CIR设备的实时监测和状态分析系统和方法技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种CIR设备的实时监测和状态分析系统和方法。该系统包括：车载监测设备、地面中心控制器、监控器和无线传输模块，车载监测设备通过无线传输模块与地面中心控制器连接，地面中心控制器与监控器之间有线连接；车载监测设备实时获取到CIR设备的监测信息进行分类，按照分类通过无线传输模块发送到地面中心控制器，地面中心控制器对监测信息进行基于数据挖掘的数据分析，对CIR设备的工作状态和故障进行统计、查询以及实时分析，形成分析结果和故障预警提示，并通过监控器提供给相应的维护人员。本发明专利技术通过CIR设备的监测信息提供合适的数据挖掘模型，对车载CIR设备状态进行统计分析，实现了更好地为设备质量诊断、安全状态监控提供服务。

【技术实现步骤摘要】
CIR设备的实时监测和状态分析系统和方法
本专利技术涉及铁路数字通信
，尤其涉及一种CIR设备的实时监测和状态分析系统和方法。
技术介绍
CIR(CabIntegratedRadiocommunicationequipment，机车综合无线通信设备)，集成了GSM-R及450MHz模拟制式下的调度通信、调度命令无线传送、车次号核对信息无线传送、列尾信息传送等语音、数据业务。随着我国铁路进入快速发展期，CIR得到了广泛的应用，目前已在动车组合机车上装备了2万多套的CIR设备。然而，作为列车安全高效运行关键设备的CIR设备却缺少必要的在线监测手段。为了在地面能够实时监测运营列车CIR设备的工作状态及相关业务数据，保障CIR设备的正常应用，需要将CIR实时工作状态信息(包括对司机的操作、线路基础信息、运营业务信息、设备状态等信息)传输到地面，从而实现对在途运行的CIR设备进行实时监测。为实时掌握CIR设备的在途运用状态，满足对在途运用CIR设备进行科学、高效、可靠的监测和位置追踪需要，迫切需要建立CIR实时监测系统，以适应新形势下的运输组织及维护管理需求。由于CIR数量多、运行分散、调拨频繁、日常检修工作量大，故对车载CIR设备状态进行统计分析，运用基于数据挖掘的CIR设备质量分析，可以更好的为设备质量诊断和安全状态监控提供服务。结合CIR设备在途运用基础数据、实时诊断算法和预告警信息，可提高对设备运行障碍故障部位的准确快速判断和解决，预防及减少设备故障的发生，压缩故障处置延时。通过数据挖掘的技术，还可以对设备的运行台账、设备入库良好率、检修维护报表进行自动分析统计，提高设备智能化、专业化管理水平，减少维护管理及作业人员的工作强度。因此，有必要对CIR进行基于数据挖掘的实时监测和状态分析。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种CIR设备的实时监测和状态分析系统和方法，以解决上述
技术介绍
中的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：本专利技术的一方面，提供了一种CIR设备的实时监测和状态分析系统。本专利技术的实施例提供的一种CIR设备的实时监测和状态分析系统，其特征在于，该系统包括：车载监测设备、地面中心控制器、监控器和无线传输模块，所述车载监测设备通过电缆与CIR设备连接，所述车载监测设备通过所述无线传输模块与所述地面中心控制器连接，所述地面中心控制器与所述监控器之间有线连接；所述的车载监测设备，用于实时获取到CIR设备的监测信息，并对监测信息进行分类，按照分类以不同方式将监测信息发送到所述地面中心控制器；所述的无线传输模块，用于根据CIR设备的运行线路区段，采用对应的车地无线传输网络，将CIR设备的监测信息，从所述车载监测设备传输到所述地面中心控制器；所述的地面中心控制器，用于将接收到的监测信息进行基于数据挖掘的数据分析，对CIR设备的工作状态和故障进行统计、查询以及实时分析，形成分析结果和故障预警提示；所述的监控器，设置在通信段、车间和工区，用于将所述地面中心控制器得到的分析结果和故障预警提示提供给对应区段的维护人员。优选地，所述的车载监测设备，用于通过高阻跨接三通装置，实时采集CIR设备各个通信接口上发出和接收的信息；对所述高阻跨接三通装置，设置四级保护措施；其中，第一级保护措施为电源隔离保护，通过隔离变压器和隔离电源，使在用设备电源与所述高阻跨接三通装置的电源隔离；第二级保护措施为二极管保护，通过二极管反向截止特性，用于保证数据方向从在用设备单方向流向所述车载监测设备，保证所述车载监测设备不会影响在用设备；第三级保护措施为三级管保护，通过三极管非导通状态为高阻态的特性，用于保证所述高阻跨界三通装置电源故障、三极管故障时，所述高阻跨接三通装置与在用设备之间为脱机状态；第四级保护措施为信号隔离，通过采用光电隔离器件，用于保证高阻跨接三通装置产生浪涌电压时，不会将浪涌电压传递到在用设备。优选地，所述的车载监测设备，用于实时获取到CIR设备的监测信息后，将监测信息进行筛选分类后发送到所述地面中心控制器；所述监测信息分类为：基本信息、事件信息和告警信息；其中，所述基本消息，包括：CIR设备的基本状态信息；所述事件信息，包括：CIR设备的状态变化信息、参数变化信息以及司机操作信息；所述告警信息，包括：CIR设备的各单元间通信故障信息、GSM-R话音/数据单元场强告警信息、GSM-R呼叫异常信息和自检失败信息。优选地，所述的无线传输模块，在车-地之间采用停止等待ARQ协议；所述的无线传输模块，包括：车载监测设备无线数据单元和车地无线传输网络；所述车载监测设备无线数据单元，用于对所述车载监测设备收发数据；所述车地无线传输网络，包括但不限于：专用GSM-R网络、公众2.5G/3G/4G网络和库区专用WLAN网络。优选地，所述的地面中心控制器，包括：地面网关、GSM-R网络状态监测系统、CIR运用位置和实时监测系统、综合展示服务系统、业务数据服务系统及操作展示终端，用于在接收到监测信息后，对监测信息进行数据整理得到原始数据，并检查原始数据中是否存在缺失值、异常值、不一致值和重复数据；所述原始数据包括：设备履历、设备故障统计、出入库良好率统计、设备故障详细列表、设备返修统计和设备超期统计；其中，所述设备故障统计是故障定义情况，以及日常维护监测、检修、司机申告时发现的设备软件问题的统计信息；所述出入库良好率统计是设备障碍数量与出入库台次的关系的统计信息；所述设备障碍详细列表包括：每次障碍发生的障碍车型、CIR型号、CIR启动日期、障碍现象、障碍部位、CIR设备厂家、运行线路、配属库检点要素；所述设备返修统计是设备整机或模块因故障或障碍返厂修理信息的统计信息；所述设备超期统计是已经超过规定的设备使用年限，且仍在线路运用的CIR设备的统计信息。优选地，所述的地面中心控制器，还包括：聚类子模块、关联规则子模块和异常检测子模块，用于基于所述原始数据的数据特征，对CIR设备的运用质量进行分析；所述聚类子模块，用于从所述原始数据中获取设备障碍率、出入库良好率和设备返修率，运用聚类算法鉴定CIR设备质量；所述关联规则子模块，用于将历史监测信息中的告警信息和CIR设备的状态信息采用关联规则进行分析，产生数据规律，对当前CIR设备的监测信息中可能造成的告警进行预测；所述异常检测子模块，用于对所述车载监测设备上传的实时状态信息，运用异常检测方法箱型图进行统计，并与CIR设备历史稳定运行时的状态信息箱型图进行对比，分析出CIR设备的设备质量情况和安全状态。本专利技术的另一方面，提供了一种CIR设备的实时监测和状态分析方法。本专利技术的实施例提供的一种CIR设备的实时监测和状态分析方法，其特征在于，该方法包括：将车载监测设备通过电缆与CIR设备连接，实时获取到CIR设备的监测信息，并对监测信息进行分类，按照分类以不同方式将监测信息发送到地面中心控制器；地面中心控制器通过无线传输模块接收到监测信息，将监测信息进行基于数据挖掘的数据分析，对CIR设备的工作状态和故障进行统计、查询以及实时分析，得到分析结果和故障预警提示；地面中心控制器通过设置在通信段、车间和工区的监控器，将分析结果和故障预警提示提供给相应区段的维护人员。优选地，所述的将车载监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CIR设备的实时监测和状态分析系统，其特征在于，该系统包括：车载监测设备、地面中心控制器、监控器和无线传输模块，所述车载监测设备通过电缆与CIR设备连接，所述车载监测设备通过所述无线传输模块与所述地面中心控制器连接，所述地面中心控制器与所述监控器之间有线连接；所述的车载监测设备，用于实时获取到CIR设备的监测信息，并对监测信息进行分类，按照分类以不同方式将监测信息发送到所述地面中心控制器；所述的无线传输模块，用于根据CIR设备的运行线路区段，采用对应的车地无线传输网络，将CIR设备的监测信息，从所述车载监测设备传输到所述地面中心控制器；所述的地面中心控制器，用于将接收到的监测信息进行基于数据挖掘的数据分析，对CIR设备的工作状态和故障进行统计、查询以及实时分析，形成分析结果和故障预警提示；所述的监控器，设置在通信段、车间和工区，用于将所述地面中心控制器得到的分析结果和故障预警提示提供给对应区段的维护人员。

【技术特征摘要】
1.一种CIR设备的实时监测和状态分析系统，其特征在于，该系统包括：车载监测设备、地面中心控制器、监控器和无线传输模块，所述车载监测设备通过电缆与CIR设备连接，所述车载监测设备通过所述无线传输模块与所述地面中心控制器连接，所述地面中心控制器与所述监控器之间有线连接；所述的车载监测设备，用于实时获取到CIR设备的监测信息，并对监测信息进行分类，按照分类以不同方式将监测信息发送到所述地面中心控制器；所述的无线传输模块，用于根据CIR设备的运行线路区段，采用对应的车地无线传输网络，将CIR设备的监测信息，从所述车载监测设备传输到所述地面中心控制器；所述的地面中心控制器，用于将接收到的监测信息进行基于数据挖掘的数据分析，对CIR设备的工作状态和故障进行统计、查询以及实时分析，形成分析结果和故障预警提示；所述的监控器，设置在通信段、车间和工区，用于将所述地面中心控制器得到的分析结果和故障预警提示提供给对应区段的维护人员。2.根据权利要求1所述的CIR设备的实时监测和状态分析系统，其特征在于，所述的车载监测设备，用于通过高阻跨接三通装置，实时采集CIR设备各个通信接口上发出和接收的信息；对所述高阻跨接三通装置，设置四级保护措施；其中，第一级保护措施为电源隔离保护，通过隔离变压器和隔离电源，使在用设备电源与所述高阻跨接三通装置的电源隔离；第二级保护措施为二极管保护，通过二极管反向截止特性，用于保证数据方向从在用设备单方向流向所述车载监测设备，保证所述车载监测设备不会影响在用设备；第三级保护措施为三级管保护，通过三极管非导通状态为高阻态的特性，用于保证所述高阻跨界三通装置电源故障、三极管故障时，所述高阻跨接三通装置与在用设备之间为脱机状态；第四级保护措施为信号隔离，通过采用光电隔离器件，用于保证高阻跨接三通装置产生浪涌电压时，不会将浪涌电压传递到在用设备。3.根据权利要求2所述的CIR设备的实时监测和状态分析系统，其特征在于，所述的车载监测设备，用于实时获取到CIR设备的监测信息后，将监测信息进行筛选分类后发送到所述地面中心控制器；所述监测信息分类为：基本信息、事件信息和告警信息；其中，所述基本消息，包括：CIR设备的基本状态信息；所述事件信息，包括：CIR设备的状态变化信息、参数变化信息以及司机操作信息；所述告警信息，包括：CIR设备的各单元间通信故障信息、GSM-R话音/数据单元场强告警信息、GSM-R呼叫异常信息和自检失败信息。4.根据权利要求1所述的CIR设备的实时监测和状态分析系统，其特征在于，所述的无线传输模块，在车-地之间采用停止等待ARQ协议；所述的无线传输模块，包括：车载监测设备无线数据单元和车地无线传输网络；所述车载监测设备无线数据单元，用于对所述车载监测设备收发数据；所述车地无线传输网络，包括但不限于：专用GSM-R网络、公众2.5G/3G/4G网络和库区专用WLAN网络。5.根据权利要求1所述的CIR设备的实时监测和状态分析系统，其特征在于，所述的地面中心控制器，包括：地面网关、GSM-R网络状态监测系统、CIR运用位置和实时监测系统、综合展示服务系统、业务数据服务系统及操作展示终端，用于在接收到监测信息后，对监测信息进行数据整理得到原始数据，并检查原始数据中是否存在缺失值、异常值、不一致值和重复数据；所述原始数据包括：设备履历、设备故障统计、出入库良好率统计、设备故障详细列表、设备返修统计和设备超期统计；其中，所述设备故障统计是故障定义情况，以及日常维护监测、检修、司机申告时发现的设备软件问题的统计信息；所述出入库良好率统计是设备障碍数量与出入库台次的关系的统计信息；所述设备障碍详细列表包括：每次障碍发生的障碍车型、CIR型号、CIR启动日期、障碍现象、障碍部位、CIR设备厂家、运行线路、配属库检点要素；所述设备返修统计是设备整机或模块因故障或障碍返厂修理信息的统计信息；所述设备超期统计是已经超过规定的设备使用年限，且仍在线路运用的CIR设备的统计信息。6.根据权利要求5所述的CIR设备的实时监测和状态分析系统，其特征在于，所述的地面中心控制器，还包括：聚类子模块、关联规则子模块和异常检测子模块，用于基于所述原始数据的数据特征，对CIR...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵佳琦，郭晓兵，林思雨，朱刚，丁建文，孙斌，钟章队，吴宇，李元轩，
申请(专利权)人：中国铁路总公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11