专利名称：铁路机车综合无线通信设备运用状态的监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁路机车综合无线通信设备运用状态的监测系统，属于鉄路信息化、鉄路基础设施状态(无线通信)监测及鉄路安全保障等技术领域，将直接应用于铁路无线通信设备监测领域
背景技术：
鉄路机车综合无线通信设备(以下简称CIR)是针对列车无线通信许多新的应用和发展规划，并为了适应GSM-R的建设和发展，按照统一设备功能、统ー接ロ条件、统一物理结构、统一通信协议、统ー操作显示的要求，而构建的新型铁路专用无线通信设备。CIR承载了调度通信、调度命令信息传送、列车无线车次号校核信息传送、列车尾部信息传送、列车防护告警等应用业务，是列车安全高效运行关键设备。该设备具有以下主要功能GSM-R与450MHz工作模式自动切换和手动切换功能；具有450MHz调度通信(无线列调)功能；具有承载列车尾部风压、无线车次号、调度命令等数据信息的传输功能；具有GSM-R调度通信系统功能；具有GSM-R通用数据传输功能，可根据承载业务的需要提供GPRS或电路方式数据传输链路；支持800MHz列尾和列车安全预警系统车载电台功能；具有向用户提供GPS原始信息、公用位置信息的功能；具备信息存储和导出功能。包括调度命令的存储和导出、话音通信内容的存储和导出、承载业务通信过程和通信内容的存储和导出等。CIR设备配置有记录单元，对司机的操作、线路基础信息、运营业务信息、设备状态信息等进行存储。当CIR设备出现问题或者故障现象时，可以在列车入库时将记录单元存储的数据备份出来，通过计算机软件进行回放和查询，以判断问题或者故障的原因。目前国内CIR厂家一般具有对CIR记录单元数据进行离线下载、分析的工具及相应的软件，这种方式存在的缺点主要有需要专业人员携带专业工具，到机务段机车上，下载CIR记录单元数据进行分析；CIR记录单元的数据一般记录24小时数据，超过24小时后，如果没有下载，将被新的记录数据覆盖；离线下载的数据，不具备对多次记录数据对比及综合分析等功能。CIR设备为列车安全、高效运行关键设备之一，为了实现对CIR运用状态在途动态监测，在地面能够实时监测运营列车CIR设备的工作状态、运营业务信息，实时监测与CIR设备相关联设备的工作状态及相关业务信息，实时监测司机操作信息，及时掌握CIR设备的运用状态，同时为设备管理、维修维护等主管単位提供有效的维修维护支持信息，保障CIR设备和其相关联设备的正常应用，需要将CIR记录单元数据，或者CIR实时运用状态信息(包括司机操作、线路基础信息、运营业务信息、设备状态等信息)通过无线传输网络传输到地面，在地面可以实现对CIR设备工作状态的实时监測。另外，通过对众多列车的CIR设备，及同一列车CIR设备记录单元多次运行记录的数据进行关联、综合分析、历史性对比分析，对及时发现CIR设备及相关设备隐患有非常重要意义。然而，现有技术中尚未查到对CIR运用状态在途动态监测的技术，及在地面对CIR多次运用状态信息进行综合分析的技术，尚未查到实现对CIR运用状态在途动态、实时监测功能的监测装置研制及在地面对CIR历史运用状态信息进行综合分析软件系统的开发。
发明内容
鉴于CIR是新型铁路专用无线通信设备，是列车安全高效运行关键设备之一，本发明针对现有技术中的问题，提出一种铁路机车综合无线通信设备运用状态动态监测系统和监测方法，能够达到以下的目的。第一，为了能够实时监测运营列车(包括旅客列车、综合检测车等)CIR设备的工作状态，实时监测与CIR设备相关联设备的工作状态及相关业务数据，保障CIR设备和相关地面设备的正常应用；第二，通过对众多列车的CIR、及同一列车CIR工作状态多次运行记录的数据关联、综合分析、历史对比，及时发现CIR、GSM-R网络、CTC等相关系统及设备隐
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■/Qi、O具体而言，本发明提供ー种监测系统，对鉄路机车综合无线通信设备的运用状态实施动态监测，包括车载监测装置，安装在配置有鉄路机车综合无线通信设备的机车上，在途和实时地采集数据，井向外发送经过处理后的数据；地面数据中心，在地面根据所发送的数据进行实时监测；以及车地一体化网络装置，采用无线通信制式，将车载监测装置和地面数据中心进行连接。所述车载监测装置包括通信模块，与鉄路机车综合无线通信设备相连接，采集铁路机车综合无线通信设备运用状态的原始数据；相关数据采集模块，采集与机车运行相关的数据；数据存储处理模块，分别与所述通信模块和所述相关数据采集模块相连接，用于将原始数据和相关的数据进行存储和处理，形成鉄路机车综合无线通信设备运用状态分析数据；数据发送模块，与所述数据存储处理模块相连接，接收所述数据存储处理模块形成的铁路机车综合无线通信设备运用状态分析数据并向外发送；以及电源模块，用于提供所述车载检测装置的工作电源。所述车载监测装置设置在基于紧凑型PCI (Compact Peripheral ComponentInterconnect)总线设计的机箱中。所述相关数据采集模块是时空同步采集模块，用于采集机车运行的时空数据。所述机车运行的时空数据是里程或GPS数据。所述地面数据中心采用服务器的模式进行架构。所述地面数据中心包括数据综合分析模块，对比和分析车载监测装置所发送的数据，数据存储管理模块，存储和管理用户数据、原始监测数据，通信模块，通过车地一体化网络装置，建立地面数据中心与车载监测装置的通信，实时接收监测数据 其中无线通信制式是GSM-R、GSM或3G。还包括数据查询終端，用于远程访问地面数据中心，实时显示地面数据中心提供的数据。
其中车地一体化网络装置，通过互联网或铁路专网，连接地面数据中心和数据查询终端。针对CIR动态监测需求，采用本发明能够实现(I)基于GSM-R/GSM/3G、地面互联网和铁路专网等通信模式的车载CIR信息采集、传输、分析及分析结果发布等车地一体化网络支撑装置研制和集成；(2) CIR动态监测车载装置研制；(3) CIR运用状态监测数据综合分析软件设计和开发；(4) CIR运用状态监测数据查询终端软件设计和开发。在机车、列车及动车组上配置本系统后，在地面可以远程对CIR设备的运用状态进行实时监测，同时通过对CIR记录数据的综合分析，可以对CIR设备及相关联设备工作状态进行分析，对设备问题的准确定位及发现设备问题隐患能发挥切实有效的作用。本方法的研究和采用本方法开发相应系统将填补国内电务领域对CIR实施动态监测的空白。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进ー步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中图1是CIR运用状态动态监测系统的总体结构；图2是车载监测装置的设计逻辑图；图3是车地一体化网络装置的设计逻辑图；图4是地面数据中心系统构成和数据流图；图5是地面数据中心通信软件流程图；图6是地面数据中心综合分析处理软件流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进ー步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。以下參照附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明。实施例1请參阅图1，图I是CIR运用状态动态监测系统的总体结构1、车载监测装置CIR运用状态动态监测系统车载监测装置，安装在配置有CIR的机车上，主要功能是在途和实时地采集数据，井向外发送经过处理后的数据。车载监测装置的一个实施例的设计逻辑图如图2所示，包括采集CIR运用数据的通信模块、相关数据采集模块、数据存储处理模块、数据发送模块、电源模块等五部分。具体而言，通信模块，是与机车上的鉄路机车综合无线通信设备CIR相连接，实时采集鉄路机车综合无线通信设备运用状态的原始数据；相关数据采集模块，采集与机车运行相关的数据；数据存储处理模块，分别与通信模块和相关数据采集模块相连接，用于将原始数据和相关的数据进行存储和处理，形成鉄路机车综合无线通信设备运用状态分析数据；数据发送模块，与数据存储处理模块相连接，接收所述数据存储处理模块形成的鉄路机车综合无线通信设备运用状态分析数据并向外发送；电源模块，用于提供车载检测装置的工作电源。上述的模块化设计，具有很好的移植性，便于扩展、维护和升级。
其中，相关数据采集模块的ー个具体实施例是时空同步采集模块，用于采集机车运行的时空数据，例如里程或GPS数据等。将时空同步采集模块应用在车载监测装置中后，车载监测装置可以实现CIR运用数据的采集，列车运行时空数据采集，两部分数据的融合、存储、发送等功能。另夕卜，车载监测装置设置在基于紧凑型PCI (CPCI，Compact PeripheralComponent Interconnect)总线设计的机箱中，以保证车载监测装置具有较高可靠性，适应列车振动等恶劣环境。2、地面数据中心CIR运用状态动态监测系统地面数据中心，在地面根据所发送的数据进行实时监测，具体的功能是实现CIR运用状态数据的存储管理、历史对比、关联分析、综合分析、显示等功能，通过分析，及时掌握CIR设备工作状态及其相关联其它设备的工作状态，为维修エ作提供依据。地面数据中心采用服务器的模式进行构架，支持多个用户同时访问。其硬件配置能够根据其规模大小进行裁剪配置，采用多台服务器实现，甚至采用单台服务器实现多个功能。对于地面数据中心的ー个具体实施例而言，包括数据库服务器、应用程序服务器、WEB服务器、通信服务器和网络设备等。数据库服务器实现对监测原始数据及用户数据的存储和管理功能。通信服务器，运行通信软件，通过车地一体化网络装置，实现地面数据中心与车载监测装置的通信，完成监测数据的接收功能。应用程序服务器，运行综合分析处理软件，实现监测数据的查询、历史对比、关联综合分析等功能。WEB服务器，实现远程終端用户对地面数据中心的数据查询、下载等访问功能。地面数据中心构成和数据流图如图4所示。通信服务器接收数据，将数据分类后存入数据库服务器。地面数据中心用户终端和布置在其他位置的用户终端，向地面数据中心服务器发出数据查询、下载和分析的指令，应用程序服务器和WEB服务器访问数据库服务器，或者WEB服务器通过应用程序服务器访问数据库服务器，获取监测数据及相关数据，进行进一歩分析处理后，将查询、下载及分析处理结果返回用户终端进行显示和保存。地面数据中心通信软件流程图如图5所示。通信服务器通信软件运行，首先建立与车载监测装置的通信连接，通信连接建立后，实时接收车载监测装置发送的数据，所接收数据在有效性检查通过后，对接收的数据进行分类处理，存储在相应数据库中。地面数据中心综合分析处理软件流程图如图6所示。综合分析处理软件，获取用户指令，如果是查询、下载类别的用户指令，则根据时间、线路、车辆或者配属単位等不同条件或者条件组合，访问数据库，获取数据，并进行数据组合后，将查询结果或者数据文件返回終端用户；如果是分析类别的用户指令，则根据用户想要获取的分析结果，访问数据库、获取相关数据，对数据进行历史对比分析或者关联综合分析，并将分析结果返回終端用户。3、车地一体化网络装置车地一体化网络装置设计逻辑如图3所示。
一方面，CIR运用状态动态监测系统车地一体化网络装置，实现在列车运行过程中，将CIR运用状态数据从车载监测装置实时传送到地面数据中心的功能。车地一体化网络装置，采用无线通信制式连接车载监测装置和地面数据中心。特别地，通过车地一体化网络装置，车载监测装置与地面数据中心的通信采用例如GSM-R、GSM或者3G等无线通信制式实现。这里，车地一体化网络装置能够根据列车运行线路的无线通信网络情况人工选择或者自动选择某一通信制式实现监测数据的自动传输。另一方面，车地一体化网络装置可以通过互联网或者铁路专网，连接地面数据中心和数据查询终端，实现地面数据中心和各数据查询终端之间的通信连接和数据交互。
4、数据查询终端CIR运用状态动态监测系统数据查询终端，主要功能是用于远程对地面数据中心的访问，能够实时显示规定权限范围内、所关心的列车或者动车组CIR运用状态数据，能够显示地面数据中心综合分析、历史分析的结果。数据查询终端能够布置在铁道部、铁路局、通信段等系统网络所连接的任意地方，对地面数据中心的访问不受时间、地点的限制。综上所述，根据项目或者工程规划，CIR运用状态动态监测系统车载监测装置，安装在配置有CIR设备的任何机车、列车、动车组等车上，实现对CIR设备运用状态信息的在途、实时采集、预处理和发送功能；地面数据中心，布置在铁道部，或铁路局、或通信段，或布置在其他规划的单位，通过车地一体化网络装置，将网络内车载监测装置和地面数据中心进行连接，实现了在地面数据中心，对网络内所有CIR监测信息的存储、管理，实时查看CIR在途运用状态信息，并实现CIR运用状态信息的综合分析。根据用户需要，数据查询终端布置在用户指定的合适位置，比如布置在铁道部主管部门办公室、铁路局主管部门办公室、通信段维修车间等，或者有关领导办公室等，实现对地面数据中心的实时访问，查看所关心列车的CIR设备运用状态集相关信息，查看CIR设备历史对比分析结果和综合分析结果等，数据查询终端对地面数据中心的访问不受时间、地点的约束。以上所述的具体实施方式
，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式
而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种铁路机车综合无线通信设备运用状态的监测系统，对铁路机车综合无线通信设备的运用状态实施动态监测，其特征在于，包括 车载监测装置，安装在配置有铁路机车综合无线通信设备的机车上，在途和实时地采集数据，并向外发送经过处理后的数据； 地面数据中心，在地面根据所发送的数据进行实时监测；以及 车地一体化网络装置，采用无线通信制式，将车载监测装置和地面数据中心进行连接。
2.根据权利要求I所述的监测系统，所述车载监测装置包括 通信模块，与铁路机车综合无线通信设备相连接，采集铁路机车综合无线通信设备运用状态的原始数据； 相关数据采集模块，采集与机车运行相关的数据； 数据存储处理模块，分别与所述通信模块和所述相关数据采集模块相连接，用于将原始数据和相关的数据进行存储和处理，形成铁路机车综合无线通信设备运用状态分析数据； 数据发送模块，与所述数据存储处理模块相连接，接收所述数据存储处理模块形成的铁路机车综合无线通信设备运用状态分析数据并向外发送；以及 电源模块，用于提供所述车载检测装置的工作电源。
3.根据权利要求2所述的监测系统，所述车载监测装置设置在基于紧凑型PCI总线设计的机箱中。
4.根据权利要求2所述的监测系统，所述相关数据采集模块是时空同步采集模块，用于采集机车运行的时空数据。
5.根据权利要求4所述的监测系统，所述机车运行的时空数据是里程或GPS数据。
6.根据权利要求I所述的监测系统，所述地面数据中心采用服务器的模式进行架构。
7.根据权利要求6所述的监测系统，所述地面数据中心包括 数据综合分析模块，对比和分析车载监测装置所发送的数据，数据存储管理模块，存储和管理用户数据、原始监测数据，通信模块，通过车地一体化网络装置，建立地面数据中心与车载监测装置的通信，实时接收监测数据。
8.根据权利要求I所述的监测系统，其中无线通信制式是GSM-R、GSM或3G。
9.根据权利要求I所述的监测系统，还包括数据查询终端，用于远程访问地面数据中心，实时显示地面数据中心提供的数据。
10.根据权利要求9所述的监测系统，其中车地一体化网络装置，通过互联网或铁路专网，连接地面数据中心和数据查询终端。
全文摘要
本发明提供了一种监测系统，对铁路机车综合无线通信设备的运用状态实施动态监测，包括车载监测装置，地面数据中心，以及采用无线通信制式将车载监测装置和地面数据中心进行连接的车地一体化网络装置。实现了实时监测铁路机车综合无线通信设备的工作状态，实时监测与铁路机车综合无线通信设备相关联设备的工作状态及相关业务数据，保障铁路机车综合无线通信设备和相关地面设备的正常应用。
文档编号H04W24/00GK102625339SQ20121006564
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者王惠生, 谢保锋 申请人:中国铁道科学研究院基础设施检测研究所, 北京铁科英迈技术有限公司