【基于信息融合的車輛安全監(jiān)控體系設(shè)計10000字（論文）】

基于信息融合的車輛安全監(jiān)控體系設(shè)計目錄1引言 22信息融合理論與技術(shù) 22.1信息融合定義 32.3信息融合處理過程 43基于信息融合的車輛安全監(jiān)控體系設(shè)計 53.1車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)特征分析 53.2基于信息融合的鐵路車輛安全監(jiān)控體系架構(gòu) 83.2.1總體架構(gòu) 83.2.2邏輯架構(gòu) 123.3信息共享解決方案 144結(jié)論與展望 16參考文獻 17PAGE161引言鐵路運輸安全是建設(shè)和發(fā)展和諧鐵路的重要保障。長期的運輸生產(chǎn)實踐告訴我們，安全是鐵路工作的生命線，是鐵路的“飯碗工程”，沒有安全就談不上運輸效率和效益。在加快鐵路改革、推動和諧鐵路發(fā)展過程中，安全生產(chǎn)具有決定性作用，正確處理好提高效率與確保安全的關(guān)系決定了我國鐵路現(xiàn)代化建設(shè)目標能否實現(xiàn)，和諧鐵路發(fā)展改革能否成功。為此，近年來，鐵路部門始終堅持把確保安全作為搞好運輸工作的基礎(chǔ)，牢固樹立“三點共識”，堅持“三個重中之重”，即當運輸效率、效益與安全發(fā)生矛盾的時候，必須首先考慮確保運輸安全；提高鐵路運輸效率效益的各項措施，必須以確保運輸安全為前提，決不能以犧牲安全為代價；運輸系統(tǒng)在鐵路運輸中處在統(tǒng)籌運用各類設(shè)備資源和人力資源、統(tǒng)籌進行客貨運輸組織的重要位置，對運輸安全發(fā)揮著最關(guān)鍵的作用，是承擔安全生產(chǎn)任務最重、承擔安全責任最大的部門。各級運輸部門以車輛組織、調(diào)度指揮、施工安全、現(xiàn)場作業(yè)控制等為重點，加強安全風險過程控制，消除安全隱患，確保運輸安全穩(wěn)定。同時，堅持把客車安全作為鐵路安全的重中之重，把加強安全管理作為安全各項工作的重中之重，把抓落實作為加強安全管理的重中之重，確保各項安全措施不折不扣地落到實處，保證高鐵和客車的絕對安全。因此，迫切需要根據(jù)鐵路車輛安全監(jiān)控體系及其發(fā)展需求，開展基于信息融合的車輛安全監(jiān)控體系框架的研究，研究系統(tǒng)信息融合的思路和方法，研究鐵路車輛安全監(jiān)控信息融合模型和算法，并同期開展信息融合技術(shù)在車輛故障診斷、貨運計量安全檢測監(jiān)控領(lǐng)域中的綜合評價評判、業(yè)務流程優(yōu)化、安全狀態(tài)評估等鐵路車輛監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究。本研究對促進鐵路部門更有效地利用信息化手段，構(gòu)建更加科學的基于信息融合的車輛安全監(jiān)控體系框架，實施鐵路運輸生產(chǎn)過程全過程的動態(tài)監(jiān)控，不斷發(fā)現(xiàn)和剔除不安全因素，降低安全事故發(fā)生率，提高鐵路車輛安全監(jiān)控與管理整體水平提供有益的參考。2信息融合理論與技術(shù)2.1信息融合定義信息融合技術(shù)作為一種信息綜合和處理技術(shù)，實際上是許多傳統(tǒng)學科和新技術(shù)的集成與應用。融合處理過程是信息融合的核心問題，其中最主要的是要選擇合適的融合算法，最終實現(xiàn)高精度和高可靠性。對信息融合定義的一種說法是信息融合是利用計算機技術(shù)將來自多個傳感器或多源的觀測信息進行分析、綜合處理，從而得出決策和估計任務所需信息的處理過程。另一種說法是信息融合就是數(shù)據(jù)融合，但其內(nèi)涵更廣泛、更確切、更合理，也更具有概括性，不僅包括數(shù)據(jù)，而且包括了信號和知識。信息融合的基本原理是充分利用傳感器資源，通過對各種傳感器及人工觀測信息的合理支配與使用，將各種傳感器在空間和時間上的互補與冗余信息，依據(jù)某種優(yōu)化淮則或算法組合產(chǎn)生對觀測對象的一致性解釋和描述。其目標是通過對信息的優(yōu)化組合來導出更多的有效信息，提高狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷智能化程度。目前，國內(nèi)外信息融合的應用大多集中在系統(tǒng)傳感器層的數(shù)據(jù)融合上，主要用來提高檢測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，對于系統(tǒng)內(nèi)多源信息的融合處理也取得了一些應用成果。例如尚朝軒等人將多源信息融合用于雷達裝備故障診斷決策研究[11]，提高了故障診斷的準確性；徐立中，林志貴等將信息融合及時用于水質(zhì)自動檢測系統(tǒng)提高了檢測的準確性等。2.3信息融合處理過程典型的信息融合系統(tǒng)是由多傳感器與多源的數(shù)據(jù)傳感子系統(tǒng)和融合處理子系統(tǒng)兩個部分組成。前者是由多傳感器和多源信息構(gòu)成，后者由數(shù)據(jù)配準、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、融合決策和與之相關(guān)的先驗模型構(gòu)成。傳感器管理傳感器管理模型更新傳感器信息源先驗模型數(shù)據(jù)配準數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)融合處理子系統(tǒng)融合結(jié)果融合決策識別識別傳感子系統(tǒng)圖2-1信息融合處理過程傳感子系統(tǒng)的作用是匯集與融合目標相關(guān)的多傳感器數(shù)據(jù)和多源信息，這些數(shù)據(jù)和信息可能來自同一平臺或多個平臺，其難點在于傳感感知的多數(shù)據(jù)源和多信息具有不同的數(shù)據(jù)類型和感知原理，多源數(shù)據(jù)和信息之間常常不能保持同步，需要時空協(xié)同、動態(tài)協(xié)同。數(shù)據(jù)配準是以一致的格式表示所有輸入數(shù)據(jù)的處理過程。數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是使用某種度量尺度將來自不同傳感器的軌跡與量測數(shù)據(jù)進行比較，以確定要進行相關(guān)處理的候選配對。融合決策主要包括目標識別、狀態(tài)評估等內(nèi)容。融合決策結(jié)果除了提供輸出結(jié)果外，還要反饋給融合處理子系統(tǒng)和傳感感知子系統(tǒng)。反饋給融合處理子系統(tǒng)的作用是根據(jù)結(jié)果來調(diào)整模型，提高模型的有效性；反饋給傳感子系統(tǒng)的作用是為了更好地控制傳感器工作，確保提供決策所需的時空與屬性感知。圖2-1所示的信息融合處理過程只是信息融合過程中一個最基本的信息融合處理框架，本文結(jié)合車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)的應用需求，將建立多種不同類型的應用模式。例如：(1)基于單個測點檢測設(shè)備多個傳感器的信息融合處理過程。通過對檢測設(shè)備多源傳感器檢測信息融合處理，使單點檢測信息可以更加準確地反映被監(jiān)測對象的屬性，從而保證了單點檢測信息的準確性。(2)基于專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部的信息融合過程。通過對同一個監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部多個測點檢測數(shù)據(jù)的融合處理，可以輔助系統(tǒng)處理甄別單點檢測數(shù)據(jù)失效的現(xiàn)象，通過對被監(jiān)測對象監(jiān)測狀態(tài)的綜合評估，提高專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)綜合評判、綜合評估的準確性。(3)基于多專業(yè)檢測/監(jiān)測系統(tǒng)的信息融合過程。通過對不同監(jiān)測系統(tǒng)多個監(jiān)測點多源數(shù)據(jù)的信息融合處理，利用多源檢測信息的關(guān)聯(lián)性，發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測對象屬性變化的相關(guān)作用、相關(guān)影響及關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而對某一監(jiān)測系統(tǒng)被監(jiān)測對象的特性進行綜合評價，開展綜合應用，提高綜合評判的準確性。3基于信息融合的車輛安全監(jiān)控體系設(shè)計3.1車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)特征分析十三五以來，我國鐵路投資不斷掀起高潮。2011年至2014年，我國鐵路固定資產(chǎn)投資率逐年增長，從2011年的5800億元增長至2014年的8000億元，年復合增長率為11.32%。2015年鐵路投資完成8000多億元。由此，“十二五”期間鐵路累計投資達到3.5萬億元，遠高于“十二五”規(guī)劃的2.8萬億元。從“十三五”鐵路規(guī)劃的投資額來看，這五年依然是鐵路發(fā)展的“黃金期”，從中央高層到地方政府，加快鐵路建設(shè)特別是客運高鐵發(fā)展的思路已成為共識，“十三五”期間，路網(wǎng)建設(shè)的重要任務是推進干線鐵路建設(shè)，加快中西部鐵路建設(shè)，統(tǒng)籌支線鐵路建設(shè)，強化綜合樞紐配套，實施鐵路網(wǎng)之間的互聯(lián)互通。多年來我國鐵路堅持不懈地進行安全基礎(chǔ)建設(shè)，規(guī)范了安全管理，完善了規(guī)章制度，提高了車輛設(shè)備質(zhì)量和人員素質(zhì)，健全了安全監(jiān)督機制，加大了安全監(jiān)督力度，從而窮實了保證運輸安全的基礎(chǔ)。特別是通過鐵路六次大提速，促進了鐵路科技發(fā)展和安全技術(shù)裝備水平的不斷提高，全路運輸安全的可控程度得到了明顯增強，運輸安全形勢逐步好轉(zhuǎn)，車輛事故穩(wěn)步下降。為了深入探索和把握鐵路運輸安全規(guī)律，積極推進安全基礎(chǔ)建設(shè)，形成運輸安全的長效機制，運、機、工、電、輛各專業(yè)和工種都大量地采用安全技術(shù)裝備和智能化、網(wǎng)絡化、信息化手段作為加強運營安全監(jiān)控、提高安全保障能力的主要技術(shù)手段，全路推廣實施了一大批車輛安全檢測監(jiān)測設(shè)備和車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)。所謂車輛安全檢測監(jiān)測/監(jiān)控系統(tǒng)是指利用分布在鐵路沿線的線路、橋梁、隧道、信號、供電等基礎(chǔ)設(shè)施或移動車輛上的多種安全監(jiān)測設(shè)備，自動采集機車、車輛、貨物裝載狀態(tài)、列車運行狀態(tài)、線路、橋隧、信號、電網(wǎng)、氣象、自然災害等監(jiān)測信息，對各類可能對鐵路運輸安全生產(chǎn)造成影響的設(shè)備設(shè)施及其運行狀態(tài)進行自動在線檢測，通過智能化分析實現(xiàn)在線集中監(jiān)控、安全預警及安全管理，提供安全信息綜合分析及決策支持，確保鐵路運輸安全的自動化安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)。每個安全監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的對象可能只有一類，也可能有若干類。通過對運、機、工、電、輛等專業(yè)已推廣應用的安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)的特征進行分析，可以得到以下結(jié)論：(1)廣泛釆用傳感技術(shù)鐵路車輛安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測范圍廣，監(jiān)測內(nèi)容涉及運、機、工、電、輛、供電、貨運等多個專業(yè)，大多數(shù)檢測監(jiān)控系統(tǒng)采用傳感技術(shù)、電子測量技術(shù)，實現(xiàn)了對被監(jiān)測對象的在線自動監(jiān)測。(2)廣泛釆用網(wǎng)絡化、信息化技術(shù)這些安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)普遍采用系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化、智能化手段，依托鐵路綜合信息網(wǎng)建立了覆蓋范圍各不相同的監(jiān)測網(wǎng)絡，在總公司、鐵路局、站段、車間、班組、崗點等不同層級實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)運行監(jiān)控，為用戶提供各類面向應用的電子化服務的同時，亦為運輸安全保障提供了可靠的技術(shù)支撐。(3)單點檢測數(shù)據(jù)具有波動性很多監(jiān)測設(shè)備安裝在軌道旁的露天場地，運行環(huán)境惡劣，給監(jiān)測設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠性帶來極大挑戰(zhàn)。單點的檢測信息易受環(huán)境的影響出現(xiàn)波動，檢測數(shù)據(jù)需要鑒別真?zhèn)尾拍軐Ρ槐O(jiān)測對象的屬性進行正確判斷，才能使目標評判準確可靠。(4)多測點、多專業(yè)、多系統(tǒng)之間故障存在關(guān)聯(lián)性鐵路運輸安全涉及運、機、工、電、輛等多個專業(yè)，許多系統(tǒng)的故障之間存在著很大的關(guān)聯(lián)性和相互的耦合關(guān)系，監(jiān)測對象的屬性變化受運行環(huán)境、外力相互作用的影響會加速其變化進程。(5)不同層級、不同系統(tǒng)之間存在協(xié)同配合、互聯(lián)互通、信息共享的需求鐵路運輸生產(chǎn)是一個大的聯(lián)動機，很多業(yè)務需要在同級和上下級之間流轉(zhuǎn)才能完成。由于鐵路安全監(jiān)控系統(tǒng)普遍采用網(wǎng)絡化、信息化手段，搭建了分布式的聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)，因此，不同層級之間的業(yè)務流轉(zhuǎn)需要在統(tǒng)一的指揮下協(xié)同運作、相互配合，才能完成。為了提高信息的綜合利用價值，普遍存在不同層級系統(tǒng)內(nèi)、系統(tǒng)之間互聯(lián)互通、信息共享的需求。綜上所述，由于鐵路車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)的這些特征，若要發(fā)揮安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)的安全保障作用，提高鐵路的安全保障能力，就應當采取必要的措施，首先解決好以下一些關(guān)鍵性技術(shù)問題：(1)減少單點檢測信息波動對系統(tǒng)運用的影響鑒于被監(jiān)測對象范圍廣，其屬性變化規(guī)律各不相同，單點檢測數(shù)據(jù)有時受外界環(huán)境影響不能準確反映被監(jiān)測對象的屬性變化。為了提高單點評判的準確性，有必要從多種渠道、多個途徑入手，一是盡可能保證單點設(shè)備采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，二是充分利用系統(tǒng)可以收集的各類多源信息進行數(shù)據(jù)層、特征層融合，首先降低單點不確定因素對判決結(jié)果的影響，然后利用其它點的信息輔助辨別單點信息的真?zhèn)?，提高系統(tǒng)對單點無效數(shù)據(jù)的耐受力，保證綜合評判結(jié)果的準確性，從而減少因單點信息不準對系統(tǒng)運用產(chǎn)生的干擾。(2)廣泛應用信息融合技術(shù)，提高系統(tǒng)目標決策的準確性應用安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的目的是為了能準備地識別隱患，在險情發(fā)生之前采取防控措施，減少事故的發(fā)生。因此，監(jiān)控系統(tǒng)對能否對被監(jiān)測對象的屬性和狀態(tài)進行準確判斷至關(guān)重要。要減少安全監(jiān)控系統(tǒng)的誤報、漏報現(xiàn)象，提高故障識別、安全評判的準確性，就要站在更高的層面，從系統(tǒng)的角度，采用系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)挖掘、系統(tǒng)整合、信息共享等信息處理和信息融合技術(shù)，針對被監(jiān)測對象和監(jiān)控系統(tǒng)的特征和決策目標，建立各類基于信息融合的模型和算法，充分利用多層級、多測點的信息融合，提高目標決策結(jié)果的準確性和可靠性，使決策結(jié)果能更加真實地反映被監(jiān)測對象的屬性變化，從而使運輸安全提供可靠的技術(shù)支撐，提高鐵路安全保障能力。(3)實現(xiàn)故障診斷、狀態(tài)評估的綜合評判，提高信息的綜合應用價值和監(jiān)控系統(tǒng)的綜合應用水平鐵路運輸生產(chǎn)是一個多專業(yè)相互配合的聯(lián)動機，各專業(yè)存在相互影響、相互作用、相互制約的關(guān)系，專業(yè)結(jié)合部往往是安全隱患問題多發(fā)地帶，許多大事故、故障也是在相互影響下由小問題逐漸演變發(fā)展起來的。如果能在隱患發(fā)生時及時采取措施，很多事故是可以避免的。而鐵路運輸車輛安全的故障診斷、狀態(tài)評估是一個復雜的安全系統(tǒng)工程，涉及多專業(yè)、多部門的監(jiān)控與管理。應從多角度、多方位分析和研究故障發(fā)生的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及相互影響，深入挖掘檢測信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從系統(tǒng)的觀點綜合分析和評判各類隱患、故障對運輸安全的影響，運用數(shù)據(jù)集成、系統(tǒng)整合、數(shù)據(jù)挖掘等信息處理和信息融合技術(shù)實現(xiàn)鐵路車輛安全故障診斷、狀態(tài)評估的綜合評判，提高信息綜合價值和系統(tǒng)的綜合應用水平，使安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路運輸安全保障中發(fā)揮更重要的作用。3.2基于信息融合的鐵路車輛安全監(jiān)控體系架構(gòu)3.2.1總體架構(gòu)車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)以部署在現(xiàn)場的各類檢測/監(jiān)測設(shè)備為基礎(chǔ)，在鐵路總公司、鐵路局、站段部署相關(guān)計算機服務器設(shè)備及系統(tǒng)軟件，建立統(tǒng)一的車輛安全綜合監(jiān)控中心和監(jiān)控信息共享服務平臺，構(gòu)建車輛安全監(jiān)控網(wǎng)絡，接收運、機、工、電、輛、防災各類業(yè)的設(shè)監(jiān)測系統(tǒng)檢測/監(jiān)測信息、監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)自檢信息、相關(guān)基礎(chǔ)信息以及站段反饋的安全檢查與安全管理信息，經(jīng)過多專業(yè)、多系統(tǒng)、多測點、多層級的信息融合，提供面向安全監(jiān)控、安全管理、風險管理和應急救援等車輛安全監(jiān)控的業(yè)務應用，同時為運營管理、調(diào)度指揮和維修養(yǎng)護提供面向車輛安全的決策支持服務，構(gòu)建車輛安全監(jiān)控體系，支持車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)與TMIS（鐵路運輸管理信息系統(tǒng)）、PWMIS（鐵路工務管理信息系統(tǒng)）、沿線視頻監(jiān)視系統(tǒng)等業(yè)務系統(tǒng)間的信息交互與共享。依托鐵路綜合信息網(wǎng)絡，實現(xiàn)總公司、鐵路局、站段的網(wǎng)絡連通，為安全監(jiān)督管理以及現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)人員提供車輛安全監(jiān)控與安全管理服務。采用物聯(lián)網(wǎng)、信息融合、信息集成、數(shù)掘挖掘、人工智能等技術(shù)，建立了基于信息融合的車輛安全監(jiān)控體系架構(gòu)，基于信息融合的鐵路車輛安全監(jiān)控體系總體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示?；鶎诱径位鶎诱径芜\營管理調(diào)度指揮維修養(yǎng)護車輛安全綜合監(jiān)控中心決策支持安全監(jiān)控安全管理風險管理應急救援鐵路地理信息沿線監(jiān)控視頻事故現(xiàn)場視頻搶險救援預案安全管理法規(guī)、規(guī)章制度鐵路運輸管理信息系統(tǒng)電務管理信息系統(tǒng)鐵路工務管理信息系統(tǒng)多媒體集成解決方案相關(guān)信息系統(tǒng)鐵路信息網(wǎng)信息融合檢查整改信息事故調(diào)查信息事故整改信息風險評估信息風險預控表設(shè)備動態(tài)信息列尾裝置軌道衡超偏載檢查裝置貨物裝載狀態(tài)監(jiān)測危險貨物安全監(jiān)控機車故障診斷儀機車車載安全防護接觸網(wǎng)檢測裝置軌檢車鋼軌探傷車路基沉降檢測信號微機監(jiān)測道岔狀態(tài)監(jiān)測機車信號記錄儀軸溫智能探測探測系統(tǒng)運行狀態(tài)地面安全監(jiān)測安全檢查信息車務段客運站貨運站機務段工務段電務段機運工電輛鐵路車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)圖3-1車輛安全監(jiān)控體系總體架構(gòu)一般的信息融合多指將來自多個傳感器或多源的檢測信息及觀測信息進行分析、綜合處理，從而得出決策和估計任務所需信息的處理過程，其目標是基于各傳感器檢測信息和多源觀測信息分析和處理，通過對信息的優(yōu)化組合來導出更多的有效信息，提高狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷智能化程度。在鐵路車輛安全監(jiān)控體系中，由于監(jiān)測對象的復雜性以及監(jiān)測范圍的廣泛性，因此，其信息融合處理的需求具有多面性。本文在普適的信息融合技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過對車輛安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)及被監(jiān)測對象的特征分析，針對鐵路車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)多專業(yè)、跨系統(tǒng)、多測點、多源信息的業(yè)務處理需求，對信息融合的概念、層次結(jié)構(gòu)、方法進行了擴充，不僅將其用于單系統(tǒng)單測點傳感器級的信息融合中，同時還將其擴展到多專業(yè)、多系統(tǒng)、多測點等不同層級的系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間的信息融合中。為此，提出了基于目標決策的多系統(tǒng)、多層級的信息融合建模思路和信息融合處理框架構(gòu)，主要包括以下幾種信息融合處理模式:(1)基于單系統(tǒng)單點設(shè)備傳感器級的信息融合這種信息融合的處理主要集中在檢測設(shè)備測點級的數(shù)據(jù)融合處理上，其目的是充分利用檢測設(shè)備部署的多個傳感器的采集信息，通過數(shù)據(jù)層以及特征層的信息融合，剔除個別傳感器由于各種原因采集的不準確信息對融合結(jié)果的影響，使融合處理后形成的探測站級檢測數(shù)據(jù)傳送至安全檢測監(jiān)控信息系統(tǒng)后，能夠真實地反映被監(jiān)測對象屬性的真實狀態(tài)，即使個別傳感器失效也不會影響檢測數(shù)據(jù)的有效性，從而為被監(jiān)測對象的實時監(jiān)控、狀態(tài)評價提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。常用的融合方法有：小波變換、FFT、加權(quán)平均、卡爾曼濾波(KalmanFilter)、遺傳算法、概率統(tǒng)計診斷方法、模式識別診斷方法、模糊理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等。融合處理過程如圖3-2所示。測點級融合處理子系統(tǒng)測點級融合處理子系統(tǒng)檢測設(shè)備2融合決策車輛安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)融合結(jié)果評估評估數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)配準傳感器1傳感器m信息源1信息源n先驗模型檢測設(shè)備管理圖3-2單系統(tǒng)單測點多傳感器信息融合處理過程(2)基于單系統(tǒng)多點設(shè)備監(jiān)測信息的信息融合這種信息融合的處理主要集中在車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)、單系統(tǒng)級多點檢測數(shù)據(jù)的特征層、決策層信息融合處理上。其目的主要是針對單一系統(tǒng)單點檢測設(shè)備場受外界環(huán)境影響出現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)波動，不能真實反映出被監(jiān)測對象性真實狀態(tài)的情況下，系統(tǒng)根據(jù)對監(jiān)測對象屬性變化的特性，通過抽取、關(guān)聯(lián)被監(jiān)測對象在相同狀態(tài)下通過其它測點的檢測信息，同時輔助于其它相關(guān)系統(tǒng)的信息，對被監(jiān)測對象在當前測點的屬性狀態(tài)進行識別、評估等融合處理，使安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)即使在單點檢測數(shù)據(jù)失效或波動的情況，也可以對被監(jiān)測對象的屬性狀態(tài)進行準確地評價，使融合決策結(jié)果能夠真實地反映被監(jiān)測對象屬性的真實狀態(tài)，提高了融合決策的準確性，為監(jiān)控系統(tǒng)的故障識別、報警評判、狀態(tài)評價和目標決策提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。常用的融合方法包括：產(chǎn)生式規(guī)則、概率統(tǒng)計診斷方法、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、D-S證據(jù)理論、模糊推理、粗糙集、數(shù)據(jù)挖掘、信息集成、綜合評價等。融合處理過程如圖3-3所示。先驗模型融合結(jié)果數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)先驗模型融合結(jié)果數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)配準信息源m信息源m信息源m檢測設(shè)備1檢測設(shè)備2檢測設(shè)備n安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)總公司級檢測系統(tǒng)路局級檢測系統(tǒng)車站級檢測系統(tǒng)模型更新融合決策評估識別系統(tǒng)級融合處理子系統(tǒng)信息源1信息源1信息源1圖3-3單系統(tǒng)多測點信息融合處理過程(3)基于多系統(tǒng)、多點檢測設(shè)備監(jiān)測信息的信息融合這種信息融合的處理主要集中在車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)跨專業(yè)、跨系統(tǒng)、多點檢測數(shù)據(jù)的信息融合處理上。其目的主要是針對鐵路運輸過程中，被監(jiān)測對象的屬性變化存在受外界多種環(huán)境變化影響的一個累積過程，某些故障之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系和耦合關(guān)系，故障的發(fā)生有一個相互影響、相互作用的過程。目前受技術(shù)發(fā)展條件的限制，僅憑單一系統(tǒng)的監(jiān)測信息有時很難準確地對被監(jiān)測對象的狀態(tài)進行準確的評價，這時就需要根據(jù)對監(jiān)測對象的屬性變化特性，從與其存在關(guān)聯(lián)關(guān)系、或故障發(fā)生存在因果聯(lián)系的其它專業(yè)系統(tǒng)中收集對目標決策有用的、且己經(jīng)過了融合處理的信息，與本系統(tǒng)的監(jiān)測信息一起進行識別、評估等融合決策，實現(xiàn)對被監(jiān)測對象的屬性狀態(tài)的綜合評判，使安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)在單系統(tǒng)對監(jiān)測對象的屬性狀態(tài)進行評價的基礎(chǔ)上，依據(jù)多專業(yè)、多系統(tǒng)的信息對被監(jiān)測對象的屬性狀態(tài)進行了基于目標決策的融合決策，大大提高了單一系統(tǒng)融合決策的準確性，為監(jiān)控系統(tǒng)的綜合報警評判、綜合預警、狀態(tài)綜合評價提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。常用的融合方法包括有：概率統(tǒng)計診斷法、故障樹分析(FTA)和故障模式影響和危害性分析(FMECA)診斷方法、模糊集合及模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、貝葉斯推理、D-S證據(jù)理論、專家系統(tǒng)、粗糙集等。在車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)的融合處理中多采用數(shù)據(jù)規(guī)范化、信息共享、信息集成、SOA、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)倉庫等技術(shù)。綜上所述，基于信息融合的行年安全監(jiān)控系統(tǒng)體系架構(gòu)，體現(xiàn)了單系統(tǒng)單點多傳感器層、單系統(tǒng)內(nèi)多點、多系統(tǒng)多點間各種不同類型的、多個層級的信息融合。在提高單點檢測數(shù)據(jù)準確性的同時，通過一系列信息共享、互聯(lián)互通、信息集成、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能和信息融合建模等技術(shù)，用于車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)的故障診斷、智能判別、檢測設(shè)備質(zhì)量評估、態(tài)勢估計、安全狀態(tài)綜合評價、安全風險管理等方面的目標決策，可大大提高系統(tǒng)目標決策的準確性和可靠性。3.2.2邏輯架構(gòu)車輛安全監(jiān)控體系邏輯架構(gòu)從體系實現(xiàn)上分為用戶展示層、系統(tǒng)應用層、平臺層、傳輸層、感知層和運行保障層六個邏輯層次。圖3-4車輛安全監(jiān)控體系邏輯架構(gòu)鐵路車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)基于智能傳感器、車輛RDID標簽、視頻監(jiān)視設(shè)備和移動手持終端等設(shè)備，構(gòu)建鐵路車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感網(wǎng)，感知貨物裝載狀態(tài)、車輛位置及技術(shù)狀態(tài)、線路、橋梁、隧道、信號等鐵路基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施服役狀態(tài)以及檢測設(shè)備自檢狀態(tài)；通過構(gòu)建鐵路車輛安全監(jiān)控信息網(wǎng)絡，實現(xiàn)檢測站點與站段、鐵路局、鐵路總公司的網(wǎng)絡連通；依托服務支撐、應用集成、云計算服務、信息集成平臺、數(shù)據(jù)庫、三維GIS平臺、傳輸中間件、工作流引擎等支撐平臺，建立統(tǒng)一的鐵路車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)服務平臺，實現(xiàn)車、機、工、電、輛各專業(yè)安全檢測信息的自動收集和集中管理，為鐵路總公司、鐵路局、站段用戶提供綜合分析評價、安全狀態(tài)評估、考核評價、專業(yè)狀態(tài)維修支持、決策支持、事故調(diào)查分析、專業(yè)安全信息服務、綜合安全信息服務、應急救援、三維仿真、智能報警評判、安全預警分析、報警追蹤監(jiān)控、核實反饋、閉環(huán)處理、安全檢查整改、安全問題管理等鐵路車輛安全監(jiān)控與管理服務，同時可為其它相關(guān)系統(tǒng)提供全路車輛安全共享信息服務。3.3信息共享解決方案鐵路車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)以各專業(yè)檢測監(jiān)測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，接收各專業(yè)安全檢測信息和安全檢查、核實處理信息，通過集成整合和綜合處理，為各級用戶提供面向?qū)I(yè)安全監(jiān)控與管理服務和面向整合的綜合應用。從車輛安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)的功能、目的和作用來看，安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)是在準確識別被監(jiān)測對象屬性狀態(tài)的基礎(chǔ)上，為用戶提供安全監(jiān)控與安全管理服務，從而從鐵路運輸安全保障提供技術(shù)支撐。這就要求安全監(jiān)控系統(tǒng)必須對被監(jiān)測對象的狀態(tài)進行準確評價，盡可能不出現(xiàn)漏報或誤報的情況。如果經(jīng)常出現(xiàn)誤報，會導致現(xiàn)場釆取不必要的核實檢查操作，對鐵路運輸秩序產(chǎn)生干擾;如果出現(xiàn)漏報，可能會導致由于現(xiàn)場在隱患發(fā)生時沒有及時釆取有效應對措施消除隱患，增加了發(fā)生事故的概率。因此，各類安全監(jiān)控系統(tǒng)若要發(fā)揮其安全保障的作用，就必須采用各種方式、通過各種途徑，通過對采集信息的加工、分析和處理，對被監(jiān)測對象的屬性狀態(tài)進行準確的識別和評判，基于安全保障的目標作出正確的融合決策結(jié)論，以便現(xiàn)場人員根據(jù)融合結(jié)果及時釆取有針對性的預防和控制措施，才能保障鐵路車輛安全。由于受外界環(huán)境的影響和專業(yè)技術(shù)發(fā)展的限制，有時單一系統(tǒng)、單個測點的檢測信息很難準確地反映被監(jiān)測對象的真實狀態(tài)，而鐵路運輸生產(chǎn)具有多專業(yè)協(xié)同配合以及被監(jiān)測對象屬性變化易受多種外在因素影響等特點，若要準確識別、評價被監(jiān)測對象的屬性和狀態(tài)，必須研究分析該對象和其它與之相關(guān)的外部系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及外部系統(tǒng)對被其屬性狀態(tài)變化的相互作用、相互影響。通過系統(tǒng)集成、信息共享獲取更多的相關(guān)系統(tǒng)的信息，運用信息融合技術(shù)，利用多系統(tǒng)、多源的數(shù)據(jù)來輔助進行基于目標決策的車輛安全系統(tǒng)的故障診斷、狀態(tài)識別、綜合報警以及網(wǎng)絡化綜合評判，提高系統(tǒng)狀態(tài)識別和綜合評價的準確性。目前車輛安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)的信息共享需求主要集中在以下幾種模式：(1)在某一專業(yè)檢測監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)，依據(jù)單個測點多傳感器采集的多源數(shù)據(jù)，共享必要的相關(guān)外部系統(tǒng)的信息，通過信息融合處理，最后得出單系統(tǒng)單個測點對被監(jiān)測對象屬性狀態(tài)的評價結(jié)果。(2)在某一專業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)，依據(jù)系統(tǒng)在本系統(tǒng)其它多個測點采集的多源數(shù)據(jù)，共享必要的相關(guān)外部系統(tǒng)信息，通過信息融合處理，對被監(jiān)測對象的屬性狀態(tài)進行網(wǎng)絡化多點綜合評判。(3)在鐵路運、機、工、電、輛等某個專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，以某一監(jiān)控系統(tǒng)在本系統(tǒng)內(nèi)單個(多個)測點的采集數(shù)據(jù)為主，同時共享本專業(yè)(外專業(yè))其它相關(guān)的外部系統(tǒng)信息，通過系統(tǒng)間的信息融合，進行基于目標決策的狀態(tài)綜合評估和報警綜合評價等融合決策。(4)依據(jù)鐵路運、機、工、電、輛等多個專業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)的單個(多個)測點采集的多源數(shù)據(jù)，同時共享其它相關(guān)的外部系統(tǒng)信息，通過系統(tǒng)間的信息融合，進行基于目標決策的鐵路車輛安全狀態(tài)綜合評估和報警綜合評價等融合決策。(5)在鐵路運、機、工、電、輛等某個專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，以某一監(jiān)控系統(tǒng)在本系統(tǒng)內(nèi)單個(多個)測點采集的多源數(shù)據(jù)為主，同時共享其它相關(guān)的外部系統(tǒng)信息，通過系統(tǒng)間的信息融合，進行本專業(yè)(外專業(yè))相關(guān)系統(tǒng)的信息融合提供共享信息服務。為了更好地完成上述目標和任務，在進行目標決策時，僅僅依靠單系統(tǒng)、單測點的檢測信息是遠遠不夠的。為了實現(xiàn)網(wǎng)絡化多源信息融合和多點綜合評判，需要共享的系統(tǒng)包括：鐵路各專業(yè)管理信息系統(tǒng)(獲取專業(yè)基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施的技術(shù)履歷信息和維修養(yǎng)護信息)、各專業(yè)安全監(jiān)測系統(tǒng)(專業(yè)監(jiān)測對象的屬性和狀態(tài)信息)、各專業(yè)的安全管理和風險管理信息系統(tǒng)(各專業(yè)的安全檢查及隱患排查信息、安全風險以及風險控制措施等)等。需要共享的信息主要包括:各專業(yè)的公用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編碼、各專業(yè)管理信息系統(tǒng)中有關(guān)被監(jiān)測對象的基礎(chǔ)履歷信息和維修維護信息、安全檢查信息、各專業(yè)安全監(jiān)測信息以及鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的履歷信息等。這些系統(tǒng)在統(tǒng)一的信息共享數(shù)據(jù)平臺的支撐下，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口規(guī)范，進行數(shù)據(jù)交換與信息共享。4結(jié)論與展望安全是鐵路永恒的主題。自2017年4月18日起，中國鐵路再一次調(diào)整運行圖。這是自2007年以來鐵路十年來最大幅度的一次調(diào)圖。調(diào)圖后，全國鐵路開行旅客列車總數(shù)達到3600對，其中高鐵列車3000對，成為“主力軍”。普速旅客列車速度環(huán)境將提高增開動車組列車的同時，普速旅客列車品質(zhì)也將得到提升。實行新的運行圖后，部分普通旅客列車的旅行速度進一步提