avatar avatar 我的文献 动车组维修物联网及其关键技术研究 作者 孙鹏 单位 中国铁道科学研究院 导师 史天运 关键词 动车组维修; 物联网; 感知; RFID; 识别; 总体框架; 关键技术
摘要
高质量、高效率的运用维护是保障高速列车运营安全及服务质量的重要基础。动车组是高新技术集成体,技术含量高,运用、维修方式与既有机车、车辆存在较大差异,其特点是高度的专业化、程序化、集约化和社会化。对于运用维护的生产组织、技术管理、安全质量控制等工作提出了更高的要求,本文依托于铁路重大工程项目“动车组管理信息系统”开展关于物联网管理技术的研究。动车组维修物联网是既有维修信息系统中信息在自动感知与关联应用方面的提升完善,利用物联网技术实现动车组运用维护体系中动车组、配件、人员、设备的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理服务。物联网的泛在感知与可视化能力,及其高度强调“信息空间”与“物理过程”融合的特征,为妥善解决传统信息系统一系列固有问题提出新的解决思路。利用RFID、传感器等物联网技术实现信息感知,通过数据集成对业务对象的属性、位置和状态信息进行整合;研究动车组维修物联网设计方法;构建综合集成的动车组维修物联网总体架构;集中突破各项系统关键技术;寻找合适的物联网技术应用场合,优化既有业务流程,深化设计应用功能;形成基于物联网的创新型应用实践。论文主要工作包括:(1)总结物联网的基本概念和发展现状,选择具有参考价值的物联网典型应用,通过应用模式分析得出经验和启示。总结物联网技术在动车组维修中的初步应用成果,分析当前维修信息系统存在的问题,提出动车组维修对物联网的需求,以及动车组维修物联网的研究目标、研究内容和技术路线。(2)通过对动车组维修业务需求的深入分析,依据业务特征把应用场景划分为“维修现场高端综合应用”、“行车安全监控与状态修”两个部分,指出物联网技术在其中的应用思路与实现难点。(3)给出物联网系统的一般设计原则,参考技术接受模型(TAM),归纳出影响物联网技术被用户接受的采纳因素,研究物联网技术方案定性和定量的评价决策方法,结合以上方法提出规范严谨的动车组维修物联网设计流程。(4)遵循动车组维修物联网的设计流程,借鉴有影响力的物联网架构参考模型,提出动车组维修物联网的总体架构,并定义各种功能组件及其相互关系。(5)总结物联网硬件设备选型与设计的重要参考因素,设计实现动车组维修物联网的前端感知系统,提出关于配件识别、人员识别、动车组识别、检修装备识别监测、动车组运行状态感知、以及室内生产对象定位的完整技术方案。(6)研究动车组维修物联网所涉及的关键技术,包括○1数据质量控制:提出“硬件级-中间件级-应用级”层次化的RFID数据质量控制机制,基于设备冗余性和应用上下文设计相应的数据清洗策略,通过仿真进行方法有效性验证,并给出设备的布局优化建议;○2高层业务信息提取:提出以事件为中心的RFID数据处理架构,基于Petri网理论研究RFID复杂事件的检测技术,通过发现在线数据流的关联性关系,实现实时的高层业务信息提取;○3海量数据存储处理:提出关于动车组运行及故障信息的海量数据存储管理策略,以及针对超大规模数据集的高性能处理技术;○4信息安全和隐私保护:对物联网新技术应用所带来的信息安全隐患进行深入研究,提出动车组维修物联网的安全框架。(7)针对“维修现场高端综合应用”和“行车安全监控与状态修”两种应用场景,分别提出信息综合集成方案、业务流程优化和应用功能深化方案;设计了支持高端综合服务的应用系统。
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