用于監(jiān)控鐵路車廂性能的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于監(jiān)控鐵路車廂的操作的系統(tǒng)具有：一個(gè)或多個(gè)裝配在鐵路車廂上的感測(cè)單元，用于監(jiān)控鐵路車廂的操作參數(shù)和/或狀況；以及通信管理單元，與所述感測(cè)單元進(jìn)行無線通信，其中所述系統(tǒng)能夠基于所述感測(cè)單元收集的數(shù)據(jù)來確定警報(bào)狀況。還提供了用于在這種系統(tǒng)中使用的溫度傳感器裝置。
【專利說明】
用于監(jiān)控鐵路車廂性能的系統(tǒng)和方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年6月19日遞交的序號(hào)為61/661661的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，并且 是2010年8月23日遞交的序號(hào)為12/861713的未決美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，所述美國(guó) 臨時(shí)申請(qǐng)和未決美國(guó)專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及用于鐵路車廂(railcar)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析系統(tǒng)，W及更具體地，設(shè)及 從遠(yuǎn)程傳感器收集與各種操作參數(shù)和狀況相關(guān)的數(shù)據(jù)并應(yīng)用啟發(fā)式算法化euristics)來 分析該數(shù)據(jù)W檢測(cè)和/或預(yù)測(cè)操作故障的系統(tǒng)。還公開了用于監(jiān)控鐵路車廂上的溫度的特 走用途。
【背景技術(shù)】
[0004] 為了防止事故和改善效率，鐵路車廂的所有者和操作者需要了解他們的資產(chǎn)如何 運(yùn)行。隨著更重的車廂的使用，存在對(duì)于只要"壞的執(zhí)行器"（可損壞軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)并導(dǎo)致出 軌的車廂）的性能變得不可接受就識(shí)別它們的更大的需求。還存在對(duì)于通過改善高速性能 和減少計(jì)劃外的由機(jī)械故障導(dǎo)致的服務(wù)中斷來提高平均火車速度的需求。車廂的所有者越 來越多地尋求實(shí)現(xiàn)預(yù)防性的維護(hù)程序，W預(yù)測(cè)和避免現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械故障并有效地調(diào)度在工廠 的維修和他們選擇的時(shí)間。最后，隨著軌道操作的更加自動(dòng)化和用于改善安全性的越來越 多的規(guī)定，鐵路工業(yè)需要用于監(jiān)控火車、車廂和鐵路貨車的性能的新的方式。
[0005] 即使較小的機(jī)械故障也可W很快地導(dǎo)致不僅是單個(gè)鐵路車廂而且是整個(gè)火車的 災(zāi)難性的故障。因此期望盡可能快地向火車頭或中央數(shù)據(jù)處理設(shè)施檢測(cè)和報(bào)告距操作規(guī)范 的偏差或預(yù)測(cè)即將發(fā)生的故障，W允許及時(shí)的人為干預(yù)。
[0006] -種在北美使用的方法是使用在遍及鐵路網(wǎng)絡(luò)的固定位置處的路邊故障檢測(cè)器。 巧慢軸承溫度的檢測(cè)器(熱軸檢測(cè)器)是常見的，而用于測(cè)量輪碰撞、軸承狀況(來自聲學(xué)特 征)和橫向力的其它路邊檢測(cè)器正逐步被引入。然而，雖然一個(gè)檢測(cè)器可W在許多運(yùn)貨車廂 經(jīng)過時(shí)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，但是它們只能提供對(duì)性能的抽樣檢查。很可能故障將只是在檢測(cè)器 之間變得明顯并逐步升級(jí)到危急水平。
[0007] 另一種用于鐵路車廂性能監(jiān)控的方法已使用車載裝備。一個(gè)運(yùn)種杰出的系統(tǒng)已被 開發(fā)用于聯(lián)邦鐵路局。在運(yùn)個(gè)或其它類似的系統(tǒng)中，在運(yùn)貨車廂的不同區(qū)域上的許多儀器 用于進(jìn)行離散測(cè)量，該離散測(cè)量隨后被傳送到運(yùn)貨車廂上的中央集線器。雖然提供了相對(duì) 于路邊監(jiān)控器而言較好的解決方案，但是接線、復(fù)雜度和成本增大了監(jiān)控車廂所需要的投 資，并降低了效率和可靠性。
[000引然而，目前的系統(tǒng)缺乏W下能力:應(yīng)用啟發(fā)式算法，W作用于從多于一個(gè)傳感器收 集的數(shù)據(jù)的能力，或檢測(cè)顯示距額定操作參數(shù)的偏差的操作偏差或趨勢(shì)的能力。此外，目前 的系統(tǒng)在W下方面是有限的：目前的系統(tǒng)缺乏在多個(gè)級(jí)別應(yīng)用運(yùn)種啟發(fā)式算法的能力，例 如在個(gè)別的傳感器級(jí)別、在鐵路車廂級(jí)別W及在火車級(jí)別。最后，目前的系統(tǒng)缺乏W下能 力：傳感器使用具有多重冗余并允許個(gè)別傳感器之間的數(shù)據(jù)傳送的無線通信基礎(chǔ)設(shè)施，有 效及可靠地將傳感器的數(shù)據(jù)傳送到中央數(shù)據(jù)收集設(shè)施的能力。
[0009] 因此，將期望具有一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了運(yùn)些目前的缺陷，并改善了 ：（1)可靠地 收集和利用來自每個(gè)鐵路車廂上的多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)的能力；（2)用于通過應(yīng)用啟發(fā)式算 法來分析收集的數(shù)據(jù)W檢測(cè)和預(yù)測(cè)操作缺陷的能力；W及(3)用于確定所檢測(cè)的狀況的嚴(yán) 重程度W及確定是否應(yīng)當(dāng)發(fā)出即時(shí)警報(bào)W促進(jìn)人為干預(yù)的能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010] 本發(fā)明具有W下目的：提供用于監(jiān)控來自附接到鐵路車廂的各種傳感器的輸出并 基于對(duì)該數(shù)據(jù)的分析而確定鐵路車廂及其各種部件的性能和狀況的裝置。運(yùn)W及時(shí)有益的 方式向火車的操作者和所有者提供了對(duì)即將發(fā)生的或?qū)嶋H的故障的必要的預(yù)警W及對(duì)適 當(dāng)?shù)男阅芎蜖顩r的常規(guī)的保證。
[0011] 對(duì)于監(jiān)控而言有益的一些性能標(biāo)準(zhǔn)例如包括滾柱軸承溫度、承載的貨物的溫度、 手剎的位置、滾柱軸承適配器位移、車輪狀況、貨車擺動(dòng)/歪曲/捆綁、制動(dòng)器狀態(tài)和性能、負(fù) 載狀態(tài)和負(fù)載量、是否發(fā)生部分出軌、W及潛在的有問題的軌道狀況。
[0012] 在給定鐵路火車在其中操作的要求的環(huán)境的情況下，任何監(jiān)控系統(tǒng)必須是剛性 的、可靠的、且能夠在長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)操作而需要很少維護(hù)或不需要維護(hù)。此外，為了節(jié)約成本， 不應(yīng)增加顯著的成本來安裝、維護(hù)或操作該系統(tǒng)。因?yàn)閮H在北美就存在多于一百五十萬個(gè) 運(yùn)貨車廂，因此監(jiān)控使用中的所有車廂的系統(tǒng)是非常期望的，并且因此該系統(tǒng)需要能夠處 理非常大量的潛在的裝置。
[0013] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在鐵路車廂周圍的各個(gè)位置處部署感測(cè)單元或裝置 (在此被稱為"節(jié)點(diǎn)(mote)")。該節(jié)點(diǎn)可W包括傳感器、電源、用于讀取傳感器和將讀數(shù)轉(zhuǎn)換 成數(shù)字形式的電路、W及允許該節(jié)點(diǎn)將傳感器讀數(shù)無線地發(fā)送給外部接收機(jī)的通信電路。 在一些實(shí)例中，節(jié)點(diǎn)也可W具有用于執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)的低級(jí)別分析W確定是否需要提出警報(bào)的 能力、W及用于將該警報(bào)傳送給外部接收機(jī)的能力。
[0014] 每個(gè)鐵路車廂也可W裝備有通信管理單元(CMU)，CMU與在鐵路車廂上部署的每個(gè) 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。CMU能夠無線地收集來自每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行對(duì)該數(shù)據(jù)的高級(jí)別分析， W檢測(cè)即將到來或?qū)嶋H的故障。在運(yùn)種數(shù)據(jù)分析期間，可W應(yīng)用啟發(fā)式算法來基于統(tǒng)計(jì)模 型和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)而確定潛在的故障。CMU還能夠?qū)⑷魏畏治龅慕Y(jié)果和數(shù)據(jù)均傳送到遠(yuǎn)離鐵路 車廂的接收機(jī)。
[0015] 遠(yuǎn)程接收機(jī)可W位于火車頭上或火車上的其它中央位置，或者可W不在火車上。 遠(yuǎn)程接收機(jī)也可W能夠通過對(duì)從位于火車上的不同鐵路車廂上的多個(gè)CM叫欠集的數(shù)據(jù)應(yīng)用 啟發(fā)式算法和統(tǒng)計(jì)模型來執(zhí)行對(duì)火車狀況的高級(jí)別的分析。對(duì)收集的數(shù)據(jù)的分析可W在分 布在本發(fā)明中的各個(gè)部件當(dāng)中的不同的事件引擎中的任何的事件引擎處執(zhí)行，所述各個(gè)部 件包括傳感器單元、CMU和移動(dòng)基站或地面基站。
[0016] 因此，本發(fā)明的目的是提供全面的系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許數(shù)據(jù)的無線收集和對(duì)該數(shù)據(jù) 的分析，W預(yù)測(cè)操作故障和提供對(duì)運(yùn)些故障的充分的預(yù)警，W用于允許在災(zāi)難性的故障發(fā) 生之前的人為干預(yù)。
[0017] 另一目的是提供特定的傳感器應(yīng)用，例如可W監(jiān)控鐵路車廂上的各個(gè)部件和物品 的溫度的溫度傳感器。
[0018] 下面的討論描述了在運(yùn)貨車廂的背景中的系統(tǒng)，然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解， 相同的方法能夠應(yīng)用于任何鐵路車輛。此外，雖然下面的描述使運(yùn)貨車廂具有兩個(gè)貨車(或 后軸接合的列車）的特征，但是下面的描述能夠應(yīng)用于具有更多或更少的貨車或車軸的任 何配置。
【附圖說明】
[0019] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)的分解透視圖；
[0020] 圖2是圖1所示的節(jié)點(diǎn)的截面視圖；
[0021 ]圖3和3A是圖1所示的節(jié)點(diǎn)裝配在鐵路車廂軸承適配器上的視圖；
[0022] 圖4是裝配在鐵路車廂上W獲得周圍空氣溫度讀數(shù)的被配置為溫度傳感器的節(jié)點(diǎn) 的視圖；
[0023] 圖5是可替換的溫度傳感器節(jié)點(diǎn)的視圖；
[0024] 圖5A是具有用于裝配到鐵路車廂的部件的圖5所示的傳感器節(jié)點(diǎn)的分解視圖；
[0025] 圖5B是隨罐鐵路車廂一起使用的圖5所示的傳感器節(jié)點(diǎn)的示意視圖；W及
[0026] 圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的基本實(shí)施例的通信路徑的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 廣義上說，提供了用于監(jiān)控鐵路車廂的性能和操作的新穎的裝置。運(yùn)包括用于監(jiān) 控鐵路車廂的系統(tǒng)W及裝配在鐵路車廂上的用于隨所述系統(tǒng)一起使用的傳感器。運(yùn)些傳感 器與優(yōu)選地裝配在鐵路車廂上的通信管理單元相通信。所述傳感器監(jiān)控和/或收集與鐵路 車廂的特定參數(shù)和狀況相關(guān)的數(shù)據(jù)。如果檢測(cè)到問題，則可W發(fā)出警報(bào)W用于進(jìn)一步動(dòng)作。 下面利用專注于監(jiān)控溫度的示例性傳感器來描述所述傳感器。然后是對(duì)使用所述傳感器的 監(jiān)控系統(tǒng)的詳細(xì)描述。
[00%]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在自足式（self-contained)殼體中包含和部署傳感 器，所述自足式殼體通常包括傳感器、長(zhǎng)壽命電池、處理器板和通信單元。如同先前提及的， 運(yùn)些遠(yuǎn)程單元在此被稱為"節(jié)點(diǎn)"。所述節(jié)點(diǎn)可W被配置用于要監(jiān)控的參數(shù)或狀況，并且可 W被放置在火車上被選擇用于運(yùn)種監(jiān)控的位置中。
[0029] 參考圖1、2、3和3A，現(xiàn)在描述示例性節(jié)點(diǎn)10。在該具體實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)10被配置成 能夠裝配到鐵路車廂的軸承適配器12的表面，W用于監(jiān)控車輪軸承的溫度。節(jié)點(diǎn)10具有殼 體14,殼體14具有第一部分或蓋部16W及第二部分或基部18。優(yōu)選地，殼體部分16和18由耐 受環(huán)境損壞的硬塑料構(gòu)成，例如UV級(jí)聚合物，如聚碳酸醋/ABS混合物，并且殼體部分16和18 在被完全組裝之后是防風(fēng)雨的。在各種部件如下面描述的被安裝在殼體14內(nèi)之后，通過殼 體14中的開口提供灌封材料(未示出），W保持、封裝和包圍（environmentalIy)密封其中的 部件?？蒞使用任何適合的能夠保護(hù)電路和部件免受嚴(yán)酷的鐵路環(huán)境的電灌封材料，其中 當(dāng)裝置在操作中時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)酷的天氣、UV照射、潮濕、振動(dòng)、機(jī)械碰撞、熱沖擊和磨損。運(yùn) 種材料包括環(huán)氧樹脂類、聚氨基甲酸醋和娃化物。優(yōu)選的是柔性氨甲酸乙醋，適合于電子用 途并且可W通過其發(fā)送要使用的頻率的無線信號(hào)。
[0030] 被配置用于監(jiān)控期望的參數(shù)或狀況的傳感器20可W被裝配在殼體14內(nèi)，或者可W 在節(jié)點(diǎn)外部并電連接到節(jié)點(diǎn)。圖I和2示出了溫度傳感器20a，溫度傳感器20a熱禪合到熱傳 輸元件22,熱傳輸元件22延伸穿過殼體14中的開口 24,優(yōu)選的熱傳輸元件22是銅塞，如同所 示出的。熱傳輸元件22經(jīng)由熱環(huán)氧樹脂而熱禪合到傳感器20。該配置優(yōu)選地用于監(jiān)控節(jié)點(diǎn) 所附接到的物品（item)的表面溫度，運(yùn)是因?yàn)闊醾鬏斣?2將接觸節(jié)點(diǎn)所附接到其上的表 面。優(yōu)選的溫度傳感器是娃溫度傳感器，娃溫度傳感器對(duì)于電路而言是理想的。在本實(shí)施例 中，節(jié)點(diǎn)10將被裝配成將銅塞22置于與鐵路車廂的部分之間的熱傳送中，其中期望針對(duì)所 述鐵路車廂的該部分的溫度讀數(shù)。如普通技術(shù)人員的一個(gè)將認(rèn)識(shí)到，節(jié)點(diǎn)10關(guān)于傳感器20 的配置取決于傳感器的類型和期望的數(shù)據(jù)的類型。傳感器20可W是任何類型的傳感器，包 括例如溫度傳感器、壓力傳感器、測(cè)壓元件（load cell)、應(yīng)力測(cè)量器、霍耳效應(yīng)傳感器、振 動(dòng)傳感器、加速計(jì)、巧螺儀、位移傳感器、感應(yīng)傳感器、壓阻式麥克風(fēng)或超聲波傳感器。此外， 傳感器可W是開關(guān)的類型，包括例如黃片開關(guān)和限位開關(guān)。在美國(guó)專利公開2012/0046811 (2010年8月23日遞交的美國(guó)專利申請(qǐng)12/861,713)中描述了另一類型的使用應(yīng)力測(cè)量器的 節(jié)點(diǎn)傳感器(例如手剎監(jiān)控器傳感器）的示例，該美國(guó)專利公開的公開內(nèi)容通過引用合并于 此。
[0031] 提供電路26用于節(jié)點(diǎn)10的操作。電路26包括用于操作和/或接受和處理來自傳感 器10的信號(hào)的部件和接線。運(yùn)可W包括但不限于模數(shù)電路、CPU、處理器、電路板、存儲(chǔ)器、固 件、控制器和其他電子物品，如同下面進(jìn)一步描述的操作溫度傳感器和處理信息所需要的 那樣。在所示出的實(shí)施例中，電路26與溫度傳感器進(jìn)行電通信W用于接收來自溫度傳感器 的信號(hào)。兩個(gè)電路板被提供成經(jīng)由接頭化eader)相互連接，如同下面進(jìn)一步討論的那樣。
[0032] 電路26包括主板28和子板30,主板28包括通信電路、天線和微處理器，子板30包括 用于讀取來自傳感器10的數(shù)據(jù)的電路，并可W執(zhí)行該數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且還可W包括功 率調(diào)節(jié)電路。主板28還可W包括足W用于執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)的低級(jí)別分析的智能，并且可W接受 來自外部源的與何時(shí)應(yīng)當(dāng)發(fā)出警報(bào)相關(guān)的參數(shù)。例如，對(duì)于圖1和2中示出的節(jié)點(diǎn)10,連同溫 度傳感器20-起，可W被編程用于當(dāng)所感測(cè)的溫度對(duì)于若干連續(xù)的讀數(shù)超過一定闊值時(shí)發(fā) 出警報(bào)。
[0033] 主板28還包括用于無線通信的電路。優(yōu)選地，鐵路車廂上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)10與在相同 的鐵路車廂上的其它節(jié)點(diǎn)10, W及與也優(yōu)選地裝配在相同的鐵路車廂38上的通信管理單元 (CMU)32形成為自組(ad-hoc)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（見圖6)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)10將其數(shù)據(jù) 傳輸至裝配在相同的鐵路車廂上的CMU32。該數(shù)據(jù)傳輸可W直接發(fā)生，或者所述數(shù)據(jù)可W由 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)(relay巧ljCMU32。所述自組網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選地使用時(shí)間同步網(wǎng)狀 協(xié)議來形成，所述時(shí)間同步網(wǎng)狀協(xié)議是用于無線裝置的自組織網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議。
[0034] 節(jié)點(diǎn)10還包括長(zhǎng)壽命電源34、優(yōu)選地是軍用級(jí)別裡亞硫酷氯電池。子板30包括功 率調(diào)節(jié)和管理電路，并且可W包括用于節(jié)約電池壽命的特征，該特征使節(jié)點(diǎn)10保持處于待 機(jī)狀況并定期喚醒節(jié)點(diǎn)IOW傳遞來自傳感器20的讀數(shù)。
[0035] 單個(gè)節(jié)點(diǎn)10被裝配在鐵路車廂38上的所關(guān)注的區(qū)域上。作為示例，圖3和3A示出了 裝配到鐵路車廂的鐵路車廂車輪軸承39的軸承適配器12的上述類型的溫度感測(cè)節(jié)點(diǎn)10。可 W使用熱傳導(dǎo)環(huán)氧樹脂粘合劑來將該單元附接在銅塞22和適配器36之間，W確保對(duì)于溫度 傳感器和用于將節(jié)點(diǎn)10保持在適當(dāng)位置中的機(jī)械固件(諸如自攻螺釘之類）的良好的熱傳 輸。在本具體示例中，節(jié)點(diǎn)10可W附接到每個(gè)鐵路車廂車輪40的所有8個(gè)車輪軸承適配器 12。此外，周圍溫度傳感器節(jié)點(diǎn)10也可W被裝配在鐵路車廂38的接收自由氣流的區(qū)域上。圖 4示出了裝配在鐵路車輛38的車體上的用于監(jiān)控周圍溫度的節(jié)點(diǎn)10。該裝置電路26獲取與 被監(jiān)控的（例如軸承或周圍）溫度相關(guān)的信息。由于溫度傳感器并未直接接觸軸承，而是直 接接觸軸承適配器，因此該裝置被校準(zhǔn)，W使得溫度讀數(shù)指示軸承溫度。該校準(zhǔn)考慮了在所 測(cè)量的點(diǎn)處的軸承適配器的溫度(參見圖3a)、W及由裝配在鐵路車廂上的另外的地方W感 測(cè)周圍溫度的第二溫度傳感器節(jié)點(diǎn)所測(cè)量的周圍溫度(參見圖4)、W及與軸承適配器的類 型相關(guān)的信息（不同的型號(hào)具有不同的尺寸和配置）?？蒞利用適當(dāng)?shù)臏y(cè)試來研發(fā)諸如校準(zhǔn) 算法之類的用于被電路26使用的校準(zhǔn)信息。構(gòu)成各種警報(bào)狀況的軸承溫度信息也可W被提 供給電路26,優(yōu)選地是存儲(chǔ)在電路26上，運(yùn)允許裝置10監(jiān)控軸承溫度并基于周圍溫度來確 定軸承溫度和采取期望的動(dòng)作。在典型的鐵路車廂38上，將存在八個(gè)傳感器10，（每個(gè)車輪 40處的）每個(gè)軸承適配器12上有一個(gè)傳感器10,并且一個(gè)傳感器10被放置用于測(cè)量周圍溫 度。周圍溫度傳感器10將周圍溫度傳送給CMU，CMU在軸承適配器處的傳感器要求該信息時(shí) 將該信息提供給軸承適配器處的傳感器。運(yùn)將允許軸承適配器12處的傳感器10確定軸承溫 度并隨后確定是否需要進(jìn)一步的動(dòng)作，例如傳送高溫警報(bào)。此外，對(duì)于裝置10和CMU 32之間 的通信，優(yōu)選的是時(shí)間同步網(wǎng)狀協(xié)議，即，用于無線裝置的自組織網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議。
[0036] 參考圖5、5A和5B示出了可替換的溫度傳感器節(jié)點(diǎn)10,其中示出了用于監(jiān)控與節(jié)點(diǎn) 10的殼體14相隔開的鐵路車廂的部分的溫度的節(jié)點(diǎn)10。例如，可能期望通過監(jiān)控儲(chǔ)存器或 容器壁的溫度來監(jiān)控存儲(chǔ)在儲(chǔ)存器中的貨物的溫度或容器內(nèi)側(cè)的溫度，但是上述的用于直 接附接到要監(jiān)控的表面的節(jié)點(diǎn)10是不適合的。運(yùn)里認(rèn)為節(jié)點(diǎn)10與上述相同地構(gòu)造，除了溫 度傳感器20位于與殼體14相隔開的探測(cè)器48內(nèi)。溫度傳感器20位于經(jīng)由線52電附接到殼體 14的傳感器探測(cè)器頭50內(nèi)。頭50優(yōu)選地是由諸如不誘鋼之類的熱傳導(dǎo)材料構(gòu)成的具有環(huán)形 頭體54的圓柱形。電附接到電連接器58a的溫度傳感器20適配在頭體開口 56內(nèi)。在中屯、具有 開口的環(huán)形磁體60在頭50內(nèi)適配在傳感器20周圍。熱傳導(dǎo)環(huán)氧樹脂或其它適合的灌封材料 將磁體60和溫度傳感器20密封在體50內(nèi)，并確保對(duì)于傳感器20的良好的熱傳輸。連接到對(duì) 應(yīng)的連接器58a的對(duì)應(yīng)的電子連接器58b經(jīng)由線52將溫度傳感器20連接到節(jié)點(diǎn)殼體14,所述 線52優(yōu)選地是柔性的涂覆PVC的線纜62。為了幫助裝配該殼體14,提供了娃墊圈64、金屬裝 配板66和殼體娃裝配墊圈68。節(jié)點(diǎn)10持續(xù)地監(jiān)控貨物溫度，并在滿足諸如快速溫度變化、超 過溫度闊值等的特定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)發(fā)出警告。
[0037] 作為運(yùn)種裝置W及安裝該裝置的方法的示例，如在表示鐵路罐車廂38的液體儲(chǔ)存 罐70的圖5B中所示出的，具有隔開的探測(cè)器48的溫度節(jié)點(diǎn)10可W被用于監(jiān)控在被具有外罩 80的相當(dāng)厚的隔熱套74覆蓋的鐵路罐車廂38上的罐72內(nèi)存儲(chǔ)的液體72的溫度。運(yùn)里，可W 向套74內(nèi)切開直徑約為2"的小的開口 76, W允許探測(cè)器頭50利用熱傳導(dǎo)環(huán)氧樹脂而附接到 儲(chǔ)存器70的干凈的外表面78。頭50內(nèi)的磁體60在環(huán)氧樹脂固化時(shí)幫助使探測(cè)器48保持在適 當(dāng)位置中。節(jié)點(diǎn)10的殼體14裝配在套罩80的外部上，并經(jīng)由線纜62連接到頭50,如果必需的 話線纜62可W被盤繞W適配在開口76之內(nèi)。為了將殼體14附接到套罩80,娃墊圈64被靠著 套罩80而放置在開口 76上，然后是金屬裝配板66,然后是娃墊圈68,墊圈64和6如角保了殼體 14對(duì)套罩80的良好的防風(fēng)雨密封。金屬裝配板60被用螺釘或螺栓固定到套罩80,并且節(jié)點(diǎn) 殼體14被利用螺釘82而螺釘固定到裝配板66。節(jié)點(diǎn)電路的校準(zhǔn)確保了儲(chǔ)存器70內(nèi)的液體72 的精確的溫度讀數(shù)，并且可W使用從另一傳感器10監(jiān)控的周圍溫度來計(jì)算精確的溫度讀 數(shù)。
[0038] 為了傳送由節(jié)點(diǎn)10收集的數(shù)據(jù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與裝配在鐵路車廂38上的CMU 32進(jìn)行雙 向通信，CMU 32收集來自每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并且可W向節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令，如圖6所示。如同前述 的，連接到相同的鐵路車廂38的各個(gè)節(jié)點(diǎn)10和CMU 32形成了局域自組網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，W便利于 連接到相同的鐵路車廂38的各個(gè)節(jié)點(diǎn)10和CMU 32之間的通信。在此使用的詞語"通信管理 單元"或"CMU"意思是能夠接收來自一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)10的數(shù)據(jù)和/或警報(bào)并能夠向遠(yuǎn)程接收 機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)和警報(bào)信息的任何裝置。CMU 32優(yōu)選地是將用作至另外的位置的通信鏈路(諸 如移動(dòng)基站42(例如火車頭46)、基于地面的基站44等）的單個(gè)單元，并具有其自身的電路、 CPU、處理器、存儲(chǔ)器、電源等W用于處理接收的數(shù)據(jù)。在優(yōu)選實(shí)施例中，CMU 32還可W與鐵 路車廂38上節(jié)點(diǎn)10進(jìn)行通信，控制和監(jiān)控鐵路車廂38上節(jié)點(diǎn)10。
[0039] CMU 32能夠使用從多個(gè)節(jié)點(diǎn)10收集的數(shù)據(jù)來執(zhí)行高級(jí)數(shù)據(jù)分析，并且可W應(yīng)用啟 發(fā)式算法來基于該分析得出結(jié)論。下面的表包含對(duì)應(yīng)用W分析數(shù)據(jù)的啟發(fā)式算法的高級(jí)別 的描述W及節(jié)點(diǎn)傳感器10的類型的示例。
[0040]
[0044]
[0045] 如圖6所示，CMU 32也向遠(yuǎn)程位置傳送數(shù)據(jù)和警報(bào)，所述遠(yuǎn)程位置或者是位于火車 上(通常是在火車頭中）的移動(dòng)基站42,或者是靜止的、基于地面的基站44,或者是運(yùn)兩者。 數(shù)據(jù)和/或警報(bào)可W從基于地面的基站44轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)基站42XMU 32可W與移動(dòng)基站42恒 定地進(jìn)行無線通信或有線通信，移動(dòng)基站42可W經(jīng)由蜂窩網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)由衛(wèi)星或經(jīng)由任何數(shù)量 的其它眾所周知的方式與基于地面的基站44進(jìn)行通信。
[0046] 從節(jié)點(diǎn)10收集的數(shù)據(jù)可W被發(fā)送到基站44W用于分析和進(jìn)一步的動(dòng)作。在上表中 示出的啟發(fā)式算法可W由移動(dòng)基站42或基于地面的基站44執(zhí)行。此外，站42、44均可W利用 火車范圍啟發(fā)式算法來預(yù)測(cè)火車范圍的故障或定位火車范圍的趨勢(shì)，單個(gè)的CMU 32可能不 能利用僅來自單個(gè)鐵路車廂38的數(shù)據(jù)而運(yùn)樣做。
[0047] 當(dāng)檢測(cè)到警告時(shí)，優(yōu)選地將警告發(fā)送到火車頭46中或基于地面的基站44處的顯示 單元?？蒞使用任何典型的將裝配在移動(dòng)基站42中（例如火車頭中）的類型的顯示單元。本 領(lǐng)域中已知的通信裝置經(jīng)由衛(wèi)星與基站44進(jìn)行通信，并且顯示單元向火車頭工程師顯示警 告。進(jìn)來的警告可W出現(xiàn)在顯示器上，并伴有能聽見的警報(bào)，該警報(bào)必須被駕駛員確認(rèn)和取 消。每種類型的警告伴有基于具體的鐵路網(wǎng)絡(luò)的、當(dāng)警告出現(xiàn)時(shí)火車頭駕駛員應(yīng)該采取的 推薦的行為。火車頭駕駛員要采取的動(dòng)作基于警告的嚴(yán)重性而變化。也可W經(jīng)由電子郵件 發(fā)送警告或?qū)⒕婀嫉骄W(wǎng)站。
[004引將火車頭警報(bào)闊值設(shè)置為次危急的值將可能導(dǎo)致過多的停車和延遲。因此，選擇 警告消息，W使得僅向火車頭46發(fā)送能引起動(dòng)作的消息，運(yùn)意味著通常僅向火車頭工作人 員發(fā)送那些需要工作人員采取動(dòng)作的警報(bào)級(jí)別。此外，除了需要火車在列車線上停止之外， 可W通過適當(dāng)?shù)胤胖貌僮飨拗苼硖幚硪恍┚妗＠?，可WW分層的警報(bào)級(jí)別對(duì)火車的操 作設(shè)置速度限制，使得將允許火車進(jìn)行到側(cè)線或其它適當(dāng)?shù)耐＼圏c(diǎn)，從而允許其它車輛在 列車線上繼續(xù)，而沒有異常的延遲或花費(fèi)。然而，仍然可W在基站44處監(jiān)控低級(jí)別（級(jí)別1/ 階段1)的警告，W做出有關(guān)將表示盡管不緊急但即將發(fā)生的問題的趨勢(shì)事件和/或溫度累 犯的確定。
[0049]作為操作示例，考慮對(duì)車輪軸承的監(jiān)控。目標(biāo)是監(jiān)控運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承，因此當(dāng)鐵路車 廂38不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)收集的數(shù)據(jù)對(duì)確定軸承的狀況沒有意義。為了節(jié)省功率并限制不提供信息的 溫度信息，可W在鐵路車廂不移動(dòng)時(shí)抑制數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)僅存儲(chǔ)在CMU 32中并在發(fā)現(xiàn)有用 數(shù)據(jù)時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站42、44?？啥x"關(guān)注的"或"有用的"數(shù)據(jù)的=種狀況包括：
[0050] 1."差別狀況"事件；
[005。 2高于周圍狀況"事件；W及
[0化2] 3."節(jié)點(diǎn)溫度異常"。
[0053] 在任何車軸兩端的差別大于或等于特定變量時(shí)，存在差別狀況事件。
[0054] 當(dāng)任何軸承溫度比從周圍溫度節(jié)點(diǎn)報(bào)告的值超過特定常量時(shí)，發(fā)生高于周圍狀況 事件。
[0055] 當(dāng)盡管其它通道正在良好地收集數(shù)據(jù)并經(jīng)過了對(duì)應(yīng)的時(shí)間段但是軸承或周圍的 任何數(shù)據(jù)通道并未報(bào)告有效溫度時(shí)，發(fā)生節(jié)點(diǎn)溫度異常。延遲允許系統(tǒng)有從可能的通信錯(cuò) 誤恢復(fù)的機(jī)會(huì)。即使應(yīng)當(dāng)已收集了完整的數(shù)據(jù)集且一個(gè)或多個(gè)通道正在丟失數(shù)據(jù)，CMU 32 也將繼續(xù)收集和保存來自其它軸承的溫度。
[0056] 在記錄停車之前通過看到所有溫度數(shù)據(jù)收斂到周圍（火車已停車）來確認(rèn)數(shù)據(jù)抑 審IJ。發(fā)散的溫度表明軸承正在再次生成熱并且火車已開始移動(dòng)。
[0057] 分級(jí)的警報(bào)和響應(yīng)運(yùn)些是基于嚴(yán)重性的各種級(jí)別的警報(bào)W及適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)的示例: [0化引第一階段：。軸承溫度警報(bào)"
[0化9]-僅對(duì)基站報(bào)警
[0060] -用于趨勢(shì)推薦和累犯識(shí)別
[0061] 第二階段："車軸差別警報(bào)"：是任何軸承比其軸曬合部分更熱了預(yù)定量的狀況。
[0062] -動(dòng)作:使火車停車，檢查報(bào)警軸承的軸頸。查找該軸承正"離開"車軸、潤(rùn)滑油正被 清洗、或該軸承已受到損壞的任何征兆。
[0063] -W預(yù)定的降低的最大速度前進(jìn)，直到在火車頭終端處接收到第二階段"警報(bào)清 除"消息。
[0064] -如果在火車頭終端處接收到第二階段"警報(bào)清除"消息，則正常前進(jìn)。
[0065] 第S階段："高于周圍警報(bào)"：是當(dāng)任何軸承處于比周圍高預(yù)定量的溫度時(shí)。
[0066] -動(dòng)作:使火車停車，檢查報(bào)警軸承的軸頸。查找該軸承正"離開"車軸、潤(rùn)滑油正被 清洗、或該軸承已受到損壞的任何征兆。
[0067] -W預(yù)定的降低的最大速度前進(jìn)，直到在火車頭終端處接收到第=階段"警報(bào)清 除"消息，在該點(diǎn)可W提高速度。
[0068] -如果警報(bào)消息未清除，則可W選擇在適當(dāng)?shù)耐？奎c(diǎn)卸去和改變軸承，否則需要降 低速度來降低螺絲狀軸頸或?yàn)?zāi)難性的軸承故障的可能性。
[0069] -如果在火車頭終端處接收到第二階段和第S階段兩者"警報(bào)清除"消息，則正常 刖進(jìn)。
[0070] 第四階段："危急警報(bào)"：運(yùn)是在預(yù)定的軸承溫度處設(shè)置的絕對(duì)警報(bào)。
[0071 ]-動(dòng)作:使火車停車，卸去軸承。
[0072] 高級(jí)算法:可W基于軸承溫度性能的統(tǒng)計(jì)模型來進(jìn)行對(duì)警報(bào)的改進(jìn)。下面部分詳 細(xì)描述了對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)分析的改進(jìn)的示例，所述數(shù)據(jù)分析是關(guān)于識(shí)別處于用于降級(jí)處理/趨 勢(shì)狀況的"審查列表"上的軸承。
[0073] 第二級(jí)別的算法:第二級(jí)別的算法使用當(dāng)鐵路車廂在緊挨在該分析之前的一段日 期期間已移動(dòng)時(shí)，已在每分鐘收集的溫度數(shù)據(jù)。當(dāng)對(duì)于相同的軸承下面五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的至少 四個(gè)被標(biāo)記時(shí)，可W向用戶發(fā)送警告W調(diào)度針對(duì)該軸承的維護(hù)。
[0074] 標(biāo)準(zhǔn)1:峰值分析:對(duì)大于預(yù)定值的軸承溫度值的百分比進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0075] ?對(duì)于每個(gè)軸承，對(duì)在預(yù)定值之上發(fā)生的溫度讀數(shù)的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)
[0076] .標(biāo)記任何具有一定的百分比的大于預(yù)定值的溫度值的軸承
[0077] 標(biāo)準(zhǔn)2:高于周圍的分析:對(duì)大于定義的高于周圍的值的軸承溫度值的百分比進(jìn)行 計(jì)數(shù)
[0078] .對(duì)于每個(gè)軸承，對(duì)在定義的高于周圍的值之上發(fā)生的溫度讀數(shù)的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)
[0079] ?標(biāo)記任何具有一定的百分比的大于所述定義的闊值的溫度值的軸承
[0080] 標(biāo)準(zhǔn)3:與貨車平均值相距的偏差的分析:計(jì)算每個(gè)軸承的平均軸承溫度W及與貨 車的其余部分的軸承溫度的平均值相比的每個(gè)軸承的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0081] ?計(jì)算對(duì)于每個(gè)軸承在時(shí)間范圍內(nèi)的平均溫度W及貨車平均值
[0082] .計(jì)算每個(gè)軸承溫度與貨車平均值相距的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0083] ?標(biāo)記任何具有一定的標(biāo)準(zhǔn)偏差的軸承
[0084] 標(biāo)準(zhǔn)4:與車隊(duì)平均值相距的偏差的分析:計(jì)算平均軸承溫度W及與車隊(duì)的其余部 分的軸承溫度的平均值相比的每個(gè)軸承的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0085] ?計(jì)算對(duì)于每個(gè)軸承在時(shí)間范圍內(nèi)的平均溫度W及車隊(duì)平均值
[0086] ?計(jì)算每個(gè)軸承溫度與車隊(duì)平均值相距的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0087] ?標(biāo)記任何具有一定的標(biāo)準(zhǔn)偏差的軸承
[0088] 標(biāo)準(zhǔn)5:加熱變化速率分析:計(jì)算軸承被快速加熱的操作時(shí)間的百分比
[0089] .計(jì)算對(duì)溫度數(shù)據(jù)的移動(dòng)窗口的線性擬合
[0090] .對(duì)線性擬合的斜率高于一定闊值之處的實(shí)例的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)
[0091] ?標(biāo)記任何具有大于一定量的操作時(shí)間的軸承，所述操作時(shí)間具有大于闊值的線 性擬合斜率
[0092] 第=級(jí)別的算法:第二級(jí)別的算法使用當(dāng)鐵路車廂緊挨在該分析之前已移動(dòng)了先 前的30天時(shí)已在每分鐘收集的溫度數(shù)據(jù)。當(dāng)對(duì)于五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的至少四個(gè)而言軸承被排序在 最高的百分之五中時(shí)，向用戶發(fā)送警告W調(diào)度針對(duì)該軸承的維護(hù)。
[0093] 標(biāo)準(zhǔn)1:峰值分析:對(duì)大于預(yù)定值的軸承溫度值的百分比進(jìn)行計(jì)數(shù)
[0094] .對(duì)于每個(gè)軸承，對(duì)在預(yù)定值之上發(fā)生的溫度讀數(shù)的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)
[0095] ?在與車隊(duì)的其余部分一起的名次表中對(duì)該軸承進(jìn)行排序
[0096] .標(biāo)記車隊(duì)中的最高的百分比的軸承
[0097] 標(biāo)準(zhǔn)2:高于周圍的分析:對(duì)大于定義的高于周圍的值的軸承溫度值的百分比進(jìn)行 計(jì)數(shù)
[0098] .對(duì)于每個(gè)軸承，對(duì)在定義的高于周圍的值之上發(fā)生的溫度讀數(shù)的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)
[0099] .在與車隊(duì)的其余部分一起的名次表中對(duì)軸承進(jìn)行排序
[0100] .標(biāo)記車隊(duì)中的最高的百分比的軸承
[0101] 標(biāo)準(zhǔn)3:與貨車平均值相距的偏差的分析:計(jì)算平均軸承溫度和每個(gè)軸承與貨車的 其余部分的軸承溫度的平均值相比的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0102] ?計(jì)算對(duì)于每個(gè)軸承在時(shí)間范圍內(nèi)的平均溫度W及貨車平均值
[0103] ?計(jì)算每個(gè)軸承溫度與貨車平均值相距的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0104] .在與車隊(duì)的其余部分一起的名次表中對(duì)軸承進(jìn)行排序
[0105] .標(biāo)記車隊(duì)中的最高的百分比的軸承
[0106] 標(biāo)準(zhǔn)4:與車隊(duì)平均值相距的偏差的分析:計(jì)算平均軸承溫度和每個(gè)軸承與車隊(duì)的 其余部分的軸承溫度的平均值相比的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0107] ?計(jì)算對(duì)于每個(gè)軸承在時(shí)間范圍內(nèi)的平均溫度W及車隊(duì)平均值
[0108] ?計(jì)算每個(gè)軸承溫度與車隊(duì)平均值相距的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0109] .在與車隊(duì)的其余部分一起的名次表中對(duì)軸承進(jìn)行排序
[0110] .標(biāo)記車隊(duì)中的最高的百分比的軸承
[0111] 標(biāo)準(zhǔn)5:加熱變化速率分析:計(jì)算軸承被快速加熱的操作時(shí)間的百分比
[0112] ?計(jì)算對(duì)溫度數(shù)據(jù)的移動(dòng)窗口的線性擬合
[0113] ?對(duì)線性擬合的斜率大于一定闊值之處的實(shí)例的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)
[0114] .在與車隊(duì)的其余部分一起的名次表中對(duì)軸承進(jìn)行排序
[0115] ?標(biāo)記車隊(duì)中的最高的百分比的軸承
[0116] 在本發(fā)明的另一可替換實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)可W被容納在可替換殼體中， 或被構(gòu)建到鐵路車廂自身之中。在一個(gè)運(yùn)種實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)可W被構(gòu)建到與美國(guó)專利7， 698,962和7,688,218中示出的類型相類似的適配器墊的形式中，所述美國(guó)專利7,698,962 和7,688,218二者的公開內(nèi)容通過引用合并于此，所述公開內(nèi)容可W被修改W用于隨本發(fā) 明一起使用。
[0117] 已經(jīng)在各種示例的背景中描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，然而本發(fā)明并不旨在W任 何方式被限定。作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，可W存在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的許多實(shí)現(xiàn)方 式，如同在下面的權(quán)利要求中描述的那樣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于監(jiān)控鐵路車廂上的溫度的裝置，包括： 能夠裝配在鐵路車廂上的殼體； 溫度傳感器； 電路，與所述溫度傳感器相通信以用于獲取與被感測(cè)的溫度相關(guān)的信息，所述電路位 于所述殼體內(nèi)； 電源，電連接到所述電路，用于向所述電路提供電力，所述電源位于所述殼體內(nèi)；以及 通信裝置，能夠廣播與所感測(cè)的溫度相關(guān)的信息，所述通信裝置位于所述殼體內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控裝置，其中所述溫度傳感器位于所述殼體內(nèi)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控裝置，其中所述溫度傳感器在所述殼體外部，并經(jīng)由線纜 與所述電路進(jìn)行電通信。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)控裝置，還包括在所述殼體外部的探測(cè)器，并且所述探測(cè)器 包括所述溫度傳感器和磁體，所述磁體被定位用于磁性地吸引所述探測(cè)器將被放置所靠著 的所述鐵路車廂的部分。5. -種用于監(jiān)控和報(bào)告鐵路車廂上的溫度狀況的系統(tǒng)，包括： 所述鐵路車廂； 如權(quán)利要求1中所述用于監(jiān)控溫度的傳感器裝置，所述裝置裝配到所述鐵路車廂，并且 所述裝置的所述溫度傳感器位于監(jiān)控所述鐵路車廂上的期望的溫度的位置處；以及 通信管理單元CMU，與所述感測(cè)裝置中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行無線通信以接收來自所述感 測(cè)裝置中的一個(gè)或多個(gè)的信息，所述CMU具有無線通信裝置，用于廣播與被監(jiān)控的溫度相關(guān) 的信息。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)能夠基于由所述感測(cè)裝置收集的數(shù)據(jù)來 確定警報(bào)狀況。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器裝置被附接到鐵路車廂的軸承適配器， 以監(jiān)控軸承的溫度，所述裝置的所述溫度傳感器與所述適配器進(jìn)行熱傳送，以感測(cè)所述適 配器的溫度。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括裝配在所述鐵路車廂上的用于監(jiān)控周圍溫度的 第二所述傳感器裝置，其中所述系統(tǒng)使用來自所述兩個(gè)溫度裝置的數(shù)據(jù)以用于確定所述軸 承的溫度。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述裝置的所述溫度傳感器與所述鐵路車廂的部 分進(jìn)行熱傳送，以感測(cè)所述鐵路車廂的部分的溫度，所述裝置的所述殼體被裝配在所述鐵 路車廂上，遠(yuǎn)離所述溫度傳感器，并通過所述殼體外部的線而連接到所述溫度傳感器。10. -種用于監(jiān)控鐵路車廂的系統(tǒng)，包括： 所述鐵路車廂； 多個(gè)傳感器裝置，位于所述鐵路車廂上，用于監(jiān)控所述鐵路車廂的參數(shù)或狀況； 所述多個(gè)傳感器裝置包括至少一個(gè)溫度傳感器裝置，所述至少一個(gè)溫度傳感器裝置具 有： 溫度傳感器，與被監(jiān)控的物品進(jìn)行熱傳送； 殼體； 電路，與所述溫度傳感器相通信，以用于獲取與被感測(cè)的溫度相關(guān)的信息，所述電路位 于所述殼體內(nèi)； 電源，電連接到所述電路以用于向所述電路提供電力，所述電源位于所述殼體內(nèi)； 通信裝置，能夠經(jīng)由無線通信來廣播與所感測(cè)的溫度相關(guān)的信息，所述通信裝置位于 所述殼體內(nèi)；以及 通信管理單元CMU，裝配在所述鐵路車廂上，能夠與所述多個(gè)傳感器裝置中的每個(gè)進(jìn)行 雙向無線通信，以用于接收來自所述多個(gè)傳感器裝置中的每個(gè)的信息，所述CMU具有無線通 信裝置，用于廣播與被監(jiān)控的參數(shù)或狀況相關(guān)的信息。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述溫度傳感器裝置中的一個(gè)被裝配到車輪軸 承的軸承適配器，以監(jiān)控所述軸承適配器的溫度，所述系統(tǒng)被校準(zhǔn)以確定所述車輪軸承的 溫度。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)傳感器裝置包括第二溫度傳感器裝置。13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)傳感器裝置包括監(jiān)控所述鐵路車廂的 除了溫度之外的參數(shù)或狀況的傳感器裝置。14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)能夠基于由所述一個(gè)或多個(gè)感測(cè)單元 所收集的數(shù)據(jù)來確定警報(bào)狀況。15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中能夠由所述CMU或所述多個(gè)傳感器裝置中的一個(gè) 中的至少一個(gè)基于由所述一個(gè)或多個(gè)感測(cè)裝置收集的數(shù)據(jù)做出警報(bào)狀況的所述確定。16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)感測(cè)裝置中的每個(gè)能夠與所述多個(gè)感 測(cè)裝置中的其它感測(cè)裝置以及所述CMU交換數(shù)據(jù)。17. -種用于監(jiān)控鐵路車廂的操作的系統(tǒng)，包括： a. -個(gè)或多個(gè)感測(cè)單元，裝配在所述鐵路車廂上，所述感測(cè)單元的每個(gè)監(jiān)控所述鐵路 車廂的操作參數(shù);以及 b. 通信管理單元，與所述一個(gè)或多個(gè)感測(cè)單元進(jìn)行無線通信； 其中所述系統(tǒng)能夠基于由所述一個(gè)或多個(gè)感測(cè)單元收集的數(shù)據(jù)確定警報(bào)狀況。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中能夠由所述感測(cè)單元中的一個(gè)做出警報(bào)狀況的 所述確定。19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中能夠由所述通信管理單元基于由所述一個(gè)或多 個(gè)感測(cè)單元收集的數(shù)據(jù)做出警報(bào)狀況的所述確定。20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述通信管理單元通過對(duì)從所述一個(gè)或多個(gè)感 測(cè)單元收集的數(shù)據(jù)應(yīng)用啟發(fā)式算法來做出警報(bào)狀況的所述確定。21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)所述感測(cè)單元包括： a. 傳感器； b. 電源； c. 處理器； d. 存儲(chǔ)器； e. 通信電路；以及 f. 軟件，存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中，并由所述處理器執(zhí)行，所述軟件以定期的時(shí)間間隔執(zhí)行 從所述傳感器收集數(shù)據(jù)的功能。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述軟件還執(zhí)行以下功能： 評(píng)估收集的數(shù)據(jù)，以確定是否存在警報(bào)狀況；以及 經(jīng)由所述通信電路將所述警報(bào)狀況傳送至所述通信管理單元。23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)所述感測(cè)單元經(jīng)由所述通信電路與其它感 測(cè)單元以及所述通信管理單元交換數(shù)據(jù)。24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)感測(cè)單元和所述通信管理單元 相互進(jìn)行無線通信并形成局域網(wǎng)。25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述局域網(wǎng)是運(yùn)行時(shí)間同步網(wǎng)狀協(xié)議以有利于 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)間的通信的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。26. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述通信管理單元與其它鐵路車廂上的通信管 理單元進(jìn)行無線通信，并形成廣域網(wǎng)。27. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括基礎(chǔ)單元，所述基礎(chǔ)單元與所述通信管理單元 進(jìn)行無線通信，所述基礎(chǔ)單元執(zhí)行以下功能： a. 從所述通信管理單元收集數(shù)據(jù)和警報(bào)； b. 顯示由所述通信管理單元提出的警報(bào)狀況；以及 c. 基于從所述通信管理單元收集的數(shù)據(jù)和警報(bào)來確定高級(jí)別的警報(bào)。28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)單元與多個(gè)通信管理單元進(jìn)行無線通 {目。29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)單元基于從一個(gè)或多個(gè)通信管理單元 收集的警報(bào)和數(shù)據(jù)而使用分布式事件處理來執(zhí)行趨勢(shì)分析，以確定是否應(yīng)當(dāng)提出高級(jí)別的 警報(bào)。30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)單元將啟發(fā)式算法應(yīng)用于從所述一個(gè) 或多個(gè)通信單元收集的數(shù)據(jù)，以確定是否應(yīng)當(dāng)提出高級(jí)別的警報(bào)。31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)單元和所述一個(gè)或多個(gè)通信管理單元 經(jīng)由衛(wèi)星通信能力或蜂窩網(wǎng)絡(luò)能力而相互通信。32. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器選自基本包括溫度傳感器、壓力傳感 器、應(yīng)力傳感器、測(cè)壓元件傳感器、手剎位置傳感器、磁性傳感器、振動(dòng)傳感器、陀螺儀、加速 度傳感器、霍耳效應(yīng)傳感器、壓阻式麥克風(fēng)和開關(guān)的組。33. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)和警報(bào)能夠從所述一個(gè)或多個(gè)通信管理單 元經(jīng)由不在火車上的基礎(chǔ)單元轉(zhuǎn)發(fā)到火車上的基礎(chǔ)單元。34. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中使用分布式事件處理基于當(dāng)前數(shù)據(jù)與性能的統(tǒng) 計(jì)模型之間的比較來確定所述警報(bào)。35. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中基于當(dāng)前收集的數(shù)據(jù)相對(duì)于在預(yù)定的在先時(shí)間 段內(nèi)收集的數(shù)據(jù)的比較來確定所述警報(bào)。36. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中基于以下標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)或多個(gè)提出警報(bào)： a. 預(yù)定的百分比的當(dāng)前數(shù)據(jù)讀數(shù)超出能允許的峰值讀數(shù)； b. 預(yù)定的百分比的當(dāng)前數(shù)據(jù)讀數(shù)超出確定值； c. 預(yù)定的百分比的當(dāng)前數(shù)據(jù)讀數(shù)與來自相同的鐵路車廂的讀數(shù)相距超出標(biāo)準(zhǔn)偏差； d. 預(yù)定的百分比的當(dāng)前數(shù)據(jù)讀數(shù)與來自車隊(duì)中的所有鐵路車廂相距超出標(biāo)準(zhǔn)偏差;或 e. 當(dāng)前數(shù)據(jù)讀數(shù)的變化速率超出預(yù)定閾值。37. -種監(jiān)控鐵路車廂的操作特征的方法，包括以下步驟： a. 從所述鐵路車廂上的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)單元接收與所述操作特征相關(guān)的數(shù)據(jù)或處理 后的信息，所述感測(cè)單元監(jiān)控所述鐵路車廂的操作特征； b. 將啟發(fā)式算法應(yīng)用于所述接收的數(shù)據(jù)，以確定距額定操作狀況的偏差； c. 對(duì)所述距額定操作狀況的偏差分配嚴(yán)重性級(jí)別；以及 d. 基于所述分配的嚴(yán)重性級(jí)別而確定警報(bào)狀況。38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括建立與所述一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程感測(cè)單元進(jìn)行無 線通信的初始步驟。39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程感測(cè)單元形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中步驟a至d由位于所述鐵路車廂上的處理單元執(zhí) 行。41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中位于所述鐵路車廂上的所述處理單元是所述網(wǎng) 狀網(wǎng)絡(luò)的一部分。42. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括將所述警報(bào)狀況發(fā)送到遠(yuǎn)離所述鐵路車廂的 位置的步驟。43. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括將從所述一個(gè)或多個(gè)感測(cè)單元接收的所述數(shù) 據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)離所述鐵路車廂的位置的步驟。44. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括以下步驟： a. 接收來自多個(gè)鐵路車廂的數(shù)據(jù)； b. 將啟發(fā)式算法應(yīng)用于所述接收的數(shù)據(jù)，以確定距額定操作狀況的偏差； c. 對(duì)所述距額定操作狀況的偏差分配嚴(yán)重性級(jí)別； d. 基于所述分配的嚴(yán)重性級(jí)別而確定警報(bào)狀況； e. 將所述提出的警報(bào)發(fā)送給火車上的顯示單元，其中所述多個(gè)鐵路車廂是所述火車的 一部分。45. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，還包括以下步驟： a. 基于所述警報(bào)狀況確定推薦的動(dòng)作過程；以及 b. 將所述推薦的動(dòng)作過程發(fā)送給火車上的顯示單元，其中所述鐵路車廂是所述火車的 一部分。46. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程傳感器是溫度傳感器。47. -種監(jiān)控鐵路車廂的期望部分的溫度的方法，包括： (a) 利用與鐵路車廂的除了期望部分之外的部分進(jìn)行熱傳送的溫度傳感器來感測(cè)鐵路 車廂的除了期望部分之外的所述部分的溫度； (b) 利用在步驟(a)中感測(cè)的溫度來確定期望部分的溫度； (c) 確定所述期望部分的溫度是否在能接受的溫度范圍之外；以及 (d) 如果在步驟(c)中確定期望部分的溫度在能接受的范圍之外，則發(fā)送警報(bào)。48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的監(jiān)控鐵路車廂的期望部分的溫度的方法，還包括確定周圍 空氣的溫度的步驟，在步驟(b)的確定中使用所述周圍空氣的溫度。49. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的監(jiān)控鐵路車廂的期望部分的溫度的方法，其中步驟(a)至 (d)是由附接到所述鐵路車廂的單個(gè)單元執(zhí)行的。50.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中步驟(a)至(d)能夠在分布在所述傳感器單元、通 信管理單元、以及移動(dòng)基站或地面基站中的至少兩個(gè)當(dāng)中的不同的事件引擎處執(zhí)行。
【文檔編號(hào)】B61L27/00GK105916753SQ201380032404
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2013年6月14日
【發(fā)明人】A·馬丁, B·M·威爾遜, W·D·萊非德維爾
【申請(qǐng)人】阿母斯替德鐵路公司