铁路车辆的监控方法、系统、装置、存储介质和处理器与流程

本发明涉及铁路车辆领域，具体而言，涉及一种铁路车辆的监控方法、系统、装置、存储介质和处理器。

背景技术：

目前，铁路车辆通常以通用机械技术为主，基本没有车载信息化设备，主要依靠铁路沿线定点设置的5t设备实现对车辆的监控。

但是，由于5t系统的监测设备只能在铁路沿线定点布置，相隔距离一般为数十公里，在区间内无监控能力，从而存在较长时间和距离的监测盲区，因此5t系统实现的是间断性监测，可能因铁路车辆运行故障或异常情况不能及时预警而发生安全事故，存在由于铁路车辆只能通过5t设备进行定点监控而导致对铁路车辆进行监控的效率低和不能实时监控的技术问题。

针对上述对铁路车辆进行监控效率低和不能实时监控的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种铁路车辆的监控方法、系统、装置、存储介质和处理器，以至少解决对铁路车辆进行监控效率低和不能实时监控的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种铁路车辆的监控方法。该方法可以包括：通过车载传感器集群对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，并对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据；将第二监测数据发送至车载网关，其中，第二监测数据由车载网关处理为第三监测数据，第三监测数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对车辆的状态和/或参数进行监控。

可选地，在车辆运行过程中，通过自发电装置对车辆进行供电。

可选地，在车辆的车轴转动时，自发电装置的定子和转子之间产生相对运动，相对运动用于至少为车载网关和车载传感器集群产生电能。

可选地，通过车载传感器集群对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，包括：通过车载传感器集群对车辆进行状态监测和/或安全参数监测，得到第一监测数据。

可选地，对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据，包括：对第一监测数据进行过滤处理，得到第二监测数据。

可选地，第三监测数据用于确定车辆的状态信息，状态信息由车载网关发送至地面管理平台或移动终端。

可选地，该方法还包括：响应目标操作指令，增加或删除车载传感器集群中的传感器。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种铁路车辆的监控系统。该系统可以包括：车载传感器集群，设置在车辆中，用于对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，并对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据；车载网关，与车载传感器集群相连接，用于接收第二监测数据，并将第二监测数据处理为第三监测数据；地面管理平台，与车载网关相连接，用于接收第三监测数据，并基于第三监测数据对车辆的状态和/或参数进行监控。

可选地，该系统还包括：自发电装置，设置在车辆上，用于在车辆运行过程中，对车辆进行供电。

可选地，自发电装置包括：定子，安装于相对车辆的转向架固定的承载鞍上；转子，安装于车辆的车轴端部，用于在车辆运行时随车辆的车轴一起旋转；蓄电池，用于在车辆停车期间为车辆的负载供电；电源管理模块，用于为车辆的负载提供额定电流和额定电压，且控制蓄电池充电或放电。

可选地，定子和转子在车轴转动时产生相对运动，相对运动用于为车载网关和车载传感器集群产生电能，且为蓄电池充电。

可选地，车载网关安装于车辆的端部漏斗下的地板上。

可选地，该系统还包括：第一无线通信模块，连接于车载传感器集群与车载网关之间，用于进行车载传感器集群与车载网关之间的数据传输。

可选地，该系统还包括：第二无线通信模块，连接于车载网关与地面管理平台之间，用于进行车载网关与地面管理平台之间的数据传输。

可选地，该系统还包括：移动终端，与车载网关相连接，用于接收车载网关发送的车辆的状态信息；和/或与地面管理平台相连接，用于接收地面管理平台发送的车辆的状态信息。

可选地，该车载传感器集群包括以下至少之一：车辆轴承温度传感器，制动缸行程传感器，车钩载荷传感器，货车载重传感器，转向架振动传感器，车体振动传感器，列车管压力传感器，底门锁闭状态传感器，顶盖开闭状态传感器，车厢温度/湿度传感器。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种铁路车辆的监控装置。该装置可以包括：监测单元，用于通过车载传感器集群对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，并对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据；发送单元，用于将第二监测数据发送至车载网关，其中，第二监测数据由车载网关处理为第三监测数据，第三监测数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对车辆的状态和/或参数进行监控。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序被处理器运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行本发明实施例的铁路车辆的监控方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器。该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行本发明实施例的铁路车辆的监控方法。

在本发明实施例中，采用通过车载传感器集群对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，并对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据；将第二监测数据发送至车载网关，其中，第二监测数据由车载网关处理为第三监测数据，第三监测数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对车辆的状态和/或参数进行监控。也就是说，本申请采用车载传感器集群感知车辆的第一监测数据，并对其进行处理，将处理得到的第二监测数据汇集至车载网关，车载网关再将处理得到的第三监测数据发送至地面管理平台以对车辆进行监控，从而不再依赖地面5t设备的定点监测，可实现实时监测、连续监测、动态监测和远程监测的目的，解决了对铁路车辆进行监控效率低和不能实时监控的技术问题，达到了提高对车辆进行监控的效率和进行实时监控的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种铁路车辆的监控系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种铁路车辆的监控方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的另一种铁路车辆的监控系统的示意图；

图4是根据本发明实施例的一种自发电装置的示意图；

图5是根据本发明实施例的一种车载网关和传感器安装的示意图；

图6是根据本发明实施例的一种转向架振动传感器的示意图；

图7是根据本发明实施例的一种在车辆的轴端安装自发电装置的示意图；

图8是根据本发明实施例的一种车载智能监测系统工作过程的示意图；

图9是根据本发明实施例的一种铁路车辆的监控装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

本发明实施例提供了一种铁路车辆的监控系统。

图1是根据本发明实施例的一种铁路车辆的监控系统的示意图。如图1所示，该铁路车辆的监控系统10可以包括：车载传感器集群11、车载网关12和地面管理平台13。

车载传感器集群11，设置在车辆中，用于对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，并对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据。

在该实施例中，车辆可以为应用于通用铁路中的车辆，比如，为通用铁路中的货车。根据通用铁路货车和重载、快捷、冷藏、多式联运等专用铁路货车对车辆性能和安全监测的具体要求，该实施例的系统可以包括车载传感器集群11，该车载传感器集群11可以设置在车辆的关键部位上，可以包括多个传感器，其包括但不限于车辆轴承温度传感器，制动缸行程传感器，车钩载荷传感器，货车载重传感器，转向架振动传感器，车体振动传感器，列车管压力传感器，底门锁闭状态传感器，顶盖开闭状态传感器，车厢温度/湿度传感器等，其用于对车辆性能和安全进行监测，从而得到第一监测数据。

可选地，该实施例可以对车辆的状态和/或参数进行检测，得到的第一监测数据可以包括车辆的状态数据和/或安全性能参数。可选地，该实施例的车载传感器集群11中的传感器可以集成传感、存储、计算、分析功能，可以用于对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，并且对第一监测数据进行预处理，比如，对第一监测数据进行智能过滤和初步处理，从而得到第二监测数据。

可选地，该实施例的上述各传感器为基于微机电技术(mems)的数字一体式传感器，可以将感知元件、中央处理器(centralprocessingunit，简称为cpu)、存储器、供电模块、通讯模块集成封装于同一壳体内，采用无线或有线方式与车载网关12连接，用于集成传感、存储、计算、分析功能，可进行监测数据智能预处理并向车载网关12发送数据。

在该实施中，由于采用车载传感器对车辆进行监测，可以根据具体车辆的需求在车载传感器集群11中增加或减少传感器，从而克服了地面5t设备监控参数和设备型式固定不变的缺点，以适应当前重载、快捷和多式联运货车多种新的监测需求需要，实现车辆状态参数的定制化和柔性化，性能监测可设计性强的目的。

车载网关12，与车载传感器集群11相连接，用于接收第二监测数据，并将第二监测数据处理为第三监测数据。

在该实施例中，可以通过车辆内部局域网将上述第二监测数据汇集至车载网关12，该车载网关12是车载传感器集群11中所有传感器的数据采集和处理中心，用于收集各传感器发送的感知层数据，并对收集到的数据进行计算分析。

可选地，该实施例的车载网关12可以与车载传感器集群11采用无线或有线的方式进行连接，可以接收车载传感器集群11中的各传感器的第二监测数据，并对其进行处理，也即，对各传感器的监测数据进行第二级处理分析，从而得到第三监测数据。

地面管理平台13，与车载网关12相连接，用于接收第三监测数据，并基于第三监测数据对车辆的状态和/或参数进行监控。

在该实施例中，地面管理平台13也即云端地面管理平台，可以设置于远程任意适当位置，主要是由路由器、防火墙、数据服务器、专家知识库、客户端等组成，可以用于对车辆各项状态和安全参数进行实时在线监测和数据分析、决策及处理等。

在该实施例中，地面管理平台13可以与车载网关12通过4g/5g移动公网建立通讯连接，车载网关12可以将第三监测数据通过4g/5g移动公网上传至云端地面管理平台13，该地面管理平台13用于接收所有车辆的监测数据，可以对其进行第三级数据处理和大数据分析，并结合专家知识库和故障模型库，从而实现对车辆在运行全程中的连续、动态和智能实时监测的目的，而不再依赖地面5t设备的定点监测，从而可实现对车辆的实时监测、连续监测、动态监测和远程监测，解决了对铁路车辆进行监控效率低和不能实时监控的技术问题，达到了提高对车辆进行监控的效率和进行实时监控的技术效果。

下面对该实施例的上述系统进行进一步介绍。

可选地，该系统还包括：自发电装置，设置在车辆上，用于在车辆运行过程中，对车辆进行供电。

在相关技术中，由于应用在铁路的车辆采用不固定配属的运用模式，比如，铁路中的货车，其需要经常解编和重新编组，且铁路中的车辆一般无人值守，这些因素决定了铁路中的车辆长期以来并不具备发电和受电能力，从而制约了铁路车辆信息化和智能化发展。因而，相关技术中的车辆没有受电或发电能力，无车载智能化设备，使得车辆信息化管理水平低。

而该实施例的系统还包括自发电装置，其设置在车辆上，可以设置在车辆的转向架车轴端部，利用车辆在运行时车轴转动的机械能转化为电能，进而对车辆进行供电，避免了车辆没有受电或发电能力，无车载智能化设备，使得车辆信息化管理水平低。

可选地，自发电装置包括：定子，安装于相对车辆的转向架固定的承载鞍上；转子，安装于车辆的车轴端部，用于在车辆运行时随车辆的车轴一起旋转；蓄电池，用于在车辆停车期间为车辆的负载供电；电源管理模块，用于为车辆的负载提供额定电流和额定电压，且控制蓄电池充电或放电。

在该实施例中，自发电装置可以主要包括定子、转子、蓄电池和电源管理模块。其中，定子安装于相对车辆的转向架固定的承载鞍(或轴箱)；转子安装于车辆的车轴端部，可以在车辆运行时随车轴一起进行旋转；蓄电池可以在车辆停车期间为车辆的负载进行供电；该实施例的自发电装置还同时带有电源管理模块，该电源管理模块可以为车辆的负载提供额定电流和额定电压，同时可以管理控制蓄电池充进行放电，以保证向车辆供电的可靠性。

可选地，该实施例根据车辆的车载用电负载的功率需求，可以选择一个或多个轴端上安装上述自发电装置，以向车载网关和车载传感器集群提供可靠电能保证。

该实施例根据主型铁路货车转向架的外形结构和车辆限界，结合车载监测系统用电功率较小的特点，可以在车轴端部增设结构紧凑的小功率轴端发电装置，从而使得铁路货车可以实现自供电，也即，使其具备了自发电能力，从而为进一步的车辆信息化应用提供了良好的能源基础。

可选地，定子和转子在车轴转动时产生相对运动，相对运动用于为车载网关和车载传感器集群产生电能，且为蓄电池充电。

在该实施例中，当车辆的车轴转动时，自发电装置的定子和转子之间可以产生相对运动，进而通过相对运动产生电能，该电能一方面为车载网关和车载传感器集群等设备的正常工作提供电能，另一方面还为蓄电池充电，使得蓄电池可以在车辆停车期间为负载进行供电。

需要说明的是，该实施例采用在车辆的轴端设置自发电装置作为车载网关和传感器的电能来源，这是考虑到未来物联网技术发展和车辆状态传感器扩展的需要，必须提供足够的电能供给。但是，如果车载传感器的数量较少，结合低功耗设计，可以采用物联网一次性电池方案替代轴端设置的自发电装置，但显然电能保证能力弱于在轴端设置的自发电装置。另外，如果条件允许，该实施例还可以设置贯通列车的有线电缆，直接从机车取电也是可选的供电方案，虽然该方案简单易行，但需考虑车辆频繁解编是否影响使用，同时还应考虑强点传输的安全防护问题。

可选地，车载网关安装于车辆的端部漏斗下的地板上。

在该实施例中，车载网关可以设置在车辆上，可以根据车辆的结构特点将车载网关安装于车辆的端部漏斗下的地板上，以便于安装和后期检修维护。

可选地，该系统还包括：第一无线通信模块，连接于车载传感器集群与车载网关之间，用于进行车载传感器集群与车载网关之间的数据传输。

在该实施例中，车载传感器集群与车载网关之间还可以通过第一无线通信模块相连接，可选地，该实施例的第一无线通信模块可以采用基于扩频技术的lora通信技术构成无线局域网，从而使得车载传感器集群通过无线局域网将第二监测数据传输至车载网关，使得车载网关收集各传感器的第二监测数据，并对其进行第二级处理分析，得到第三监测数据。

可选地，该系统还包括：第二无线通信模块，连接于车载网关与地面管理平台之间，用于进行车载网关与地面管理平台之间的数据传输。

在该实施例中，车载网关与地面管理平台之间可以通过第二无线通信模块相连接，该第二无线通信模块可以通过4g/5g公网或卫星通讯将第三监测数据发送至地面管理平台，以实现地面管理平台对车辆的状态和安全进行实时监测、连续监测、动态远程监测的目的。

可选地，该系统还包括：移动终端，与车载网关相连接，用于接收车载网关发送的车辆的状态信息；和/或与地面管理平台相连接，用于接收地面管理平台发送的车辆的状态信息。

在该实施例中，移动终端可以设置于车辆装卸、列检等运用作业现场，可以在铁路沿线编组车站和装卸作业站设置若干移动终端，其可以从地面管理平台或车载网关获取车辆的状态信息，供现场作业人员及时获取实时车辆状态数据并及时处置，以用于指导现场人员及时处理相关业务，从而不再依赖地面5t设备的定点监测，可以实现对车辆的实时监测、连续监测、动态监测和远程监测的目的。

可选地，该实施例的车载网关可以通过蓝牙等近场无线通信技术将感知数据直接发送至现场作业人员手持的移动终端。

可选地，该实施例的系统还可以包括铁路货车车体、转向架、车钩缓冲装置、制动装置。

带有车载智能监测系统的车辆可以实现车辆运行性能和安全的在线实时监测，对保证车辆运行安全、缓解列检作业工作量、降低维护检修成本都具有重要作用。该实施例结合当前快速发展的物联网、无线通信等信息技术，提出了一种铁路车辆的监控系统，通过车载传感器集群设置在车辆中对车辆进行监测，从而得到第一监测数据，并对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据；通过车载网关与车载传感器集群相连接，接收第二监测数据，并将第二监测数据处理为第三监测数据；通过地面管理平台与车载网关相连接，用于接收第三监测数据，并基于第三监测数据对车辆的状态和/或参数进行监控，从而不再依赖地面5t设备的定点监测，可以实现对车辆的实时监测、连续监测、动态监测和远程监测的目的，解决了对铁路车辆进行监控效率低和不能实时监控的技术问题，达到了提高对车辆进行监控的效率和进行实时监控的技术效果。

实施例2

根据本发明实施例，提供了一种铁路车辆的监控方法的实施例，需要说明的是，该实施例的铁路车辆的监控方法可以由本发明实施例的铁路车辆的监控系统执行，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图2是根据本发明实施例的一种铁路车辆的监控方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤s202，通过车载传感器集群对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，并对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据。

在本发明上述步骤s202提供的技术方案中，车载传感器集群可以设置在车辆的关键部位上，可以包括但不限于车辆轴承温度传感器，制动缸行程传感器，车钩载荷传感器，货车载重传感器，转向架振动传感器，车体振动传感器，列车管压力传感器，底门锁闭状态传感器，顶盖开闭状态传感器，车厢温度/湿度传感器。

可选地，该实施例的车载传感器集群中的传感器可以集成传感、存储、计算、分析功能，可以用于对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，并且对第一监测数据进行预处理，比如，对第一监测数据进行智能过滤和初步处理，从而得到第二监测数据。

步骤s204，将第二监测数据发送至车载网关，其中，第二监测数据由车载网关处理为第三监测数据，第三监测数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对车辆的状态和/或参数进行监控。

在本发明上述步骤s204提供的技术方案中，在对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据之后，可以将第二监测数据发送至车载网关，可以通过车辆内部局域网将上述第二监测数据汇集至车载网关，该车载网关是车载传感器集群中所有传感器的数据采集和处理中心，用于收集各传感器发送的感知层数据，并对收集到的数据进行计算分析。

可选地，该实施例的车载网关可以与车载传感器集群采用无线或有线的方式进行连接，可以接收车载传感器集群中的各传感器的第二监测数据，并对其进行处理，也即，对各传感器的监测数据进行第二级处理分析，从而得到第三监测数据，车载网关可以将上述第三监测数据通过4g/5g移动公网上传至云端地面管理平台，该地面管理平台13用于接收所有车辆的监测数据，可以对其进行第三级数据处理和大数据分析，并结合专家知识库和故障模型库，从而实现对车辆在运行全程中的连续、动态和智能实时监测的目的。

通过本申请上述步骤s202至步骤s204，通过车载传感器集群对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，并对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据；将第二监测数据发送至车载网关，其中，第二监测数据由车载网关处理为第三监测数据，第三监测数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对车辆的状态和/或参数进行监控。也就是说，该实施例采用车载传感器集群感知车辆的第一监测数据，并对其进行处理，将处理得到的第二监测数据汇集至车载网关，车载网关再将处理得到的第三监测数据发送至地面管理平台以对车辆进行监控，从而不再依赖地面5t设备的定点监测，可实现实时监测、连续监测、动态监测和远程监测的目的，解决了对铁路车辆进行监控效率低和不能实时监控的技术问题，达到了提高对车辆进行监控的效率和进行实时监控的技术效果。

下面对该实施例的上述方法进行进一步介绍。

作为一种可选的实施方式，在车辆运行过程中，通过自发电装置对车辆进行供电。

在相关技术中，由于应用在铁路的车辆采用不固定配属的运用模式，其需要经常解编和重新编组，且铁路中的车辆一般无人值守，这些因素决定了铁路中的车辆长期以来并不具备发电和受电能力，从而制约了铁路车辆信息化和智能化发展。因而，相关技术中的车辆没有受电或发电能力，无车载智能化设备，车辆信息化管理水平低。

而该实施例在车辆运行过程中，通过自发电装置对车辆进行供电，其中，自发电装置设置在车辆上，可以设置在车辆的转向架车轴端部，利用车辆在运行时车轴转动的机械能转化为电能，进而对车辆进行供电。

作为一种可选的实施方式，在车辆的车轴转动时，自发电装置的定子和转子之间产生相对运动，相对运动用于至少为车载网关和车载传感器集群产生电能。

在该实施例中，当车辆的车轴转动时，自发电装置的定子和转子之间可以产生相对运动，进而通过相对运动产生电能，该电能一方面为车载网关和车载传感器集群等设备的正常工作提供电能，另一方面还可以为自发电装置的蓄电池充电，进而使得蓄电池可以在车辆停车期间为车辆的负载进行供电，其中，蓄电池可以由自发电装置的电源管理模块进行放电，电源管理模块可以为车辆的负载提供额定电流和额定电压，以保证向车辆供电的可靠性。

在该实施例中，可以根据主型铁路货车转向架的外形结构和车辆限界，结合车载监测系统用电功率较小的特点，可以在车轴端部增设结构紧凑的小功率轴端发电装置，从而使得铁路货车可以实现自供电，也即，使其具备了自发电能力，从而为进一步的车辆信息化应用提供了良好的能源基础。

作为一种可选的实施方式，通过车载传感器集群对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，包括：通过车载传感器集群对车辆进行状态监测和/或安全参数监测，得到第一监测数据。

在该实施例中，第一监测数据可以包括车辆的状态数据和车辆的安全监测数据。在实现通过车载传感器集群对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据时，可以是通过车载传感器集群对车辆进行状态检测，得到车辆的状态数据，还可以是对车辆进行安全监测，得到车辆的安全监测数据，该安全监测数据可以包括车辆的安全性能参数。

作为一种可选的实施方式，步骤s202，对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据，包括：对第一监测数据进行过滤处理，得到第二监测数据。

在该实施例中，在实现对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据时，可以是对第一监测数据进行智能过滤处理，比如，过滤掉第一监测数据中的噪声数据，或者过滤掉不需要车载网关进行处理的数据等，在对其进行初步处理后得到第二监测数据。

作为一种可选的实施方式，第三监测数据用于确定车辆的状态信息，状态信息由车载网关发送至地面管理平台或移动终端。

在该实施例中，移动终端可以设置于车辆装卸、列检等运用作业现场，可以在铁路沿线编组车站和装卸作业站设置若干移动终端。第三监测数据用于确定车辆的状态信息，可以由车载网关将车辆的状态信息发送至上述移动终端或地面管理平台，从而供现场作业人员及时地获取实时车辆状态数据并及时处置，以用于指导现场人员及时处理相关业务，也可以使地面管理平台对车辆的状态进行监控，从而不再依赖地面5t设备的定点监测，可以实现对车辆的实时监测、连续监测、动态监测和远程监测的目的。

可选地，该实施例的车辆的状态信息可以由车载网关通过蓝牙等近场无线通信技术直接发送至现场作业人员手持的移动终端。

作为一种可选的实施方式，该方法还包括：响应目标操作指令，增加或删除车载传感器集群中的传感器。

在该实施中，由于采用车载传感器对车辆进行监测，可以根据具体车辆的需求来从车载传感器集群中增加或减少传感器，从而克服了地面5t设备监控参数和设备型式固定不变的缺点，以适应当前重载、快捷和多式联运货车多种新的监测需求需要，实现车辆状态参数的定制化和柔性化，性能监测可设计性强的目的。

该实施例通过上述方法可以实现铁路货车自供电，为车辆信息化提供基础，根据主型铁路货车转向架的外形结构和车辆限界，结合车载监测系统用电功率较小的特点，可以在车轴端部增设结构紧凑的小功率轴端发电装置，使铁路货车具备了自发电能力，为进一步的车辆信息化应用提供了良好的能源基础；该实施例还可以实现车辆状态和安全监测的实时监测、连续监测、动态远程监测，该实施例采用传感器对车辆进行监测，可以通过车辆内部局域网将数据汇集至车载网关，各车辆车载网关再通过移动公网将车辆的监测数据发送至地面管理平台或现场移动终端，不再依赖地面5t设备的定点监测，可实现实时监测、连续监测、动态监测和远程监测；该实施例的车辆状态监测能力扩展性强，由于该实施例采用车载传感器对车辆进行监测，可以根据车辆的具体需求增加或减少监测传感器，从而克服了地面5t设备监控参数固定不变的缺点，实现车辆状态参数的定制化和柔性化，性能监测可设计性强，解决了对铁路车辆进行监控效率低和不能实时监控的技术问题，达到了提高对车辆进行监控的效率和进行实时监控的技术效果。

实施例3

下面对该实施例的上述优选实施方式进行进一步举例介绍。

在相关技术中，在对铁路车辆进行监测时，车辆的智能性体现在通过射频识别技术(rfid)自动识别货物类型和数量；另外，相关技术中的智能化车辆虽然带有车载监控系统，但是其传感器类型、系统组成、工作原理与本方案不同，该实施例从传感器设置、车载网关、通信方式、地面管理平台、移动终端等方面提出了智能铁路货车的解决方案。

铁路货车通常以通用机械技术为主，通过地面5t设备实现车辆运行性能和安全监测，但是由于5t系统的监测设备只能在铁路沿线定点布置，如果相隔距离一般为数十公里，则在区间内无监测能力，从而存在较长时间和距离的监测盲区。因此5t系统实现的是间断性监测，可能因车辆运行故障或异常情况不能及时预警而发生安全事故。此外，5t系统监测服务面向全路车辆，主要监测各型车辆通用的安全性能参数，而对当前重载、快捷、冷链和多式联运等新型货车的特殊监测需求难以实现定制式监测。

由于铁路货车采用不固定配属的运用模式，货运列车需要经常解编和重新编组，并且铁路货车一般无人值守，这些因素就决定了铁路货车长期以来不具备发电和受电能力，从而制约了铁路货车信息化和智能化发展。随着物联网、大数据、云计算等信息技术的快速发展，新一代信息化技术正在与轨道交通装备技术深度融合，引发铁路货车智能化的发展趋势。

带有车载智能监测系统的智能铁路货车可实现车辆运行性能和安全的在线实时监测，对保证车辆运行安全、缓解列检作业工作量、降低维护检修成本都具有重要作用，该实施例可以结合当前快速发展的物联网、无线通信等信息技术，提出了一种智能化铁路货车技术方案。

在相关技术中，各型铁路货车，比如，敞车、棚车、平车、罐车、漏斗车等各型通用和专用铁路货车约80万辆，虽然数量大、品种多，但除极少量特种车和冷藏车因运输特殊货物必须从机车受电或自带柴油发电机组之外，绝大部分铁路货车不具备自发电能力或受电条件，基本没有车载信息化设备，其主要依靠铁路沿线定点设置的5t设备实现车辆运行状态和安全监测。

由上述可知，相关技术主要存在以下缺点：车辆没有受电或发电能力，无车载智能化设备，车辆信息化管理水平低；依靠地面5t设备定点进行车辆运行状态和安全监测，不能实现连续监测、动态监测和实时监测；监测参数和设备型式固化，不适应当前重载、快捷和多式联运货车多种新的监测需求需要。

该实施例解决的技术问题可以克服既有铁路货车只能通过5t设备进行定点运行状态和安全监测的缺点，根据具体车型和承运货物需求，实现铁路货车运行状态和安全监测的连续监测、动态监测、实时监测，从而保证铁路货车的运用安全，降低运用、维护和检修成本。

该实施例的铁路车辆的监控系统由铁路货车车体、转向架、车钩缓冲装置、制动装置、自发电装置、车载传感器、车载网关、移动终端和地面管理平台组成，其中车体、转向架、车钩缓冲装置、制动装置是传统铁路货车的基本组成部分。

图3是根据本发明实施例的另一种铁路车辆的监控系统的示意图。如图3所示，该铁路车辆的监控系统可以包括：车载传感器集群31、自发电装置32、铁路货车33、车载网关34、地面管理平台35和移动终端36。

其中，该实施例的车载传感器集群可以包括车辆轴承温度传感器、底门锁闭状态传感器、列车管压力传感器、振动传感器、顶盖开闭状态传感器、制动缸行程传感器、货车载重传感器、车内温度/湿度传感器、车钩载荷传感器等。

下面对该实施例的自发电装置进行进一步介绍。

图4是根据本发明实施例的一种自发电装置的示意图。如图4所示，在转向架车轴端部设置轴驱自发电装置，利用车辆运行时车轴转动的机械能转化为电能。自发电装置可以包括：定子41、转子42、转向架对43、承载鞍(或轴箱)44、定子连接螺栓45、转子连接螺栓46。

在该实施例中，转子42安装于车轴端部，车辆运行时随车轴一起旋转，定子41安装于相对转向架对43固定的承载鞍44。车轴转动时，定子41、转子42之间产生相对运动产生电能，一方面为车载网关和传感器等设备工作提供电能，另一方面可以为蓄电池充电，蓄电池可在车辆停车期间为负载供电。

可选地，该实施例的自发电装置可以同时带有电源管理模块，为车辆的负载提供额定电流和电压，同时管理控制蓄电池充放电，从而保证供电系统的可靠性。

下面对该实施例的车载传感器进行进一步介绍。

根据通用铁路货车和重载、快捷、冷藏、多式联运等专用铁路货车对车辆性能和安全监测的具体要求，该实施例可以在车辆关键部件布设相应传感器，可以包括但不限于车辆轴承温度传感器、振动传感器、列车管压力传感器、制动缸行程传感器、车钩载荷传感器、货车载重传感器、底门锁闭状态传感器、顶盖开闭状态传感器、车厢温度/湿度传感器等，从而形成用于对车辆性能和安全进行监测的车载传感器集群。可选地，该实施例的各传感器为基于微机电技术的数字一体式传感器，可以采用无线方式或有线方式与车载网关连接，可以集成传感、存储、计算、分析功能，可以进行监测数据智能预处理并向车载网关发送数据。

下面对该实施例的车载网关进行进一步介绍。

在该实施例中，车载网关是车辆所有传感器的数据采集和处理中心，用于收集各传感器发送的感知层数据，进行数据计算分析，可以将车辆各项性能数据通过4g/5g公网或卫星通讯发送至云端地面管理平台，或者通过蓝牙等近场无线通信技术将感知数据直接发送至现场作业人员手持的移动终端。

下面对该实施例的地面管理平台进行进一步介绍。

在该实施例中，地面管理平台设置于远程任意适当位置，主要由路由器、防火墙、数据服务器、专家知识库、客户端等组成，用于对车辆各项状态和安全性能参数进行实时在线监测和数据分析、决策以及处理等。

下面对该实施例的移动终端进行进一步介绍。

该实施例的移动终端可以设置于车辆装卸、列检等运用作业现场，可从地面管理平台或车载网关获取车辆状态信息，用于指导现场人员及时处理相关业务。

图5是根据本发明实施例的一种车载网关和传感器安装的示意图。以煤炭漏斗车为例，如图5所示，该实施例的方案在实施时，可以在车体上设置车体振动传感器51、52，转向架振动传感器31、32、列车管压力传感器4、制动缸行程传感器21、22、底门锁闭状态传感器61、62、63、顶盖开闭状态传感器7等车辆状态和安全监测传感器。上述各传感器均可以采用基于mems技术的全数字一体化传感器，可以将感知元件、cpu、存储器、供电模块、通讯模块集成封装于同一壳体内。

图5所示的转向架振动传感器31、32可以为图6所示的结构。其中，图6是根据本发明实施例的一种转向架振动传感器的示意图。

该实施例的车载网关可以根据车辆结构特点安装于端部漏斗下的地板之上，从而便于安装和检修维护。

图7是根据本发明实施例的一种在车辆的轴端安装自发电装置的示意图。如图7所示，包括：转向架振动传感器71、电源管理模块72、蓄电池73、电缆74和轴端发电机75。该实施例的车辆的车载可以用电负载的功率需求，可以选择一个或多个轴端安装自发电装置，从而为车载网关和车载传感器集群提供可靠电能保证。在该实施例中，自发电装置同时带有电源管理模块72，从而为本车负载提供额定电流和额定电压，同时管理控制蓄电池73充放电，以保证供电系统的可靠性。

图8是根据本发明实施例的一种车载智能监测系统工作过程的示意图。如图8所示，车辆中的车载传感器集群81(示出了一个车辆的车载传感器集群，但其它车辆也具有车载传感器集群)与车载网关82采用基于扩频技术的lora通信技术构成无线局域网，各传感器监测数据经该传感器智能过滤和初步处理后，通过无线传输发送至车载网关82，车载网关收集各传感器监测数据，进行第二级处理分析，将得到的必要数据通过4g/5g移动公网上传至云端地面管理平台83，地面管理平台负责接收所有列车的运行状态和安全监测数据，进行第三级数据处理和大数据分析，结合专家知识库和故障模型库，实现列车运行全程中对车辆运行状态和安全监测的连续、动态和智能实时监测。

在该实施例中，地面管理平台83可以根据需要可设与远程任意适当位置，同时在铁路沿线编组车站和装卸作业站设置若干移动终端84，供现场作业人员及时获取实时车辆状态数据并及时处置。可选地，该实施例可以通过蓝牙等近场无线通信技术将感知数据直接发送至现场作业人员手持的移动终端。

该实施例通过上述方案可以实现如下技术效果：

(1)实现铁路货车自供电，为车辆信息化提供基础。

根据主型铁路货车转向架的外形结构和车辆限界，结合车载监测系统用电功率较小的特点，在车轴端部增设结构紧凑的小功率轴端发电装置，从而使得铁路货车具备了自发电能力，为进一步的车辆信息化应用提供了良好的能源基础。

(2)实现车辆状态和安全监测的实时监测、连续监测、动态远程监测。

该实施例采用车载传感器对车辆进行监测，通过车辆内部局域网将数据汇集至车载网关，各车辆车载网关再通过移动公网将本车车辆状态和安全监测数据发送至地面管理平台或现场移动终端，从而不再依赖地面5t设备的定点监测，可实现实时监测、连续监测、动态监测和远程监测。

(3)车辆状态监测能力扩展性强

由于该实施例可以采用车载传感器对车辆的状态和性能参数进行监测，可以根据具体车辆需求增加或减少监测传感器，从而克服了地面5t设备监控参数固定不变的缺点，实现车辆状态参数的定制化和柔性化，性能监测可设计性强。

需要说明的是，该实施例采用轴端发电装置作为车载网关和传感器的电能来源，这是考虑到未来物联网技术发展和车辆状态传感器扩展需要，必须提供足够的电能供给。但是，如果车载传感器数量较少，结合低功耗设计，可以采用物联网一次性电池方案替代轴端发电装置，但是显然电能保证能力弱于车载轴端发电装置。另外，如果条件允许，则设置贯通列车的有线电缆，直接从机车取电也是可选的供电方案，虽然该方案简单易行，但仍然需考虑车辆频繁解编是否影响使用，同时还应考虑强点传输的安全防护问题。

实施例4

本发明实施例还提供了一种铁路车辆的监控装置。需要说明的是，该实施例的铁路车辆的监控装置可以用于执行本发明实施例的铁路车辆的监控方法。

图9是根据本发明实施例的一种铁路车辆的监控装置的示意图。如图9所示，该铁路车辆的监控装置90可以包括：监测单元91和发送单元92。

监测单元91，用于通过车载传感器集群对车辆的状态和/或参数进行监测，得到第一监测数据，并对第一监测数据进行预处理，得到第二监测数据。

发送单元92，用于将第二监测数据发送至车载网关，其中，第二监测数据由车载网关处理为第三监测数据，第三监测数据由车载网关发送至地面管理平台，用于使地面管理平台对车辆的状态和/或参数进行监控。

该实施例的铁路车辆的监控装置，采用车载传感器集群感知车辆的第一监测数据，并对其进行处理，将处理得到的第二监测数据汇集至车载网关，车载网关再将处理得到的第三监测数据发送至地面管理平台以对车辆进行监控，从而不再依赖地面5t设备的定点监测，可实现实时监测、连续监测、动态监测和远程监测的目的，解决了对铁路车辆进行监控效率低和不能实时监控的技术问题，达到了提高对车辆进行监控的效率和进行实时监控的技术效果。

实施例5

根据本发明实施例，还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序被处理器运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行本发明实施例1的铁路车辆的监控方法。

实施例6

根据本发明实施例，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行实施例1中所述的铁路车辆的监控方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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