[发明专利]基于广域网与局域网车轴健康状态监测方法及监测系统

权利要求书

1.一种基于广域网与局域网车轴健康状态监测方法，其特征在于：通过广域网与局域网联合对轨道车辆车轴健康状态的适时监测；所述的广域网为NB-IoT物联网；所述的局域网为低频段、低功耗的无线局域网，包括Zig-Bee、蓝牙、Z-Wave和传统无线局域网（WLAN），以及基于LPWA技术组建的局域网；在有广域网信号覆盖时，利用广域网进行轨道车辆车轴健康状态信号传输和监控；当无广域网信号覆盖时，利用局域网进行轨道车辆车轴健康状态局部信号传输、监控，并实施信号数据储存，待到有广域网信号覆盖时，再将局域网所储存的监测信号数据，上传至监控中心，由监控中心进一步对数据进行分析和处理，实现轨道车辆车轴健康状态的无障碍适时监测；所述的通过广域网与局域网联合对轨道车辆车轴健康状态的适时监测是在每一根轨道车辆车轴旁，设置一个无源检测模组，无源检测模组对车轴的健康状况进行适时监测，并将监测数据通过NB-IoT物联网上传到监控中心，由监控中心对上传的每一个车轴健康数据进行分析，通过分析确定不健康的车轴，并将不健康车轴的状况发送到车轴所在列车的司机控制室，由司机对不健康车轴的车辆进行适当的处置；或通过局域网上传至局域网控制中心，由局域网控制中心收集无源检测模组所发送的监测信号，并储存信号，待广域网信号恢复，局域网将把所收集的信号上传至监控中心，由监控中心对信号进行加工处理；所述的无源检测模组是传感器模块、MCU模块、NB-IoT物联网通信模块、电源管理模块集成在一起的智能终端集成模组，传感器模块将温度、振动等物理信号转化为电信号，通过ADC接口和总线接口将温度以及振动信息保存至MCU；NB-IoT物联网通信模块负责将模块的数据适时上传；无源检测模组组装在一个防护等级在IP62的坚固盒子内，将其盒子固定在车轴端附近转向架指定的位置，NB-IoT物联网无源检测模组对车轴的健康状况进行适时监测；所述的无源检测模组对车轴的健康状况进行适时监测是通过集成模组终端上的温度和振动传感器或制动压力传感器，在车辆运行过程中进行实时采样，并将数据和结果通过NB-IoT物联网上报至监控中心，实现状态实时监控，及时提醒监控中心车辆在运行过程中由于车辆车轴轴承内部损伤、受力不合理等情况引起轴承部件过度磨损、损坏、卡滞等现象，从而防止车轴发热故障，导致安全事故；通过获得的大数据进行分布式计算，以及在训练期内进行人工智能机器学习，分析得出自适应阈值和其他相关轴的状况参数，达到预防车辆车轴发热，即热轴现象故障，确保轨道车辆安全运行的目的。

2.如权利要求1所述的基于广域网与局域网车轴健康状态监测方法，其特征在于：所述的将数据和结果通过NB-IoT物联网上报至监控中心是由无源检测模组按照下述原则上传数据；

如果温度、振动等未达到设置的报警门限，无源检测模组只是按照所设定的时间段，定时上传数据；

如果温度或者振动达到了设置的报警门限，则立即连续上报当前信息状态置至中央应用服务器，直至中央应用服务器确认接收信号，并作出处理为止；

在数据发送成功，且已经处理后，NB-IoT物联网无源检测模组则进入休眠，直到下一次设置的采样周期超时唤醒执行步骤。

3.如权利要求1所述的基于广域网与局域网车轴健康状态监测方法，其特征在于：所述的将监测数据通过NB-IoT物联网上传到监控中心是含有NB-IoT物联网模块的智能终端的集成模组，通过一体化的外壳结构安装在车厢的轴承架上，其中的MCU通过ADC接口采样温度、振动传感器信号，收集轴承温度以及振动信息数据，并由NB-IoT物联网通信模块与监控中心的NB-IoT物联网基站进行通信，NB-IoT物联网基站接收到数据之后经过分组核心网以及IOT连接管理平台处理，监控数据将被提供给应用服务器，应用服务器可通过三种方式访问监控中心的NB-IoT物联网基站获取监控数据；其一管理员可通过监控中心的监控软件，其二列车司机可通过手机3G/4G信号进行访问，其三现场维护人员则可通过笔记本登录WEB访问，了解车轴的健康状况。

4.一种利用权利要求1所述基于广域网与局域网车轴健康状态监测方法的基于广域网与局域网车轴健康状态监测系统，其特征在于：包括NB-IoT物联网智能终端集成模组、广域网基站、车载局域网数据中心以及监控中心和应用服务器；NB-IoT物联网智能终端集成模组内同时设有广域网智能终端模块和局域网通讯模块，NB-IoT物联网智能终端集成模组通过广域网基站与监控中心通讯，监控中心与应用服务器通过广域网基站通讯；或在没有广域网信号时，NB-IoT物联网智能终端集成模组直接转换成由局域网通讯模块将数据传递给车载局域网数据中心，由局域网进行轨道车辆车轴健康状态局部信号传输、监控，并实施信号数据储存，待到有广域网信号覆盖时，再将局域网所储存的监测信号数据，上传至监控中心，由监控中心进一步对数据进行分析和处理，实现轨道车辆车轴健康状态的无障碍适时监测；通过广域网和局域网混合对轨道车辆车轴健康状态实施无障碍适时监控；所述的NB-IoT物联网智能终端集成模组包括传感器模块、MCU模块、广域网智能终端模块和局域网通讯模块、电源管理模块，各种模块集成在一起形成智能终端集成模组；传感器模块将温度、振动等物理信号转化为电信号，通过ADC接口和总线接口将温度以及振动信息保存至MCU；广域网智能终端模块和局域网通讯模块负责将模块的数据适时上传；无源检测模组组装在一个防护等级在IP62的坚固盒子内，将其盒子固定在车轴端附近转向架指定的位置，无源检测模组对车轴的健康状况进行适时监测；所述的监控中心包括NB-IoT物联网分组核心网和IOT连接管理平台；NB-IoT物联网智能终端集成模组通过NB-IoT物联网基站与NB-IoT物联网分组核心网、IOT连接管理平台和应用服务器通讯，并将NB-IoT物联网智能终端集成模组监测的车轴健康状况数据上传至管理平台；所述车载局域网数据中心为车载微型基站；所述的广域网为NB-IoT物联网；所述的局域网为低频段、低功耗的无线局域网，包括Zig-Bee、蓝牙、Z-Wave和传统无线局域网（WLAN），以及基于LPWA技术组建的局域网。