一種基于3g平臺的機車信息采集與監(jiān)管系統的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于3G平臺的機車信息采集與監(jiān)管系統，包括車載裝置子系統、數據監(jiān)管中心子系統，車載裝置子系統進行發(fā)動機轉速信號轉換、行進速度信號轉換及顯示、機車系統計時、行車時間計量、怠速狀態(tài)的判斷、怠速時間的計量、怠速狀態(tài)信息監(jiān)控、行車速度實時監(jiān)控與記錄、超速報警，并將上述各項信息通過無線遠程傳輸到數據監(jiān)管中心子系統；數據監(jiān)管中心子系統通過車載裝置子系統接收各機車車載裝置子系統所發(fā)送的數據，并將數據進行解析和入庫。優(yōu)點是：實現了機車的怠速狀態(tài)和行車狀態(tài)的監(jiān)控功能，與同期數據的比較功能，采集各操作人員的值班數據信息。便于對機車的實時數據采集并且進行監(jiān)管，提高了機車運行的可靠性。
【專利說明】一種基于3G平臺的機車信息采集與監(jiān)管系統

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于3G平臺的機車信息采集與監(jiān)管系統。

【背景技術】
[0002] 機車作為鐵路運輸的關鍵組成部分，其運行狀態(tài)的質量關系著整個鐵路運輸系統 的質量。目前，實現各機車每日每次怠速時長和行車里程及時長功能，仍處于手工操作階 段，大部分需要機車的操作人員依靠經驗現場操作記錄，這樣并不能把機車每時每刻的關 鍵參數都記錄下來，運行數據不全，難以實現日后的數據分析。另外，操作人員使用紙質記 錄，費時費力，而且紙質登記的內容不清楚，容易被忽略或看錯，造成失誤；采用人工管理， 執(zhí)行過程中主要依靠操作人員的個人素質及規(guī)章制度保證機車的信息采集、維護安全，一 旦有員工疏忽大意極易造成操作的混亂、這種情況在交接班時表現更明顯，出現安全隱患。 傳統的方法往往是花費了大量人力物力之后，仍然存在操作的失誤。造成機車運行的不安 全性，增加了事故的發(fā)生率。因而，有機車的單位非常需要那種類似飛機上"黑匣子"的監(jiān) 測記錄系統，這也是實現質量管理現代化的關鍵組成部分。


【發(fā)明內容】

[0003] 為克服現有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于3G平臺的機車信息采集 與監(jiān)管系統，通過實時記錄各機車每次怠速信息和行車信息，并借助后臺管理系統把機車 每時每刻的關鍵參數都記錄下來，為日后的數據分析留下依據，并將各班組同期運行狀態(tài) 的比較。
[0004] 為實現上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現：
[0005] -種基于3G平臺的機車信息采集與監(jiān)管系統，包括車載裝置子系統、數據監(jiān)管中 心子系統，車載裝置子系統進行發(fā)動機轉速信號轉換、行進速度信號轉換及顯示、機車系統 計時、行車時間計量、怠速狀態(tài)的判斷、怠速時間的計量、怠速狀態(tài)信息監(jiān)控、行車速度實時 監(jiān)控與記錄、超速報警，并將上述各項信息通過無線遠程傳輸到數據監(jiān)管中心子系統；數據 監(jiān)管中心子系統通過車載裝置子系統接收各機車車載裝置子系統所發(fā)送的數據，并將數據 進行解析和入庫，然后實時監(jiān)管機車上傳數據，一旦發(fā)現有機車超速現象則立即自動報警， 提醒監(jiān)管人員進行相應的處理；提供對各機車每天每次的怠速時長和行車時長及里程信息 的查詢，提供不同時間段內機車怠速時長、行車時長和里程以及停車時長的統計及統計報 表的打印輸出；提供歷史同期數據比較的相關結果；提供數據自動備份功能和災難恢復功 能；
[0006] 所述的車載裝置子系統包括發(fā)動機轉速信號處理模塊、行車速度信號處理模塊、 機車內部計時模塊、機車行車速度信號前置保護模塊、機車行車里程和時長計量模塊、機車 怠速狀態(tài)判斷模塊、機車怠速時長計量模塊、機車超速報警和記錄模塊、機車行車和怠速信 息無線遠程傳輸模塊；
[0007] 發(fā)動機轉速信號處理模塊，對發(fā)動機轉速電壓信號跟隨以及轉速電壓信號滯回比 較；
[0008] 行車速度信號處理模塊，發(fā)送行車速度信號；采用數字式傳感器測取液傳車的運 行速度，通過GPS模塊獲取機車行駛速度，并且采集機車地理位置信息；
[0009] 機車內部精確計時模塊，通過GPS模塊對系統時鐘提供精準授時；
[0010] 機車行車速度信號前置保護模塊，用于發(fā)動機轉速和行車速度電壓信號隔離及鉗 位；
[0011] 機車行車里程和時長計量模塊，根據機車行車速度信號對機車行車時間長度和行 走里程進行計量；
[0012] 機車怠速狀態(tài)判斷模塊，依據發(fā)動機轉速信號和行車速度信號共同判斷機車是否 處于怠速狀態(tài)；
[0013] 機車怠速時長計量模塊，依據機車怠速狀態(tài)判斷模塊的判斷對機車每天每次怠速 時間長度進行精確計量；
[0014] 機車超速報警和記錄模塊，對機車超速信息進行即時報警并形成記錄；
[0015] 機車行車和怠速信息無線遠程傳輸模塊，將各機車記錄的行車信息和怠速信息通 過無線遠程傳輸到數據監(jiān)管中心子系統；
[0016] 所述的數據監(jiān)管中心子系統包括機車怠速信息及行車信息實時接收模塊、機車 怠速及行車狀態(tài)解析及入庫模塊、機車每日每次怠速信息查詢和統計模塊、機車每日每次 行車信息查詢和統計模塊、負責機車各班組各片區(qū)怠速的信息同期比較情況查詢和統計模 塊、機車超速自動報警及處警信息查詢模塊、機車怠速及行車信息無線發(fā)布模塊、數據庫對 象管理模塊、數據庫數據自動備份及災難恢復模塊。
[0017] 與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0018] 實現了機車的怠速狀態(tài)和行車狀態(tài)的監(jiān)控功能，與同期數據的比較功能，采集各 操作人員的值班數據信息等。便于對機車的實時數據采集并且進行監(jiān)管，提高了機車運行 的可靠性，安全性能好；減少了人力物力的浪費，污染小，綠色環(huán)保。本發(fā)明適用性、可移植 性強，可廣泛用于機車狀態(tài)的實時數據采集及監(jiān)管系統。具體優(yōu)點為：
[0019] 1)取消了操作人員的手工記錄，避免了相關人員由于疏忽大意或者字跡不清而造 成的操作失誤，降低了事故的發(fā)生率，同時減少了人力物力的浪費。
[0020] 2)實時采集記錄，將會全面反映機車在怠速和運行過程中的實際工作狀態(tài)，對于 機車信息的采集和監(jiān)管意義重大。
[0021] 3)后臺監(jiān)管人員可以實時監(jiān)管機車上傳數據，監(jiān)測超速現象并自動報警，提醒后 臺監(jiān)管人員進行相應的處理。
[0022] 4)把機車上具有獨立功能的各個智能模塊通過網絡連接起來。這樣既便于機車運 行情況的集中監(jiān)測和管理，又分散了機車的控制與管理功能，同時減少了機車上的布線數 量，提高了機車運行的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是車載裝置子系統功能結構圖。
[0024] 圖2是數據監(jiān)管中心子系統功能結構圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結合說明書附圖對本發(fā)明進行詳細地描述，但是應該指出本發(fā)明的實施不限 于以下的實施方式。
[0026] 見圖1-圖2,基于3G平臺的機車信息采集與監(jiān)管系統，包括車載裝置子系統、數據 監(jiān)管中心子系統，車載裝置子系統包括發(fā)動機轉速信號處理模塊、行車速度信號處理模塊、 機車內部計時模塊、機車行車速度信號前置保護模塊、機車行車里程和時長計量模塊、機車 怠速狀態(tài)判斷模塊、機車怠速時長計量模塊、機車超速報警和記錄模塊、機車行車和怠速信 息無線遠程傳輸模塊；
[0027] 各功能模塊功能如下：
[0028] 1)機車柴油發(fā)動機轉速信號處理模塊。實現柴油發(fā)動機轉速電壓信號跟隨功能以 及轉速電壓信號滯回比較功能。
[0029] 2)機車行車速度信號處理模塊。由于目前液傳車行車速度信號輸出為模擬信號， 導致在低速運行時因外界干擾導致測量誤差較大，因此建議采用數字式傳感器測取液傳車 的運行速度，從而提高機車行駛速度的精度。同時借助GPS模塊獲取機車行駛速度，并且采 集機車地理位置信息從而為將來GIS系統提供基礎數據。
[0030] 3)機車內部精確計時模塊。通過GPS模塊對系統時鐘提供精準授時功能。
[0031] 4)機車行車速度和柴油發(fā)動機速度信號前置保護模塊。實現發(fā)動機轉速和行車速 度電壓信號有效隔離及鉗位的功能。
[0032] 5)機車行車里程和時長計量模塊。根據機車行車速度信號對機車每天每次行車時 間長度和行走里程進行精確計量。
[0033] 6)機車怠速狀態(tài)判斷模塊。依據機車柴油發(fā)動機轉速信號和機車行車速度信號共 同判斷機車是否處于怠速狀態(tài)。
[0034] 7)機車怠速時長計量模塊。依據機車怠速狀態(tài)判斷信號對機車每天每次怠速時間 長度進行精確計量。
[0035] 8)機車超速報警和記錄模塊。對機車每日每次超速信息進行即時報警并形成記 錄。
[0036] 9)機車行車和怠速信息無線遠程傳輸模塊。將各機車記錄的行車信息和怠速信息 借助無線遠程傳輸模塊實時進行數據發(fā)送。
[0037] 數據監(jiān)管中心子系統功能包括：機車怠速信息及行車信息實時接收模塊、機車怠 速及行車狀態(tài)解析及入庫模塊、機車每日每次怠速信息查詢和統計模塊、機車每日每次行 車信息查詢和統計模塊、各機車各班組各片區(qū)怠速信息同期比較情況查詢和統計模塊、機 車超速自動報警及處警信息查詢模塊、機車怠速及行車信息無線發(fā)布模塊、數據庫對象管 理模塊、數據庫數據自動備份及災難恢復模塊。為確保數據監(jiān)管中心子系統能夠正常運行， 需建立各數據庫對象，并對存儲數據進行本地備份以及數據恢復的功能。
[0038] 為了實現各機車每日每次怠速時長和行車里程及時長功能需求，首先需要獲取機 車怠速信號，即柴油發(fā)動機上傳感器輸出的電壓信號，經過采集、隔離、轉換和前置處理之 后，由此判斷機車是否處于發(fā)動機啟動狀態(tài)。此外還需要獲取機車的行車速度信號（軸動 信號），其中電力傳動機車行車速度信號為數字信號，而液壓傳動機車行車速度信號原為模 擬信號，現亦改為數字信號，在處理前需要進行信號的隔離和電壓變換，進而可以確定機車 行車速度。然后依據機車速度信號與機車柴油發(fā)動機轉速信號共同判斷機車是處于怠速狀 態(tài)抑或是行車狀態(tài)，并對上述這兩種狀態(tài)維持時間進行精確計時。同時將機車的行車速度 實時顯示出來，并在機車超速行駛時自動報警。上述數據均形成記錄并經過3G模塊進行無 線遠程實時傳輸。
[0039] 通過數據監(jiān)管中心子系統接收程序負責接收各機車車載裝置子系統所發(fā)送的數 據，并將數據進行解析和入庫，然后由數據監(jiān)控程序負責實時監(jiān)管機車上傳數據，一旦發(fā)現 有機車超速現象則立即自動報警，提醒后臺監(jiān)管人員進行相應的處理。此外，后臺數據管理 程序為管理人員提供對各機車每天每次的怠速時長和行車時長及里程信息的查詢，同時提 供不同時間段內機車怠速時長、行車時長和里程以及停車時長的統計及統計報表的打印輸 出。此外，系統還提供歷史同期數據比較的相關結果。最后，為保障系統的數據可靠性和安 全性，系統提供數據自動備份功能和災難恢復功能，防止因意外導致數據庫崩潰而使系統 數據丟失。
[0040] 見如下各表，主要包括機車數據字典表、機車怠速信息記錄表、機車行車信息記錄 表、機車怠速狀態(tài)每日統計信息表、機車行車狀態(tài)每日統計信息表、機車停車狀態(tài)每日統計 信息表、機車運行統計信息數據表。
[0041] 機車數據字典表：

【權利要求】
1. 一種基于3G平臺的機車信息采集與監(jiān)管系統，其特征在于，包括車載裝置子系統、 數據監(jiān)管中心子系統，車載裝置子系統進行發(fā)動機轉速信號轉換、行進速度信號轉換及顯 示、機車系統計時、行車時間計量、怠速狀態(tài)的判斷、怠速時間的計量、怠速狀態(tài)信息監(jiān)控、 行車速度實時監(jiān)控與記錄、超速報警，并將上述各項信息通過無線遠程傳輸到數據監(jiān)管中 心子系統；數據監(jiān)管中心子系統通過車載裝置子系統接收各機車下位機所發(fā)送的數據，并 將數據進行解析和入庫，然后實時監(jiān)管機車上傳數據，一旦發(fā)現有機車超速現象則立即自 動報警，提醒監(jiān)管人員進行相應的處理；提供對各機車每天每次的怠速時長和行車時長及 里程信息的查詢，提供不同時間段內機車怠速時長、行車時長和里程以及停車時長的統計 及統計報表的打印輸出；提供歷史同期數據比較的相關結果；提供數據自動備份功能和災 難恢復功能。
2. 根據權利要求1所述的一種基于3G平臺的機車信息采集與監(jiān)管系統，其特征在于， 所述的車載裝置子系統包括發(fā)動機轉速信號處理模塊、行車速度信號處理模塊、機車內部 計時模塊、機車行車速度信號前置保護模塊、機車行車里程和時長計量模塊、機車怠速狀態(tài) 判斷模塊、機車怠速時長計量模塊、機車超速報警和記錄模塊、機車行車和怠速信息無線遠 程傳輸模塊； 發(fā)動機轉速信號處理模塊，對發(fā)動機轉速電壓信號跟隨以及轉速電壓信號滯回比較； 行車速度信號處理模塊，發(fā)送行車速度信號；采用數字式傳感器測取液傳車的運行速 度，通過GPS模塊獲取機車行駛速度，并且采集機車地理位置信息； 機車內部精確計時模塊，通過GPS模塊對系統時鐘提供精準授時； 機車行車速度信號前置保護模塊，用于發(fā)動機轉速和行車速度電壓信號隔離及鉗位； 機車行車里程和時長計量模塊，根據機車行車速度信號對機車行車時間長度和行走里 程進行計量； 機車怠速狀態(tài)判斷模塊，依據發(fā)動機轉速信號和行車速度信號共同判定機車是否處于 怠速狀態(tài)； 機車怠速時長計量模塊，依據機車怠速狀態(tài)判斷模塊的判定對機車每天每次怠速時間 長度進行精確計量； 機車超速報警和記錄模塊，對機車超速信息進行即時報警并形成記錄； 機車行車和怠速信息無線遠程傳輸模塊，將各機車記錄的行車信息和怠速信息通過無 線遠程傳輸到數據監(jiān)管中心子系統。
3. 根據權利要求1所述的一種基于3G平臺的機車信息采集與監(jiān)管系統，其特征在于， 所述的數據監(jiān)管中心子系統包括機車怠速信息及行車信息實時接收模塊、機車怠速及行車 狀態(tài)解析及入庫模塊、機車每日每次怠速信息查詢和統計模塊、機車每日每次行車信息查 詢和統計模塊、負責機車各班組各片區(qū)怠速的信息同期比較情況查詢和統計模塊、機車超 速自動報警及處警信息查詢模塊、機車怠速及行車信息無線發(fā)布模塊、數據庫對象管理模 塊、數據庫數據自動備份及災難恢復模塊。
【文檔編號】B61C17/00GK104309613SQ201410505944
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權日:2014年9月26日
【發(fā)明者】楊永輝, 李志剛, 曲強, 高闖, 李長昕, 劉宇, 王曉宇, 遲濤, 吳文波, 徐少川 申請人:鞍山市海匯自動化有限公司, 遼寧科技大學