Slajd 1 - chamicewicz

Zadanie 3
Wymagania dla systemu monitorowania pojazdu
kolejowego typu wagon. Część poświęcona
oprogramowaniu.
Wykonawca: Wydział Transportu, Politechnika Warszawska
dr inż. Michał Opala
Treść
• Wstęp - struktura systemu
• Wymagania funkcjonalne
- Tryby pracy
- Typy danych
• Algorytmy monitorowania stanu
- Algorytmy monitorujące poprawność działania badanego
systemu
- Algorytmy monitorowania badanego zjawiska
- Algorytmy diagnostyczne
• Serwer systemu
Struktura systemu
Czujniki
Łącze przewodowe
Jednostka
Akwizycji
Danych
Serwer
Łącze GSM
Wymagania funkcjonalne
- Tryby pracy
• Rejestracja danych z czujników zamontowanych na pojeździe odbywa się
okresowo, tzn. wtedy gdy pojazd znajduje się w ruchu a prędkość jazdy jest
większa od przyjętej prędkości minimalnej np. vmin = 20km/h. Pomiary są
dokonywane przy stałej prędkości jazdy.
• Częstotliwość zbierania danych uzależniona jest od prędkości pojazdu,
może być ona obliczona na podstawie przyjętej stałej częstotliwości
spacjalnej. Przykład: Jeżeli dane mają być zapisywane co 0.2m przebytej
drogi, częstotliwość spacjalna wynosi fs=5m-1, natomiast częstotliwość
wynosi f=fs*v [Hz], gdzie fs-częstotliwość spacjalna, v- prędkość pojazdu
[m/s]. Przewidywana maksymalna częstotliwość próbkowania jest ok.
500Hz na jeden kanał (dla prędkości pojazdu rzędu 360km/h).
Wymagania funkcjonalne c.d.
- Typy danych
Nagłówek
Data
Czas
Położenie geograficzne
Numer pociągu/numer wagonu / jednostki akwizycji danych
Prędkość pojazdu
Identyfikator bloku danych
Liczba kolumn w bloku danych
Jakość sygnału GPS (Fix)
Blok danych
Droga
/czas
Prędkość
pojazdu
Kanał_1
…
…
…
Kanał_2
…
Kanał_3
…
Kanał_N
…
Tab. 1. Struktura
pakietu danych
Wymagania funkcjonalne c.d.
- Typy danych
Wielkość (bajty)
Pole danych
Nagłówek
Blok danych
Data
8
Czas
8
Położenie geograficzne
8
Numer pociągu / wagonu / jednostki akwizycji
8
Prędkość pojazdu
2
Identyfikator bloku danych
8
Liczba kolumn w bloku danych
2
Jakość sygnału GPS (Fix)
2
Droga/czas
2
Prędkość jazdy
2
Kanał_1
4
…
4
Kanał_N
4
Tab. 2.
Orientacyjne
rozmiary pól
danych
Algorytmy monitorowania stanu
- monitorowanie poprawności działania badanego
systemu
Kontroli podlegają następujące obszary:
- wszystkie tory wejściowe i wyjściowe (np. kontrola dopuszczalnych wartości
maksymalnych i minimalnych)
- komunikacja (utrata komunikacji)
- rozmiar wolnej przestrzeni na dysku/pamięci nieulotnej
- rozmiar wolnej pamięci RAM
-obciążenie CPU
W przypadku wystąpienia problemów w którymkolwiek z obszarów, generowane
jest i zapisywane do pliku zdarzenie (ostrzeżenie, alarm), zdarzenie to zawiera
podstawowe informacje potrzebne do zlokalizowania niesprawności np. numer
toru wejściowego podającego niepoprawne wartości oraz wartości przykładowe.
Algorytmy monitorowania stanu c.d.
- monitorowanie badanego zjawiska
Dane z
czujników
Czekaj…
Nie
Prędkość
jazdy
V > Vmin ?
Tak
Algorytm
sprawdzający
możliwość zapisu
Dopisz dane do
bloku
Rys. 1.
Algorytm
monitorowania
Nie
Maksymalny
rozmiar
pakietu
osiągnięty?
Tak
Zamknij plik
pakietu
Algorytm
klasyfikacji
pakietów
Algorytmy monitorowania stanu c.d.
- monitorowanie badanego zjawiska
Dane
Tak
Nie
Plik pakietu
otwarty?
Tak
Rys. 2.
Algorytm
sprawdzający
możliwość
zapisu
Czy jest
wolne
miejsce?
Nie
Usuń stare
pakiety
Utwórz nowy
pakiet
Dopisz dane do
bloku
Algorytmy monitorowania stanu c.d.
- monitorowanie badanego zjawiska
Dane z
czujników
Czekaj…
Nie
Prędkość
jazdy
V > Vmin ?
Tak
Algorytm
sprawdzający
możliwość zapisu
Dopisz dane do
bloku
Rys. 1.
Algorytm
monitorowania
Nie
Maksymalny
rozmiar
pakietu
osiągnięty?
Tak
Zamknij plik
pakietu
Algorytm
klasyfikacji
pakietów
Algorytmy monitorowania stanu c.d.
- monitorowanie badanego zjawiska
Zamknij plik
pakietu
Rys. 3.
Algorytm
klasyfikacji
pakietów
Analiza danych
pakietu
Generuj
ostrzeżenie
Tak
Nie
Warunki
brzegowe
przekroczone?
Umieść pakiet w
kolejce do
przesłania
Inkrementacja
licznika
pakietów
Tak
Nie
Próba
komunikacji,
wyślij pakiet
Zeruj licznik
Licznik
osiągnął
limit?
Wyjście
Algorytmy monitorowania stanu c.d.
- diagnozowanie
Dane z pojedynczego
pakietu
Obliczenie wartości min.,
maks., śred., RMS dla
przyśpieszeń pionowych i
poprzecznych
Porównanie z
wartościami
dopuszczalnymi
wg. PN-EN 14363
Utworzenie histogramów
rozkładu empirycznego
wartości przyśpieszeń
pionowych i poprzecznych
Porównanie z
wartościami dla
pojazdu
wzorcowego
Rys. 4. Algorytm
analizy
diagnostycznej
Porównanie z
kurtozą dla
pojazdu
wzorcowego
Tak
Tak
Warunki
brzegowe
przekroczone
?
Generuj alarm
Warunki
brzegowe
przekroczone
?
Generuj
ostrzeżenie
Serwer systemu
Nadchodzące
pakiety danych i
zdarzenia
Nie
Czy pliki zdarzeń
zawierają
alarmy?
Tak
Sortowanie według
numerów wagonów
Algorytm analizy
diagnostycznej
pakietów danych
Zapis do bazy
danych
Przetwarzanie
plików zdarzeń
Tak
Nie
Czy analiza
wykazała
nieprawidłowości?
Wyjście do trybu
poleceń
użytkownika
Pokaż
ostrzeżenie
Rys. 5. Algorytm
automatycznego
przetwarzania
danych
nadchodzących
do serwera
• Koniec