一種道床數(shù)據(jù)采集方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種道床數(shù)據(jù)采集方法，包括如下步驟：系統(tǒng)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并生成初始參數(shù)；對(duì)初始參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果保存為初始的道床參數(shù)；定時(shí)采集道床的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后保存；系統(tǒng)對(duì)保存的數(shù)據(jù)和初始的道床參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到道床參數(shù)。采用本發(fā)明所述的道床數(shù)據(jù)采集方法可以長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)采集道床現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)、自動(dòng)采集和處理數(shù)據(jù)、成本低。
【專利說明】一種道床數(shù)據(jù)采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種道床數(shù)據(jù)采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前鐵路工務(wù)系統(tǒng)針對(duì)道床的參數(shù)采集主要包括道床電阻、溫度、濕度，通過測(cè)量這些道床的參數(shù)來為指導(dǎo)維修提供依據(jù)，在鐵路專用的軌道電路，斷軌監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)中道床
參數(shù)非常重要。
[0003]但當(dāng)前對(duì)道床數(shù)據(jù)采集處理方法比較單一，僅限于單次測(cè)量，或多次測(cè)量后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值，劃差平均或均方根等數(shù)學(xué)分析方法來處理，但對(duì)長(zhǎng)時(shí)期道床的參數(shù)變化則無能為力；另外，鐵路設(shè)備一旦安裝到現(xiàn)場(chǎng)，則會(huì)經(jīng)歷夏天、冬天、晴天、雨天、高溫、低溫等氣候變化，尤其一年中夏天和冬天參數(shù)差別很大，目前的解決方法只能是季節(jié)變化后到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，然后改變系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置以便系統(tǒng)適用于不同的氣候條件。這種氣候變化——測(cè)量參數(shù)——更改設(shè)置然后再氣候變化——測(cè)量參數(shù)——更改設(shè)置周而復(fù)始，每年夏天和冬天都要這樣工作，給工務(wù)系統(tǒng)增加了非常大的工作量，產(chǎn)生了極大的人力、物力、財(cái)力的損失,成本比較高，同時(shí)對(duì)鐵路運(yùn)行產(chǎn)生消極影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于目前道床數(shù)據(jù)采集方法存在的上述不足，本發(fā)明提供一種長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)采集道床現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)、自動(dòng)采集和處理數(shù)據(jù)、成本低的道床數(shù)據(jù)采集方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種道床數(shù)據(jù)采集方法，包括如下步驟:
[0007]系統(tǒng)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并生成初始參數(shù)；
[0008]對(duì)初始參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果保存為初始的道床參數(shù)；
[0009]定時(shí)采集道床的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后保存；
[0010]系統(tǒng)對(duì)保存的數(shù)據(jù)和初始的道床參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到道床參數(shù)。
[0011]依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述數(shù)字濾波具體為:將分析的數(shù)據(jù)與保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果對(duì)比后發(fā)現(xiàn)分析的數(shù)據(jù)產(chǎn)生跳變，對(duì)分析的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)標(biāo)識(shí)，待下一個(gè)數(shù)據(jù)加入后與前兩次的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，所述前兩次的數(shù)據(jù)包括分析的數(shù)據(jù)，對(duì)比后判斷分析的數(shù)據(jù)為異常情況，則剔除分析的數(shù)據(jù)，并由糾錯(cuò)數(shù)據(jù)進(jìn)行代替。
[0012]依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述系統(tǒng)對(duì)保存的數(shù)據(jù)和初始的道床參數(shù)進(jìn)行蟻群算法計(jì)算得到道床參數(shù)。
[0013]依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述糾錯(cuò)數(shù)據(jù)得到的方法為:連續(xù)采集三次數(shù)據(jù)，其中兩次數(shù)據(jù)正常情況，一次數(shù)據(jù)異常情況，則糾錯(cuò)數(shù)據(jù)為正常情況下的數(shù)據(jù)。
[0014]依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述糾錯(cuò)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后判斷為異常情況，則剔除糾錯(cuò)數(shù)據(jù)，并由該糾錯(cuò)數(shù)據(jù)前面的兩個(gè)正常數(shù)據(jù)和后面的兩個(gè)正常數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行代替。[0015]依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述數(shù)據(jù)包括電容數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、電阻數(shù)據(jù)和電感數(shù)據(jù)。
[0016]本發(fā)明實(shí)施的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的道床數(shù)據(jù)采集方法能自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并生成初始參數(shù)，根據(jù)初始參數(shù)計(jì)算出初始的道床參數(shù)，然后定時(shí)采集道床的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后保存，將保存的數(shù)據(jù)和初始的道床參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到道床參數(shù)，因此本發(fā)明的道床數(shù)據(jù)采集方法能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)采集道床現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)、自動(dòng)采集和處理數(shù)據(jù)、成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明所述的一種道床數(shù)據(jù)采集方法的示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明所述的道床電阻的簡(jiǎn)化模型；
[0020]圖3為本發(fā)明所述的道床任意一個(gè)斷點(diǎn)簡(jiǎn)化后道床電阻的測(cè)量電路。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]如圖1所示，一種道床數(shù)據(jù)采集方法，包括如下步驟:
[0023]系統(tǒng)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并生成初始參數(shù)；
[0024]對(duì)初始參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,并將結(jié)果保存為初始的道床參數(shù)；
[0025]定時(shí)采集道床的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后保存；
[0026]系統(tǒng)對(duì)保存的數(shù)據(jù)和初始的道床參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到道床參數(shù)。
[0027]下面通過實(shí)施例作進(jìn)一步說明:
[0028]一種道床數(shù)據(jù)采集方法，包括如下步驟:
[0029]步驟S1:系統(tǒng)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并生成初始參數(shù)；
[0030]由于本發(fā)明采用了自適應(yīng)算法，在系統(tǒng)安裝后不需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，一旦設(shè)備開機(jī)，設(shè)備即對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象——道床進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)生成初始參數(shù)，節(jié)省了大量的測(cè)量和調(diào)試工作量。數(shù)據(jù)包括電容數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、電阻數(shù)據(jù)和電感數(shù)據(jù)，每一個(gè)類型的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)計(jì)算器。
[0031]步驟S2:對(duì)初始參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果保存為初始的道床參數(shù)；
[0032]系統(tǒng)接收到初始數(shù)據(jù)后，立即進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果保存為初始的道床參數(shù)，是計(jì)算任意時(shí)間點(diǎn)的道床參數(shù)的必備數(shù)據(jù)之一。
[0033]步驟S3:定時(shí)采集道床的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后保存；
[0034]采用了本發(fā)明的道床數(shù)據(jù)采集方法，采集的道床數(shù)據(jù)不是一成不變，而是隨著環(huán)境變化而變化，因而定時(shí)采集的數(shù)據(jù)是最真實(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而不是歷史數(shù)據(jù)，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能避免用歷史數(shù)據(jù)作為依據(jù)帶來的邏輯錯(cuò)誤。系統(tǒng)接收到采集的數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波，數(shù)字濾波具體為:將分析的數(shù)據(jù)與保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果對(duì)比后發(fā)現(xiàn)分析的數(shù)據(jù)產(chǎn)生跳變，對(duì)分析的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)標(biāo)識(shí)，待下一個(gè)數(shù)據(jù)加入后與前兩次的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，所述前兩次的數(shù)據(jù)包括分析的數(shù)據(jù)，對(duì)比后判斷分析的數(shù)據(jù)為異常情況，則剔除分析的數(shù)據(jù)，并由糾錯(cuò)數(shù)據(jù)進(jìn)行代替。糾錯(cuò)數(shù)據(jù)得到的方法為:連續(xù)采集三次數(shù)據(jù)，其中兩次數(shù)據(jù)正常情況，一次數(shù)據(jù)異常情況，則糾錯(cuò)數(shù)據(jù)為正常情況下的數(shù)據(jù)，如果糾錯(cuò)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后判斷為異常情況，則剔除糾錯(cuò)數(shù)據(jù)，并由該糾錯(cuò)數(shù)據(jù)前面的兩個(gè)正常數(shù)據(jù)和后面的兩個(gè)正常數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行代替。
[0035]步驟S4:系統(tǒng)對(duì)保存的數(shù)據(jù)和初始的道床參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到道床參數(shù)。
[0036]系統(tǒng)對(duì)保存的數(shù)據(jù)和初始的道床參數(shù)進(jìn)行蟻群算法計(jì)算得到道床參數(shù)，數(shù)據(jù)包括電容數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、電阻數(shù)據(jù)和電感數(shù)據(jù)，每一個(gè)類型的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)計(jì)算器。道床參數(shù)受季節(jié)、天氣等因素影響，它是在不斷波動(dòng)的，影響道床參數(shù)的因素比較多，在單個(gè)影響道床參數(shù)的因素中，比如道床電阻，道床電阻是一個(gè)變化值，除此之外還有電容等都在變化，所以任何一個(gè)因素的變化都會(huì)導(dǎo)致道床參數(shù)變化，如此多的因素?fù)诫s在一起，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。比較直接的想法就是設(shè)計(jì)一個(gè)道床參數(shù)模型，該模型的輸入變量包含上述各個(gè)因素，顯然，這個(gè)數(shù)學(xué)模型難度太大，在工程實(shí)施中實(shí)現(xiàn)的可能性太低。
[0037]由于道床的不可選擇性和天氣的不可抗拒性，作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須能適應(yīng)上述各種因素。從蟻群算法的特點(diǎn)分析，采用它來確定整體道床參數(shù)是一個(gè)比較可行的方法。
[0038]從道床實(shí)際情況看，初始的道床參數(shù)未知，因而需要一種自組織的算法，而斷軌監(jiān)測(cè)的分段測(cè)試也需要并行處理，我們雖然已經(jīng)知道了受控對(duì)象的特點(diǎn)，但由于實(shí)際運(yùn)用中存在種種不確定因素，考慮到實(shí)際應(yīng)用，需要具有較強(qiáng)的魯棒性算法，這也是采用蟻群算法的原因。
[0039]在斷軌監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)中，用蟻群算法來確定道床參數(shù)，具體思路是:在一定時(shí)間段內(nèi)將特定區(qū)段的道床參數(shù)設(shè)為一個(gè)基本信息元，多個(gè)時(shí)間段的基本信息元構(gòu)成“蟻群”，通過下文的算法，得到特定區(qū)段的道床參數(shù)，作為程序判斷斷軌的一個(gè)入口參數(shù)。
[0040]由于鋼軌間存在電容、電阻、電感等參數(shù)，下面就道床電阻作為本方法的一個(gè)參數(shù)代表來對(duì)本方法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行舉例，先針對(duì)道床電阻做一個(gè)數(shù)學(xué)模型:
[0041]計(jì)算道床電阻的簡(jiǎn)化模型為:在工程實(shí)現(xiàn)中把鋼軌看做無窮個(gè)電阻串聯(lián)，同時(shí)鋼軌對(duì)地的漏泄電阻對(duì)地也有無限個(gè)電阻并聯(lián)到地，而把道床作為均壓的“地”來考慮。
[0042]這樣一來我們就得到道床電阻一個(gè)簡(jiǎn)化模型如圖2:
[0043]針對(duì)道床任意一個(gè)斷點(diǎn)，可以將道床電阻的測(cè)量電路簡(jiǎn)化為圖3:
[0044]在參數(shù)測(cè)量發(fā)送端，將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)，通過鋼軌發(fā)送載波信號(hào)，在接收端接收載波，一方面進(jìn)行信號(hào)解調(diào)，另一方面進(jìn)行波形匹配。道床參數(shù)信息包含在調(diào)制信息中。以下為截取原始載波信號(hào)的一部分?jǐn)?shù)據(jù)域:
[0045]X 原始數(shù)據(jù)={ffa82a00010301ffc3d802ac30da03bl30e204b631db05b731dc06ac30d407aa30dd08a830e209ad2fddeeffffa82a00010301ffc3d802aa30da03bl30e204b631db05b831dc06ac30d507ab30dd08a830e209ae2fddf0ffffa82a00010301ffc3d802ac30da03b030e204b631db05b831dc06ac30d507ab30dd08a830e209af2fddf2ffffa82a00010301ffc3d802ac30da03bl30e204b631db05b731dc06ac30d407a930dd08a830e209af2fddefff......}
[0046]以上為9個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的4幀測(cè)試數(shù)據(jù)，實(shí)際應(yīng)用中為每秒一幀。把數(shù)據(jù)幀的幀頭、幀尾及校驗(yàn)信息過濾后，得到以下數(shù)據(jù)串:
[0047]X 實(shí)際數(shù)據(jù)={01ffc3d802ac30da03bl30e204b631db05b731dc06ac30d407aa30dd08a830e209ad2fdd01ffc3d802aa30da03bl30e204b631db05b831dc06ac30d507ab30dd08a830e209ae2fdd01ffc3d802ac30da03b030e204b631db05b831dc06ac30d507ab30dd08a830e209af2fdd01ffc3d802ac30da03bl30e204b631db05b731dc06ac30d407a930dd08a830e209af2fdd......}
[0048]每幀數(shù)據(jù)中I個(gè)斷軌監(jiān)測(cè)點(diǎn)用4個(gè)Byte表示，道床參數(shù)描述字節(jié)在第4個(gè)Byte，把上述道床參數(shù)取出來得到如下陣列:
[0049]d8dae2dbdcd4dde2dd
[0050]d8dae2dbdcd5dde2dd
[0051]X 道床數(shù)據(jù)=d8dae2dbdcd5dde2dd
[0052]d8dae2dbdcd4dde2dd
[0053]......[0054]由于每個(gè)群的總長(zhǎng)度是無窮盡的，群的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度無限長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于監(jiān)測(cè)時(shí)間無限長(zhǎng)。在數(shù)據(jù)處理中用一個(gè)有限長(zhǎng)的游動(dòng)標(biāo)尺η在群中取數(shù)據(jù)進(jìn)行滑差。取得的有限長(zhǎng)的群分別是:
[0055]Xl= {XmXm+lXm+2 …Xm+n}
[0056]X2= {Xm+lXm+2Xm+3...Xm+n+1}
[0057]…
[0058]XN= {Xm+N-lXm+NXm+N+1 …Xm+N+n}
[0059]其中m為起始時(shí)間點(diǎn)，可以為系統(tǒng)工作中的任意時(shí)間點(diǎn)，η為有限時(shí)長(zhǎng)的標(biāo)尺。這個(gè)群代表的是特定公里標(biāo)范圍內(nèi)和特定時(shí)間內(nèi)的道床整體參數(shù)。
[0060]接下來進(jìn)行平移，標(biāo)準(zhǔn)差變換:
[0061]其中:
【權(quán)利要求】
1.一種道床數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，包括如下步驟: 系統(tǒng)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并生成初始參數(shù)； 對(duì)初始參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果保存為初始的道床參數(shù)； 定時(shí)采集道床的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后保存； 系統(tǒng)對(duì)保存的數(shù)據(jù)和初始的道床參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到道床參數(shù)。
2.按照權(quán)利要求1所述道床數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述數(shù)字濾波具體為:將分析的數(shù)據(jù)與保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果對(duì)比后發(fā)現(xiàn)分析的數(shù)據(jù)產(chǎn)生跳變，對(duì)分析的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)標(biāo)識(shí)，待下一個(gè)數(shù)據(jù)加入后與前兩次的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，所述前兩次的數(shù)據(jù)包括分析的數(shù)據(jù)，對(duì)比后判斷分析的數(shù)據(jù)為異常情況，則剔除分析的數(shù)據(jù)，并由糾錯(cuò)數(shù)據(jù)進(jìn)行代替。
3.按照權(quán)利要求1所述道床數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述系統(tǒng)對(duì)保存的數(shù)據(jù)和初始的道床參數(shù)進(jìn)行蟻群算法計(jì)算得到道床參數(shù)。
4.按照權(quán)利要求2所述道床數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述糾錯(cuò)數(shù)據(jù)得到的方法為:連續(xù)采集三次數(shù)據(jù)，其中兩次數(shù)據(jù)正常情況，一次數(shù)據(jù)異常情況，則糾錯(cuò)數(shù)據(jù)為正常情況下的數(shù)據(jù)。
5.按照權(quán)利要求4所述道床數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述糾錯(cuò)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波后判斷為異常情況，則剔除糾錯(cuò)數(shù)據(jù)，并由該糾錯(cuò)數(shù)據(jù)前面的兩個(gè)正常數(shù)據(jù)和后面的兩個(gè)正常數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行代替。
6.按照權(quán)利要求1至5任一所述道床數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)包括電容數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、電阻數(shù)據(jù)和電感數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103792915SQ201410008887
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】郭平, 王智博, 欒長(zhǎng)文 申請(qǐng)人:上海同璽電子科技有限公司