基于MVB總線的機車遠程監控系統設計

2014-06-06 13:20:47湯橋

卷宗 2014年4期

湯橋

摘要：本文介紹了基于MVB網絡的內燃機遠程監控系統的設計目的以及總體構架，實現了對機車總線數據的遠程監控。

關鍵詞：MVB；內燃機；遠程監控

隨著我國鐵路現代化管理、鐵路大提速以及鐵路事業不斷發展的需要，鐵路部門對列車運行安全、正點、快捷、舒適、方便的要求越來越高。使得機車運行速度不斷提高、運輸密度不斷增加。機車的絕大部分時間都處在運行途中，通過配置機車故障診斷專家系統，在線實時地向乘務人員提供機車的狀態信息和故障處理信息，是防止機車故障、保障運行安全、提高運輸效率的一個重要技術手段。同時機車遠程監控診斷將無線數據傳輸技術與計算機網絡技術相結合，通過無線網絡技術將生產廠商、用戶和機車設備聯系起來，通過對機車數據實時傳輸分析，使生產廠商能夠隨時遠程監控機車及其重要零部件的運行狀況，對可能出現的故障進行預測，并給與用戶及時有效的指導，大大提高機車故障診斷效率以及預判能力。基于此目的南車戚墅堰機車有限公司與西南交通大學常州軌道交通研究院合作研發了這款基于MVB總線的遠程監控系統。

1 總體架構

遠程診斷平臺硬件部分由以下幾個子系統組成：遠程診斷平臺、遠程信息通信系統和列車級監控系統。圖1.1為系統組成結構。

遠程信息通信系統由3G通訊模塊、3G天線等組成。

內燃機遠程診斷中心由數據服務器、計算機等組成。此中心可設立在鐵路局、機務段或廠家，該系統通過對機車總線上的數據進行采集分析并壓縮后，經由3G通訊模塊采取點對點的方式發回內燃機遠程診斷中心。

由框架圖我們可以看到，該系統通過車載設備通過對機車的柴油機設備，牽引裝置等子系統進行數據采集，然后經由車載設備進行處理后，通過Internet網絡傳輸回內燃機遠程診斷中心。遠程診斷中心的工程人員就可以借助診斷中心的數據服務器。計算機等設備對傳輸過來的數據進行解密并分析，從而達到隨時監控機車的目的。

2 系統功能

2.1內燃機車監測系統

2.1.1車載工控機

車載單元是整個機車遠程信息傳輸與分析系統中的數據來源，該單元是整個系統的一個關鍵子系統。車載單元就像是人的感覺器官，它從機車總線上獲得分析所需的各種原始數據信息，然后車載單元按照一定格式壓縮存貯這些數據信息同時把這些數據信息發送到無線傳輸網絡上。

車載工控機專為車載監控系統設計，帶有WIFI、GPS、3G等多種無線網絡接口，可以實現遠程監控需要的數據采集及無線傳輸功能。車載工控機將獲取的數據通過壓縮處理后，經由3G無線網絡發送回內燃機遠程診斷中心。同時，借助車載工控機上攜帶的WIFI無線端口，我們開通了WIFI點對點的傳輸模式，方便筆記本電腦或者帶有WIFI 功能的手持終端設備接收機車數據。

2.1.2內燃機遠程診斷中心

內燃機遠程診斷中心相當于人的大腦，負責完成車載工控機發送的機車信息的接收、分析統計和發布的功能，實現機車數據分人、分時、分車、分區段的統計與結算，使工程人員可以通過共享數據庫中與各自有關的信息。并針對返回的采集數據以及設備故障信息，工程人員通過分析后可以得出相關的結論。通過對數據的解析，可以很直觀的顯示出機車目前的運行狀態以及潛在的機車故障。從而能讓工程人員掌握機車的第一手資料，方便工程人員對機車運行狀態的分析和潛在機車故障的預判。

3 軟件系統功能

內燃機車遠程診斷平臺總體架構主要由內燃機車車載診斷軟件系統與遠程故障診斷中心軟件系統兩部分組成。主要負責機車數據的采集與分析工作。車載診斷軟件系統主要負責機車數據的獲取以及機車數據格式的轉換并發送。遠程故障診斷中心軟件主要負責對發送回來的機車數據的解析、統計以及發布的功能。工程人員主要面對的是遠程故障診斷中心軟件，通過軟件的配置可以獲取你想得到的機車總線上的任何數據。

3.1內燃機車車載診斷軟件系統

內燃機車車載診斷軟件系統是運行于內燃機車監測系統的軟件，主要涉及以下幾個方面：

3.1.1數據采集模塊

該模塊負責從機車總線上獲取LCS發送的監控信號和故障信號以及6A系統中軸溫、振動、制動、轉向架等信息。

3.1.2數據處理模塊

將從機車總線上獲得的數據進行壓縮等前期數據處理功能。由于本系統的遠程通訊功能基于3G網絡實現，因此如何盡可能的壓縮數據，以節省流量是非常有意義的。

該系統設計是壓縮實時數據，要求壓縮過程的時間性能較高，且壓縮過程不可以將采集數據進行有損壓縮，故采用算術編碼（ARC）來實現。

4 遠程通訊模塊

車載工控機能夠使用聯網功能是因為工控機底層實現了TCP/IP協議，可以使3G.終端通過無線網絡建立TCP連接。連接采取上電自動連接的方式啟動。因為機車運行途中會經過隧道或者信號比較薄弱的地區，所以遠程通訊模塊設計了斷點續傳的功能，一旦機車3G網絡恢復通訊，即將機車數據發送回遠程診斷中心。

5 遠程故障診斷中心軟件系統

5.1 遠程監控中心數據庫

當遠程監控中心接收端接收到傳回的數據后，經過解壓縮，存儲在遠程監控中心數據庫中，由于數據量較大，數據庫將通過一定方式建立索引，方便工作人員對歷史數據的讀取以及在線監測分析模塊對數據的分析。