专利名称：快速轨道列车故障数据采集自动纠错方法
技术领域：
本发明属轨道交通技术领域，特别是涉及一种快速轨道列车故障数据采集自动纠错方法。
背景技术：
轨道交通列车在运行过程中有很多的设备是实时在线进行监测和存储的，它包括中央 处理控制设备、牵引控制设备、辅助逆变器、机械制动控制设备、空调电器设备等，当这 些设备在运行过程中发生故障，故障数据就会被采集并存储在采集设备的存储器中，目前 由于在正线上这些故障数据不能被及时传送给检修人员，造成很多的列车故障不能被及时 判断和处理，往往导致列车带病运行，给列车的安全运营带来了严重隐患。
目前状况列车回库后，所有的控制单元的故障数据都要通过人工进行采集和数据集中 存储，然后再由人工对故障文件进行分析和处理，最后才能进行故障处理。人工故障采集 方式实施至今，已经不再适应目前地铁列车的现场生产实践，特别是针对列车较多的线路， 下面我们列举了几点人工故障采集方式在生产实践工作中暴露出的问题
(1) 人工故障采集存在劳动强度大、工作时间长等问题。以一号线为例，目前共有45列 车，每列车为8节编组，每节车平均有5个采集点，每个采集点的故障采集时间平均为30 秒钟左右， 一列车的故障采集工作共需20分钟左右，这样所有列车的故障采集时间共需 45*20=900分钟=15小时，也就是说如果由三个熟练工进行故障数据采集，完成全部列车 的故障采集工作共需五个小时左右。
(2) 人工故障采集极大地影响到了故障处理效率和故障数据质量。由于人工故障采集存 在劳动强度大、采集时间长等问题，这就导致了在故障处理的方式上我们不可能做到快速 和高效，同时由于全手工操作，极有可能由于人为因素造成故障数据错误和故障数据丢失。
(3) 人工故障采集方式目前采用的采集设备是便携式计算机，由于故障采集点多，热拨 插使用频率高，极有可能引起计算机的数据采集接口损坏，导致计算机由于无法采集数据 而送修，从而影响到了故障采集、分析和判断工作。
地铁事故的分析和处理是一项复杂的、经验性很强的技术工作，地铁发生事故的原因 很多，要求快速、有效、准确地识别故障原因并采取有效措施及时恢复地铁正常运行，这 还是一个值得深入研究的工作。近年来，在安全科学领域中计算机技术已与安全管理、安 全评价、风险分析预测等工程技术广泛结合，并且推动了安全科学发展的进程。利用计算
3机准确及高速度的科学计算功能进行安全分析、事故诊断、安全决策等任务。目前，地铁 普遍安装了计算机监控系统，但对状态监测的作用没有得到充分发挥，需要有一个后台的 故障处理和分析系统来实现对监控信号的处理，充分实现对系统的智能化监控，提高整个 监控系统的利用率，要实现对监控信号的及时处理，就要解决故障数据采集无线通信的问 题，研究、开发无线自动故障数据采集系统在轨道交通的应用，实现对列车的故障数据的 自动采集，首先实现列车进库后自动进行故障数据无线采集和分析的能力，提高采集数据 的自动化和准确性，縮短对车的检修和维护时间，并逐步可以实现站一站故障数据采集和 通信，使列车在运行过程中就可以对其进行运行故障的监测和采集，以确保列车的安全行 使，提高工作效率和便捷性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使人员的劳动强度减小，排除随机性和偶然性 的事故发生，使事故发生的概率控制在可控范围内的快速轨道列车故障数据采集自动纠错 方法。
本发明解决其技术问题所釆用的技术方案是提供一种快速轨道列车故障数据采集自 动纠错方法，包括地铁列车上的无线收发器，无线传输网络，车库中的无线收发器，车库 中的有线局域网，交换机，车库中无线中端采集PC机及后台服务器，所述的方法包括下 列步骤
(1) 由车库中的无线中端采集PC机通过车库中的无线收发器向列车中无线收发器发 出采集命令；
(2) 列车上的无线收发器接到命令后，把列车中的故障数据通过串口采集到车上的无 线收发器中，车上的无线收发器取得数据后，对数据进行IP编址和RS编码及巻积交 织编码运算，然后将处理好的数据发送出去；
(3) 车库中的无线收发器接收到数据后，对数据首先进行CRC校验，再进行解交积 运算，然后再进行RS解码纠错，还原成正确的数据后，并将其通过交换机送入车库
无线中端采集PC机中；
(4) 无线中端采集PC机通过后台服务器的专家分析数据对采集的数据进行分析，同
时将结果输出，并将数据和结果传送到后台服务器中备份。 所述的收发器是半双工收发器，可进行一点对多点的全透明实时传输，它由无线收发 模块和数据纠错编解码系统两部分组成。
4有益效果
本发明把人工"采集故障数据"改为自动化"采集故障数据"，不仅使人员的劳动强度 的减小，更重要的是它排除了随机性和偶然性的事故发生，使事故发生的概率控制在可控 范围内。
图1本发明原理示意图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限
定的范围。
如图1所示，本发明包括地铁列车上的无线收发器，无线传输网络，车库中的无线收 发器，车库中的有线局域网，交换机，车库中无线中端采集PC机及后台服务器，所述的 方法包括下列步骤
(1) 由车库中的无线中端采集PC机通过车库中的无线收发器向列车中无线收发器发 出采集命令；
(2) 列车上的无线收发器接到命令后，把列车中的故障数据通过串口采集到车上的无 线收发器中，车上的无线收发器取得数据后，对数据进行IP编址和RS编码及巻积交 织编码运算，然后将处理好的数据发送出去；
(3) 车库中的无线收发器接收到数据后，对数据首先进行CRC校验，再进行解交积 运算，然后再进行RS解码纠错，还原成正确的数据后，并将其通过交换机送入车库 无线中端采集PC机中；
(4) 无线中端采集PC机通过后台服务器的专家分析数据对采集的数据进行分析，同
时将结果输出，并将数据和结果传送到后台服务器中备份。 所述的收发器是半双工收发器，可进行一点对多点的全透明实时传输，它由无线收发 模块和数据纠错编解码系统两部分组成。
为了保证无线数据传输质量,我们采用前向纠错编码(FEC)来提高无线数据传输的可靠 性，Reed-Solomon(RS)码是一种重要的纠错码，它对随机性和突发性错误有极强的纠错 能力，在当前通信系统中应用非常广泛，为了保证无线传输的过程中数据不丢失，不乱码，校验是识别错误码中必不可少的，但是我们在采集过程中，还要做到不但能校验出错误数 据，并且还要能纠正错误，使错误的数据被恢复，真正保证数据正确，对错误数据进行自
动恢复以保证数据的传输质量，是我们的主要研究技术之一，在这里主要研究的是RS的
编码、译码电路的设计和实现，以及对错误数据的自动恢复能力。
为了保证数据的传输安全，该器件完成以下的功能:1.对采集的数据进行RS编码即插 入冗余纠错码2.插入IP+ID的识别码3.对RS编码的数据进行巻积交识编码，提高抗错能力 4.对接收的数据进行解交织和RS解码纠错。
当将串口读入的数据进行RS编码处理产生RS校验纠错码，并进行巻积交织运算，
接收器从发射器中接收到数据后首先进行CRC校验外，其后并对错误码的数据进行解交
织和RS译码纠错并恢复正确有数据，以要保证串口的数据发射到接收的正确性。
在地铁列车上进行故障数据采集中，最主要受干扰的有高压电磁干扰及无线频段的干
扰，对于无线的频段的干扰我们可以釆用避开频段的办法选择采用高效前向纠错信道编码
技术，提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力，在信道误码率为10-3时，可得到实际误
码率10-5-10-6
对于高压电磁干扰我们在选择CPU的芯片上，要做试验，选择具有高速，对电源电压 使用范围宽，能有效防止程序走飞，有高抗干扰性能的CPU，在这里我们选择了可重设启 动复位的AVR系列单片机。
AVR系列有内部电源开关启动计数器，可将低电平复位(/RESET)直接接到Vcc端。当电 源开时，由于利用内部RC的看门狗定时器,可延迟MCU启动执行程序。这种延时使I/O 口 稳定后执行程序，以提高单片机工作可靠性。有的AVR单片机还有复位电压调节功能供选 择，适用于单片机使用不同电源电压的场合。有看门狗定时器(WDT)，安全保护，防止程序 走乱(飞)，提了高产品的抗干扰能力。
故障数据分析系统软件要采用B/S结构，程序要做成模块化的方式，能够远程升级和
维护，分析的数据要准确无误。客户端可直接采用浏览器方式，可根据权限和职能安装不
同的模块，做到责、权分开，管理明确。
对于无线数据传输技术在列车上的应用也已经可以实现了 ，首先考虑列车上的干扰和
传输距离等问题。我们采用FSK调频方式又称移频键控，简记为FSK，它是载波频率随数
字信号而变化的一种调制方式。对二进制数字传输的调制又叫2FSK就是用数字信号去调
制载波的频率(移频键控)，由于它具有方法简单、易于实现、抗噪声和抗衰落性能较强
等优点，因此在现代数字通信系统的低、中速数据传输中得到了广泛应用。
6设备ID+IP多路识别和端口复用技术
多路数据采集每路数据包字头加"设备ID+IP识别"，十六位ID地址充分预留了扩展的空
间，确保地址唯一性，在数据传输中采用循环冗余校验(简称CRC)，以保证数据的正确和
安全，CRC是一种可靠性很高且实现方式简单的串行数据校验方法，在通信及计算机数据存
储中得到了广泛应用。
多通道串口复用一个收发器，可由软件自动识别和分别釆集TCU、 CCU、 BCU等数据。 本发明可以做到分别识别被测列车、车内数据、并将采集数据保存、分析和传到数据
中心，对无线设备的运行状态自动检测和报警系统。
由车库内的无线收发器组成了数据采集的局域网，每个收发器有一个固定IP，集中至
二十四口交换机中，数据传到应用程序服务器中，应用程序服务器通过路由器和数据中心
连接，维修工程师可以通过外网调出列车的故障分析数据。
权利要求
1.一种快速轨道列车故障数据采集自动纠错方法，包括地铁列车上的无线收发器，无线传输网络，车库中的无线收发器，车库中的有线局域网，交换机，车库中无线中端采集PC机及后台服务器，其特征在于所述的方法包括下列步骤(1)由车库中的无线中端采集PC机通过车库中的无线收发器向列车中无线收发器发出采集命令；(2)列车上的无线收发器接到命令后，把列车中的故障数据通过串口采集到车上的无线收发器中，车上的无线收发器取得数据后，对数据进行IP编址和RS编码及卷积交织编码运算，然后将处理好的数据发送出去；(3)车库中的无线收发器接收到数据后，对数据首先进行CRC校验，再进行解交积运算，然后再进行RS解码纠错，还原成正确的数据后，并将其通过交换机送入车库无线中端采集PC机中；(4)无线中端采集PC机通过后台服务器的专家分析数据对采集的数据进行分析，同时将结果输出，并将数据和结果传送到后台服务器中备份。
2. 根据权利要求1所述的一种快速轨道列车故障数据采集自动纠错方法，其特征在于所述的收发器是半双工收发器，可进行一点对多点的全透明实时传输，它由无线收发 模块和数据纠错编解码系统两部分组成。
全文摘要
本发明涉及一种快速轨道列车故障数据采集自动纠错方法，包括下列步骤由车库中的无线中端采集PC机通过车库中的无线收发器向列车中无线收发器发出采集命令；列车上的无线收发器接到命令后，把列车中的故障数据通过串口采集到车上的无线收发器中，然后将处理好的数据发送出去；车库中的无线收发器接收到数据后，还原成正确的数据后，并将其通过交换机送入车库无线中端采集PC机中；无线中端采集PC机通过后台服务器将结果输出，并将数据和结果传送到后台服务器中备份。本发明不仅使人员的劳动强度的减小，更重要的是它排除了随机性和偶然性的事故发生，使事故发生的概率控制在可控范围内。
文档编号B61L23/00GK101602370SQ20091005004
公开日2009年12月16日 申请日期2009年4月27日 优先权日2009年4月27日
发明者王棱馨 申请人:上海大陆信息服务有限公司;上海慧桥电气自动化有限公司;王棱馨