CN111277668A - 一种适用于itcs车载日志智能分析的*** - Google Patents

一种适用于itcs车载日志智能分析的*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，包括车载数据采集和传输单元、地面数据智能维护中心和智能分析维护终端，地面数据智能维护中心分别与车载数据采集和传输单元、及智能分析维护终端连接，车载数据采集和传输单元与车载OBC连接；车载数据采集和传输单元从ITCS的车载OBC获取记录数据，并传送给地面数据智能维护中心；地面数据智能维护中心对接收到的记录数据校验其正确性和完整性，分类清洗、剔除重复和无用的数据，补充缺失字段，分类整理数据，统一各个数据的结构和时间，然后存储进地面数据库；智能分析维护终端从地面数据库获取数据并进行分析计算。与现有技术相比，本发明具有大大减少时间和人力成本等优点。

Description

一种适用于ITCS车载日志智能分析的***
技术领域
本发明涉及一种ITCS列控***，尤其是涉及一种适用于ITCS车载日志智能分析的***。
背景技术
青藏线格拉段由于其特殊的自然环境，全线的信号控制***采用ITCS列控***。该***以车载信号作为列车运行的主体信号控制列车运行，取消了轨道电路和应答器铺设，最大限度减少了轨旁设备。基于卫星定位及车地无线通信技术的信号控制***，采用虚拟固定闭塞技术，在保证行车安全的前提下实现旅客列车与货物列车及不同速度等级列车的混跑，并有效提高运输能力。ITCS车载主控计算机模块称为OBC，负责数据处理和数据记录。
车载设备的可靠性和稳定性会直接影响ITCS***列车控制信息的传输可靠性、影响列车运营效率，为列车运行安全带来隐患。随着ITCS车辆的增多和车速的提升，对车载设备的可靠性和稳定性提出了更严格的要求，同时也对高效分析车载设备数据，快速找出和解决车载设备问题提出了更高要求。目前在分析车载设备数据面临以下问题：
(1)每日的数据下载只能等待列车入库后才能下载数据，数据时效性较差，增加人工成本，由于内外部接口复杂易导致拷贝数据不完整或错误。
(2)对维护分析人员要求较高，对技术人员依赖性较强。
(3)现有ITCS数据分析环节链条多，问题从初步分析到最终确认，需要的时间周期较长。
(4)数据统计全部依靠人工完成，工作量较大，问题跟踪追溯效果难度大。
铁路行业是一个专业性较强的行业，培养一个专业性的技术人员都十分不易，同时对技术人员的依赖性较强。ITCS的数据分析面临这样的问题：ITCS设备故障之间差异较大，维护分析人员需要各种类型的故障，同时具备通信信号专业知识，这一过程需要长时间的一线工作经验积累。不同的分析人员水平参差不齐，同类问题可能得出不同的分析结论。
高效的数据统计和数据分析是行车安全的有力保障，现有ITCS的数据分析比较落后，主要表现为一下方面：
(1)现有ITCS数据分析环节链条多，数据分析环节涉及电务段分析人员、厂家现场支持。厂家后端集成研发人员，问题从初步分析到最终确认，需要的时间周期较长。
(2)分析工作需要机车入库后下载日志后，次日才能分析，不能做到事前分析。
(3)周报、月报、年报等相关的数据统计全部依靠人工完成，工作量较大，问题跟踪追溯效果难度大。
(4)数据依赖人工下载，不连续和离散性强，难以开展预防性维护。
随着运营车辆的增加和人员成本的增加，这已经成为了急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于ITCS车载日志智能分析的***。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，包括车载数据采集和传输单元、地面数据智能维护中心和智能分析维护终端，所述的地面数据智能维护中心分别与车载数据采集和传输单元、及智能分析维护终端连接，所述的车载数据采集和传输单元与车载OBC连接；
所述的车载数据采集和传输单元从ITCS的车载OBC获取记录数据，并传送给地面数据智能维护中心；所述的地面数据智能维护中心对接收到的记录数据校验其正确性和完整性，分类清洗、剔除重复和无用的数据，补充缺失字段，分类整理数据，统一各个数据的结构和时间，然后存储进地面数据库；所述的智能分析维护终端从地面数据库获取数据并进行分析计算，并以界面方式显示统计结果。
优选的，所述的车载数据采集和传输单元通过网口和串口与车载OBC连接；
其中通过网口下载的数据在列车到站后才能传送到地面数据智能维护中心中，作为查找历史故障和展示历史回放的依据，为历史数据；通过串口下载的数据可以实时传输到地面数据智能维护中心中，用户可查看列车的实时状态，为实时数据。
优选的，所述的车载数据采集和传输单元采集数据包括ITCS运行日志信息，GSM-R通信单元信息、和HOTC信息。
优选的，所述的车载数据采集和传输单元设有存储器，防止无线中断后的数据丢失，并且支持数据筛选、加密、断点续传、传输校验、压缩功能。
优选的，所述的车载数据采集和传输单元通过WIFI和GSM_R与地面数据智能维护中心连接，所述的存储器采用CF卡；
所述的车载数据采集和传输单元从OBC下载历史数据后，备份该数据在车载数据采集与传输单元的CF卡中，并进行校验检测数据的完整性；对相关数据进行脱密处理后，通过WIFI将数据打包发送给地面数据智能维护中心；
所述的车载数据采集和传输单元从OBC下载实时数据后，通过数据重组处理写入相关文件中，备份该文件数据在车载数据采集与传输单元的CF卡中，并通过GSM_R通信，发送该数据到地面数据智能维护中心。
优选的，所述的地面数据智能维护中心包括车地通信服务器、第一数据库服务器、通信服务器、第二数据库服务器、和终端服务器，所述的车地通信服务器分别与车载数据采集和传输单元、第一数据库服务器连接，所述的第一数据库服务器分别与通信服务器、通信服务器连接，所述的通信服务器与第二数据库服务器连接。
优选的，所述的地面数据智能维护中心通过车地通信服务器接收车辆注册请求，建立车地连接通道，接收车载日志数据；然后校验数据的正确性和完整性，分类清洗、剔除重复和无用的数据，补充缺失字段，分类整理数据，统一各个数据的结构和时间。
优选的，所述的地面数据智能维护中心根据ITCS数据维护的特点，建立与之对应的数据库存储数据表，统一数据格式，方便数据存储和提取；
接收到车站日志数据通过通信服务器处理将文本文件整理存储至第二数据库服务器，记录数据和分析结果实现集中管理维护，能够随时随地调阅任意时间、车次的相关信息；
管理车辆数据文件，将数据文件的标签存储在第一数据库服务器中。
优选的，所述的地面数据智能维护中心还包括分别与终端服务器连接的数据分析终端和查看终端；所述的地面数据智能维护中心根据工作岗位的不同，设定不同级别查看和调阅数据权限。
优选的，所述的智能分析维护终端从地面数据智能维护中心获取车辆数据，基于大量既有数据的分析汇总，形成计算机可接受和识别的专家知识库，通过数据挖掘技术，将记录数据与专家知识库进行匹配，自动对故障进行智能识别，设计不同纬度的决策树，对识别结果进行多个维度的评估，给出最佳的分析结果和解决措施；
所述的智能分析维护终端自动完成对车载数据的分析，依赖专家知识库，覆盖全路所有问题；分析标准统一，同类故障的结果固定，包括故障时间，故障类型、故障分析、处理措施；统计分析自动化，能够灵活按照设定的时间段、故障分类，完成分类统计对比功能，自动生成分析报告图表；
所述的智能分析维护终端还有数据回放的功能，能动态展示列车运行的速度曲线、限速曲线、转速曲线，显示列车当前时刻的各种实时状态，加入信号机坐标，在回放页面上显示列车何时通过信号机，距前方信号机距离信息。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、采集ITCS车载数据过程大大减少时间和人力成本。
2、能实时采集ITCS车载数据，并通过无线通信方式传输到地面；地面通过终端设备可实时监控列车运行状态，地面数据处理中心实时对数据进行分析，发现故障后给出报警提示。
3、所有相关的记录数据通过数据中心集中管理维护，可随时调阅任意车次任意时间段记录；通过建立知识专家库，可对数据进行手动或自动分析，可给出分析结论。
4、按照时间段、故障分类、故障速报、车型车号等信息，导出分析报告或统计报表。
5、识别出重点故障，识别重复发生的共性问题，识别告警多发车体，以便及时采取措施，进行预防性维护。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为DRSU工作流程图；
图3为终端分析界面首页显示示意图；
图4为故障分析界面显示示意图；
图5为数据回放界面显示示意图；
图6为***接口连接示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明一种智能分析***，利用车载数据采集和传输单元采集车载数据并传送至地面方案；利用图形化的分析工具对ITCS日志智能化分析；利用ITCS设备典型案例数据库和大数据挖掘技术实现智能分析，给出分析结论和维护建议。通过实现ITCS***的车载设备运行工作状态进行智能化统计、分析和存储，最终达成车载设备预防性维护的目标。
如图1所示，一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，包括车载数据采集和传输单元、地面数据智能维护中心和智能分析维护终端，所述的地面数据智能维护中心分别与车载数据采集和传输单元、及智能分析维护终端连接，所述的车载数据采集和传输单元与车载OBC连接；
所述的车载数据采集和传输单元从ITCS的车载OBC获取记录数据，并传送给地面数据智能维护中心；所述的地面数据智能维护中心对接收到的记录数据校验其正确性和完整性，分类清洗、剔除重复和无用的数据，补充缺失字段，分类整理数据，统一各个数据的结构和时间，然后存储进地面数据库；所述的智能分析维护终端从地面数据库获取数据并进行分析计算，并以界面方式显示统计结果。
a、车载数据采集与传输单元
数据采集流程与维护人员下载车载日志流程一致，软硬件层面还增加了额外的容错、防护机制。车载数据采集与传输单元，可通过网口和串口两种方式从OBC下载数据，即初始数据。其中，通过网口下载的数据在列车到站后才能传送到地面服务器中，作为查找历史故障和展示历史回放的依据，为历史数据；通过串口下载的数据可以实时传输到地面服务器中，用户可以查看列车的实时状态，为实时数据。采集数据应包括ITCS运行日志信息，GSM-R通信单元信息、HOTC信息等。
车载数据采集与传输单元，具有一定的存储功能，防止无线中断后的数据丢失；并且支持数据筛选、加密、断点续传、传输校验、压缩等功能:
从OBC下载历史数据后，备份该数据在车载数据采集与传输单元的CF卡中，并进行校验检测数据的完整性；对相关数据进行脱密处理后，通过WIFI将数据打包发送给地面服务器。
从OBC下载实时数据后，通过数据重组处理写入相关文件中，备份该文件数据在车载数据采集与传输单元的CF卡中。并通过GSM_R(4G)通信，发送该数据到地面服务器
b、地面数据智能维护中心
地面数据智能维护中心通过车地通信服务器，接收车辆注册请求，建立车地连接通道，接收车载日志数据。然后校验数据的正确性和完整性，分类清洗、剔除重复和无用的数据，补充缺失字段，分类整理数据，统一各个数据的结构和时间。
地面数据智能维护中心根据ITCS数据维护的特点，建立与之对应的数据库存储数据表，统一数据格式，方便数据存储和提取。接收到车站日志数据通过彻底通信服务器处理将文本文件整理存储至数据库，记录数据和分析结果实现集中管理维护，能够随时随地调阅任意时间、车次的相关信息。
管理车辆数据文件，将数据文件的标签存储在数据库中。方便管理和读取。
根据工作岗位的不同，设定不同级别查看和调阅数据权限，提升安全性，便于管理。
c、智能分析维护终端
智能分析维护终端从地面数据库获取车辆数据，基于大量既有数据的分析汇总，形成计算机可接受和识别的专家知识库，通过数据挖掘技术，将记录数据与专家知识库进行匹配，自动对故障进行智能识别，设计不同纬度的决策树，对识别结果进行多个维度的评估，给出最佳的分析结果和解决措施。
利用知识专家库对数据进行智能分析，基于长期现场经验，提取用户关心的价值信息统计分析。分析统计方式灵活多样，自动实现重点故障类型或故障多发车体的统计，最大程度减少日常重复繁琐的故障统计工作，让用户更多专注于故障处置解决。支持故障统计信息修改、增加、删除，保证统计信息准确完整，满足用户需求。
自动完成对车载数据的分析，依赖专家知识库，覆盖全路所有问题；分析标准统一，同类故障的结果固定，包括故障时间，故障类型、故障分析、处理措施等。统计分析自动化，能够灵活按照设定的时间段、故障分类，完成分类统计对比等功能，自动生成分析报告图表。分析报告可根据不同需求定制，支持Word和Excel。
终端还有数据回放的功能，能动态展示列车运行的速度曲线、限速曲线、转速曲线，显示列车当前时刻的各种实时状态。加入信号机坐标，在回放页面上显示列车何时通过信号机，距前方信号机距离等信息。
另外，分析维护终端还支持日志原始数据上传和下载的功能。
本发明通过车载数据采集与传输单元DRSU从ITCS车载OBC获取记录数据，并传送给地面数据智能维护中心，DRSU工作流程见图2。地面数据智能维护中心对接收到的记录数据校验其正确性和完整性，分类清洗、剔除重复和无用的数据，补充缺失字段，分类整理数据，统一各个数据的结构和时间，然后存储进地面数据库。智能分析维护终端从地面数据库获取数据并进行分析计算，并以界面方式显示统计结果，如图3和图4所示。数据回放界面显示如图5所示。
本发明***接口连接示意图如图6所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，其特征在于，包括车载数据采集和传输单元、地面数据智能维护中心和智能分析维护终端，所述的地面数据智能维护中心分别与车载数据采集和传输单元、及智能分析维护终端连接，所述的车载数据采集和传输单元与车载OBC连接；
所述的车载数据采集和传输单元从ITCS的车载OBC获取记录数据，并传送给地面数据智能维护中心；所述的地面数据智能维护中心对接收到的记录数据校验其正确性和完整性，分类清洗、剔除重复和无用的数据，补充缺失字段，分类整理数据，统一各个数据的结构和时间，然后存储进地面数据库；所述的智能分析维护终端从地面数据库获取数据并进行分析计算，并以界面方式显示统计结果。
2.根据权利要求1所述的一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，其特征在于，所述的车载数据采集和传输单元通过网口和串口与车载OBC连接；
其中通过网口下载的数据在列车到站后才能传送到地面数据智能维护中心中，作为查找历史故障和展示历史回放的依据，为历史数据；通过串口下载的数据可以实时传输到地面数据智能维护中心中，用户可查看列车的实时状态，为实时数据。
3.根据权利要求2所述的一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，其特征在于，所述的车载数据采集和传输单元采集数据包括ITCS运行日志信息，GSM-R通信单元信息、和HOTC信息。
4.根据权利要求2所述的一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，其特征在于，所述的车载数据采集和传输单元设有存储器，防止无线中断后的数据丢失，并且支持数据筛选、加密、断点续传、传输校验、压缩功能。
5.根据权利要求4所述的一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，其特征在于，所述的车载数据采集和传输单元通过WIFI和GSM_R与地面数据智能维护中心连接，所述的存储器采用CF卡；
所述的车载数据采集和传输单元从OBC下载历史数据后，备份该数据在车载数据采集与传输单元的CF卡中，并进行校验检测数据的完整性；对相关数据进行脱密处理后，通过WIFI将数据打包发送给地面数据智能维护中心；
所述的车载数据采集和传输单元从OBC下载实时数据后，通过数据重组处理写入相关文件中，备份该文件数据在车载数据采集与传输单元的CF卡中，并通过GSM_R通信，发送该数据到地面数据智能维护中心。
6.根据权利要求1所述的一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，其特征在于，所述的地面数据智能维护中心包括车地通信服务器、第一数据库服务器、通信服务器、第二数据库服务器、和终端服务器，所述的车地通信服务器分别与车载数据采集和传输单元、第一数据库服务器连接，所述的第一数据库服务器分别与通信服务器、通信服务器连接，所述的通信服务器与第二数据库服务器连接。
7.根据权利要求6所述的一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，其特征在于，所述的地面数据智能维护中心通过车地通信服务器接收车辆注册请求，建立车地连接通道，接收车载日志数据；然后校验数据的正确性和完整性，分类清洗、剔除重复和无用的数据，补充缺失字段，分类整理数据，统一各个数据的结构和时间。
8.根据权利要求6所述的一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，其特征在于，所述的地面数据智能维护中心根据ITCS数据维护的特点，建立与之对应的数据库存储数据表，统一数据格式，方便数据存储和提取；
接收到车站日志数据通过通信服务器处理将文本文件整理存储至第二数据库服务器，记录数据和分析结果实现集中管理维护，能够随时随地调阅任意时间、车次的相关信息；
管理车辆数据文件，将数据文件的标签存储在第一数据库服务器中。
9.根据权利要求6所述的一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，其特征在于，所述的地面数据智能维护中心还包括分别与终端服务器连接的数据分析终端和查看终端；所述的地面数据智能维护中心根据工作岗位的不同，设定不同级别查看和调阅数据权限。
10.根据权利要求1所述的一种适用于ITCS车载日志智能分析的***，其特征在于，所述的智能分析维护终端从地面数据智能维护中心获取车辆数据，基于大量既有数据的分析汇总，形成计算机可接受和识别的专家知识库，通过数据挖掘技术，将记录数据与专家知识库进行匹配，自动对故障进行智能识别，设计不同纬度的决策树，对识别结果进行多个维度的评估，给出最佳的分析结果和解决措施；
所述的智能分析维护终端自动完成对车载数据的分析，依赖专家知识库，覆盖全路所有问题；分析标准统一，同类故障的结果固定，包括故障时间，故障类型、故障分析、处理措施；统计分析自动化，能够灵活按照设定的时间段、故障分类，完成分类统计对比功能，自动生成分析报告图表；
所述的智能分析维护终端还有数据回放的功能，能动态展示列车运行的速度曲线、限速曲线、转速曲线，显示列车当前时刻的各种实时状态，加入信号机坐标，在回放页面上显示列车何时通过信号机，距前方信号机距离信息。
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