一种物联网轨道车辆智慧空调系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及物联网技术领域，尤其是一种物联网轨道车辆智慧空调系统及其控制方法。


背景技术：

2.物联网是新一代信息技术的重要组成部分，能过智能感知、识别技术与云计算等通信感知技术，应用并改变人类的生活和出行方式。但是，目前的轨道车辆空调系统发生异常只能通过人的感官或本地控制器判断并显示，运维和检修人员不易察觉，难以对空调系统进行智能运维。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供一种简单实用，模块化的物联网轨道车辆智慧空调系统及其控制方法。
4.一方面，本发明提供了一种物联网轨道车辆智慧空调系统，所述系统包括轨道车辆空调系统物联网硬件平台、轨道车辆空调系统物联网智慧运维平台；所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台与所述轨道车辆空调系统物联网智慧运维平台通过网络进行连接，所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台包括采集传输模块和本地控制模块，所述轨道车辆空调系统物联网智慧运维平台包括远程控制模块；
5.其中，所述采集传输模块，用于采集空调运行状态信息上传至所述本地控制模块，并接收所述远程控制模块下发的控制指令对空调设备进行控制；
6.所述本地控制模块，用于建立数据传输通信协议，根据所述数据传输通信协议将所述空调运行状态信息封装成数据流上传到远程控制模块；
7.所述远程控制模块，用于存储所述数据流，根据所述数据流进行故障预测，将输出的预测结果作为控制指令下发至所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台。
8.可选地，所述采集传输模块包括传感器和空调控制器；
9.其中，所述传感器，用于采集空调运行状态信息；
10.所述空调控制器，用于控制空调设备。
11.可选地，所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台包括远程数据传输模块；
12.其中，所述远程数据传输模块，用于通过互联网接入指定的数据库和服务器，与所述远程控制模块进行数据交互。
13.可选地，所述远程控制模块包括空调数据库；
14.其中，所述空调数据库采用数据服务器和文件服务器进行数据管理。
15.可选地，所述远程控制模块包括空调大数据学习库；
16.其中，所述空调大数据学习库，用于建立故障诊断模型，将所述故障诊断模型输出的预测结果作为控制指令下发至所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台。
17.另一方面，本发明实施例提供了一种控制方法，应用于如前面所述的一种物联网
轨道车辆智慧空调系统，包括：
18.通过采集传输模块采集空调运行状态信息上传至本地控制模块，并接收远程控制模块下发的控制指令对空调设备进行；
19.通过本地控制模块建立数据传输通信协议，根据所述数据传输通信协议将所述空调运行状态信息封装成数据流上传到远程控制模块；
20.通过远程控制模块存储所述数据流，根据所述数据流进行故障预测，将输出的预测结果作为控制指令下发至轨道车辆空调系统物联网硬件平台。
21.可选地，所述采集传输模块采集空调运行状态信息上传至本地控制模块，包括：
22.所述采集传输模块包括传感器和空调控制器；
23.通过所述传感器采集空调运行状态信息；
24.将所述空调运行状态信息以硬线或通信的方式接入所述空调控制器进行逻辑分析和处理，上传至本地控制模块。
25.可选地，所述通过本地控制模块建立数据传输通信协议，包括：
26.通过所述本地控制模块获取列车车辆数据和空调数据；
27.根据数据封装格式对所述列车车辆数据和所述空调数据进行数据封装，确定数据传输通信协议；
28.所述数据封装格式包括数据信息表头和数据正文，所述数据正文包括车辆地址信息、空调地址信息、控制指令和加密算法。
29.可选地，所述根据所述数据流进行故障预测，包括：
30.建立数据集和基础模型；
31.从所述数据集中随机挑选一部分故障数据作为训练数据输入所述基础模型进行训练，确定预训练预测模型；
32.从所述数据集中选择另一部分数据作为测试数据输入所述预训练预测模型进行数据检测，输出预测标签；
33.获取真实数据标签；
34.将所述预测标签与所述真实数据标签进行比对，计算出故障检测正确率和虚警率；
35.根据所述故障检测正确率和虚警率对所述预训练预测模型进行参数更新，确定故障检测模型；
36.将所述数据流输入所述故障检测模型进行故障预测。
37.另一方面，本发明实施例还公开了一种电子设备，包括处理器以及存储器；
38.所述存储器用于存储程序；
39.所述处理器执行所述程序实现如前面所述的方法。
40.另一方面，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的方法。
41.另一方面，本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的方法。
42.本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明实施例一种物联网轨道车辆智慧空调系统包括轨道车辆空调系统物联网硬件平台、轨道车辆空调系统物联网智慧运维平台；所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台与所述轨道车辆空调系统物联网智慧运维平台通过网络进行连接，所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台包括采集传输模块和本地控制模块，所述轨道车辆空调系统物联网智慧运维平台包括远程控制模块；本发明通过远程控制模块，用于存储所述数据流，根据所述数据流进行故障预测，将输出的预测结果作为控制指令下发至所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台，能够远程监测车辆空调运行状态，对空调系统进行智能运维，减少了运维成本。
附图说明
43.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明实施例的一种物联网轨道车辆智慧空调系统结构图；
45.图2为本发明实施例的一种物联网轨道车辆智慧空调系统控制方法流程图。
具体实施方式
46.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
47.参照图1，本发明实施例提供了一种物联网轨道车辆智慧空调系统，所述系统包括轨道车辆空调系统物联网硬件平台、轨道车辆空调系统物联网智慧运维平台；所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台与所述轨道车辆空调系统物联网智慧运维平台通过网络进行连接，所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台包括采集传输模块和本地控制模块，所述轨道车辆空调系统物联网智慧运维平台包括远程控制模块；
48.其中，所述采集传输模块，用于采集空调运行状态信息上传至所述本地控制模块，并接收所述远程控制模块下发的控制指令对空调设备进行控制；
49.所述本地控制模块，用于建立数据传输通信协议，根据所述数据传输通信协议将所述空调运行状态信息封装成数据流上传到远程控制模块；
50.所述远程控制模块，用于存储所述数据流，根据所述数据流进行故障预测，将输出的预测结果作为控制指令下发至所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台。
51.其中，本发明实施例一种系统包括轨道车辆空调系统物联网硬件平台和轨道车辆空调系统物联网智慧运维平台，通过物联网硬件与软件平台的结合，实现空调系统的实时监控、大数据云集中计算和分散控制、智能运维等功能。具体地，本实施例通过在空调系统内部安装压力传感器、温度传感器、压差传感器、电流传感器、co2传感器等来采集空调运行状态信息；通过风机、压缩机、变频器、风阀执行器等执行远程的控制指令；所有信号以硬线或通信的方式接入空调控制器进行逻辑分析和处理；空调控制器可以通过rs485通信协议、rs232通信协议、can(控制器域网)、以太网等方式与dtu(远程数据传输模块)、物联网网关
等建立连接。
52.进一步作为优选的实施方式，所述采集传输模块包括传感器和空调控制器；
53.其中，所述传感器，用于采集空调运行状态信息；
54.所述空调控制器，用于控制空调设备。
55.具体地，本发明实施例采集传输模块包括传感器和空调控制器，传感器包括压力传感器、温度传感器、压差传感器、电流传感器、co2传感器，用于采集空调运行状态信息；空调控制器可以通过rs485通信协议、rs232通信协议、can(控制器域网)、以太网等方式与dtu(远程数据传输模块)、物联网网关等建立连接。
56.进一步作为优选的实施方式，所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台包括远程数据传输模块；
57.其中，所述远程数据传输模块，用于通过互联网接入指定的数据库和服务器，与所述远程控制模块进行数据交互。
58.具体地，远程数据传输模块通过互联网接入指定的数据库和服务器，服务器可布置在pc机远程端，在平台上进行数据处理和远程控制与空调系统进行数据交互。
59.进一步作为优选的实施方式，所述远程控制模块包括空调数据库；
60.其中，所述空调数据库采用数据服务器和文件服务器进行数据管理。
61.具体地，本实施例中空调数据库的数据存储方式采用mysql数据服务器以及ftp文件服务器进行数据管理，以表管理方式，根据空调id，车厢ip等建立数据表格，提供数据空调数据属性分类，数据检索，排序，组合数据管理，时间标记数据查询等，作为后期数据挖掘的基础。本实施例可采用c/s(客户机/服务器)方式，通过数据服务器对进行实时数据采集以及空调状态监控；还可采用b/s(浏览器/服务器)方式，通过转存数据服务器数据至空调数据中心服务器，搭建web服务器，应用服务器等，可通过桌面浏览器，移动客户端浏览器实现空调状态查询，空调设备运行预警等。
62.进一步作为优选的实施方式，所述远程控制模块包括空调大数据学习库；
63.其中，所述空调大数据学习库，用于建立故障诊断模型，将所述故障诊断模型输出的预测结果作为控制指令下发至所述轨道车辆空调系统物联网硬件平台。
64.具体地，基于空调系统原理本身形成自学习自训练机制，选择好特征变量，建立数据集，从数据集中随机挑选80％的故障数据作为训练数据，并建立基础模型，达到设定精度输出故障诊断模型，余下的20％数据作为测试数据，故障诊断模型对测试数据进行检测，输出预测标签，并与真实的数据标签进行比对，进而计算出故障检测正确率和虚警率，随着运行时间的累积，学习库的学习能力不断增加和壮大，并将输出的控制结果下发至特定的空调系统中参与控制。
65.参照图2，本发明实施例提供了一种控制方法，应用于如前面所述的一种物联网轨道车辆智慧空调系统，包括：
66.s101、通过采集传输模块采集空调运行状态信息上传至本地控制模块，并接收远程控制模块下发的控制指令对空调设备进行控制；
67.s102、通过本地控制模块建立数据传输通信协议，根据所述数据传输通信协议将所述空调运行状态信息封装成数据流上传到远程控制模块；
68.s103、通过远程控制模块存储所述数据流，根据所述数据流进行故障预测，将输出
的预测结果作为控制指令下发至轨道车辆空调系统物联网硬件平台。
69.其中，本发明实施例一种控制方法，应用于如前面所述的一种物联网轨道车辆智慧空调系统，具体控制方法在上述实施例中已经提及，在此不做重复赘述。
70.进一步作为优选的实施方式，所述采集传输模块采集空调运行状态信息上传至本地控制模块，包括：
71.所述采集传输模块包括传感器和空调控制器；
72.通过所述传感器采集空调运行状态信息；
73.将所述空调运行状态信息以硬线或通信的方式接入所述空调控制器进行逻辑分析和处理，上传至本地控制模块。
74.进一步作为优选的实施方式，所述通过本地控制模块建立数据传输通信协议，包括：
75.通过所述本地控制模块获取列车车辆数据和空调数据；
76.根据数据封装格式对所述列车车辆数据和所述空调数据进行数据封装，确定数据传输通信协议；
77.所述数据封装格式包括数据信息表头和数据正文，所述数据正文包括车辆地址信息、空调地址信息、控制指令和加密算法。
78.具体地，本发明实施例建立数据传输通信协议，形成特定的数据流，同时加入当网络异常时，在本地进行缓存，网络正常后，将缓存数据再次上传机制。数据封装格式包括数据信息表头和数据正文，所述数据正文包括车辆地址信息、空调地址信息、控制指令和加密算法。其中，数据正文的格式为四字节的帧头、一字节的指令长度、一字节的控制字，一字节的扩展控制字，不包括两个异或校验码和两个结束符长度的数据帧。数据的上传与下发通过指令进行识别，该指令为内部定义的标识符，并对不同的标识符，进行相应的数据流响应。
79.进一步作为优选的实施方式，所述根据所述数据流进行故障预测，包括：
80.建立数据集和基础模型；
81.从所述数据集中随机挑选一部分故障数据作为训练数据输入所述基础模型进行训练，确定预训练预测模型；
82.从所述数据集中选择另一部分数据作为测试数据输入所述预训练预测模型进行数据检测，输出预测标签；
83.获取真实数据标签；
84.将所述预测标签与所述真实数据标签进行比对，计算出故障检测正确率和虚警率；
85.根据所述故障检测正确率和虚警率对所述预训练预测模型进行参数更新，确定故障检测模型；
86.将所述数据流输入所述故障检测模型进行故障预测。
87.在本发明实施例一种实施方式中，通过本地控制模块对空调个体的注册以及状态查询功能；通过配置数据传输单元或物联网关服务端口号、本控控制模块与该数据传输单元或物联网关进行连接，连接成功后，将该数据传输单元或物联网关映射成具体空调并添加到所归属线路、归属列车编号、归属列车车箱号。至此在本地控制模块上注册了该空调，
在系统里设备需要上传的查询数据、下发的控制数据、报警的上下限预警值等。建立联接后，将数据传输单元或物联网关安装至规定编号的空调系统上，用通信线与空调系统建立本地连接。
88.与图2的方法相对应，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储程序；所述处理器执行所述程序实现如前面所述的方法。
89.与图2的方法相对应，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的方法。
90.本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图2所示的方法。
91.综上所述，本发明实施例具有以下优点：
92.1、本发明实施例能够实现远程监测车辆空调运行状态。
93.2、本发明实施例能够实现空调系统运行数据的远程大数据学习和及时下发至本地控制的目的，能极大提供车辆运行的舒适性，减少乘客的投诉率。
94.3、本发明实施例能够实现空调系统的智能运维，减少现场服务人员，实现维保成本的下降。
95.在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
96.此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
97.所述功能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(可以是个人计算机，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、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
98.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
99.计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
100.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
101.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
102.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
103.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。