[发明专利]基于煤炭装车系统的铁路货车运行安全与故障预警系统

权利要求书

1.基于煤炭装车系统的铁路货车运行安全与故障预警系统，包括数据采集模块、数据库、智能决策控制层、边缘感控节点和智能应用层；其特征在于，所述数据采集模块用于采集煤炭装车系统内设备及铁路货车的运行状态数据并上传至数据库；

所述边缘感控节点包括感知单元、声光报警器、主控制单元和有线通信单元；所述感知单元用于实时采集安全警戒装车区域内感知数据并将其传输至主控制单元；所述主控制单元用于将接收到的感知数据通过有线通信单元传输至数据库，同时对其进行实时分析以得到分析结果；通过有线通信单元接收智能决策控制层发送的报警器启动指令，根据报警器启动指令和分析结果并控制声光报警器进行人员预警；

所述智能决策控制层用于对感知数据和设备及铁路货车的运行状态数据进行分析以生成控制指令数据，将控制指令数据发送至数据库存储，同时通过数据库发送至主控制单元；

所述智能应用层用于通过人机交互界面实时显示数据库内感知数据、设备及铁路货车的运行状态数据以及控制指令数据，并将工作人员对感知数据、设备及铁路货车的运行状态数据以及控制指令数据的更改和确认发送至智能决策控制层；

所述主控制单元包括人员入侵分析模块和人员警告智能控制模块；所述人员入侵分析模块用于对感知数据进行人员识别，当识别出安全警戒装车区域视频数据或安全警戒装车区域红外线信号数据中有人员时，生成人员预警信令并发送至人员警告智能控制模块；

人员警告智能控制模块用于接收人员预警信令并进行人员预警，具体预警过程为：将人员在安全警戒装车区域的位置与声光报警器的位置进行位置距离计算得到警达间距，同时获取声光报警器所处位置的当前光照强度；将人员在安全警戒装车区域的时长、人员数量和警达间距进行归一化处理得到预警声量值；设定声光报警器的预警声音包括若干个警报声量，每个警报声量对应一个预设值范围；将预警声量值与所有的预设值范围进行匹配，当预警声量值在预设值范围内时，将该预设值范围对应的警报声量标记为控制声量；

设定声光报警器的报警亮度包括若干个亮度等级，每个亮度等级对应一个预设亮度范围；将声光报警器所处位置的当前光照强度与预设亮度范围进行匹配以得到对应的亮度等级，将该亮度等级对应的报警亮度并标记为控制亮度；

人员警告智能控制模块根据控制声量和控制亮度控制声光报警器进行人员预警，使得声光报警器的警报声量与控制声量对应的声量大小一致，同时声光报警器的报警亮度与控制亮度一致。

2.根据权利要求1所述的基于煤炭装车系统的铁路货车运行安全与故障预警系统，其特征在于，所述感知单元包括摄像检测模组和红外检测模组，摄像检测模组用于实时采集安全警戒装车区域视频数据；红外检测模组用于实时采集安全警戒装车区域红外线信号数据。

3.根据权利要求1所述的基于煤炭装车系统的铁路货车运行安全与故障预警系统，其特征在于，所述智能决策控制层内包括数据分配模块；数据分配模块用于统计感知数据和设备及铁路货车的运行状态数据的数据量；当数据量大于设定数据量阈值时，智能决策控制层将超出数据量阈值的感知数据和设备及铁路货车的运行状态数据标记为待分配数据，将待分配数据分配若干等份的分支数据；获取所有的注册终端，根据分支数据对注册终端筛选，将处理类型与分支数据一致的注册终端标记为初选终端；获取初选终端的终端参数；其中终端参数包括据效值JX1、端基值JX2和待据量J，X3；对终端参数进行归一化处理，利用公式JY＝JX1×KS1+JX2×KS2-JX3×KS3以得到初选终端的据优值JY，其中，KS1、KS2和KS3均为预设权重因子；对终端参数进行归一化处理以得到初选终端的据优值；将分支数据发送至据优值最大的初选终端内进行数据分析，同时该初选终端的待据量增加一；据优值最大的初选终端接收到分支数据后，对分支数据进行分析以生成对应的控制指令数据并反馈给智能决策控制层，同时该初选终端的待据量减少一；

所述智能决策控制层内还包括端值分析模块；

所述端值分析模块用于对注册终端的终端信息进行分析以得到注册终端的端基值并将端基值发送至数据库内存储；具体分析过程为：

向注册终端发送速测信令以获取注册终端的上传速率和下载速率数据，对上传速率和下载速率数据进行分析以得到注册终端的数据上传速率均值和下载速率均值；将注册终端的位置与智能决策控制层的位置进行距离差计算得到传输间距；设定所有电脑终端的型号均对应一个预设终端型号值，将注册终端的型号与所有电脑终端的型号进行匹配以得到对应的预设终端型号值；将上传速率均值、下载速率均值、传输间距和预设终端型号值进行归一化处理并取四者归一化处理后的数值，将四个数值分别标记为XZ1、XZ2、XZ3、XZ4；利用公式得到注册终端的端基值JX2；其中，b1、b2、b3和b4均为预设权重因子；

所述智能决策控制层还包括据效分析模块，据效分析模块用于采集初选终端接收分支数据的时刻一以及反馈控制指令数据的时刻二和初选终端接收到分支数据的总次数并进行分析，将时刻一与时刻二进行时间差计算以得到初选终端的单次处理时长，提取单次处理时长的数值并标记为dtt，代入公式得到单次处理值TF，将初选终端的所有单次处理值进行求和并取均值得到处理均值并标记为TZ1；将初选终端接收到分支数据的总次数标记为TZ2；将处理均值和总次数进行归一化处理并取数值，利用公式JX1＝TZ1×1.3+TZ2×0.6得到初选终端的据效值JX1；并将据效值JX1发送至数据库内存储，当初选终端为初始注册时，据效值和待据量取值为零。