【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁路eps监控管理，具体涉及一种基于物联网的铁路eps应急电源监控与运维系统。
技术介绍
1、铁路eps（emergency power supply，应急电源）是铁路系统中应急供电的重要保障设备，其主要原理是：在交流电网电压或频率异常、停电的情况下，蓄电池储存的直流能量经eps内逆变器进行dc/ac变换，转换成稳定的交流电给后端负载设备供电，保障后端负载设备（隧道照明灯、应急指示灯、排烟风机等）的可靠运行和不间断工作，从而保障列车运行安全以及应急情况下的人员疏散。
2、现有的对铁路eps应急电源的监控管理系统，基本上都是基于物理接口的有线方式实现，即基于传统的rs485或rj45等有线接口实现与rtu和顶层监控系统进行通信连接及数据交互，最终实现对eps运行的状态监测及控制。现有技术存在以下问题：
3、（1）当前的铁路eps应急电源虽基本均配置了远程监测及控制功能，但均通过带单一物理接口的有线连接的方式实现，因铁路线路较长，布线的工程量非常大且复杂，综合成本较高。同时，采用有线的通信连接方式，布线线路中除了通信线外，还有其他的电力电缆和控制线路等，对线路的布线要求非常严格，否则会存在通信链路受干扰而导致数据丢包、甚至通信中断的风险，严重影响通信线路的可靠性。
4、（2）传统的监控平台检测单一且分散。在铁路各系检测系统中缺少数据整合与分析，设备与传感器的运行数据分散在各个子系统中，缺乏统一的数据整合平台，在故障分析时难以获取全面信息，影响决策的准确性。也因为缺乏统一设备管理平台，
技术实现思路
1、本申请提供一种基于物联网的铁路eps应急电源监控与运维系统，以解决现有的铁路eps应急电源监控管理系统存在的采用有线连接通信方式布线工程量大、成本高、可靠性差，设备只能单独控制，缺乏统一的设备管理平台等问题。
2、本申请实施例中提供一种基于物联网的铁路eps应急电源监控与运维系统，所述系统包括铁路eps应急电源设备、边缘侧负载设备、边缘计算网关以及云端监控平台；
3、所述铁路eps应急电源设备设有有线物理接口和无线物联网板卡接口，所述无线物联网板卡接口连接无线物联网板卡，基于所述有线物理接口和无线物联网板卡，所述铁路eps应急电源设备能采用有线或无线通信方式与边缘计算网关连接；
4、所述边缘侧负载设备连接所述无线物联网板卡，所述边缘侧负载设备通过所述无线物联网板卡实现与边缘计算网关无线通讯连接；
5、所述边缘计算网关与所述云端监控平台无线通讯连接，所述边缘计算网关用于采集铁路eps应急电源设备和边缘侧负载设备的实时运行状态数据，对采集的设备运行状态数据进行处理和分析，获取设备运行状态监测结果，并将采集的设备运行状态数据及设备运行状态监测结果上传至云端监控平台；
6、所述云端监控平台用于从边缘计算网关获取数据，并进行设备运行状态数据及设备运行状态监测结果的查看，对边缘计算网关进行管理，对边缘侧网关下发控制指令实现边缘侧设备的联动控制，向移动端用户进行相关消息推送以及向上级监控平台进行数据传输。
7、进一步的，所述无线物联网板卡上增设有lora模块，通过所述lora模块实现设备之间的无线组网以及设备与边缘计算网关的无线通讯。
8、进一步的，所述边缘计算网关具体用于：
9、从采集的数据源中抽取特定的数据；
10、对抽取的数据进行过滤清洗处理，包括平滑数据、去除重复项、去除超过合理阈值数据；
11、对处理后的数据进行实时换算，包括计算设备电流的平均值、最大值和最小值以及设备电压的平均值、最大值和最小值；
12、将得到的多种数据进行聚合分析，包括按照时间维度对数据进行聚合，分析不同时间段内铁路eps应急电源的运行状态，进行异常检测与预警，或者按照地理位置维度进行聚合，比较不同区域之间铁路eps应急电源的差异和相似性。
13、进一步的，所述边缘计算网关具体用于：
14、按照时间维度对数据进行聚合，分析不同时间段内铁路eps应急电源的运行状态，具体包括：
15、收集eps应急电源在不同时间点的运行数据，包括电流、电压、温度、功率的各种关键参数；
16、根据eps应急电源的运行特点，将时间划分为不同的维度，包括小时、日、周、月、季度或年；
17、对每个时间维度内的eps运行数据进行聚合，计算包括平均值、最大值、最小值、标准差的统计量，以反映eps在不同时间段内的整体运行状况、波动情况以及可能的异常点；
18、对比不同时间段内的聚合数据，分析eps应急电源的运行状态变化，包括：观察电流和电压的波动情况，判断eps是否稳定供电；通过温度数据，分析eps的散热性能；通过功率数据，评估eps的负载情况；
19、利用包括图表、曲线图或热力图的可视化工具，将聚合数据和分析结果直观地展示出来；
20、根据分析结果，制定针对性的eps应急电源管理与维护策略。
21、进一步的，所述边缘计算网关具体用于：
22、按照地理位置维度进行聚合，比较不同区域之间铁路eps应急电源的差异和相似性，具体包括：
23、收集具有不同地理位置信息的eps应急电源的运行数据，所述地理位置信息包括经纬度、车站名称、线路编号；
24、根据eps应急电源布局特点，将铁路系统划分为不同的地理区域，包括不同的线路段、车站群或根据地理特征划分的区域，使用地理信息系统gis工具辅助进行区域划分和定位；
25、对每个地理区域内的eps运行数据进行聚合，计算关键参数的统计量，考虑不同区域存在的环境差异，分析环境因素对eps性能的影响；
26、对比不同区域之间的聚合数据，分析eps应急电源在性能、运行状态以及故障率方面的差异，使用包括方差分析、聚类分析的统计分析方法进行差异量化，并识别出可能的相似性或趋势；
27、利用gis工具或地图可视化技术，将聚合数据和比较结果以地图形式展示，通过包括颜色、大小或符号的方式，直观地展示不同区域eps应急电源设备性能的优劣和差异；
28、根据比较结果，针对不同区域的eps应急电源制定针对性的管理和维护策略。
29、进一步的，所述边缘计算网关具体用于：
30、异常检测与预警，具体包括：
31、利用无监督学习的机器学习k-means算法，将采集的eps应急电源设备运行数据分成不同的簇，异常点被归为单独的簇从而被识别出来，检测eps运行数据中的异常点或趋势变化，并通过设置合理的阈值，当数据超过阈值时触发预警机制，提醒管理人员及时关注和处理。
32、进一步的，所述边缘计算网关具体用于：
33、基于k-means的异常检测算法具体包括：
34、数据采集：采集eps本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于物联网的铁路EPS应急电源监控与运维系统，其特征在于，所述系统包括铁路EPS应急电源设备、边缘侧负载设备、边缘计算网关以及云端监控平台；
2.如权利要求1所述的一种基于物联网的铁路EPS应急电源监控与运维系统，其特征在于，所述无线物联网板卡上增设有Lora模块，通过所述Lora模块实现设备之间的无线组网以及设备与边缘计算网关的无线通讯。
3.如权利要求1所述的一种基于物联网的铁路EPS应急电源监控与运维系统，其特征在于，所述边缘计算网关具体用于：
4.如权利要求3所述的一种基于物联网的铁路EPS应急电源监控与运维系统，其特征在于，所述边缘计算网关具体用于：
5.如权利要求3所述的一种基于物联网的铁路EPS应急电源监控与运维系统，其特征在于，所述边缘计算网关具体用于：
6.如权利要求3所述的一种基于物联网的铁路EPS应急电源监控与运维系统，其特征在于，所述边缘计算网关具体用于：
7.如权利要求6所述的一种基于物联网的铁路EPS应急电源监控与运维系统，其特征在于，所述边缘计算网关具体用于：
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