一种升压斩波器无线维护网系统及方法与流程

1.本技术涉及磁浮列车技术领域，尤其涉及一种升压斩波器无线维护网系统及维护方法。


背景技术：

2.目前的磁浮列车上，存在大量升压斩波器(简称hs)，升压斩波器是磁浮列车的关键设备之一，对列车的行驶安全、运营保障具有重大影响。
3.为监控升压斩波器的工作状态，目前采用can(controller area network)总线技术，然而该技术传输数据量小，状态监控实时性差，无法传输事件记录数据，软件升级受限，布线复杂，限制智能运维和自动化检修。
4.随着当前大数据、云计算、人工智能技术向各行各业加速渗透，轨道交通行业内的运维智能化和检修自动化是大势所趋，can总线技术已经无法满足要求。


技术实现要素：

5.为了解决磁浮列车的升压斩波器无法实时维护的问题，本技术实施例提供一种升压斩波器无线维护网系统及方法。
6.第一方面，本技术实施例提供一种升压斩波器无线维护网系统，应用于磁浮列车，所述系统包括：
7.升压斩波器，所述升压斩波器包括控制板和无线客户端，所述控制板与所述无线客户端进行双向通信；
8.无线接入点，与所述升压斩波器的无线客户端建立无线链路；
9.车辆控制单元及运维服务器，与所述无线接入点通过以太网进行双向通信，使所述升压斩波器的控制板经所述无线链路与所述车辆控制单元及所述运维服务器进行双向通信。
10.在一些实施方式中，所述升压斩波器设置于磁浮列车的客舱或司机室地板下方，所述无线接入点、所述车辆控制单元及运维服务器设置于磁浮列车的客舱或司机室地板上方。
11.在一些实施方式中，所述车辆控制单元及运维服务器，通过以太网交换机与所述无线接入点进行双向通信。
12.在一些实施方式中，所述升压斩波器无线维护网系统，还包括：
13.智能显示单元，与所述车辆控制单元通过以太网进行双向通信。
14.在一些实施方式中，所述无线接入点有多个，与每个所述升压斩波器的无线客户端建立一跳或多跳无线链路。
15.第二方面，本技术实施例提供一种升压斩波器的维护方法，基于第一方面所述的升压斩波器无线维护网系统实现，所述方法包括：
16.磁浮列车的各升压斩波器的控制板实时获取本升压斩波器的状态信息；
17.所述状态信息经各升压斩波器的无线客户端与无线接入点建立的无线链路实时传输至车辆控制单元及运维服务器；
18.磁浮列车的各升压斩波器的控制板可与运维服务器之间经各升压斩波器的无线客户端与无线接入点建立的无线链路进行软件更新相关数据的双向交互；
19.所述软件更新相关数据至少包括以下之一：
20.控制板发往运维服务器的软件版本查询请求；
21.运维服务器发往控制板的软件版本查询结果；
22.控制板发往运维服务器的软件升级包下发请求；
23.运维服务器发往控制板的软件升级包；
24.运维服务器发往控制板的最新软件版本信息。
25.在一些实施方式中，所述升压斩波器的维护方法，还包括：
26.所述车辆控制单元对所述状态信息进行处理后，传输至智能显示单元进行图形化显示。
27.在一些实施方式中，所述升压斩波器的维护方法，还包括：
28.所述升压斩波器的控制板与车辆控制单元和运维服务器之间预先进行密钥协商，以使所述状态信息和软件更新相关数据在传输过程中加密。
29.在一些实施方式中，所述升压斩波器的维护方法，还包括：
30.所述运维服务器基于所述状态信息和软件更新相关数据对各升压斩波器进行实时状态监控、故障诊断以及软件升级。
31.在一些实施方式中，所述方法，还包括：
32.所述车辆控制单元根据磁浮列车的各升压斩波器的状态信息，对磁浮列车的牵引工况进行相应调整。
33.与现有技术相比，本技术的一个或多个实施例至少具有如下有益效果：
34.本技术通过升压斩波器的无线客户端与无线接入点建立无线链路，经由该无线链路，升压斩波器的控制板与车辆控制单元及运维服务器进行双向通信。一方面，通过本实施例所提供的基于无线技术的升压斩波器无线维护网系统，简化磁浮列车的车体布线及磁浮列车的后期维护、减少了工作量、降低了劳动强度、节省了人力成本；另一方面，通过此高速无线技术实现对升压斩波器的实时状态监视、实时故障诊断，且支持大数据量业务数据下载，实现快速软件升级，使高水平智能运维和自动检修成为可能。
附图说明
35.图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
36.图1是本技术实施例提供的一种升压斩波器无线维护网系统示意图；
37.图2是本技术实施例提供的另一种升压斩波器无线维护网系统示意图；
38.图3是本技术实施例提供的一种升压斩波器的维护方法流程图；
39.图4是本技术实施例提供的另一种升压斩波器的维护方法流程图；
40.图5是本技术实施例提供的另一种升压斩波器的维护方法流程图；
41.图6是本技术实施例提供的另一种升压斩波器的维护方法流程图。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中附图，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实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.在相关技术中，存在如下技术上的不足：
44.(1)传输数据量小
45.在40米通信距离内，can总线带宽为1000kbps，这决定了全车的升压斩波器只能将很少量的关键状态数据传输到诊断维护网，这大大限制了智能运维的应用，也导致了检修的自动化水平比较低。
46.(2)状态监控实时性差
47.can总线本身的特点决定了挂在同一路can总线的升压斩波器需要共享带宽，而由于can总线带宽有限，因此为实现对全车所有升压斩波器的监控，只能设置较长的状态数据发送周期，这就导致升压斩波器状态监控的实时性很差。
48.(3)无法传输事件记录数据
49.升压斩波器会对自身及整车升压斩波器所形成的网络中的关键事件进行记录，由此所形成的数据文件比较大，但由于can总线带宽限制，目前该文件无法上传到诊断维护网进行分析，这显然与智能运维和自动化检修的趋势相违背。
50.(4)软件升级限制
51.随着智能运维的不断发展，升压斩波器内的控制板软件功能变得日益丰富，由此软件包也变得越来越大，但受限于can总线带宽，目前对控制板的软件包大小有比较严格的限制，这显然与智能运维和自动化检修的趋势相违背。
52.(5)限制智能运维和自动化检修水平
53.can总线协议简单，较难实现复杂的上层高级协议功能，这就限制了智能运维和自动化检修的水平。
54.(6)布线复杂
55.除了升压斩波器，磁浮列车还有很多其它设备且数量庞大，无法全部挂在一路can总线下，因此目前车上有多路can总线，这导致车体布线复杂，施工工作量大，对布线工艺要求高，而且后期维护非常麻烦，也加大了工作强度。
56.(7)限制智能运维和自动检修
57.随着当前大数据、云计算、人工智能技术向各行各业加速渗透，轨道交通行业内的运维智能化和检修自动化是大势所趋，而can总线技术在此趋势下已经无法满足要求。
58.鉴于此，本技术实施例提供一种升压斩波器无线维护网系统及方法，能够实时传输大量的升压斩波器关键状态数据，同时实现对全车所有升压斩波器的实时监控，升压斩波器可以将关键事件记录数据实时上传至升压斩波器无线维护网系统进行分析，实现智能
运维和自动化检修，此外，控制板的软件包也可以实时下载，以及时更新控制板的软件，通过本技术实施例提供的升压斩波器无线维护网系统及方法，极大地减少了车体布线，避免后期维护的繁琐，减少了布线成本，为实现智能运维及自动检修提供了有力保障。
59.下面结合实施例对本技术的技术方案进行说明。
60.实施例一
61.图1示出了一种升压斩波器无线维护网系统示意图，如图1所示，本实施例提供一种升压斩波器无线维护网系统，应用于磁浮列车，该系统包括：
62.升压斩波器100，升压斩波器100包括控制板101和无线客户端102，控制板101与无线客户端102进行双向通信；
63.无线接入点200，与升压斩波器100的无线客户端102建立无线链路；
64.车辆控制单元300及运维服务器400，与无线接入点200通过以太网进行双向通信，使升压斩波器100的控制板101经无线链路与车辆控制单元300及运维服务器400进行双向通信。
65.具体地，升压斩波器100中的控制板101与无线客户端102(sta，station)通过以太网进行双向通信。升压斩波器100中的无线客户端102与无线接入点200均支持自动配置和自动组网，当升压斩波器100或无线接入点200由于硬件故障需要更换时，更换后升压斩波器100的无线客户端或无线接入点200可以自动配置及自动接入网络并开始工作，无需人工干预。
66.在实际应用中，磁浮列车上的升压斩波器、无线接入点(ap，access point)、车辆控制单元可以有多个，运维服务器安装有智能运维软件。
67.本实施例中，通过升压斩波器的无线客户端与无线接入点建立无线链路，经由该无线链路，升压斩波器的控制板与车辆控制单元及运维服务器进行双向通信。一方面，通过本实施例所提供的基于无线技术的升压斩波器无线维护网系统，简化磁浮列车的车体布线，简化了磁浮列车的后期维护、减少了工作量、降低了劳动强度、节省了人力成本；另一方面，通过此高速无线技术实现对升压斩波器的实时状态监视、实时故障诊断，且支持大数据量业务数据下载，实现快速软件升级，使高水平智能运维和自动检修成为可能。
68.在一些实施方式中，升压斩波器设置于磁浮列车的客舱或司机室地板下方，无线接入点、车辆控制单元及运维服务器设置于磁浮列车的客舱或司机室地板上方。升压斩波器通过无线接入点与车辆控制单元及运维服务器进行双向通信，避免了can总线的复杂布线，实现升压斩波器的实时监控。
69.在一些实施方式中，车辆控制单元300及运维服务器400，通过以太网交换机500与无线接入点200进行双向通信，使车辆控制单元300及运维服务器400之间无冲突地传输数据。
70.在一些实施方式中，升压斩波器无线维护网系统，还包括：
71.智能显示单元600，与车辆控制单元300通过以太网进行双向通信。
72.在一些实施方式中，无线接入点有多个，与每个升压斩波器的无线客户端建立一跳或多跳无线链路。
73.具体地，无线接入点与升压斩波器的无线客户端建立一跳无线链路时，升压斩波器的无线客户端通过一个无线接入点即接入网络，与车辆控制单元300及运维服务器400进
行双向通信，如图1所示，。无线接入点与升压斩波器的无线客户端建立多跳无线链路时，升压斩波器的无线客户端通过多个无线接入点接入网络，与车辆控制单元300及运维服务器400进行双向通信，如图2所示，无线客户端经由多跳无线链路与无线接入点进行通信，形成无线mesh网络。
74.实施例二
75.图3示出了一种升压斩波器的维护方法流程图，如图3所示，本实施例提供一种升压斩波器的维护方法，基于实施例一的升压斩波器无线维护网系统实现，该方法包括：
76.步骤s100、磁浮列车的各升压斩波器的控制板实时获取本升压斩波器的状态信息。也就是，每个升压斩波器的控制板实时获取该升压斩波器自身的状态信息。
77.步骤s200、状态信息经各升压斩波器的无线客户端与无线接入点建立的无线链路实时传输至车辆控制单元及运维服务器。
78.在一些实施方式中，状态信息至少包括以下之一：
79.过程数据(process data)
80.消息数据(message data)。
81.在实际应用中，过程数据(process data)可以包括升压斩波器的电流、电压的实时数据。消息数据(message data)可以包括升压斩波器的故障事件记录，例如，故障事件可以是上电自检故障、过流过压故障。控制板上的(控制/调整升压斩波器电路的)软件可能会不时存在更新，需要获取软件更新数据。
82.步骤s300、磁浮列车的各升压斩波器的控制板与运维服务器之间经各升压斩波器的无线客户端与无线接入点建立的无线链路进行软件更新相关数据的双向交互。
83.所述软件更新相关数据至少包括以下之一：
84.控制板发往运维服务器的软件版本查询请求；
85.运维服务器发往控制板的软件版本查询结果；
86.控制板发往运维服务器的软件升级包下发请求；
87.运维服务器发往控制板的软件升级包；
88.运维服务器发往控制板的最新软件版本信息。
89.升压斩波器的控制板与运维服务器之间双向交互软件更新相关数据的方式，可以包括但不限于以下两种方式：
90.方式一：控制板通过无线接入点与运维服务器进行通信，发送软件版本查询请求，以查询最新软件版本信息，运维服务器将查询请求对应的查询结果经无线链路反馈至控制板，若查询结果为有新软件版本待更新，则控制板向运维服务器发送软件升级包下发请求，运维服务器向控制板发送软件升级包，控制板将软升级包经无线接入点与无线客户端所建立的无线链路下载至控制板，实现最新软件版本的及时更新；若查询结果为当前软件版本已经是最新版本，则运维服务器经无线链路将无新软件版本的信息反馈至控制板。
91.方式二：运维服务器推送最新软件版本的更新提醒，具体地，可以定期推送最新软件版本信息或者在有更新的时候进行推送，更新提醒经无线接入点与无线客户端所建立的无线链路推送至控制板，控制板根据推送的更新提醒确定是否进行控制板的软件更新。控制板根据推送的更新提醒确定是否进行控制板的软件更新，可以进一步包括：
92.若更新提醒是在磁浮列车运行过程中推送的，且更新提醒包括影响磁浮列车正常
运行的操作(例如软件更新完成后控制板需要重启)，则不进行控制板的软件更新；
93.若更新提醒是在磁浮列车非运行过程中推送的，或者更新提醒是在磁浮列车运行过程中推送的，但更新提醒不包括影响磁浮列车正常运行的操作，则控制板直接经无线接入点与无线客户端所建立的无线链路下载软件更新数据，对控制板的软件进行更新；
94.也就是说，在实际应用中，运维服务器推送最新软件版本的更新提醒的情形下，需要结合辅助的信息来确定是否进行软件更新，避免直接进行软件更新导致磁浮列车故障或者带来风险。
95.图4示出了另一种升压斩波器的维护方法流程图，如图4所示，在一些实施方式中，上述升压斩波器的维护方法，还包括：
96.步骤s400、车辆控制单元对状态信息进行处理后，传输至智能显示单元进行图形化显示。
97.进一步地，智能显示单元进行图形化显示，还可以包括：
98.对状态信息的数据类型进行识别；
99.将状态信息按照类别进行图形化显示。
100.图5示出了另一种升压斩波器的维护方法流程图，如图5所示，在一些实施方式中，本方法还可以包括：
101.步骤s500、车辆控制单元根据磁浮列车的各升压斩波器的状态信息，对磁浮列车的牵引工况进行相应调整。
102.在一些实施方式中，上述升压斩波器的维护方法，还包括：升压斩波器的控制板与车辆控制单元和运维服务器之间预先进行密钥协商，以使状态信息和软件更新相关数据在实时传输过程中加密。在实际应用中，密钥协商可以基于ike协议进行。
103.图6示出了另一种升压斩波器的维护方法流程图，如图6所示，在一些实施方式中，升压斩波器的维护方法，还包括：
104.步骤s600、运维服务器基于状态信息和软件更新相关数据对各升压斩波器进行实时状态信息监控、故障诊断以及软件升级。
105.在实际应用中，运维服务器中的智能运维软件获取到状态信息后，可以根据预先设定的故障类型与状态信息之间的关联关系，确定当前是否存在故障，以及故障的类型。由于状态信息可以通过无线接入点与无线客户端所建立的无线链路实时传输并由智能运维软件获取到，可以实现实时故障诊断，及时在磁浮列车运行或非运行过程中诊断出故障，并及时处理。尤其是在磁浮列车运行过程中，若诊断出故障，运维服务器通过以太网将故障信息传输至智能显示单元进行警告显示，以提示操作人员及时处理。运维服务器还基于软件更新相关数据实现软件升级。
106.应当理解的是，本方法的上述步骤不以上述执行顺序为限，在实际应用中，上述步骤中至少一部分步骤可以同时执行或者调整执行顺序。本实施例对此不做唯一限定。
107.综上，通过本技术实施例所提供的升压斩波器无线维护网系统及方法，省去了车体布线的麻烦，降低了劳动强度，节省人力成本，避免了采用can总线组成维护网且车上存在多路总线，当出现故障时需要在大量的线缆中排查故障的不便。由于采用了高速无线技术组成维护网，可以承载更多业务数据，而数据是大数据、云计算、人工智能等技术发挥作用的前提，因此可以显著提高智能运维和自动检修水平。
108.在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统和方法实施例仅仅是示意性的。
109.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
110.虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

技术特征：
1.一种升压斩波器无线维护网系统，其特征在于，应用于磁浮列车，所述系统包括：升压斩波器，所述升压斩波器包括控制板和无线客户端，所述控制板与所述无线客户端进行双向通信；无线接入点，与所述升压斩波器的无线客户端建立无线链路；车辆控制单元及运维服务器，与所述无线接入点通过以太网进行双向通信，使所述升压斩波器的控制板经所述无线链路与所述车辆控制单元及所述运维服务器进行双向通信。2.根据权利要求1所述的升压斩波器无线维护网系统，其特征在于，所述升压斩波器设置于磁浮列车的客舱或司机室地板下方，所述无线接入点、所述车辆控制单元及运维服务器设置于磁浮列车的客舱或司机室地板上方。3.根据权利要求1所述的升压斩波器无线维护网系统，其特征在于，所述车辆控制单元及运维服务器，通过以太网交换机与所述无线接入点进行双向通信。4.根据权利要求1所述的升压斩波器无线维护网系统，其特征在于，还包括：智能显示单元，与所述车辆控制单元通过以太网进行双向通信。5.根据权利要求1所述的升压斩波器无线维护网系统，其特征在于，所述无线接入点有多个，与每个所述升压斩波器的无线客户端建立一跳或多跳无线链路。6.一种升压斩波器的维护方法，其特征在于，基于权利要求1至5中任一项所述的升压斩波器无线维护网系统实现，所述方法包括：磁浮列车的各升压斩波器的控制板实时获取本升压斩波器的状态信息；所述状态信息经各升压斩波器的无线客户端与无线接入点建立的无线链路实时传输至车辆控制单元及运维服务器；磁浮列车的各升压斩波器的控制板与运维服务器之间经各升压斩波器的无线客户端与无线接入点建立的无线链路进行软件更新相关数据的双向交互；所述软件更新相关数据至少包括以下之一：控制板发往运维服务器的软件版本查询请求；运维服务器发往控制板的软件版本查询结果；控制板发往运维服务器的软件升级包下发请求；运维服务器发往控制板的软件升级包；运维服务器发往控制板的最新软件版本信息。7.根据权利要求6所述的升压斩波器的维护方法，其特征在于，还包括：所述车辆控制单元对所述状态信息进行处理后，传输至智能显示单元进行图形化显示。8.根据权利要求6所述的升压斩波器的维护方法，其特征在于，还包括：所述升压斩波器的控制板与车辆控制单元和运维服务器之间预先进行密钥协商，以使所述状态信息和软件更新相关数据在传输过程中加密。9.根据权利要求6所述的升压斩波器的维护方法，其特征在于，还包括：所述运维服务器基于所述状态信息和软件更新相关数据对各升压斩波器进行实时状态监控、故障诊断以及软件升级。10.根据权利要求6所述的升压斩波器的维护方法，其特征在于，所述方法还包括：所述车辆控制单元根据磁浮列车的各升压斩波器的状态信息，对磁浮列车的牵引工况
进行相应调整。

技术总结
本申请提供一种升压斩波器无线维护网系统及方法，该升压斩波器无线维护网系统，包括：升压斩波器，所述升压斩波器包括控制板和无线客户端，所述控制板与所述无线客户端进行双向通信；无线接入点，与所述升压斩波器的无线客户端建立无线链路；车辆控制单元及运维服务器，与所述无线接入点通过以太网进行双向通信，使所述升压斩波器的控制板经所述无线链路与所述车辆控制单元及所述运维服务器进行双向通信。简化了磁浮列车的车体布线及磁浮列车的后期维护，实现对升压斩波器的实时状态监视、实时故障诊断，且支持大数据量业务数据下载，实现快速软件升级。实现快速软件升级。实现快速软件升级。


技术研发人员：余万能 叶武 韩琛 朱碧涛 张骏 黄超 郭小强 刘云华 付建国 冯东 苏俊宇
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车研究所有限公司
技术研发日：2021.09.07
技术公布日：2023/3/9