ДВЕРНОЙ КОНТРОЛЛЕР, ВКЛЮЧАЮЩИЙ УСТРОЙСТВО СБОРА И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ, А ТАКЖЕ СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПЕРЕДАННЫХ ДАННЫХ
DOOR CONTROLLER, INCLUDING A DEVICE FOR COLLECTING AND TRANSMITTING DATA, AS WELL AS A METHOD OF PROCESSING TRANSMITTED DATA

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к дверному контроллеру и, в частности, к дверному контроллеру со встроенным устройством сбора и передачи данных и способу обработки передачи данных.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Железнодорожный состав состоит из множества транспортных средств, каждое из которых включает несколько дверей с обеих сторон; открытие и закрытие дверей транспортного средства управляется с помощью дверного контроллера внутри системы. Дверная система железнодорожного транспортного средства считается ключевым компонентом класса А в транспорте для железнодорожных перевозок, а также представляет собой наиболее используемое оборудование. В процессе операции дверная система транспортного средства должна часто открываться и закрываться, что вместе с большим потоком пассажиров приводит к частым неисправностям дверей транспортного средства в пассажирском отсеке. Согласно статистическим данным неисправности дверей транспортного средства составляют более 30% нарушений работы транспортного средства, оказывающих серьезное влияние на нормальную эксплуатацию транспортных средств. При этом наиболее важным компонентом в процессе открытия и закрытия дверей железнодорожного транспортного средства является дверной контроллер; рабочее состояние дверного контроллера может также косвенно отражать общее рабочее состояние дверей транспортного средства. Таким образом, посредством контроля ключевых параметров дверного контроллера можно напрямую или косвенно контролировать рабочее состояние дверей транспортного средства. Дверной контроллер является источником данных для оценки рабочего состояния дверей железнодорожного транспортного средства.
При этом используемый дверной контроллер может обнаружить наличие неисправности при отказе дверей железнодорожного транспортного средства, но не может уведомлять персонал по обслуживанию в реальном времени, не может фиксировать рабочее состояние двигателя дверей в реальном времени и т.д. в случае возникновения неисправности, а также не может оценивать подсостояние работоспособности дверной системы транспортного средства.
В настоящее время также существуют определенные методы определения для дверных контроллеров, т.е. шины RS232 или RS485 используются для внешнего соединения оборудования обнаружения с внешним интерфейсом дверного контроллера для обнаружения, недостаток которых заключается в том, что внешнее оборудование имеет сложную цепь и занимает место, что не способствует интеграции системы. Оборудование обнаружения подключается между дверным контроллером и двигателем; данные, которые возможно обнаружить ограничиваются информацией о передаче данных между дверным контроллером и шиной транспортного средства, а информация о приводе двигателя, информация об управлении открытием/закрытием дверей и параметры внутреннего рабочего состояния дверного контроллера не подвергаются сбору. При этом информация является очень важной для определения и оценки неисправностей. При отсутствии такой информации не только данные оценки неисправности будут незавершенными, но также будет невозможно реализовать функции определения в реальном времени и предварительное предупреждение о неисправностях.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения заключается в следующем: принимая во внимание недостатки на предыдущем уровне техники, настоящее изобретение предназначено для обеспечения дверного контроллера с устройством сбора и передачи данных, а также его метода выполнения передачи.
Технические решения: Дверной контроллер со встроенным устройством сбора и передачи данных, включает:
модуль привода двигателя, выполненный с возможностью запуска двигателя и оснащенный блоком сбора данных о приводе двигателя для сбора сигналов привода двигателя в реальном времени;
модуль соединения шины, выполненный с возможностью обеспечения связи с шиной транспортного средства и оснащенный блоком сбора данных о соединении шины для сбора информации о передаче данных между дверным контроллером и шиной транспортного средства;
модуль управления открытием/закрытием дверей транспортного средства, выполненный с возможностью управления открытием/закрытием дверей транспортного средства и оснащенный блоком сбора данных об управлении открытием/закрытием дверей транспортного средства для сбора сигналов открытия/закрытия дверной системы транспортного средства;
модуль управления параметрами, выполненный с возможностью записи рабочих параметров для дверного контроллера и оснащенный блоком сбора рабочих параметров для сбора параметров рабочего состояния внутри дверного контроллера; и
устройство сбора и передачи данных, выполненное с возможностью получения и обработки четырех типов данных, собранных блоком сбора данных о приводе двигателя, блоком сбора данных об управлении открытием/закрытием дверей транспортного средства, блоком сбора рабочих параметров, блоком сбора данных о соединении шины, а также передачи четырех типов обработанных данных на фоновый сервер.
Кроме того, устройство сбора и передачи данных является неотъемлемой частью дверного контроллера и обменивается данными с дверным контроллером через последовательный порт внутри дверного контроллера; к последовательным портам относятся CAN-порт и SPI-порт.
Кроме того, устройство сбора и передачи данных получает сигналы привода двигателя, собираемые блоком сбора данных о приводе двигателя в реальном времени, а также осуществляет обработку расчета и анализ для получения параметров двигателя; к параметрам двигателя относятся угол вращения, скорость вращения, крутящий момент и время открытия/закрытия дверей.
Кроме того, при неисправности дверей транспортного средства устройство сбора и передачи информации получает информацию о передаче данных между дверным контроллером и шиной транспортного средства, собираемую блоком сбора данных о соединении шины, а также выполняет обработку расчета и анализ для получения параметров неисправностей дверей транспортного средства.
Кроме того, устройство сбора и передачи информации оснащено модулем связи, выполненным с возможностью передачи четырех типов обработанных данных на фоновый сервер; к модулям связи относятся модуль беспроводной связи и модуль проводной связи.
Кроме того, модуль беспроводной связи включает один или несколько беспроводных модулей WIFI, 3G, Zigbee и 470MHz, а модуль проводной связи включает Ethernet-модуль и/или CAN-модуль.
Кроме того, несколько устройств сбора и передачи данных каждого вагона обеспечивают связь линейной сети посредством модуля беспроводной связи.
Кроме того, устройство сбора и передачи информации включает модуль памяти; модуль памяти включает первый буфер и второй буфер; первый буфер выполнен с возможностью хранения первоначально собранных данных, полученных устройством сбора и передачи данных; второй буфер выполнен с возможностью хранения актуальных данных после оценки первоначально собранных данных.
Способ выполнения передачи данных дверного контроллера со встроенным устройством сбора и передачи данных, включает следующие шаги:
(1) получение, с помощью устройства сбора и передачи, данных, собранных блоком сбора данных о приводе двигателя, блоком сбора данных об управлении открытием/закрытием дверей транспортного средства, блоком сбора рабочих параметров, блоком сбора данных о соединении шины, а также хранение данных в первом буфере;
(2) оценка достоверности собранных данных посредством верификации, а также хранение данных во втором буфере, если собранные данные являются достоверными; в противном случае - удаление данных;
(3) классификация данных, хранящихся во втором буфере, и оценка того, относятся ли эти данные к сигналу привода двигателя в реальном времени, информации о передаче данных между дверным контроллером и шиной транспортного средства, сигналу открытия/закрытия дверной системы транспортного средства или рабочим параметрам внутри дверного контроллера;
(4) обработка или хранение данных, классифицируемых в шаге (3): обработка сигнала привода двигателя в реальном времени для получения и хранения параметров двигателя в реальном времени; обработка информации о передаче данных между дверным контроллером и шиной транспортного средства для получения и хранения параметров неисправности двери транспортного средства в случае возникновения неисправности; обработка сигнала открытия/закрытия дверной системы транспортного средства для получения и хранения объема изменений внутри дверного контроллера; при этом в настоящем варианте осуществления данные хранятся во втором буфере, но могут применяться и другие методы хранения; и
(5) передача данных, хранение которых описано в шаге (4), на фоновый сервер посредством модуля связи.
Положительные эффекты: благодаря встроенному устройству сбора и передачи данных внутри дверного контроллера, настоящее изобретение предусматривает обмен данными с дверным контроллером посредством последовательного порта внутри дверного контроллера и сбор сигналов привода двигателя в реальном времени в дверном контроллере, информации о передаче данных между дверным контроллером и шиной транспортного средства, сигналов открытия/закрытия дверной системы транспортного средства и параметров рабочего состояния внутри дверного контроллера; посредством обработки и передачи параметров на сервер, обеспечивается определение причин неисправностей в максимально короткие сроки в случае их возникновения; если неисправности отсутствуют, данное изобретение в реальном времени осуществляет контроль того, является ли каждый параметр нормальным, и делает соответствующие записи для создания базы данных. Анализ выполняется в соответствии с изменениями каждого параметра, в результате чего обеспечивается возможность выдачи предупреждений для ситуаций, в которых может возникнуть неисправность. База данных записей и тенденция изменения параметров могут внести значительный вклад в дальнейший поиск и автоматическую обработку неисправностей, а также имеют большое значение для обнаружения нарушений работы транспортного средства и его технического обслуживания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлена структурная схема оригинального функционального модуля дверного контроллера.
На фиг. 2 представлена структурная схема настоящего изобретения.
На фиг. 3 представлена схема информации, которая может быть собрана каждым функциональным модулем дверного контроллера.
На фиг. 4 представлена структурная схема линейной сети каждого вагона.
На фиг. 5 представлена блок-схема способа выполнения передачи данных дверного контроллера со встроенным устройством сбора и передачи данных.
На фиг. 6 представлена схема общей инфраструктуры фонового сервера.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Далее будут подробно описываться технические решения со ссылкой на варианты осуществления и чертежи.
Как показано на фиг. 1, дверной контроллер со встроенным устройством сбора и передачи данных, который включает модуль привода двигателя, модуль соединения шины, модуль управления открытием/закрытием дверей транспортного средства, модуль управления параметрами, а также дополнительно включает устройство сбора и передачи данных, как показано на фиг. 2. Устройство сбора и передачи данных является неотъемлемой частью дверного контроллера и обменивается данными с дверным контроллером через последовательный порт внутри дверного контроллера; к последовательным портам относятся CAN-порт и SPI-порт. В соответствии с настоящим изобретением плата устройства сбора и передачи данных встроена внутрь дверного контроллера и структурно интегрирована с оригинальным дверным контроллером, без изменения структуры и режима установки дверного контроллера и функции оригинального дверного контроллера таким образом, чтобы обеспечить возможность полной замены оригинального контроллера.
Как показано на фиг. 3, модуль привода двигателя выполнен с возможностью запуска двигателя и оснащен блоком сбора данных о приводе двигателя для сбора сигналов привода двигателя в реальном времени; устройство сбора и передачи данных получает сигналы привода двигателя, собираемые блоком сбора данных о приводе двигателя в реальном времени, а также осуществляет обработку расчета и анализ для получения параметров двигателя; к параметрам двигателя относятся угол вращения, скорость вращения, крутящий момент и время открытия/закрытия дверей.
Модуль соединения шины, выполненный с возможностью обеспечения связи с шиной транспортного средства и оснащенный блоком сбора данных о соединении шины для сбора информации о передаче данных между дверным контроллером и шиной транспортного средства; при неисправности дверей транспортного средства устройство сбора и передачи информации получает информацию о передаче данных между дверным контроллером и шиной транспортного средства, собираемую блоком сбора данных о соединении шины, а также выполняет обработку расчета и анализ для получения параметров неисправностей дверей транспортного средства.
Модуль управления открытием/закрытием дверей транспортного средства, выполненный с возможностью управления открытием/закрытием дверей транспортного средства и оснащенный блоком сбора данных об управлении открытием/закрытием дверей транспортного средства, который может собирать сигналы открытия/закрытия дверной системы транспортного средства;
Модуль управления параметрами, выполненный с возможностью записи рабочих параметров для дверного контроллера и оснащенный блоком сбора рабочих параметров для сбора параметров рабочего состояния внутри дверного контроллера.
Устройство сбора и передачи данных выполнено с возможностью получения и обработки четырех типов данных, собранных блоком сбора данных о приводе двигателя, блоком сбора данных об управлении открытием/закрытием дверей транспортного средства, блоком сбора рабочих параметров, блоком сбора данных о соединении шины, а также передачи четырех типов обработанных данных на фоновый сервер. Посредством выполнения внутренней обработки расчета и анализа по собранным исходным рабочим данным дверей транспортного средства в реальном времени устройство сбора и передачи данных может контролировать рабочее состояние дверей транспортного средства, а также оценивать подсостояние работоспособности или тип нарушения работы дверей транспортного средства таким образом, чтобы реализовать цель контроля рабочего состояния дверей железнодорожного транспортного средства в реальном времени; неисправность может оцениваться предварительно, т.е. оценка может выполняться в период, когда двери находятся в условиях контроля подсостояния работоспособности или других состояний.
Устройство сбора и передачи информации включает модуль связи, модуль памяти и MCU-модуль, выполненный с возможностью обработки данных; модуль памяти включает первый буфер и второй буфер; первый буфер выполнен с возможностью хранения первоначально собранных данных, полученных устройством сбора и передачи данных; второй буфер выполнен с возможностью хранения достоверных данных после оценки первоначально собранных данных.
Модуль связи выполнен с возможностью передачи четырех типов обработанных данных на фоновый сервер; к модулям связи относятся модуль беспроводной связи и модуль проводной связи.
Модуль беспроводной связи включает один или несколько беспроводных модулей WIFI, 3G, Zigbee и 470MHz на плате, а модуль проводной связи включает Ethernet-модуль и/или CAN-модуль. Когда используется модуль проводной связи, несколько устройств сбора и передачи данных каждого вагона обеспечивают связь линейной сети посредством модуля беспроводной связи. Как показано на фиг. 4, Ethernet-модуль используется для связи линейной сети Ethernet. Каждое устройство сбора и передачи данных включает два Ethernet-порта. Линейная сеть используется в 10 устройствах сбора и передачи данных каждого вагона посредством применения сквозного соединения по цепи Ethernet. Первое устройство сбора и передачи данных подключается к переключателю и рабочие данные всех дверей состава передаются на фоновый сервер через Ethernet. Режим сети представляет собой простую цепь и все дверные контроллеры каждого вагона занимают только один Ethernet-порт на переключателе таким образом, чтобы только один переключатель мог использоваться для передачи данных всех дверных контроллеров на всем составе. Если используется связь CAN, цепь Ethernet на чертеже будет изменена на связь CAN, а режим линейной сети останется без изменений.
На фиг. 5 показан способ выполнения передачи данных дверного контроллера со встроенным устройством сбора и передачи данных, при этом устройство сбора и передачи данных в первую очередь предусматривается для нормальной связи с дверным контроллером, получения собранных данных, классификации и анализа данных, и в итоге передачи для данных на фоновый сервер. В частности, способ включает следующие этапы:
(1) получение, с помощью устройства сбора и передачи, данных, собранных блоком сбора данных о приводе двигателя, блоком сбора данных об управлении открытием/закрытием дверей транспортного средства, блоком сбора параметров рабочего состояния дверного контроллера, блоком сбора данных о соединении шины, а также хранение данных в первом буфере; при этом собранные исходные данные включают угол вращения, скорость вращения и значение тока двигателя дверей, сигналы входа/выхода дверной системы транспортного средства, коды неисправностей дверей транспортного средства, параметры рабочего состояния рабочего котроллера и т.д.
(2) оценка достоверности собранных данных посредством верификации, а также хранение данных во втором буфере, если собранные данные являются достоверными; в противном случае - удаление данных;
(3) классификация данных, хранящихся во втором буфере, и оценка того, относятся ли эти данные к сигналу привода двигателя в реальном времени, информации о передаче данных между дверным контроллером и шиной транспортного средства, сигналу открытия/закрытия дверной системы транспортного средства или рабочим параметрам внутри дверного контроллера;
(4) обработка или хранение данных, классифицируемых в шаге (3): обработка сигнала привода двигателя в реальном времени для получения и хранения параметров двигателя в реальном времени; обработка информации о передаче данных между дверным контроллером и шиной транспортного средства для получения и хранения параметров неисправности двери транспортного средства в случае возникновения неисправности, включая угол вращения, скорость вращения, момент, температуру, время открытия/закрытия дверей и т.д.; обработка сигнала открытия/закрытия дверной системы транспортного средства для получения и хранения объема изменений внутри дверного контроллера; а также хранение параметров рабочего состояния в дверном контроллере; и
(5) передача данных, хранение которых описано в шаге (4), на фоновый сервер посредством модуля связи.
На фиг. 6 представлена схема общей инфраструктуры фонового сервера; дверной контроллер со встроенным устройством сбора и передачи данных передает рабочие данные двери на фоновый сервер посредством модуля связи для хранения и анализа; пользователь может получить доступ к фоновому серверу с помощью модуля связи на клиенте. Благодаря этому пользователь может узнать, работает ли оборудование передачи нормально на каждом ответвлении, может выполнить ввод таких данных в качестве информационной обратной связи по обслуживанию, ежедневной и еженедельной проверке персонала проверки базы данных, может проводить анализ и диагностику данных о неисправностях дверной системы в сетевом режиме, а также загружать полученные стандартные и экспертные данные диагностики, подходящие для аналогичного сценария применения в отношении дверного контроллера.
Фоновый сервер настоящего изобретения преимущественно получает данные о рабочем состоянии дверной системы всех дверей состава, установленных со встроенной системой контроля, выполняет диагностический контроль данных, обеспечивает хранение данных о рабочем состоянии всех дверей транспортного средства и данных об обнаруженных неисправностях, а также предусматривает графический интерфейс для запроса статистических отчетов исторических данных и данных о двери, и т.д. В частности, реализуются следующие основные функции.
(1) Функция службы связи в реальном времени (включая службу переназначения): получение данных дверной системы всех дверей, установленных с оборудованием;
(2) Функция обработки данных: обработка преобразования внутренних данных и обработка данных всего центра сбора данных, включая анализ и диагностику данных о неисправностях дверной системы, контроль и отображение в сетевом режиме, обеспечение безопасности данных, расчет и обслуживание информационной базы данных, эксплуатацию базы данных и другие функции;
(3) Служба интернет-приложения: преимущественно предусматривается для всего центра сбора данных таким образом, чтобы пользователь мог получить доступ к данным в центре сбора данных с помощью браузера без установки специального клиента на компьютер;
(4) Файловая служба: преимущественно обеспечивает поддержку управления файлами данных (резервирование базы данных, обновление управления файлами и т.д.), загружает и обновляет версию дистанционных устройств, вносит изменения в конфигурационные элементы устройств и т.д.
(5) База данных и база экспертных знаний: база данных центра сбора данных, как правило, делится на основную базу данных, базу данных в реальном времени, рабочую базу данных, базу данных регистрации и т.д.; и
(6) Функция мобильного приложения: поддержка мобильных приложений, мобильный сервис фоновой обработки и совместная обработка мобильных приложений в сетевом режиме в отношении неисправности, реализация мобильности дистанционной диагностики, эксплуатации и обслуживания мобильного офиса.
Настоящее изобретение обладает следующими преимуществами.
(1) Сразу после возникновения неисправности полная информация о процессе обработки неисправности может записываться автоматически таким образом, чтобы впоследствии выполнить анализ причины неисправности и избежать повторного возникновения подобных случаев. Эксплуатационные характеристики дверной системы транспортного средства можно полностью понять; предоставляются убедительные доказательства по улучшению на уровне конструкции, производства и технического обслуживания.
(2) Посредством анализа ненормального рабочего состояния дверной системы выявляются причины, степень и место возникновения неисправности, что дает научную основу для технического обслуживания и ремонта дверной системы, продлевает срок службы, снижает затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию, и обеспечивает техническую подготовку для реализации контроля в сетевом режиме и поддержания состояния дверной системы.
(3) Ранний признак неисправности обнаруживается своевременно, таким образом, позволяя принять соответствующие меры для избежания, замедления и снижения возникновения крупных аварий, улучшения надежности работы и безопасности дверной системы метрополитена, снижения количества неисправностей дверей транспортного средства и улучшения порядка эксплуатации.
(4) С помощью анализа больших наборов данных и интеллектуальной системы эксплуатации и технического обслуживания сети реализуется многоуровневое совместное управление между проектировщиком, тестировщиком, инспектором, персоналом по установке и отладке на месте, персоналом по послепродажному обеспечению, а также персоналом по эксплуатации и техническому обслуживанию.
Информация, получаемая настоящим изобретением, может задействовать систему контроля оборудования через Интернет и технологию анализа больших наборов данных для реализации дистанционного контроля в сетевом режиме рабочего состояния дверной системы железнодорожного транспорта; записи полной информации процессов возникновения неисправностей и предоставления помощи при подробном анализе причины неисправности; прогноза подсостояния дверной системы; активации пошагового переключения режима ремонта дверей транспортного средства в ремонт состояния из ремонта неисправности и планового ремонта.
Вышеизложенное представляет собой предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что специалисты в данной области техники могут в дальнейшем выполнять множество улучшений и изменений внешнего вида без отступления от принципов настоящего изобретения; такие улучшения и изменения входят в объем правовой охраны настоящего изобретения.