基于3G无线通信的机车远程监控系统*

2015-07-12魏宏波

新技术新工艺 2015年5期

关键词：机车远程服务器

李林，魏宏波

(1.南车株机磁浮系统研究所，湖南株洲 412001；2.宝鸡文理学院机械工程学院，陕西宝鸡 721016)

基于3G无线通信的机车远程监控系统*

李林1，魏宏波2

(1.南车株机磁浮系统研究所，湖南株洲 412001；2.宝鸡文理学院机械工程学院，陕西宝鸡 721016)

机车维护与检修管理对机车的安全运行至关重要。本文提出了一种集合车辆车载信息装置、无线传输系统和地面综合应用系统的基于3G无线通信的机车监控系统，用于远程监视车辆运行状态，收集与分析车辆故障信息，服务于制造商、维修单位和客户。

无线传输；远程监控；故障诊断；机车监控

针对各个机务段运行的机车，通过远程监控系统，可实现设计人员、制造人员、机务段维保人员和各个子系统供应商的信息共享，以及时了解车辆各个子部件的动态信息，为协同分析并解决车辆故障提供有力保障。推广应用公司车辆售后的安全运行和质量监管，将车辆信息纳入产品管理体系，进行全过程的收集、分析和处理，可以为后期的车辆故障诊断系统开发提供数据来源。以信息化带动组织管理规范化和专业化为主要目标，可提高企业的管理水平，改进业务流程，提高企业的综合竞争能力。

1 机车远程监控系统总体要求

1.1 机车状态监视

实时对所有机车的所有子系统和设备的状态进行监视。机车状态监视功能包括:1)当前状态，查看所选机车的当前状态；2)履历状态，查看所选机车的历史状态，能查看最近3年的机车状态。

1.2 机车故障诊断

对于在线运行的机车，通过车辆控制单元对机车的状态和故障信息进行分析、汇总和评估，将重要机车运营状态信息、影响运营的故障信息和相应的故障环境信息(如机车号、车辆号、设备号、故障类型、故障等级、故障日期和时间等)通过车载无线传输，发送给远程的数据器[1]。机车故障诊断功能包括:1)当前故障，查看机车当前故障报告；2)故障履历，根据给定的查询条件，查看3个月的机车故障报告，在故障履历中可筛选各子系统的故障记录，对各个子系统的故障，提供专家指导。

2 系统构成

车辆远程监控系统的拓扑结构如图1所示。系统主要包含3个组成部分：车辆车载数据记录、无线传输设备、区域数据服务器、应用处理服务器和应用(维护)终端工作站[2]。

图1 远程监控系统的拓扑结构图

车载部分的功能是接收车辆MVB网络传送的各类运行参数和管理数据，通过GPS系统获得车辆的绝对位置信息，并将这些数据通过3G传送到区域服务器。数据须传送及时，但不需要实时。另外，车载装置还具有存储功能，在无线通信中断情况下可以保存一定时间的车辆数据。通过公用的3G无线通信网，将车载数据传送至地面，进行分析并按协议存贮在区域数据服务器。应用服务器针对传回的数据进行解析，反馈车辆的运行状态和故障分析。通过经过授权的终端(机务段、车辆制造商、子部件供应商)进行互联网访问并监视机车的状态。

3 核心关键技术

3.1 车辆车载数据记录及无线传输设备

车辆车载数据记录及无线传输设备的核心是采集车辆信息和并通过无线传输到地面。信息采集主要有2种途径：1)监听列车网络控制管理系统(TCMS)MVB网络端口数据；2)通过列车网络控制管理系统(TCMS)中的模块转发所需要状态和故障数据信息。近几年，无线通信行业的发展非常快，传输介质包括电话、宽带、卫星通信、无线电台和GPRS/CDMA等多种方式，其中，公共3G网络覆盖地域越来越广，且越来越稳定[3]。本文研究的远程监控系统采用意大利塞拉电子的GATE-WAY设备，其集GPS/GSM/WIRE三者为一体，从列车网络控制管理系统(TCMS)MVB网络监听端口数据，并通过公共移动的3G网络转发。通过可编程逻辑，实现当3G网络信号不畅通时，将数据暂存在设备的存贮器上，等信号稳定时再发出。

3.2 地面数据服务器及应用服务器开发技术

区域服务器主要是完成数据存储、解析推理和管理工作。其主要包括数据服务器、VPN网关、防火墙和应用软件服务器等。由VPN设备构建的安全网络，实现数据的安全、可靠地传递和访问。VPN路由器具备硬件防火墙、VPN网关和路由器的功能[4]。系统结构采用3层结构设计，如图2所示。

图2 客户端3层结构设计图

应用软件开发平台系统由状态监控、故障诊断和维护管理3个子系统构成，如图3所示。以来自外部数据接口的状态数据为基础，状态监控子系统显示关键部件的运行状态；故障诊断显示关键部件的故障信息；维护管理实现系统维护工作信息化，提高可靠性和可用性。

图3 应用软件开发平台

4 结语

基于3G无线通信的机车监控系统是一套集合车辆车载信息装置、无线传输系统和地面综合应用系统，可以用于远程监视车辆运行状态，收集与分析车辆故障信息，服务于制造商、维修单位和客户的综合系统。大秦铁路的应用证明，该系统具有很高的推广价值和广阔的产业化应用前景。

[1] 刘广洋. 基于 GIS/GPS/GPRS的铁路远程列车监控系统[J].工程技术与产业经济，2012(11)：42-43.

[2] 张渝，刘枫. 一种远程监控系统结构的设计与实现[N].西南师范大学学报：自然科学版，2006(6)：105-109.

[3] 李相文，王晓明，周玲. 基于GPS 的列车监控系统的设计与实现[J].铁路计算机应用，2004.(11)：9-10.

[4] 王淑娟.基于嵌入式Web服务器的远程监控系统的研究[D].武汉：武汉理工大学，2004.

*湖南省科研资助项目(2013GK4032)南车株机资助科研项目(2013KJ12)

责任编辑马彤

RemoteMonitoringSystemofLocomotivebasedon3GWirelessCommunication

LI lin1, WEI hongbo2

(1.Maglev System Institute，CSR Zhuzhou Electric Locomotive Co.，Ltd.，Zhuzhou 412001，China；2. Dept. Electromechanical eng., Baoji Univ. Arts& Sci., Baoji 721016, China)

Maintenance and overhaul is crucial to the locomotive safety running.A remote monitoring system of locomotive based on wireless communication is proposed, and it has vehicle information and wireless transmission system and ground application system. The system is used for remote monitoring of vehicle running status, collection and analysis of vehicle fault information.

wireless transmission，remote monitor and control，fault diagnosis,locomotive monitoring