析，从而节省大量的人力和物力成本，提高机车分析质量并对机车整备、检修提供指导依据。
发明内容
针对现有大功率机车车载数据转储分析中所存在的问题，本发明提供一种大功率机车车载数据的收集装置及对这些***数据进行综合分析和转储处理方法。
根据本发明的目的所提出的技术方案是：一种大功率机车车载数据转储分析方法，通过一个数据收集软件模块收集收集大功率机车的运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的车载数据，并将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中，再通过一个数据文件上传模块将收集的车载数据通过有线或无线网络方式上传至数据文件接收模块，再由数据文件解析模块、数据预处理模块、故障诊断模块对数据文件接收模块所接收的数据进行分析处理，实现机车车载数据的转储分析。
进一步地，所述的将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中是通过数据转储装置中的集成式接口模块与各***进行数据通信，实现一种装置收集多种***的数据，并通过数据转储装置中的数据收集软件模块收集大功率机车的运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的车载数据，并将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中，然后通过数据转储装置中的数据上传模块将收集的车载数据通过有线或无线网络方式上传至处理软件。
进一步地，所述由数据文件解析模块、数据预处理模块、预警模块、故障诊断模块、图形化综合分析模对数据文件接收模块所接收的数据进行分析处理是通过***处理软件的数据文件接收模块接收数据收集装置上传的车载数据，然后由***处理软件的数据文件解析模块对车载数据文件进行解析，将需要解析的数据文件分发给解析线程进行解析；再由***处理软件的数据预处理模块对解析后的车载故障数据进行初步筛选，筛选时根据筛选原则剔除瞬时性故障和误故障，以提高分析的效率和准确性；经过数据预处理模块初步筛选的信号将被传送到***处理软件的故障诊断模块进行故障诊断处理，故障诊断模块根据***中维护的故障知识库以及故障决策树对机车的运行监控数据、故障数据、制动数据、6A数据进行综合诊断分析，并根据分析结果生成故障分析报告，指导检修。
进一步地，所述故障诊断模块采用故障知识库的方式进行故障诊断，诊断时首先获取故障时间点的故障代码及变量参数，将故障代码与变量参数与故障知识库中的故障代码及变量参数进行比较，若比较成功，则故障诊断完成，***产生相应的诊断报告。
进一步地，所述故障诊断模块采用故障决策树的方式进行故障诊断，故障诊断时首先根据收集的机车故障信息进行故障识别，判断属于哪类故障。根据识别的具体某个故障，进行故障判断，判断到底是由于哪个机车模块产生的故障。根据判断的机车故障模块进行更进一步的故障定位，定位时读取故障发生时间点的环境变量参数。定位可能引起故障的元器件。诊断完成后，***产生对应的诊断报告。
进一步地，所述的故障诊断模块采用图形化综合分析，所述的图形化综合分析是以机车运行时间为横轴，以多曲线展现机车的速度、限速、缸压、管压、均缸1压力、均缸2压力等指标的变化情况。同时，增加机车的车载故障、制动故障、6A故障、工况变化等四条横线，将车载故障发生的时间点、制动故障发生的时间点、6A故障发生的时间点、工况变化的时间点与横轴时间进行匹配，在横线上对车载故障、制动故障、6A故障、工况变化进行标识。
进一步地，所述***处理软件中设有预警模块，分析处理后如果出现故障信号，将由***处理软件的预警模块根据所设置的预警规则，快速的、分级别的产生预警信息。此模块采用轮询方式定时扫描已转储的车载数据，根据预警规则中设置的故障名称、比较符、门限值与转储的故障数据进行匹配，匹配成功后产生预警。
一种大功率机车车载数据转储分析装置，包括数据采集***和数据处理***，所述的数据采集***包括集成式接口模块、数据收集软件模块、数据上传模块，其中，所述集成式接口模块与各***进行数据通信，实现一种装置收集多种***的数据；所述数据收集软件模块收集大功率机车的运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的车载数据，并将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中；所述数据上传模块将收集的车载数据通过有线或无线网络方式上传至处理软件；所述的数据处理***包括数据文件接收模块、数据文件解析模块、数据预处理模块、故障诊断模块，其中所述数据文件接收模块用于处理软件接收数据收集装置上传的车载数据；所述的数据文件解析模块用于处理软件对车载数据文件的解析；所述的数据预处理模块用于处理软件对解析后的车载故障数据进行初步筛选，筛选时根据筛选原则剔除瞬时性故障和误故障，以提高分析的效率和准确性；所述的故障诊断模块用于处理软件根据***中维护的故障知识库以及故障决策树对机车的运行监控数据、故障数据、制动数据、6A数据进行综合诊断分析，并根据分析结果生成故障分析报告，指导检修。
进一步地，所述集成式接口模块，包括USB、RS232、RS485、RJ-45等接口，适配于大功率机车运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的数据接口，用于与各***进行数据通信，实现一种装置收集多种***的数据。
进一步地，所述数据文件接收模块用于处理软件接收数据收集装置上传的车载数据，此模块采用WebService接口方式，针对每种业务***提供一个独立的接口，当数据转储装置调用相应接口时，将转储装置上传的文件流转换为对应的数据文件，并按文件目录进行保存。
进一步地，所述的数据文件解析模块采用轮询方式定期扫描特定目录下的车载数据文件，并将需要解析的数据文件分发给解析线程进行解析。
进一步地，所述的预警模块采用轮询方式定时扫描已转储的车载数据，根据预警规则中设置的故障名称、比较符、门限值与转储的故障数据进行匹配，匹配成功后产生预警。
本发明的优点在于：
1、数据收集装置体积小，重量轻，携带和使用方便；
2、数据收集装置在没有网络的情况下也能对数据进行初步分析；
3、数据收集装置支持USB、RS232、RS485、RJ-45等多种接口；
4、数据诊断依据机车状态知识库和诊断规则，能快速准确的发现机车隐患；
5、预警分析依据***设置的预警规则，能快速提炼机车运用过程中产生的故障信息；
6、文件解析采用多线程并发处理方式，支持同一时刻多文件的处理；
7、以时间为线索，展现机车在本次运用过程中各时间点的车速、限速、管压、缸压、均缸1压力、均缸2压力、进站情况、出站情况、工况、车载故障、制动故障等信息。采用多曲线图形方式的展现界面，可一目了然的了解机车在本次运用过程中的整体情况，各指标的变化情况，发生了哪些故障、故障是什么类型、故障发生时以及发生前对应的车速、限速、工况、缸压、管压等指标的情况，方便快速定位故障原因。
附图说明
图1是本发明用于大功率机车车载数据转储分析原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。
实施例一
通过附图可以看出，本发明涉及一种大功率机车车载数据转储分析装置，包括数据采集***（车载数据收集装置）和数据处理***（专家处理软件），所述的数据采集***包括集成式接口模块、数据收集软件模块、数据上传模块，其中，所述集成式接口模块与各***进行数据通信，实现一种装置收集多种***的数据；所述数据收集软件模块收集大功率机车的运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的车载数据，并将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中；所述数据上传模块将收集的车载数据通过有线或无线网络方式上传至处理软件；所述的数据处理***包括数据文件接收模块、数据文件解析模块、数据预处理模块、故障诊断模块，由数据文件接收模块、数据文件解析模块、数据预处理模块、故障诊断模块组合形成一种专家处理软件，由专家处理软件对数据采集***所上传的数据进行分析和控制。其中所述数据文件接收模块用于处理软件接收数据收集装置上传的车载数据；所述的数据文件解析模块用于处理软件对车载数据文件的解析；所述的数据预处理模块用于处理软件对解析后的车载故障数据进行初步筛选，筛选时根据筛选原则剔除瞬时性故障和误故障，以提高分析的效率和准确性；所述的故障诊断模块用于处理软件根据***中维护的故障知识库以及故障决策树对机车的运行监控数据、故障数据、制动数据、6A数据进行综合诊断分析，并根据分析结果生成故障分析报告，指导检修。
进一步地，所述集成式接口模块，包括USB、RS232、RS485、RJ-45等接口，适配于大功率机车运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的数据接口，用于与各***进行数据通信，实现一种装置收集多种***的数据。
进一步地，所述数据文件接收模块用于处理软件接收数据收集装置上传的车载数据，此模块采用WebService接口方式，针对每种业务***提供一个独立的接口，当数据转储装置调用相应接口时，将转储装置上传的文件流转换为对应的数据文件，并按文件目录进行保存。
进一步地，所述的数据文件解析模块采用轮询方式定期扫描特定目录下的车载数据文件，并将需要解析的数据文件分发给解析线程进行解析。
进一步地，所述的预警模块采用轮询方式定时扫描已转储的车载数据，根据预警规则中设置的故障名称、比较符、门限值与转储的故障数据进行匹配，匹配成功后产生预警。
通过上述实施例可以看出，本发明还涉及到一种大功率机车车载数据转储分析方法，通过一个数据收集软件模块收集收集大功率机车的运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的车载数据，并将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中，再通过一个数据文件上传模块将收集的车载数据通过有线或无线网络方式上传至数据文件接收模块，再由数据文件解析模块、数据预处理模块、故障诊断模块对数据文件接收模块所接收的数据进行分析处理，实现机车车载数据的转储分析。
进一步地，所述的将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中是通过数据转储装置中的集成式接口模块与各***进行数据通信，实现一种装置收集多种***的数据，并通过数据转储装置中的数据收集软件模块收集大功率机车的运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的车载数据，并将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中，然后通过数据转储装置中的数据上传模块将收集的车载数据通过有线或无线网络方式上传至处理软件。
进一步地，所述由数据文件解析模块、数据预处理模块、预警模块、故障诊断模块、图形化综合分析模对数据文件接收模块所接收的数据进行分析处理是通过***处理软件的数据文件接收模块接收数据收集装置上传的车载数据，然后由***处理软件的数据文件解析模块对车载数据文件进行解析，将需要解析的数据文件分发给解析线程进行解析；再由***处理软件的数据预处理模块对解析后的车载故障数据进行初步筛选，筛选时根据筛选原则剔除瞬时性故障和误故障，以提高分析的效率和准确性；经过数据预处理模块初步筛选的信号将被传送到***处理软件的故障诊断模块进行故障诊断处理，故障诊断模块根据***中维护的故障知识库以及故障决策树对机车的运行监控数据、故障数据、制动数据、6A数据进行综合诊断分析，并根据分析结果生成故障分析报告，指导检修。
进一步地，所述故障诊断模块采用故障知识库的方式进行故障诊断，诊断时首先获取故障时间点的故障代码及变量参数，将故障代码与变量参数与故障知识库中的故障代码及变量参数进行比较，若比较成功，则故障诊断完成，***产生相应的诊断报告。
进一步地，所述故障诊断模块采用故障决策树的方式进行故障诊断，故障诊断时首先根据收集的机车故障信息进行故障识别，判断属于哪类故障。根据识别的具体某个故障，进行故障判断，判断到底是由于哪个机车模块产生的故障。根据判断的机车故障模块进行更进一步的故障定位，定位时读取故障发生时间点的环境变量参数。定位可能引起故障的元器件。诊断完成后，***产生对应的诊断报告。
进一步地，所述的故障诊断模块采用图形化综合分析，所述的图形化综合分析是以机车运行时间为横轴，以多曲线展现机车的速度、限速、缸压、管压、均缸1压力、均缸2压力等指标的变化情况。同时，增加机车的车载故障、制动故障、6A故障、工况变化等四条横线，将车载故障发生的时间点、制动故障发生的时间点、6A故障发生的时间点、工况变化的时间点与横轴时间进行匹配，在横线上对车载故障、制动故障、6A故障、工况变化进行标识。
进一步地，所述***处理软件中设有预警模块，分析处理后如果出现故障信号，将由***处理软件的预警模块根据所设置的预警规则，快速的、分级别的产生预警信息。此模块采用轮询方式定时扫描已转储的车载数据，根据预警规则中设置的故障名称、比较符、门限值与转储的故障数据进行匹配，匹配成功后产生预警。
本发明的有益效果在于：
1、数据收集装置体积小，重量轻，携带和使用方便；
2、数据收集装置在没有网络的情况下也能对数据进行初步分析；
3、数据收集装置支持USB、RS232、RS485、RJ-45等多种接口；
4、数据诊断依据机车状态知识库和诊断规则，能快速准确的发现机车隐患；
5、预警分析依据***设置的预警规则，能快速提炼机车运用过程中产生的故障信息；
6、文件解析采用多线程并发处理方式，支持同一时刻多文件的处理；
7、以时间为线索，展现机车在本次运用过程中各时间点的车速、限速、管压、缸压、均缸1压力、均缸2压力、进站情况、出站情况、工况、车载故障、制动故障等信息。采用多曲线图形方式的展现界面，可一目了然的了解机车在本次运用过程中的整体情况，各指标的变化情况，发生了哪些故障、故障是什么类型、故障发生时以及发生前对应的车速、限速、工况、缸压、管压等指标的情况，方便快速定位故障原因。
很显然，上述实施例只是本发明，只是为了说明本发明所列举的几个实例，任何本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种大功率机车车载数据转储分析方法，其特征在于：通过一个数据收集软件模块收集大功率机车的运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的车载数据，并将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中，再通过一个数据文件上传模块将收集的车载数据通过有线或无线网络方式上传至数据文件接收模块，再由数据文件解析模块、数据预处理模块、故障诊断模块对数据文件接收模块所接收的数据进行分析处理，实现机车车载数据的转储分析；所述的将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中是通过数据转储装置中的集成式接口模块与各***进行数据通信，实现一种装置收集多种***的数据，并通过数据转储装置中的数据收集软件模块收集大功率机车的运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的车载数据，并将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中，然后通过数据转储装置中的数据上传模块将收集的车载数据通过有线或无线网络方式上传至数据文件接收模块；所述由数据文件解析模块、数据预处理模块、故障诊断模块对数据文件接收模块所接收的数据进行分析处理是通过数据处理***的数据文件接收模块接收数据收集装置上传的车载数据，然后由数据处理***的数据文件解析模块对车载数据文件进行解析，将需要解析的数据文件分发给解析线程进行解析；再由数据处理***的数据预处理模块对解析后的车载故障数据进行初步筛选，筛选时根据筛选原则剔除瞬时性故障和误故障，以提高分析的效率和准确性；经过数据预处理模块初步筛选的信号将被传送到数据处理***的故障诊断模块进行故障诊断处理，故障诊断模块根据***中维护的故障知识库以及故障决策树对机车的运行监控数据、故障数据、制动数据、6A数据进行综合诊断分析，并根据分析结果生成故障分析报告，指导检修；所述故障诊断模块采用故障知识库的方式进行故障诊断，诊断时首先获取故障时间点的故障代码及变量参数，将故障代码与变量参数与故障知识库中的故障代码及变量参数进行比较，若比较成功，则故障诊断完成，***产生相应的诊断报告。
2.如权利要求1所述的大功率机车车载数据转储分析方法，其特征在于：所述的故障诊断模块采用图形化综合分析，所述的图形化综合分析是以机车运行时间为横轴，以多曲线展现机车的速度、限速、缸压、管压、均缸1压力、均缸2压力指标的变化情况；同时，增加机车的车载故障、制动故障、6A故障、工况变化四条横线，将车载故障发生的时间点、制动故障发生的时间点、6A故障发生的时间点、工况变化的时间点与横轴时间进行匹配，在横线上对车载故障、制动故障、6A故障、工况变化进行标识。
3.如权利要求1所述的大功率机车车载数据转储分析方法，其特征在于：所述数据处理***中设有预警模块，分析处理后如果出现故障信号，将由数据处理***的预警模块根据所设置的预警规则，分级别的产生预警信息；此模块采用轮询方式定时扫描已转储的车载数据，根据预警规则中设置的故障名称、比较符、门限值与转储的故障数据进行匹配，匹配成功后产生预警。
4.一种大功率机车车载数据转储分析装置，包括数据采集***和数据处理***，所述的数据采集***包括集成式接口模块、数据收集软件模块、数据上传模块，其中，所述集成式接口模块与各***进行数据通信，实现一种装置收集多种***的数据；所述数据收集软件模块收集大功率机车的运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的车载数据，并将各***的数据保存在数据转储装置的内置数据库中；所述数据上传模块将收集的车载数据通过有线或无线网络方式上传至数据处理***；所述的数据处理***包括数据文件接收模块、数据文件解析模块、数据预处理模块、故障诊断模块，其中所述数据文件接收模块用于数据处理***接收数据收集装置上传的车载数据；所述的数据文件解析模块用于数据处理***对车载数据文件的解析；所述的数据预处理模块用于数据处理***对解析后的车载故障数据进行初步筛选，筛选时根据筛选原则剔除瞬时性故障和误故障，以提高分析的效率和准确性；所述的故障诊断模块用于数据处理***根据***中维护的故障知识库以及故障决策树对机车的运行监控数据、故障数据、制动数据、6A数据进行综合诊断分析，并根据分析结果生成故障分析报告，指导检修；所述集成式接口模块，包括USB、RS232、RS485、RJ-45接口，适配于大功率机车运行监控***、制动***、车载微机控制***、6A***的数据接口，用于与***进行数据通信，实现一种装置收集多种***的数据；所述数据文件接收模块用于数据处理***接收数据收集装置上传的车载数据，此模块采用WebService接口方式，针对每种业务***提供一个独立的接口，当数据转储装置调用相应接口时，将转储装置上传的文件流转换为对应的数据文件，并按文件目录进行保存；所述的数据文件解析模块采用轮询方式定期扫描特定目录下的车载数据文件，并将需要解析的数据文件分发给解析线程进行解析；所述数据处理***中设有预警模块，分析处理后如果出现故障信号，将由数据处理***的预警模块根据所设置的预警规则，分级别的产生预警信息；所述的预警模块采用轮询方式定时扫描已转储的车载数据，根据预警规则中设置的故障名称、比较符、门限值与转储的故障数据进行匹配，匹配成功后产生预警。
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