和諧型電力機(jī)車(chē)車(chē)載數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用

趙克元

摘? 要：文章介紹了和諧型電力機(jī)車(chē)車(chē)載數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的必要性、技術(shù)特征、結(jié)構(gòu)功能;基于和諧型電力機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)資源在機(jī)車(chē)質(zhì)量控制中的作用，闡述了CMD系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)智能專家系統(tǒng)、外部系統(tǒng)三大部分實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)無(wú)線轉(zhuǎn)儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、故障診斷、故障處置流程、方法等進(jìn)行了系統(tǒng)介紹。

關(guān)鍵詞：機(jī)車(chē)數(shù)據(jù);處理;診斷分析;開(kāi)發(fā)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U269 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）31-0185-04

Abstract： In this paper， the necessity， technical characteristics and structure function of on-board data processing and expert diagnosis system for harmonious electric locomotive are introduced. Based on the role of harmonious electric locomotive data resources in locomotive quality control， this paper expounds the functions of CMD system， big data intelligent expert system and external system. This paper systematically introduces the process and method of locomotive data wireless dump， data processing， fault diagnosis， fault disposal and so on.

Keywords： locomotive data; processing; diagnostic analysis; development and application

1 概述

和諧型電力機(jī)車(chē)是高度集成化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)的大功率新型電力機(jī)車(chē)，其車(chē)載數(shù)據(jù)資源的有效利用在故障診斷分析、保障機(jī)車(chē)運(yùn)用安全、提升檢修維護(hù)效率等方面具有重要意義。隨著近年和諧型電力機(jī)車(chē)在全路廣泛配屬應(yīng)用，傳統(tǒng)人工數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)分析的數(shù)據(jù)處理方式弊端明顯，因此，開(kāi)發(fā)基于智能化機(jī)車(chē)車(chē)載數(shù)據(jù)處理及診斷分析技術(shù)十分必要。

2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的必要性、可行性分析

2018年10月，我段配屬客、貨運(yùn)和諧型電力機(jī)車(chē)86臺(tái)，其中HXD1C型電力機(jī)車(chē)50臺(tái)，占和諧型電力機(jī)車(chē)的58.1%，為我段貨運(yùn)主力機(jī)型，承擔(dān)徐州北至云臺(tái)山區(qū)段59對(duì)貨運(yùn)列車(chē)牽引任務(wù)，約占我段貨運(yùn)牽引任務(wù)的59%。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)前，我段機(jī)車(chē)每趟入庫(kù)采取人工上車(chē)使用筆記本電腦進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析人員人工梳理分析的數(shù)據(jù)處理方式，存在轉(zhuǎn)儲(chǔ)分析效率低，數(shù)據(jù)分析不準(zhǔn)確全面、信息反饋及響應(yīng)不及時(shí)等問(wèn)題，既不利于機(jī)車(chē)故障隱患的防范，也制約機(jī)車(chē)檢修效率、運(yùn)用效率的提升。在硬件設(shè)施上，近年我段先后建立了標(biāo)準(zhǔn)化整備場(chǎng)、機(jī)車(chē)大數(shù)據(jù)分析室、機(jī)車(chē)在線地面檢測(cè)系統(tǒng)、整備安全監(jiān)控系統(tǒng)、整備作業(yè)管理平臺(tái)、機(jī)車(chē)檢修作業(yè)管理系統(tǒng)等機(jī)車(chē)自動(dòng)化、信息化設(shè)施，具備兼容和支持機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)處理及診斷系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的硬件條件。

基于以上條件，我段自2018年3月份開(kāi)始，著手開(kāi)發(fā)和諧型電力機(jī)車(chē)車(chē)載數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)，截至2018年8月，項(xiàng)目已基本開(kāi)發(fā)完成，9月份進(jìn)入全面優(yōu)化調(diào)試階段，10月份進(jìn)入試運(yùn)行階段。

3 技術(shù)特征及應(yīng)用功能

（1）應(yīng)用功能：和諧型電力機(jī)車(chē)車(chē)載數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車(chē)載數(shù)據(jù)無(wú)線轉(zhuǎn)儲(chǔ)、自主診斷分析及故障報(bào)修等功能，對(duì)機(jī)車(chē)TCMS數(shù)據(jù)、6A數(shù)據(jù)、LKJ數(shù)據(jù)等多系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析及故障診斷，充分發(fā)揮車(chē)載數(shù)據(jù)資源在機(jī)車(chē)故障診斷、精準(zhǔn)修車(chē)、保障安全方面的作用，并大幅減少人工操作。

（2）專家診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取不改變機(jī)車(chē)固有結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)組成，系統(tǒng)在獲取數(shù)據(jù)過(guò)程中，不對(duì)機(jī)車(chē)產(chǎn)生任何不良影響。

（3）專家診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)采用無(wú)線方式（兼顧人工轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式），無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍為段本部機(jī)車(chē)整備作業(yè)區(qū)。

（4）系統(tǒng)兼容windows xp、windows7、windows8/10多種操作系統(tǒng)32位和64位應(yīng)用環(huán)境。

4 數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)構(gòu)成及功能

4.1 數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)框架由CMD系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)智能專家系統(tǒng)、外部系統(tǒng)三大部分構(gòu)成（如圖1）

CMD系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)環(huán)節(jié)構(gòu)成。數(shù)據(jù)源主要是TCMS、LDP、6A系統(tǒng)、JK11430裝置等車(chē)載數(shù)據(jù)，通過(guò)WLAN轉(zhuǎn)儲(chǔ)、手持終端轉(zhuǎn)儲(chǔ)等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

大數(shù)據(jù)智能專家系統(tǒng)：由大數(shù)據(jù)平臺(tái)（段數(shù)據(jù)服務(wù)器、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)、協(xié)議解釋器等）和應(yīng)用平臺(tái)兩部分構(gòu)成，大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)算法與應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

專家系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)：由數(shù)據(jù)清洗、管理分析、故障診斷、故障預(yù)警、應(yīng)急處置、健康評(píng)估、專家知識(shí)庫(kù)、算法組態(tài)、協(xié)議解釋器等應(yīng)用功能構(gòu)成，是對(duì)和諧機(jī)車(chē)故障診斷分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用的核心。

外部系統(tǒng)：主要由車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)、整備場(chǎng)整備系統(tǒng)、檢修系統(tǒng)、6A地面分析軟件、TCMS地面分析軟件、JK11430分析軟件等構(gòu)成。

以上三大部分構(gòu)成了數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)的基本框架，以滿足我段HXD1C型大功率機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)處理的需求。因第三部分我段在之前已逐步建立完成，因此本次開(kāi)發(fā)的和諧型電力機(jī)車(chē)車(chē)載數(shù)據(jù)處理及專家診斷系統(tǒng)由CMD離線數(shù)據(jù)WLAN無(wú)線轉(zhuǎn)儲(chǔ)系統(tǒng)和和諧型電力機(jī)車(chē)大數(shù)據(jù)專家診斷系統(tǒng)兩部分組成。

4.2 CMD離線數(shù)據(jù)WLAN無(wú)線轉(zhuǎn)儲(chǔ)系統(tǒng)

WLAN無(wú)線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)，該項(xiàng)功能是整個(gè)診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)從轉(zhuǎn)儲(chǔ)到解析的全過(guò)程自動(dòng)化。CMD離線數(shù)據(jù)WLAN無(wú)線轉(zhuǎn)儲(chǔ)系統(tǒng)主要由機(jī)車(chē)車(chē)載CMD系統(tǒng)、段WLAN下載專用網(wǎng)路由器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成。機(jī)車(chē)入段時(shí)首先進(jìn)行車(chē)號(hào)識(shí)別，機(jī)車(chē)車(chē)載CMD系統(tǒng)接入段WLAN網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)將6A、LKJ、LDP、TCMS等車(chē)載數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)儲(chǔ)（或手持終端進(jìn)行人工轉(zhuǎn)儲(chǔ)）到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)下載、解析、轉(zhuǎn)儲(chǔ)全過(guò)程自動(dòng)化。CMD車(chē)載設(shè)備與地面WLAN通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)線下載、斷點(diǎn)續(xù)傳，下載總時(shí)間不超過(guò)20分鐘。

下載的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)服務(wù)器中進(jìn)行解析處理后，再轉(zhuǎn)儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器中，再通過(guò)大數(shù)據(jù)專家系統(tǒng)進(jìn)行解析存儲(chǔ)，并自動(dòng)通知機(jī)務(wù)段有權(quán)限的客戶端。內(nèi)容包括：當(dāng)前正在轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件詳情、進(jìn)度;當(dāng)天入庫(kù)機(jī)車(chē)、正在轉(zhuǎn)儲(chǔ)機(jī)車(chē)、轉(zhuǎn)儲(chǔ)成功機(jī)車(chē)、歷史轉(zhuǎn)儲(chǔ)查詢功能。離線數(shù)據(jù)WLAN轉(zhuǎn)儲(chǔ)地面系統(tǒng)如圖2。

4.3 專家診斷系統(tǒng)平臺(tái)

（1）系統(tǒng)構(gòu)成：基于車(chē)載數(shù)據(jù)進(jìn)行分析應(yīng)用，大數(shù)據(jù)專家診斷系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)主要由信息總覽、文件下載、故障診斷分析、機(jī)統(tǒng)6提票管理、統(tǒng)計(jì)與報(bào)表的自動(dòng)生成、專家知識(shí)庫(kù)等，能實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)WLAN自動(dòng)下載、解析、轉(zhuǎn)儲(chǔ)，機(jī)車(chē)趟檢數(shù)據(jù)分析與診斷，機(jī)車(chē)歷史文件及故障處置情況查詢。數(shù)據(jù)下載與分析無(wú)需人工操作，并進(jìn)行故障診斷。通過(guò)故障分類統(tǒng)計(jì)展示、故障統(tǒng)計(jì)表、故障百分比分布圖、故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)圖、故障樹(shù)等形式呈現(xiàn)，并能與機(jī)車(chē)整備作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（2）應(yīng)用功能。大數(shù)據(jù)專家診斷系統(tǒng)主要有以下功能：

a.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與清洗功能。對(duì)當(dāng)前趟次數(shù)據(jù)自動(dòng)快速解析和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，無(wú)需人工操作;根據(jù)故障時(shí)刻狀態(tài)數(shù)據(jù)以及前后相關(guān)的故障條目，對(duì)下載的TCMS數(shù)據(jù)中的眾多故障進(jìn)行智能篩選與清洗，提煉需要處理的故障，智能屏蔽次生故障、庫(kù)內(nèi)試驗(yàn)故障，實(shí)現(xiàn)將無(wú)效故障排除。

b.故障分析與診斷。該項(xiàng)功能是整個(gè)診斷系統(tǒng)的核心