[發明專利]一種軌道車輛智能監測系統

在審

• 申請號: 202111111922.6
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113701822A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 周韶澤;馮顯錕;郭碩;蘇帥帥;郝思奇;趙鵬飛;杜勇昌;梁隆胤;寧偉;王悅東;陳秉智;兆文忠
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;H04W4/38
• 代理公司: 大連優路智權專利代理事務所(普通合伙) 21249
• 代理人: 宋春昕

一種軌道車輛智能監測系統，包括能量供給裝置、傳感器采集網絡、云端服務器平臺和監測可視化平臺，能量供給裝置連接傳感器采集網絡，傳感器采集網絡連接云端服務平臺，云端服務平臺連接監測可視化平臺。本發明采用先進的MEMS傳感器數據收集技術與大數據分析技術，從較少的指標中分析出較多的監測參數；利用一套設備監測多個軌道車輛指標，功能性更加強大；監測精度高于傳統的監測設備；實現了軌道車輛監測的實時化；實現了軌道車輛監測的智能化；傳感器無需鑲嵌入車體，提高傳感器利用率，拆卸簡便。

技術領域

本發明涉及電子監測技術領域。

背景技術

鐵路運輸具有速度快，運量大，安全性高等多種優勢，是世界上最為廣泛的運輸方式之一。盡管如此，鐵路運輸也有其劣勢所在，單次事故就將會造成不可估量的損失，而且會極大地影響其他鐵路的運輸過程，作為鐵路唯一的風險排查手段，鐵路安全監測至關重要。傳統監測系統和方案，存在許多弊端：

1.監測儀器價格昂貴，傳統監測方式經濟效益較差。我國軌道車輛監測主要采用人工攜帶專業儀器進行軌道車輛監測的方式，針對不同的問題需要攜帶不同的專業儀器。這些儀器價格高昂，每一臺價格達到數十萬元甚至上百萬元。另外，由于這些設備對精確性有著極高的要求，日常維修也有著極高的花費；

2.傳統監測手段針對問題面較少，監測效率低下。軌道車輛作為一個整體系統，不同的參量之間會產生相互作用，不同類型的軌道車輛問題的產生也往往能夠從其他方面顯現。但是由于現有監測儀器僅針對少量問題，所以要實現對軌道車輛指標的全面監測，就需要多種的監測儀器的組合使用，這樣一來會增加巡檢工人的任務負擔，另外造成了不同監測項目的脫節，沒有能很好地發揮系統性監測的優勢，效率低下；

3.傳統監測手段智能化程度低，實時性較差。傳統的監測手段采用“人工+儀器”的監測方式，本質上相當于一種工具的升級，人工屬性并沒有改變，隨著我國鐵路總里程的不斷增加，未來勢必無法滿足監測的實際需求。此外，傳統監測方式需要占用鐵軌，降低了鐵路的運輸效率，而發生問題時，周期化的人工巡檢會存在一定的滯后性，這就使得事故發生的風險無法被及時排查，對列車安全行駛造成嚴重威脅。

發明內容

為了解決軌道車輛監測系統經濟效益較差、監測效率低下、智能化程度低、實時性較差、環境受限大等問題，本發明提供了一種軌道車輛智能監測系統。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種軌道車輛智能監測系統，包括能量供給裝置、傳感器采集網絡、云端服務器平臺和監測可視化平臺，能量供給裝置連接傳感器采集網絡，傳感器采集網絡連接云端服務平臺，云端服務平臺連接監測可視化平臺，軌道車輛所受振動通過振動傳感器采集轉換為數字化信息上傳至采集單元，采集單元通過無線傳輸將數據上傳至云端服務器，云端服務器將接收數據處理、分類及挖掘，將結果傳輸到監測可視化平臺，可視化界面呈現需要的監測指標，并在監測指標異常時自動預警。

所述能量供給裝置包括太陽能電池模塊、備份電池模塊和車載電源模塊，太陽能電池模塊設有睡眠喚醒機制，當車載電源斷開并且備份電池電量不足時，太陽能電池喚醒供電；當車載電源連接或者備份電池電量充足時，太陽能電池睡眠儲存電能；能量供給裝置集成安裝在軌道車輛車廂與車廂空隙處；太陽能電池板安裝于軌道車輛車廂頂部或者側面；備份電池為18650電池組。

所述傳感器采集網絡包括振動傳感器和采集單元，振動傳感器采用位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器或者力傳感器，采集單元采用ESP開發板，ESP開發板焊接在PCB板上，具備WIFI和藍牙模塊，傳感器采集網絡通過ESP開發板的WIFI或藍牙實時儲備數據以及傳輸到云端服務器。

所述云端服務器平臺包括原始數據預處理模塊和數據分類與挖掘模塊，數據首先去除異常值，轉化成時域分布圖之后，通過降采樣設置與平滑濾波處理得到時域重構圖；之后再通過快速傅里葉變化得到頻譜圖；最終采用Good-Turing平滑算法與Horvitz-Thompson估計器的大數據處理方式對頻域數據進行分類與挖掘，得到需要的監測指標。