[go: up one dir, main page]

RU2787310C1 - Onboard analytical complex for vehicles - Google Patents

Onboard analytical complex for vehicles Download PDF

Info

Publication number
RU2787310C1
RU2787310C1 RU2022110604A RU2022110604A RU2787310C1 RU 2787310 C1 RU2787310 C1 RU 2787310C1 RU 2022110604 A RU2022110604 A RU 2022110604A RU 2022110604 A RU2022110604 A RU 2022110604A RU 2787310 C1 RU2787310 C1 RU 2787310C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
data
block
vehicle
sub
parameters
Prior art date
Application number
RU2022110604A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Валерьевич Мохов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Инфоматикс"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Инфоматикс" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Инфоматикс"
Application granted granted Critical
Publication of RU2787310C1 publication Critical patent/RU2787310C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: automotive industry,
SUBSTANCE: invention relates to a device for diagnosing and monitoring the technical condition of vehicles. The substacne of the onboard analytical complex is as follows. As a sub-block of data on the allowable, nominal and limiting values of parameters, a sub-block of triggers is used with the ability to evaluate a set of parameters and generate alerts. The driver's monitor is used as an information and control panel. To obtain the first and second types of data from the vehicle, telemetry sensors are used with the corresponding nodes for pre-processing the incoming data. In this case, the analyzed information enters the predictive analytics block, equipped with the N-number of predictive analytics models.
EFFECT: complex monitoring of the state of the vehicle in real time, prevention of critical failures of the vehicle, forecasting changes in the state of the vehicle.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройству удаленной диагностики и мониторинга в режиме реального времени технического состояния парка транспортных средств. The invention relates to a device for remote diagnostics and real-time monitoring of the technical condition of a fleet of vehicles.

Известна система диагностики и метод диагностики (патент WO 2021079438 A1, G01M 17/08, G01M 99/00, опубл. 29.04.2021 г.). Целью настоящего изобретения является создание системы диагностики, с помощью которой можно повысить вероятность реализации высокоточного анализа и/или эффективного анализа износа устройства. Система диагностики в соответствии с настоящим изобретением содержит: блок сбора данных, который получает величину износа, указывающую степень износа устройства, установленного в транспортном средстве, причем информация об износе соответствует каждому из множества рассчитанных дней/времен. На основе данных измерений, в которых состояние устройства измеряется в каждый из дней/времени, и информации о движении, включая информацию о маршруте, указывающую маршрут, пройденный транспортным средством; и блок анализа износа, который получает первую информацию, указывающую результаты состояния движения транспортного средства, используя информацию о маршруте, и анализирует износ устройства, используя первую информацию и величину износа за множество дней/времен.A diagnostic system and a diagnostic method are known (patent WO 2021079438 A1, G01M 17/08, G01M 99/00, publ. 29.04.2021). The aim of the present invention is to provide a diagnostic system with which it is possible to increase the possibility of realizing a highly accurate analysis and/or an efficient wear analysis of a device. The diagnostic system according to the present invention comprises: a data acquisition unit that obtains a wear value indicating the wear rate of a device installed in a vehicle, the wear information corresponding to each of a plurality of calculated days/times. Based on the measurement data, in which the state of the device is measured at each of the days/times, and traffic information, including route information indicating the route traveled by the vehicle; and a wear analysis unit that obtains first information indicative of results of the vehicle running state using the route information, and analyzes the wear of the device using the first information and wear amount over a plurality of days/times.

Недостатком является только осуществление мониторинга величины износа, т.е снижение эксплуатационных характеристик изделия. Помимо этого, в системе не представлено прогнозирование состояния транспортного средства.The disadvantage is only the implementation of monitoring the amount of wear, i.e. a decrease in the performance of the product. In addition, the system does not provide prediction of the state of the vehicle.

Известно устройство обнаружения аномалий, метод обнаружения аномалий и компьютерная программа (патент WO 2019016996 A1, B61L 15/00, B61L 27/00, опубл. 24.01.2019 г.). Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают высокоточное обнаружение аномалий. Согласно одному варианту осуществления устройство обнаружения аномалий включает в себя: генератор условий, устройство установки порога и детектор аномалий. Генератор генерирует множество условий для классификации разности между прогнозируемым значением состояния транспортного средства и измеренным значением состояния транспортного средства на основе информации о движении транспортного средства, при этом прогнозируемое значение основывается на значении управляющей команды и модель предсказания. Устройство установки порога устанавливает множество порогов для условий. Детектор аномалий выполняет обнаружение аномалий на транспортном средстве на основе модели прогнозирования, пороговых значений и условий.An anomaly detection device, an anomaly detection method and a computer program are known (patent WO 2019016996 A1, B61L 15/00, B61L 27/00, publ. 24.01.2019). Embodiments of the present invention provide highly accurate anomaly detection. According to one embodiment, the anomaly detecting device includes: a condition generator, a threshold setting device, and an anomaly detector. The generator generates a plurality of conditions for classifying a difference between a predicted vehicle state value and a measured vehicle state value based on the vehicle motion information, wherein the predicted value is based on a control command value and a prediction model. The threshold setting device sets a plurality of thresholds for conditions. The anomaly detector performs anomaly detection on the vehicle based on the prediction model, thresholds, and conditions.

Данное устройство реализует только одну из стратегий предиктивной аналитики, и не позволяет определять остаточный ресурс узла, вероятность отказа в указанном временном интервале и вероятность отказа по времени эксплуатации или по пробегу.This device implements only one of the predictive analytics strategies and does not allow determining the remaining resource of the node, the probability of failure in the specified time interval, and the probability of failure by operating time or by mileage.

Известен способ прогнозирования ожидаемого срока службы комплектующей детали наблюдаемого транспортного средства и блок обработки, характеризующийся тем, что данные о состоянии комплектующих деталей выбранных транспортных средств передают в блок обработки (патент RU 2720651, G01M 99/00, G01D 21/00, опубл. 12.05.2020 г.). Рабочий параметр для каждой из комплектующих деталей выбранных транспортных средств подается в блок обработки, при этом рабочий параметр влияет на данные о состоянии соответствующей выбранной комплектующей детали. Блок обработки определяет зависимость между рабочим параметром и данными о состоянии для каждой из выбранных комплектующих деталей. Одна зависимость, которая лучше всего подходит для комплектующей детали наблюдаемого транспортного средства, выбирается посредством алгоритма. Далее, рабочий параметр комплектующей детали наблюдаемого транспортного средства передают в блок обработки. Кроме того, блок обработки прогнозирует ожидаемый срок службы комплектующей детали наблюдаемого транспортного средства, используя выбранную зависимость и рабочий параметр комплектующей детали наблюдаемого транспортного средства.A method is known for predicting the expected service life of a component part of an observed vehicle and a processing unit, characterized in that data on the condition of the components of selected vehicles are transmitted to the processing unit (patent RU 2720651, G01M 99/00, G01D 21/00, publ. 12.05. 2020). The operating parameter for each of the components of the selected vehicles is fed into the processing unit, while the operating parameter affects the status data of the corresponding selected component. The processing unit determines the relationship between the operating parameter and the status data for each of the selected components. The one relationship that best fits the component of the observed vehicle is selected by an algorithm. Next, the operating parameter of the component of the observed vehicle is transmitted to the processing unit. In addition, the processing unit predicts the expected service life of the observed vehicle component using the selected relationship and the operating parameter of the observed vehicle component.

Недостатком являются ограниченные функциональные возможности - система не позволяет определять остаточный ресурс узла и вероятность отказа по времени эксплуатации или по пробегу, также не реализовано обнаружение аномалий.The disadvantage is limited functionality - the system does not allow to determine the remaining resource of the node and the probability of failure by the time of operation or by mileage, anomaly detection is also not implemented.

Известна система прогнозирования неисправностей для транспортных средств, содержащая датчики, связанные с отдельными компонентами множества транспортных средств (патент GB 2378248 А, G05B 23/02, G01D 3/08, G01M 17/00, опубл. 05.02.2003 г.). Данные компонентов собираются и передаются средствам анализа, где они анализируются и создаются две модели. Данные сравниваются с этими моделями, чтобы установить функциональное состояние компонентов и предсказать будущий отказ. Модель «нормальных характеристик» представляет собой нормальную работу транспортного средства, и каждому компоненту назначается диапазон допустимых значений измерения. Данные вне этого диапазона указывают на то, что произошла ошибка. Модель, основанная на знаниях, предоставляет информацию о времени между получением определенного значения измерения от определенного компонента и отказом этого компонента. Все новые полученные данные используются для обновления моделей. Передача данных может быть беспроводной и может осуществляться напрямую от датчиков к средствам анализа или проходить через приемник данных, связанный с каждым транспортным средством. Вариант осуществления показывает использование в поездах, где контролируется ряд компонентов железнодорожного транспортного средства (например, двери вагона, тормоза, отопление и т. д.). Также раскрыт способ предсказания неисправности.Known system for predicting faults for vehicles containing sensors associated with individual components of multiple vehicles (patent GB 2378248 A, G05B 23/02, G01D 3/08, G01M 17/00, publ. 05.02.2003). The component data is collected and passed to the analysis tools, where it is analyzed and two models are created. The data is compared to these models to establish the functional state of the components and predict future failure. The "normal performance" model represents the normal operation of the vehicle and each component is assigned a range of acceptable measurement values. Data outside this range indicates that an error has occurred. The knowledge-based model provides information about the time between the receipt of a certain measurement value from a certain component and the failure of that component. All new received data is used to update the models. The data transmission may be wireless and may be carried out directly from the sensors to the analysis means or pass through a data receiver associated with each vehicle. An embodiment shows use on trains where a number of railway vehicle components (eg, car doors, brakes, heating, etc.) are controlled. A method for predicting a fault is also disclosed.

Недостатком являются ограниченные функциональные возможности. Система не позволяет определять остаточный ресурса узла и осуществлять полноценный мониторинг состояния транспортных средств.The disadvantage is limited functionality. The system does not allow to determine the remaining resource of the node and carry out full monitoring of the state of vehicles.

Известен способ и устройство для анализа неисправностей транспортных средств (патент ЕР 3865963 А1, G05B 23/02, G07C 5/08, опубл. 18.08.2021 г.). Способ включает в себя: получение информации о неисправности, подлежащей диагностике; получение из базы данных заранее определенных характеристик, относящихся к диагностируемой неисправности, которая указана в информации о неисправности, подлежащей диагностике; обработка с помощью модели анализа неисправностей информации о неисправностях, подлежащей диагностике, и предопределение извлеченные характеристики, при этом модель анализа разломов является предпочтительной моделью, определяемой путем обучения модели слияния с использованием исторических данных о разломах и исторических характеристик, связанных с разломами, на основе алгоритма классификации; и генерируют результат диагностики неисправности для диагностируемой неисправности.A known method and device for analyzing vehicle malfunctions (patent EP 3865963 A1, G05B 23/02, G07C 5/08, publ. 18.08.2021). The method includes: obtaining information about the fault to be diagnosed; obtaining from the database predetermined characteristics related to the fault to be diagnosed, which is indicated in the fault information to be diagnosed; processing, with the fault analysis model, the fault information to be diagnosed and predetermining the extracted characteristics, the fault analysis model being the preferred model determined by training the merger model using the fault history data and fault-related history characteristics based on a classification algorithm ; and generating a fault diagnosis result for the fault being diagnosed.

Недостатком являются ограниченные функциональные возможности. Система позволят осуществлять только мониторинг текущего состояния транспортного средства, нет возможности прогнозирования состояния.The disadvantage is limited functionality. The system will only allow monitoring the current state of the vehicle, there is no possibility of predicting the state.

Известна бортовая диагностика в режиме реального времени на основе выходных параметров системы оповещения о техническом обслуживании коммерческого парка (патент US 2019066407 А1, G06Q 50/30, G07C 5/00, G07C 5/08, опубл. 28.02.2019 г.). Система предупреждений о техническом обслуживании коммерческого парка также способна выполнять анализ шаблонов на уровне машины, чтобы сопоставить ранее заявленную потребность в техническом обслуживании конкретного транспортного средства с последующей поломкой конкретного транспортного средства в коммерческом парке, чтобы предсказать вероятность подобных поломок в будущем других транспортных средств в коммерческом парке. Кроме того, система оповещения о техническом обслуживании коммерческого парка может генерировать отчеты о состоянии технического обслуживания и оценивать затраты на техническое обслуживание для выявленных машиной потребностей в техническом обслуживании транспортных средств, которые затем сравниваются с фактическими затратами на техническое обслуживание, чтобы повысить точность оценки будущих затрат.Known on-board diagnostics in real time based on the output parameters of the commercial fleet maintenance alert system (patent US 2019066407 A1, G06Q 50/30, G07C 5/00, G07C 5/08, publ. 28.02.2019). The Commercial Fleet Maintenance Alert System is also capable of performing machine-level pattern analysis to correlate a previously reported need for a specific vehicle maintenance with a subsequent breakdown of a particular vehicle in the commercial fleet to predict the likelihood of similar future breakdowns of other vehicles in the commercial fleet. . In addition, the commercial fleet maintenance alert system can generate maintenance status reports and estimate maintenance costs for machine-identified vehicle maintenance needs, which are then compared with actual maintenance costs to improve the accuracy of future cost estimates.

Недостатком являются ограниченные функциональные возможности, а именно отсутствие определения остаточного ресурса узла, вероятности отказа по времени эксплуатации или по пробегу и обнаружения аномалий.The disadvantage is the limited functionality, namely the lack of determination of the residual resource of the node, the probability of failure by time of operation or by mileage and anomaly detection.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство бортового контроля технического состояния транспортного средства (патент RU 2631750, G07C 5/08, опубл. 26.09.2017 г.). Устройство содержит блок съема визуальной информации, блок съема акустической информации, датчик скорости, блок датчиков контроля параметров технического состояния двигателя, блок предварительной обработки сигналов, аналого-цифровой преобразователь, таймер, блок памяти, подблок прогноза состояния, подблок данных о допустимых номинальных и предельных значениях параметров, подблок значений параметров технического состояния ТС, блок предварительной обработки цифровой информации, блок передачи информации по радиоканалу, зуммер и блок блокировки транспортного средства. Устройство дополнительно снабжено блоком обработки видео / аудиопотока, блоком памяти с возможностью записи на внешний Flash накопитель, подблоком анализа предотказного технического состояния, подблоком оценки фактической работоспособности ТС, подблоком базы данных неисправностей и рекомендаций.The closest technical solution, chosen as a prototype, is a device for on-board monitoring of the technical condition of the vehicle (patent RU 2631750, G07C 5/08, publ. 26.09.2017). The device contains a visual information retrieval unit, an acoustic information retrieval unit, a speed sensor, a sensor unit for monitoring engine technical condition parameters, a signal pre-processing unit, an analog-to-digital converter, a timer, a memory unit, a state prediction sub-unit, a data sub-unit on permissible nominal and limit values. parameters, a sub-block of values of the parameters of the technical condition of the vehicle, a block for pre-processing digital information, a block for transmitting information over a radio channel, a buzzer and a block for blocking the vehicle. The device is additionally equipped with a video / audio stream processing unit, a memory unit with the ability to write to an external flash drive, a pre-failure technical condition analysis sub-unit, a sub-unit for evaluating the actual operability of the vehicle, a sub-unit for a database of faults and recommendations.

Недостатком данной системы является ограниченный объем информации для диагностики состояния транспортного средства - система анализирует только данные скорости и параметры технического состояния двигателя. Система не позволяет определять вероятности отказа в указанном временном интервале, вероятность отказа по времени эксплуатации или по пробегу, а также производить обнаружение аномалий. В системе нет возможности длительного хранения больших объемов данных параметров функционирования узлов транспортного средства и результатов работы системы. В системе отсутствует диспетчерский пункт управления, позволяющий в режиме реального времени удаленно оценивать состояние парка транспортный средств.The disadvantage of this system is the limited amount of information for diagnosing the state of the vehicle - the system analyzes only the speed data and parameters of the technical condition of the engine. The system does not allow to determine the probability of failure in the specified time interval, the probability of failure by the time of operation or by mileage, and also to detect anomalies. The system does not have the possibility of long-term storage of large amounts of data on the parameters of the functioning of the vehicle components and the results of the system. The system does not have a dispatch control center that allows real-time assessment of the state of the fleet of vehicles remotely.

Задачей изобретения является осуществление комплексного мониторинга состояния транспортных средств в режиме реального времени, предупреждение критических отказов транспорта и оперативное реагирование на их возникновение, а также прогнозирование изменение технического состояния, которое способно повлиять на работоспособность систем транспортного средства и безопасность движения. Все это позволяет минимизировать затраты на ремонт и обслуживание, сократить простои оборудования, уменьшить время, затрачиваемое на техобслуживание.The objective of the invention is the implementation of a comprehensive monitoring of the state of vehicles in real time, the prevention of critical transport failures and prompt response to their occurrence, as well as predicting a change in technical condition that can affect the performance of vehicle systems and traffic safety. All this helps to minimize repair and maintenance costs, reduce equipment downtime, and reduce the time spent on maintenance.

Технический результат достигается тем, что система дополнительно снабженаThe technical result is achieved by the fact that the system is additionally equipped with

– датчиком для получения первого типа данных с транспортного средства (данных телеметрии);– a sensor for receiving the first type of data from the vehicle (telemetry data);

– датчиком для получения второго типа данных с транспортного средства (данных телеметрии);– a sensor for receiving the second type of data from the vehicle (telemetry data);

– бортовым аналитическим блоком, включающим подблок предварительной обработки данных датчика 1, подблок предварительной обработки данных датчика 2, подблок временного хранения и передачи данных, подблок оценки фактической работоспособности транспортного средства;– an on-board analytical unit, including a sub-unit for preliminary processing of sensor data 1, a sub-unit for preliminary processing of sensor data 2, a sub-unit for temporary storage and transmission of data, a sub-unit for assessing the actual performance of the vehicle;

- подблоком оценки фактической работоспособности транспортного средства;- a sub-block for assessing the actual performance of the vehicle;

- диспетчерским пунктом;- control room;

- блоком хранения и структурирования данных;- block of data storage and structuring;

- базой данных телеметрии;- telemetry database;

- базой исторических данных о поломках;- database of historical data on breakdowns;

- базой данных неисправностей и рекомендаций;- database of faults and recommendations;

- блоком мониторинга состояния транспортного средства;- vehicle condition monitoring unit;

- подблоком триггеров;- subblock of triggers;

- локом предиктивной аналитики на основе машинного обучения;- a predictive analytics lock based on machine learning;

- N-числом моделей предиктивной аналитики;- N-number of predictive analytics models;

- подблоком предсказания и прогнозирования на базе модели;- a sub-block of prediction and forecasting based on the model;

- подблоком интерпретации результатов и рекомендаций по принятию решений.- sub-block of interpretation of results and recommendations for decision-making.

Датчики для получения первого и второго типа данных с транспортного средства (данных телеметрии) позволяют получать информацию о большом количестве параметров узлов, устройств и систем транспортного средства. Это позволяет реализовать комплексный мониторинг, диагностику и прогнозирование.Sensors for receiving the first and second types of data from the vehicle (telemetry data) allow obtaining information about a large number of parameters of the nodes, devices and systems of the vehicle. This allows for complex monitoring, diagnostics and forecasting.

Бортовой аналитический блок, работающий на базе подблока оценки фактической работоспособности транспортного средства, позволяет осуществлять мониторинг состояния транспортного средства в режиме реального времени и оперативно выводит полученную информацию водителю или диспетчеру для принятия мер.The on-board analytical unit, operating on the basis of the sub-unit for evaluating the actual performance of the vehicle, allows you to monitor the state of the vehicle in real time and promptly displays the information received to the driver or dispatcher for taking action.

Блок хранения и структурирования данных характеризуется хранением данных в сжатом формат с высокой скоростью чтения и записи данных, возможностью масштабирования и расширения, высоким уровнем надежности, отказоустойчивости и производительности.The block for storing and structuring data is characterized by storing data in a compressed format with a high speed of reading and writing data, the possibility of scaling and expanding, a high level of reliability, fault tolerance and performance.

Диспетчерский пункт служит для удаленного предоставления обработанных данных пользователю посредством инструментов визуализации в результате мониторинга и прогнозирования, а также выводит информацию о рекомендациях по производственным процессам и причины отказов оборудования.The control room serves to remotely provide processed data to the user through visualization tools as a result of monitoring and forecasting, and also displays information about recommendations for production processes and the causes of equipment failures.

База данных телеметрии позволяет хранить большие объемы данных о параметрах функционирования узлов и систем транспортного за длительные промежутки времени.The telemetry database allows you to store large amounts of data on the functioning parameters of transport nodes and systems for long periods of time.

База исторических данных о поломках - это начальная и историческая информация о функционировании узлов, агрегатов и систем транспортного средства, статистика причин отказов, проведенных ремонтов и сервисного обслуживания. Это позволяет на базе исторического опыта осуществлять более точное прогнозирование состояние транспортного средства.The database of historical data on breakdowns is the initial and historical information about the functioning of the components, assemblies and systems of the vehicle, statistics on the causes of failures, repairs and maintenance. This allows, based on historical experience, to more accurately predict the condition of the vehicle.

База данных неисправностей и рекомендаций предоставляет возможность осуществлять длительное хранение результатов работы системы, а также оперативно передавать данные водителю и диспетчеру. Помимо этого, диспетчер может запросить из базы данные по конкретной дате или временному промежутку.The database of malfunctions and recommendations provides an opportunity to carry out long-term storage of the results of the system, as well as promptly transfer data to the driver and dispatcher. In addition, the dispatcher can request data from the database for a specific date or time period.

Блок мониторинга состояния транспортного средства работает на базе блока триггеров, который позволяет учитывать не только отдельные параметры, но их совокупное изменение, которое может являться признаком неправильной работы узлов и систем транспортного средства, а также может вызвать риск отказа транспортного средства на маршруте и наступления фатальных последствий.The vehicle condition monitoring unit operates on the basis of a trigger block, which allows taking into account not only individual parameters, but their cumulative change, which may be a sign of incorrect operation of the vehicle’s components and systems, and may also cause a risk of vehicle failure on the route and fatal consequences. .

Блок предиктивной аналитики на основе машинного обучения позволяет осуществлять комплексное прогнозирование состояния узлов и систем транспортного средства за счет большого числа моделей предиктивной аналитики. Использование машинного обучения позволяет осуществлять прогнозирование с высокой точностью.The block of predictive analytics based on machine learning allows for complex prediction of the state of vehicle components and systems due to a large number of predictive analytics models. The use of machine learning allows forecasting with high accuracy.

Модели предиктивной аналитики позволяют предсказывать остаточный ресурса узла, предсказывать вероятности отказа в указанном временном интервале, осуществлять обнаружение аномалий в режиме реального времени, определять вероятность отказа по времени эксплуатации или по пробегу. Помимо этого, использование технологии бустинга позволяет максимально эффективно с наименьшими затратами определить параметры моделей (весовые характеристики, параметры взаимосвязей переменных и т. п.) за счет использования опыта предыдущих шагов и возможности проверки большого количества параметров за одну итерацию.Predictive analytics models allow you to predict the remaining resource of the node, predict the probability of failure in a specified time interval, perform anomaly detection in real time, determine the probability of failure by operating time or by mileage. In addition, the use of boosting technology makes it possible to determine model parameters (weight characteristics, parameters of variable relationships, etc.) as efficiently as possible at the lowest cost by using the experience of previous steps and the ability to check a large number of parameters in one iteration.

Подблок предсказания и прогнозирования на базе модели реализует формирование прогнозов на основе предиктивных стратегий, т.е. выявление трендов в изменениях параметров на различных промежутках времени, аномальные отклонения от трендов, и определение причин возникновения аномалий на основе заданных корреляционных зависимостей и исторических данных.The sub-block of prediction and forecasting based on the model implements the formation of forecasts based on predictive strategies, i.e. identifying trends in parameter changes at different time intervals, abnormal deviations from trends, and determining the causes of anomalies based on specified correlations and historical data.

Подблок интерпретации результатов и рекомендаций по принятию решений формирует рекомендации для процесса принятия решения о продолжении эксплуатации или осуществлении ремонта, необходимого для устранения выявленных неисправностей.The subblock for interpreting the results and recommendations for decision-making generates recommendations for the decision-making process on the continuation of operation or the implementation of repairs necessary to eliminate the identified malfunctions.

Основным назначением бортового аналитического комплекса для транспортных средств является удаленная диагностика и мониторинг в режиме реального времени технического состояния парка транспортных средств (как беспилотных, так и под управлением человека-водителя), а также экспертная поддержка процесса принятия решения о продолжении эксплуатации или осуществлении ремонта, в том числе о характере и объеме ремонта, необходимого для устранения выявленных неисправностей. Благодаря своим функциональным особенностям платформа позволяет осуществлять мониторинг технического состояния, направленный на предупреждение критических отказов транспорта и оперативное реагирование, в случае их возникновения, а также прогнозирование изменения технического состояния, которое способно повлиять на работоспособность узлов, агрегатов и систем транспортного средства.The main purpose of the on-board analytical complex for vehicles is remote diagnostics and real-time monitoring of the technical condition of the fleet of vehicles (both unmanned and under the control of a human driver), as well as expert support for the decision-making process to continue operation or repair, in including the nature and extent of the repair necessary to eliminate the identified malfunctions. Due to its functional features, the platform allows monitoring the technical condition aimed at preventing critical transport failures and promptly responding if they occur, as well as predicting changes in the technical condition that can affect the performance of vehicle components, assemblies and systems.

Заявленный комплекс содержит:The claimed complex contains:

1) Датчик для получения первого типа данных с транспортного средства (данных телеметрии);1) Sensor for receiving the first type of data from the vehicle (telemetry data);

2) Датчик для получения второго типа данных с транспортного средства (данных телеметрии);2) Sensor for receiving the second type of data from the vehicle (telemetry data);

3) Бортовой аналитический блок;3) Onboard analytical unit;

4) Подблок предварительной обработки данных датчика 1;4) Sensor pre-processing sub-block 1;

5) Подблок предварительной обработки данных датчика 2;5) Sensor pre-processing sub-block 2;

6) Подблок временного хранения и передачи данных;6) Subblock of temporary storage and transmission of data;

7) Подблок оценки фактической работоспособности транспортного средства;7) Subblock for assessing the actual performance of the vehicle;

8) Монитор водителя;8) Driver monitor;

9) Диспетчерский пункт;9) Control room;

10) Блок хранения и структурирования данных;10) Block of data storage and structuring;

11) База данных телеметрии;11) Telemetry database;

12) База исторических данных о поломках;12) Base of historical data on breakdowns;

13) База данных неисправностей и рекомендаций;13) Database of faults and recommendations;

14) Блок мониторинга состояния транспортного средства;14) Unit for monitoring the state of the vehicle;

15) Подблок валидации данных;15) Data validation subblock;

16) Подблок обработки данных;16) Data processing sub-block;

17) Подблок определения аномалий;17) Anomaly detection subblock;

18) Подблок формирования расписаний для проверки триггеров;18) Sub-block of scheduling for checking triggers;

19) Подблок триггеров;19) Trigger subblock;

20) Блок предиктивной аналитики на основе машинного обучения;20) Block of predictive analytics based on machine learning;

21) Подблок расписания функционирования предиктивных моделей;21) Sub-block of the schedule for the functioning of predictive models;

22) N-число моделей предиктивной аналитики;22) N-number of predictive analytics models;

23) N-число подблоков первичной обработки данных;23) N-number of sub-blocks of primary data processing;

24) N-число подблоков извлечения данных;24) N-number of data extraction sub-blocks;

25) N-число подблоков преобразования данных;25) N-number of data transformation subblocks;

26) N-число подблоков передачи данных;26) N-number of data transmission sub-blocks;

27) N-число подблоков извлечения признаков и преобразования данных;27) N-number of sub-blocks of feature extraction and data transformation;

28) N-число подблоков предсказания и прогнозирования на базе модели;28) N-number of model-based prediction and prediction sub-blocks;

29) N-число подблоков интерпретации результатов и рекомендаций по принятию решений.29) N-number of sub-blocks of interpretation of results and recommendations for decision-making.

На фиг. 1 представлена схема заявляемого устройства бортового аналитического комплекса для транспортных средств.In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device of the on-board analytical complex for vehicles.

Транспортное средство оснащено двумя датчикам 1 и 2 для получения разных типов данных параметров функционирования транспортного средства - данных телеметрии. Значения этих параметров поступают на бортовой аналитический блок 3.The vehicle is equipped with two sensors 1 and 2 for obtaining different types of vehicle operation parameters data - telemetry data. The values of these parameters are fed to the onboard analytical unit 3.

Бортовой аналитический блок состоит из следующих подблоков: 4 - подблок предварительной обработки данных датчика 1, 5 - подблок предварительной обработки данных датчика 2, подблок временного хранения и передачи данных 6, подблок оценки фактической работоспособности транспортного средства 7.The on-board analytical unit consists of the following sub-blocks: 4 - sub-block for preliminary processing of sensor data 1, 5 - sub-block for preliminary processing of sensor data 2, sub-block for temporary storage and transmission of data 6, sub-block for assessing the actual performance of the vehicle 7.

Подблок предварительной обработки данных 4 служит для получения данных с датчика 1, дедубликации данных, преобразования их в формат, необходимый для чтения следующим блоком 5, передачи обработанных данных с фильтрацией данных. Фильтрация данных позволяет на основе встроенной логики изменять временные интервалы сбора параметров и задавать параметр Δ, который характеризует величину, на которую должен измениться параметр для его регистрации. Это необходимо для того, чтобы максимально эффективно использовать ресурсы и не перегружать их большими объемами данных. Аналогичным образом функционирует подблок предварительной обработки данных 5 для получения и обработки данных с датчика 2.The data pre-processing sub-block 4 is used to receive data from the sensor 1, data deduplication, converting them into the format required for reading by the next block 5, and transmitting the processed data with data filtering. Data filtering allows, based on the built-in logic, to change the time intervals for collecting parameters and set the parameter Δ, which characterizes the amount by which the parameter must change for its registration. This is necessary in order to use resources as efficiently as possible and not overload them with large amounts of data. The data pre-processing sub-block 5 operates in a similar way to receive and process data from the sensor 2.

Данные с подблоков предварительной обработки данных 4 и 5 передаются на подблок временного хранения и передачи данных 6, служащий для передачи данных на блок хранения и структурирования данных 10, а именно в базу данных телеметрии 11 и в подблок оценки фактической работоспособности транспортного средства 7. Временное хранение данных необходимо в ситуациях, когда блок хранения и структурирования данных 10 по каким-то причинам не доступен или потеряна связь с ним.Data from data pre-processing sub-blocks 4 and 5 are transferred to the temporary storage and data transfer sub-block 6, which is used to transfer data to the data storage and structuring block 10, namely to the telemetry database 11 and to the sub-block for evaluating the actual vehicle performance 7. Temporary storage data is necessary in situations where the data storage and structuring unit 10 is not available for some reason or communication with it is lost.

Данные с подблока временного хранения и передачи данных 6 поступают на подблок оценки фактической работоспособности транспортного средства 7, который осуществляет процесс соотнесения получаемых данных с триггерами для выявления нарушений в работе подсистем и узлов транспортного средства, а также формирования оповещений. Триггеры учитывают ограниченное количество параметров (данных телеметрии), отдельное и совокупное изменение которых выше (или ниже) определенных значений может являться признаком неправильной работы транспортного средства (узлов и систем), а также может вызвать риск отказа транспортного средства на маршруте и наступления фатальных последствий. Данные с подблока оценки фактической работоспособности транспортного средства 7 поступают на монитор водителя 8 и в диспетчерский пункт 9. Монитор водителя 8 установлен в кабине водителя транспортного средства и позволяет оперативно отображать ограниченную информацию о нарушениях в работе систем и узлов транспортного средства и рекомендации по принятию дальнейших решений из подблока оценки фактической работоспособности транспортного средства 7 и базы данных неисправностей и рекомендаций 13. Диспетчерский пункт 9 позволяет удаленно получать полную информацию из подблока оценки фактической работоспособности транспортного средства 7 и базы данных неисправностей и рекомендаций 13, а также данные из базы исторических данных о поломках 12. Также диспетчерский пункт 9 позволяет запрашивать из приведенных модулей данные за определенные промежутки времени.Data from the sub-block of temporary storage and data transmission 6 is sent to the sub-block for evaluating the actual performance of the vehicle 7, which carries out the process of correlating the received data with triggers to identify violations in the operation of the subsystems and components of the vehicle, as well as generating alerts. Triggers take into account a limited number of parameters (telemetry data), an individual and cumulative change of which above (or below) certain values may be a sign of incorrect operation of the vehicle (assemblies and systems), and may also cause the risk of vehicle failure on the route and fatal consequences. The data from the sub-unit for assessing the actual performance of the vehicle 7 is sent to the driver monitor 8 and to the control room 9. The driver monitor 8 is installed in the driver's cab of the vehicle and allows you to quickly display limited information about violations in the operation of the systems and components of the vehicle and recommendations for making further decisions from the subblock for evaluating the actual performance of the vehicle 7 and the database of malfunctions and recommendations 13. The control room 9 allows you to remotely receive complete information from the subblock for assessing the actual performance of the vehicle 7 and the database of faults and recommendations 13, as well as data from the database of historical data on breakdowns 12 Also, control station 9 allows you to request data from the above modules for certain periods of time.

Блок хранения и структурирования данных 10 состоит из базы данных телеметрии 11, которая получает данные телеметрии транспортного средства (параметры функционирования узлов и систем транспортного средства) от подблока временного хранения и передачи данных 5, базы исторических данных о поломках 12, в которой хранятся и структурируются данные о сроках и объемах обслуживания от различных эксплуатирующих и обслуживающих организаций, и базы данных неисправностей и рекомендаций 13.The data storage and structuring unit 10 consists of a telemetry database 11, which receives vehicle telemetry data (functional parameters of vehicle components and systems) from a temporary storage and data transmission sub-unit 5, a historical breakdown data base 12, in which data is stored and structured on the timing and scope of maintenance from various operating and maintenance organizations, and a database of faults and recommendations 13.

Данные из базы данных телеметрии 11 поступают на блок мониторинга состояния транспортного средства 14, а именно в подблок валидации данных 15, осуществляющий проверку полученных данных на предмет их корректности. Данный подблок проверяет соответствуют ли полученные данные какого-либо параметра предписанному ему типу данных. Затем данные из подблока 15 поступают на подблок обработки данных 16, предназначенный для преобразования данных в вид, необходимый для функционирования подблока определения аномалий 17. Примером такого преобразования может служить получение значений параметров, необходимых для работы определенных триггеров; удаление нулевых значений; выделение значений параметров, соответствующих определенным временным интервалам. Данные из подблока 16 передаются на подблок определения аномалий 17 - это процесс соотнесения получаемых данных с подблоком триггеров 19 для выявления нарушений в работе подсистем и узлов транспортного средства, а также формирования оповещений. Данный подблок работает согласно подблоку формирования расписания для проверки триггеров 18, задающему временные интервалы, через которые должна осуществляться проверка тех или иных триггеров. Подблок триггеров 19 состоит из N триггеров 19.1-19.N и задает параметры для функционирования подблока 17. Триггеры учитывают отдельное и совокупное количество параметров (данных телеметрии), изменение которых выше (или ниже) определенных значений может являться признаком неправильной работы транспортного средства (узлов и систем), а также может вызвать риск отказа транспортного средства. В результате работы блока мониторинга состояния транспортного средства 14 формируются оповещения, которые передаются в базу данных неисправностей и рекомендаций 13.The data from the telemetry database 11 is sent to the vehicle condition monitoring unit 14, namely, to the data validation sub-unit 15, which checks the received data for their correctness. This sub-block checks whether the received data of any parameter corresponds to the data type assigned to it. Then the data from the sub-block 15 is sent to the data processing sub-block 16, which is designed to convert the data into the form necessary for the operation of the anomaly detection sub-block 17. An example of such a transformation is obtaining the parameter values necessary for the operation of certain triggers; removal of null values; selection of parameter values corresponding to certain time intervals. Data from subblock 16 is transmitted to anomaly detection subblock 17 - this is the process of correlating the received data with the trigger subblock 19 to detect violations in the operation of vehicle subsystems and components, as well as generating alerts. This sub-block operates according to the sub-block of generating a schedule for checking triggers 18, which sets the time intervals through which certain triggers should be checked. Trigger subblock 19 consists of N triggers 19.1-19.N and sets the parameters for the operation of subblock 17. Triggers take into account the individual and cumulative number of parameters (telemetry data), a change in which above (or below) certain values may be a sign of incorrect operation of the vehicle (nodes and systems) and may also cause the risk of vehicle failure. As a result of the operation of the vehicle condition monitoring unit 14, alerts are generated that are transmitted to the database of faults and recommendations 13.

В отличии от подблока оценки фактической работоспособности транспортного средства 7, который работает в режиме реального времени, блок мониторинга состояния транспортного средства 14 осуществляет более длительную обработку данных, так как позволяет определять более сложные триггеры, которым для функционирования необходимы значения большего количества параметров и / или данные за длительные промежутки времени.In contrast to the sub-block for evaluating the actual performance of the vehicle 7, which operates in real time, the monitoring block for the condition of the vehicle 14 performs longer data processing, as it allows you to determine more complex triggers that require the values of a larger number of parameters and / or data to function. for long periods of time.

Данные из базы данных телеметрии 11 также передаются на блок предиктивной аналитики 20 на основе машинного обучения, который работает за счет N числа моделей 22.1-22.N, содержащих в себе гипотезы и стратегии предиктивной аналитики. Последовательность шагов обработки и анализа данных в рамках каждой модели 21.1-22.N будет одинаковая, поэтому модели состоят из аналогичных подблоков. Модели работают согласно данным подблока расписания функционирования предиктивных моделей 21, который является инструментом для выполнения задач по расписанию: формирует очередность задач, отслеживает их выполнение (в случае невыполнения какой-либо задачи, выдает информацию об ошибке), формирует временные интервалы для запуска задач.Data from the telemetry database 11 is also transmitted to a predictive analytics unit 20 based on machine learning, which operates through N number of models 22.1-22.N containing predictive analytics hypotheses and strategies. The sequence of data processing and analysis steps within each model 21.1-22.N will be the same, so the models consist of similar sub-blocks. The models work according to the data of the sub-block of the schedule for the operation of predictive models 21, which is a tool for performing tasks on a schedule: it forms a sequence of tasks, monitors their execution (in case of failure of any task, it gives information about an error), forms time intervals for starting tasks.

Каждая модель содержит подблок первичной обработки данных 23.1-23.N, который включает в себя подблок извлечения данных 24.1-24.N, подблок преобразования данных 25.1-25.N, подблок передачи данных 26.1-26.N. Подблок извлечения данных 24.1-24.N необходим для получения данных из базы данных телеметрии 12. Затем данные поступают на подблок преобразование данных 25.1-25.N для извлечение признаков, необходимых для использования предиктивных моделей, и преобразование данных в вид, пригодный для использование моделью (это алгоритмы снижения размерности и векторизации состояния транспорта за значительный промежуток времени). Следующий подблок передачи данных 26.1-26.N отвечает за передачу данных, прошедших первичную обработку в результате работы модуля 23.1-23.N, на подблок извлечения признаков и преобразования данных 27.1-27.N.Each model contains a primary data processing sub-block 23.1-23.N, which includes a data extraction sub-block 24.1-24.N, a data conversion sub-block 25.1-25.N, a data transmission sub-block 26.1-26.N. The data extraction sub-block 24.1-24.N is required to obtain data from the telemetry database 12. Then the data is fed to the data transformation sub-block 25.1-25.N to extract the features necessary to use predictive models and transform the data into a form suitable for use by the model (these are algorithms for dimensionality reduction and vectorization of the state of transport over a significant period of time). The next data transfer subblock 26.1-26.N is responsible for transferring data that has undergone primary processing as a result of the operation of the module 23.1-23.N to the feature extraction and data transformation subblock 27.1-27.N.

Подблок 27.1-27.N считает статистические параметры предиктивных моделей, например, среднеквадратичное отклонение. Затем данные поступают на подблок предсказания и прогнозирования на базе модели 28.1-28.N, служащий для формирования прогнозов на основе предиктивных стратегий, т.е. выявление трендов в изменениях параметров на различных промежутках времени, аномальные отклонения от трендов, и определение причин возникновения аномалий на основе заданных корреляционных зависимостей и исторических данных. Данный подблок функционирует за счет стратегий предиктивной аналитики, формирующих предиктивные модели и прогностические данные.Sub-block 27.1-27.N considers the statistical parameters of the predictive models, for example, the standard deviation. Then the data is fed to the prediction and forecasting sub-block based on the model 28.1-28.N, which serves to generate forecasts based on predictive strategies, i.e. identifying trends in parameter changes at different time intervals, abnormal deviations from trends, and determining the causes of anomalies based on specified correlations and historical data. This sub-block functions due to predictive analytics strategies that form predictive models and predictive data.

Стратегия 1. Модель линейной регрессии для предсказания остаточного ресурса узла - позволяет определить период (N дней / циклов) работы до отказа узла.Strategy 1. Linear regression model for predicting the remaining resource of the node - allows you to determine the period (N days / cycles) of work until the node fails.

Стратегия 2. Модель классификации для предсказания вероятности отказа в указанном временном интервале - позволяет определить сломается ли узел в следующие N дней / циклов использования.Strategy 2. Classification model for predicting the probability of failure in a specified time interval - allows you to determine if the node will break in the next N days / cycles of use.

Стратегия 3. Обнаружение аномалий в режиме реального времени - позволяет определять наличие аномального поведения показателей в текущий момент времени.Strategy 3. Real-time anomaly detection - allows you to determine the presence of anomalous behavior of indicators at the current time.

Стратегия 4. Модель, предсказывающая вероятность отказа по времени эксплуатации или по пробегу (Survival Analysis) - позволяет определять на основе статичных характеристик узла изменение риска отказа с течением времени эксплуатации.Strategy 4. A model that predicts the probability of failure by operating time or by mileage (Survival Analysis) - allows you to determine, based on the static characteristics of the node, the change in the risk of failure over time of operation.

Построение предиктивных моделей основывается на гипотезах, определяющих взаимозависимости параметров и узлов, а также условия, по которым можно определить или предвидеть поломку того или иного узла (устройства). The construction of predictive models is based on hypotheses that determine the interdependence of parameters and nodes, as well as the conditions by which it is possible to determine or predict the failure of a particular node (device).

В подблоке интерпретации результатов и рекомендаций по принятию решений 29.1-29.N на основе работы предыдущего подблока 28.1-28.N формируются рекомендации для процесса принятия решения о продолжении эксплуатации или осуществлении ремонта, необходимого для устранения выявленных неисправностей. Данные, полученные в результате функционирования блока предиктивной аналитики на основе машинного обучения 20, передаются в базу данных неисправностей и рекомендаций 13. База данных 13 позволяет хранить и структурировать данные результатов работы блоков 14 и 20.In the subblock for interpreting the results and recommendations for making decisions 29.1-29.N, based on the work of the previous subblock 28.1-28.N, recommendations are formed for the decision-making process to continue operation or carry out repairs necessary to eliminate the identified malfunctions. The data obtained as a result of the operation of the block of predictive analytics based on machine learning 20 is transferred to the database of faults and recommendations 13. The database 13 allows you to store and structure the data of the results of the blocks 14 and 20.

Пример осуществления изобретения приведен ниже.An example of the invention is shown below.

Рассмотрим пример осуществления изобретения на транспортном средстве - трамвае.Consider an example of the invention on a vehicle - a tram.

С помощью датчика для получения первого типа данных с транспортного средства (данных телеметрии) (1) мы можем получать такую информацию, как:By using the sensor to receive the first type of data from the vehicle (telemetry data) (1), we can receive information such as:

– скорость, км/ч;– speed, km/h;

– температура салона (для 1 и 2 секции), ºС;- cabin temperature (for sections 1 and 2), ºС;

– потребление энергии (для 1+2 секций, 3 секции), КВт/ч;– energy consumption (for 1+2 sections, 3 sections), kW/h;

– рекуперация энергии (для 1+2 секций, 3 секции), КВт/ч;– energy recovery (for 1+2 sections, 3 sections), kW/h;

– уровень песка в песочнице, % (для 6 песочниц);– sand level in the sandbox, % (for 6 sandboxes);

– педаль безопасности, включена / выключена;– safety pedal, on / off;

– реверсор (вперед), включен / выключен;- reverser (forward), on / off;

– реверсор (назад), включен / выключен;- reverser (back), on / off;

– перегрев тормозных реостатов (ТР), наличие / отсутствие;- overheating of brake rheostats (TR), presence / absence;

– связь с инвертором тока (ИТ), наличие / отсутствие (для 3 ИТ);– connection with current inverter (IT), presence/absence (for 3 IT);

– экстренное торможение, включено / выключено;– emergency braking, on / off;

– превышение напряжения инвертора тока (ИТ), Вольт (для 3 ИТ);– excess voltage of the current inverter (IT), Volt (for 3 IT);

– превышение переменного (Icd) тока инвертора тока (ИТ), Ампер (для 3 ИТ);- excess of the alternating (Icd) current of the current inverter (IT), Ampere (for 3 IT);

– превышение тока фаз инвертора тока (ИТ), Ампер (для 3 ИТ);- excess current of the phases of the current inverter (IT), Ampere (for 3 IT);

– сбой драйвера инвертора тока (ИТ), наличие / отсутствие (для 3 ИТ);– failure of the current inverter driver (IT), presence / absence (for 3 IT);

– антизажим двери, наличие / отсутствие / нет питания (для 6 дверей);– door anti-clamp, presence / absence / no power supply (for 6 doors);

– включение песочниц, включено / выключено;– enable sandboxes, enabled / disabled;

– температура наружного воздуха, ºС;– outdoor air temperature, ºС;

– тормоз, расторможка / заторможка (для 6 тормозов);– brake, release / brake (for 6 brakes);

– «стрелка», включена / выключена;– “arrow”, on / off;

– «проезд», включен / выключен;- "passage", on / off;

– напряжение сети секции, Вольт (для 3 секций);– section mains voltage, Volt (for 3 sections);

– ток двигателя секции, Ампер (для 3 секций);– section motor current, Ampere (for 3 sections);

– напряжение аккумуляторной батареи (АКБ) секции, Вольт (для 8 АКБ);- voltage of the battery (battery) of the section, Volt (for 8 batteries);

– ток аккумуляторной батареи (АКБ), Ампер (для 2 АКБ);– battery current (battery), Amperes (for 2 batteries);

– рельсовый тормоз, включен / выключен;– rail brake, on / off;

– кнопка «кондиционер», включена / выключена;– “air conditioner” button, on / off;

– экстренное торможение, включено / выключено;– emergency braking, on / off;

– аварийное торможение, включено / выключено;– emergency braking, on / off;

– отклонение от нормального режима работы бортового преобразователя (БП) (для 5 БП);– deviation from the normal operating mode of the on-board converter (BP) (for 5 BP);

– ход / тормоз, включено / выключено;– travel / brake, on / off;

– контроллер хода / тормоза, включено / выключено;– travel/brake controller, on/off;

– связь трехфазного бортового преобразователя (БПТ) (для 2 БПТ);– connection of the three-phase on-board converter (BCT) (for 2 BCT);

– температура инвертора тока (ИТ), ºС (для 3 ИТ).– temperature of the current inverter (IT), ºС (for 3 IT).

С помощью датчика для получения второго типа данных с транспортного средства (данных телеметрии) (2) мы можем получать такую информацию, как:By using the sensor to receive the second type of data from the vehicle (telemetry data) (2), we can receive information such as:

- тип транспорта;- type of transport;

- версия программы;- version of the program;

- температура в кабине, °С;- cabin temperature, °С;

- наружная освещенность, Люм.;- outdoor illumination, Lum.;

- температура на улице, °С;- outdoor temperature, °С;

- опорная температура в кабине водителя, °С;- reference temperature in the driver's cab, °С;

- опорная температура в салоне трамвая, °С;- reference temperature in the tram cabin, °С;

- температура в салоне, °С (для 3-х секций);- temperature in the cabin, °С (for 3 sections);

- срабатывание датчиков противозажима у дверей (для 6 дверей);- actuation of anti-clamp sensors at the doors (for 6 doors);

- кнопка блокировки дверей, включена / выключена;- door lock button, on / off;

- кнопка блокировки хода, включена / выключена;- travel lock button, on / off;

- наличие высокого напряжения;- the presence of high voltage;

- питание вагона, включено / выключено;- car power supply, on / off;

- кнопка обогрева кабины, включена / выключена;- cabin heating button, on / off;

- кнопка дополнительного отопителя кабины, включена / выключена;- button for additional cabin heater, on / off;

- кнопка обогрева салона, включена / выключена;- interior heating button, on / off;

- кнопка обогрева стекла, включена / выключена;- glass heating button, on / off;

- кнопка блока коммутационных выключателей (БКВ), включена / выключена;- button of the block of switching switches (BKV), on / off;

- кнопка автомата 550/24, включена / выключена;- automatic button 550/24, on / off;

- кнопка кондиционера, включена / выключена;- air conditioner button, on / off;

- автомат 550/24, включен / выключен (для 2 секций);- automatic 550/24, on / off (for 2 sections);

- автомат отопления кабины, включен / выключен (для 2 секций);- automatic cabin heating, on / off (for 2 sections);

- автомат отопления салона, включен / выключен (для 2 секций);- automatic interior heating, on / off (for 2 sections);

- автомат кондиционера, включен / выключен (для 2 секций);- automatic air conditioner, on / off (for 2 sections);

- режим автономного хода (АХ) тележки, включен / выключен;- autonomous running mode (AX) of the trolley, on / off;

- тележка в режиме высоковольтного автомата (АВ) от локального коммутатора блока коммутационных выключателей (ЛК-БКВ), включен / выключен (для 3 тележек);- trolley in the high-voltage automatic (AV) mode from the local switch of the block of switching switches (LK-BKV), on / off (for 3 trolleys);

- тележка в режиме автономного хода (АХ) от локального коммутатора блока коммутационных выключателей (ЛК-БКВ), включен / выключен (для 3 тележек);- trolley in autonomous running mode (AX) from the local switch of the block of switching switches (LK-BKV), on / off (for 3 trolleys);

- состояние переключателя автономного хода (АХ) от локального коммутатора аккумуляторной батареи (ЛК-АКБ), включен / выключен (для 2 переключателей АХ);- state of the autonomous running switch (AX) from the local battery switch (LC-ACB), on / off (for 2 AX switches);

- перегрев тормозных реостатов (ТР), наличие / отсутствие (для 3 тележек);- overheating of brake rheostats (TR), presence / absence (for 3 bogies);

- направление движения, градусы;- direction of movement, degrees;

- снижение точности в горизонтальной плоскости, метры;- decrease in accuracy in the horizontal plane, meters;

- приблизительная погрешность определения координат, метры;- approximate error in determining the coordinates, meters;

- корректность данных определения координат;- correctness of coordinates determination data;

- широта и долгота, градусы;- latitude and longitude, degrees;

- количество используемых спутников, шт.;- number of used satellites, pcs.;

- скорость км/ч;- speed km/h;

- текущие дата/время в UTC, час / мин,- current date/time in UTC, hour/minute,

- параметры 16 камер в салоне: имя камеры, наличие связи с камерой, IP-адрес камеры, количество сбоев камеры;- parameters of 16 cameras in the cabin: camera name, connection with the camera, camera IP address, number of camera failures;

- количество сбоев жесткого диска с момента включения, количество раз;- the number of hard drive failures since power on, the number of times;

- готовность жесткого диска;- readiness of the hard drive;

- заполнение буфера записи, %;- filling of the write buffer, %;

- название модели жесткого диска;- the name of the hard disk model;

- количество переполнений буфера записи с момента включения, количество раз;- number of write buffer overflows since switching on, number of times;

- состояние жесткого диска;- state of the hard drive;

- температура жесткого диска, °С.- hard disk temperature, °C.

Значения этих параметров поступают на бортовой аналитический блок (3) через защищенные VPN каналы с помощью Ethernet. Бортовой аналитический блок - это компактный комплекс высокоточной навигации и высокоскоростной мобильной связи, который предназначен для агрегации каналов связи в единый широкополосный канал и передачи данных через несколько независимых каналов, в том числе принадлежащих различным операторам связи. При помощи агрегации каналов связи решается проблема стабильности / надежности и максимальной скорости передаваемых данных.The values of these parameters are sent to the onboard analytical unit (3) via secure VPN channels using Ethernet. The onboard analytical unit is a compact complex for high-precision navigation and high-speed mobile communication, which is designed to aggregate communication channels into a single broadband channel and transmit data through several independent channels, including those belonging to different telecom operators. With the help of aggregation of communication channels, the problem of stability / reliability and the maximum speed of transmitted data is solved.

Бортовой аналитический блок также содержит подблоки предварительной обработки данных датчика 1 и 2 (4, 5) - это программные решения, которые делают запрос на получение данных и осуществляют их обработку.The on-board analytical unit also contains sensor data pre-processing sub-units 1 and 2 (4, 5) - these are software solutions that make a request for data and process it.

Программные компоненты бортового аналитического блока (3) включают в себя подблок временного хранения и передачи данных (6) - прокси-сервер, служащий для кэширования и передачи данных в блок хранения и структурирования данных, развернутый на базе сервера. Кэширование данных необходимо в ситуациях, когда сервер по каким-то причинам не доступен или потеряна связь с ним, и позволяет осуществлять временное хранение данных. Обработанные бортовым аналитическим блоком данные посредством коммуникационных элементов - антенны и блока связи (3G / LTE) поступают в режиме близком к реальному времени (Near Real-Time) в блок хранения и структурирования данных (10) через защищенные VPN-каналы c использованием протокола HTTP.The software components of the onboard analytical unit (3) include a temporary data storage and transmission subunit (6) - a proxy server that serves to cache and transfer data to the data storage and structuring unit deployed on the server base. Data caching is necessary in situations when the server is not available for some reason or communication with it is lost, and allows temporary storage of data. The data processed by the onboard analytical unit via communication elements - antenna and communication unit (3G / LTE) are received in near real time mode (Near Real-Time) to the data storage and structuring unit (10) through secure VPN channels using the HTTP protocol.

Подблок оценки фактической работоспособности транспортного средства (7) - это программное решение, работающее на базе триггеров. Список триггеров включает типы оповещений, соответствующие тому или иному триггеру: ЭО - экстренное оповещение (уровень критичности высокий); О - оповещение (уровень критичности средний); П - предупреждение (информирование), а также программное описание процесса срабатывания, исходя из параметров телеметрии, получаемых с трамваев.The sub-block of assessing the actual performance of the vehicle (7) is a software solution based on triggers. The list of triggers includes the types of notifications corresponding to one or another trigger: EO - emergency notification (high criticality level); O - alert (medium criticality level); P - warning (informing), as well as a software description of the operation process, based on the telemetry parameters received from the trams.

Монитор водителя (8) может быть выполнен с использованием сенсорного дисплея и предназначен для взаимодействия водителя / машиниста с программно-аппаратным комплексом и отображения необходимых параметров.The driver's monitor (8) can be made using a touch screen and is intended for driver / driver interaction with the software and hardware complex and displaying the necessary parameters.

Монитор водителя служит для управления цифровой информационной системой, вывода диагностической и иной информации. В качестве дисплея лучше использовать матрицы с высоким разрешением, широкими углами обзора и высокой яркостью.The driver's monitor is used to control the digital information system, display diagnostic and other information. As a display, it is better to use matrices with high resolution, wide viewing angles and high brightness.

Диспетчерский пункт (9) - web-интерфейс, служащий для предоставления обработанных данных пользователю посредством инструментов визуализации, например, Grafana. Данный сервис отображает параметры функционирования транспортных средств, данные предиктивной аналитики и мониторинга. Отдельно организован доступ к исторической базе данных о поломках.Control room (9) - a web interface that serves to provide processed data to the user through visualization tools, such as Grafana. This service displays vehicle operation parameters, predictive analytics and monitoring data. Separately organized access to the historical database of breakdowns.

Все пункты, описанные далее работают на базе сервера и представляют собой программно-алгоритмическую обработку данных.All the items described below work on the basis of the server and represent software-algorithmic data processing.

База данных телеметрии (11) - решение, использующее для хранения данных систему Clickhouse. ClickHouse - это колоночная аналитическая система управления базами данных (СУБД) с открытым кодом, позволяющая выполнять аналитические запросы в режиме, близком к реальному времени (Near Real-Time). Данное решение позволяет хранить данные в течение длительного промежутка времени. Clickhouse формирует запросы на получение данных и систематизируют их за счет индексации по хосту (номеру трамвая), по типу сигнала (наименованию параметра) и по времени. Данная индексация позволяет быстро получать нужные данные из базы. В результате формируется таблица, в которой показаны параметры, полученные с конкретного трамвая: время фиксации параметра; наименование параметра, значение параметра и отнесение этого параметра к определенному типу данных (float или int).Telemetry database (11) - a solution that uses the Clickhouse system for data storage. ClickHouse is an open-source column-based analytical database management system (DBMS) that allows you to run analytical queries in near real-time mode (Near Real-Time). This solution allows you to store data for a long period of time. Clickhouse generates data requests and organizes them by indexing by host (tram number), by signal type (parameter name), and by time. This indexing allows you to quickly get the necessary data from the database. As a result, a table is formed that shows the parameters received from a particular tram: parameter fixation time; parameter name, parameter value and assignment of this parameter to a specific data type (float or int).

База исторических данных (12) о поломках может работать на базе системы управления базами данных PostgreSQL и содержит данные о сроках и объемах обслуживания от различных эксплуатирующих и обслуживающих организаций - в форме таблиц. Эти данные содержат такую важную, в рамках предиктивной аналитики, информацию, как:The database of historical data (12) about breakdowns can work on the basis of the PostgreSQL database management system and contains data on the terms and volumes of maintenance from various operating and maintenance organizations - in the form of tables. This data contains such important, within the framework of predictive analytics, information as:

- бортовой и инвентарный номер транспортного средства;- side and inventory number of the vehicle;

- дата обнаружения неисправности;- date of detection of the malfunction;

- дата устранения неисправности- date of troubleshooting

- обстоятельства выявления неисправности: возврат, ЕО (ежедневное обслуживание), РК (контрольный осмотр), ТО (техническое облуживание);- circumstances for detecting a malfunction: return, EO (daily maintenance), RK (control inspection), TO (technical maintenance);

- тип неисправности, описание;- type of fault, description;

- название узла, в котором обнаружена неисправность;- the name of the node in which the malfunction was detected;

- область узла: система торможения, тяга, система климата, доступ в салон и т.д.- node area: braking system, traction, climate system, interior access, etc.

- пробег транспортного средства в момент обнаружения неисправности;- mileage of the vehicle at the time of detection of the malfunction;

- место приписки транспортного средства.- place of registration of the vehicle.

База данных неисправностей и рекомендаций (13) работает аналогично базе данных телеметрии за счет использования Clickhouse и хранит результаты работы системы - мониторинга и предиктивной аналитики.The fault and recommendations database (13) works similarly to the telemetry database through the use of Clickhouse and stores the results of the system - monitoring and predictive analytics.

Блок мониторинга (14) получает данные базы данных телеметрии, работающей на базе Clickhouse, и осуществляет их обработку согласно определенным правилам - триггерам.The monitoring block (14) receives the data from the telemetry database running on the basis of Clickhouse and processes them according to certain rules - triggers.

Подблок валидации данных (15) - проверка полученных данных на предмет их корректности. Параметры, используемые блоком мониторинга, могут иметь три следующих типа данных: float, int, string. Данный подблок проверяет соответствуют ли полученные данные какого-либо параметра предписанному ему типу данных. String - это текстовый формат данных, в нашем случае является наименованием параметра (имя параметра, под которым данные хранятся в системе); int - параметры, имеющие целочисленное значение; float - параметры, имеющие значение с плавающей точкой.Data validation subblock (15) - checking the received data for their correctness. The parameters used by the monitoring block can have the following three data types: float, int, string. This sub-block checks whether the received data of any parameter corresponds to the data type assigned to it. String is a text data format, in our case it is the name of the parameter (the name of the parameter under which the data is stored in the system); int - parameters that have an integer value; float - floating point parameters.

Подблок обработки данных (16) - преобразование данных в вид, необходимый для функционирования триггеров. Примером такой обработки может служить получение значений параметров, необходимых для работы определенных триггеров; удаление нулевых значений; выделение значений параметров, соответствующих определенным временным интервалам.Data processing subblock (16) - converting data into the form necessary for the functioning of triggers. An example of such processing would be getting parameter values required for certain triggers to work; removal of null values; selection of parameter values corresponding to certain time intervals.

Подблок определения аномалий (17) - процесс соотнесения получаемых данных с триггерами для выявления нарушений в работе подсистем и узлов транспортного средства, а также формирования оповещений согласно подблоку формирования расписаний для проверки триггеров (18).Anomaly detection subblock (17) - the process of correlating the received data with triggers to detect violations in the operation of vehicle subsystems and components, as well as generating alerts according to the scheduling subblock for checking triggers (18).

Подблок определения аномалий функционирует за счет данных подблока триггеров (19), которые учитывают отдельное или совокупное количество параметров, изменение которых выше (или ниже) определенных значений может являться признаком неправильной работы ТС (узлов и систем). Например, если трамвай имеет скорость более 5 км/ч и при этом стоит ручной тормоз - это срабатывание триггера. Пример другого триггера - кондиционер выключен более 25 минут при температуре салона более 25 градусов Цельсия. Триггеры являются некими правилами, идентифицирующими нарушения в работе транспортного средства. Таким образом, это программно-алгоритмическое решение включает в себя данные о допустимых значениях параметров и их совокупностей, а также логику формирования оповещений на основе этих данных, соответствующих тому или иному триггеру, например: ЭО - экстренное оповещение (уровень критичности высокий); О - оповещение (уровень критичности средний); П - предупреждение (информирование).The anomaly detection sub-block operates due to the data of the trigger sub-block (19), which take into account a separate or cumulative number of parameters, the change of which above (or below) certain values may be a sign of incorrect operation of the vehicle (assemblies and systems). For example, if a tram has a speed of more than 5 km / h and at the same time the hand brake is on, this is a trigger. An example of another trigger is when the air conditioner is turned off for more than 25 minutes when the cabin temperature is over 25 degrees Celsius. Triggers are some rules that identify violations in the operation of the vehicle. Thus, this software-algorithmic solution includes data on the permissible values of parameters and their sets, as well as the logic for generating alerts based on these data corresponding to a particular trigger, for example: EO - emergency alert (high criticality level); O - alert (medium criticality level); P - warning (informing).

Блок предиктивной аналитики на основе машинного обучения (20) предназначен для предупреждение критических отказов транспорта, а также прогнозирования изменений технического состояния ТС, которые способны повлиять на работоспособность узлов, агрегатов и систем транспортного средства. Данный блок функционирует на базе подблока расписания функционирования предиктивных моделей (22.1-22.N), представляющего собой программное решение.The block of predictive analytics based on machine learning (20) is designed to prevent critical transport failures, as well as to predict changes in the technical condition of the vehicle that can affect the performance of vehicle components, assemblies and systems. This block functions on the basis of the subblock of the schedule for the operation of predictive models (22.1-22.N), which is a software solution.

Блок предиктивной аналитики работает за счет моделей, содержащих в себе гипотезы и стратегии предиктивной аналитики.The predictive analytics block works through models that contain hypotheses and predictive analytics strategies.

Для работы моделей должен быть сформулирован ряд гипотез - предположений о том, по каким параметрам и условиям можно определить или предвидеть поломку того или иного узла (устройства).For the models to work, a number of hypotheses must be formulated - assumptions about what parameters and conditions can be used to determine or predict the breakdown of a particular node (device).

Например, для трамвая могут быть выделены гипотезы для следующих узлов:For example, for a tram, hypotheses can be identified for the following nodes:

- тяговый инвертор двигателя;- traction motor inverter;

- исполнительные механизмы тормозов;- actuating mechanisms of brakes;

- двери;- doors;

- датчик скорости (датчик частоты вращения);- speed sensor (speed sensor);

- высоковольтный быстродействующий автомат (ВБ-11);- high-voltage high-speed automatic machine (VB-11);

- вентилятор тягового инвертора двигателя;- motor traction inverter fan;

- тормозной реостат.- brake rheostat.

Пример гипотезы для тягового инвертора двигателя: можно определять поломку тягового инвертора двигателя, по различию параметров тока двигателя, а также предсказывать поломку тягового инвертора двигателя по телеметрии токов двигателя, достигнув точности (recall) 0.8, при чувствительности не меньше 0.8 (Recall показывает, какую долю объектов положительного класса из всех объектов положительного класса нашел алгоритм).An example of a hypothesis for a motor traction inverter: it is possible to determine the breakdown of the motor traction inverter by the difference in motor current parameters, as well as predict the breakdown of the motor traction inverter by telemetry of motor currents, reaching an accuracy (recall) of 0.8, with a sensitivity of at least 0.8 (Recall shows what proportion objects of a positive class from all objects of a positive class found the algorithm).

N-число подблоков первичной обработки данных (23.1-23.N) отвечает за извлечение, преобразование и загрузку данных.N-number of primary data processing subblocks (23.1-23.N) is responsible for extracting, transforming and loading data.

N-число подблоков извлечения данных (24.1-24.N) подразумевает под собой загрузку данных из базы данных телеметрии, работающей на базе Clickhouse. Таким образом, формируется таблица, содержащая дату и время получения параметра телеметрии, его название (имя) и само значение параметра, отнесенное в зависимости от типа данных к value_float (значение с плавающей точкой) и value_int (целочисленные значения).N-number of data extraction subblocks (24.1-24.N) means loading data from a telemetry database running on Clickhouse. Thus, a table is formed containing the date and time when the telemetry parameter was received, its name (name) and the parameter value itself, referred to value_float (floating point value) and value_int (integer values) depending on the data type.

N-число подблоков преобразования данных (25.1-25.N) - извлечение признаков, необходимых для использования предиктивных моделей, и преобразование данных в вид, пригодный для использование моделью (это алгоритмы снижения размерности и векторизации состояния транспорта за значительный промежуток времени).N-number of data transformation sub-blocks (25.1-25.N) - extraction of features necessary to use predictive models and transformation of data into a form suitable for use by the model (these are algorithms for dimensionality reduction and vectorization of the state of transport over a significant period of time).

В качестве примера данного шага можно привести программный алгоритм для функционирования гипотезы для исполнительных механизмов тормозов (ИМТ), он показывает преобразование данных о срабатывании ИМТ во временные задержки между сигналами срабатывания. В результате, формируется набор данных, включающий в себя: delay list - набор всех задержек на осях за заданный промежуток времени, delay_daily_pct - список, содержащий средние значения задержек за каждый день; average delay - среднее значение для всех задержек; min_date и max_date - временной интервал получения параметров; delay_daily_pct average - средняя задержка, рассчитывающаяся относительно набора данных из колонки 3; 1-6_axis, % - процентное соотношение количества задержек на конкретной оси к общему количеству задержек, not null IMT values - необходимые параметры для функционирования модели.As an example of this step, a software algorithm for the operation of the brake actuator hypothesis (BMI) shows the conversion of BMI actuation data into time delays between actuation signals. As a result, a data set is formed, which includes: delay list - a set of all delays on the axes for a given period of time, delay_daily_pct - a list containing average delay values for each day; average delay - average value for all delays; min_date and max_date - time interval for receiving parameters; delay_daily_pct average - average delay calculated relative to the data set from column 3; 1-6_axis, % - percentage of the number of delays on a specific axis to the total number of delays, not null IMT values - necessary parameters for the model to function.

N-число подблоков извлечения признаков и преобразования данных (27.1-27.N) - это модуль, который считает статистические параметры предиктивных моделей, например, среднеквадратичное отклонение.N-number of feature extraction and data transformation subblocks (27.1-27.N) is the unit that counts the statistical parameters of the predictive models, such as standard deviation.

N-число подблоков предсказания и прогнозирования на базе модели (28.1-28.N) - формирование прогнозов на основе предиктивных стратегий, т.е. выявление трендов в изменениях параметров на различных промежутках времени, аномальные отклонения от трендов, и определение причин возникновения аномалий на основе заданных корреляционных зависимостей и исторических данных.N-number of sub-blocks of prediction and forecasting based on the model (28.1-28.N) - the formation of forecasts based on predictive strategies, i.e. identifying trends in parameter changes at different time intervals, abnormal deviations from trends, and determining the causes of anomalies based on specified correlations and historical data.

Данный модуль будет функционировать за счет стратегий предиктивной аналитики, формирующих предиктивные модели и прогностические данные. Построения предиктивных моделей основывается на гипотезах, определяющих взаимозависимости параметров и узлов, а также условия, по которым можно определить или предвидеть поломку того или иного узла (устройства).This module will function through predictive analytics strategies that generate predictive models and predictive data. The construction of predictive models is based on hypotheses that determine the interdependence of parameters and nodes, as well as the conditions by which it is possible to determine or predict the failure of a particular node (device).

Стратегия 1. Модель линейной регрессии для предсказания остаточного ресурса узла - позволяет определить период (N дней / циклов) работы до отказа узла.Strategy 1. Linear regression model for predicting the remaining resource of the node - allows you to determine the period (N days / cycles) of work until the node fails.

В ней x 1 - это значение некоторого параметра телеметрии в момент времени t 1 , x n - значение этого же параметра в момент времени t n . Задача данной стратегии определить оптимальные значения коэффициентов уравнения регрессии w 1 …w n , при которых значение функции потерь будет минимальным. Таким образом, формируется функция f (x) - уравнение прямой, описывающей поведение параметров с течением времени. Исходя из этого, можно предсказать значение параметра x в некоторые следующие моменты времени - t n +1 … t n + k . In it x 1 is the value of some telemetry parameter at time t 1 , x n is the value of the same parameter at time t n . The task of this strategy is to determine the optimal values of the coefficients of the regression equation w 1 …w n , at which the value of the loss function will be minimal. Thus, the function f ( x ) is formed - the equation of a straight line that describes the behavior of the parameters over time. Based on this, it is possible to predict the value of the parameter x at some of the following times - t n +1 ... t n + k .

Данная стратегия позволяет определять период (N дней / циклов) работы до отказа узла в тех случаях, когда ресурс узла ограничен и имеет некоторое значение. Например, когда известно, что при достижении определенного пробега высока вероятность необходимости осуществления замены детали. С помощью данной стратегии можно определить через какой промежуток времени данный пробег будет достигнут в будущем.This strategy allows you to determine the period (N days / cycles) of operation until the node fails in cases where the node resource is limited and has some value. For example, when it is known that when a certain mileage is reached, it is highly likely that a part will need to be replaced. Using this strategy, you can determine how long a given mileage will be reached in the future.

Также стратегия может использоваться в качестве первоначального шага, который позволяет прогнозировать поведение параметра с течением времени, для последующих моделей классификации.Also, the strategy can be used as an initial step, which allows predicting the behavior of a parameter over time, for subsequent classification models.

Стратегия 2. Модель классификации для предсказания вероятности отказа в указанном временном интервале - позволяет определить сломается ли узел в следующие N дней / циклов использования.Strategy 2. Classification model for predicting the probability of failure in a specified time interval - allows you to determine if the node will break in the next N days / cycles of use.

В рамках данной стратегии предиктивной аналитики будет использоваться бинарный признак, отвечающий положительно и отрицательно на вопрос: сломается ли узел в следующие N дней / циклов использования; 1 - да, сломается, 0 - нет, не сломается.As part of this predictive analytics strategy, a binary sign will be used that answers positively and negatively to the question: will the node break in the next N days / cycles of use; 1 - yes, it will break, 0 - no, it will not break.

Таким образом, X→D f - множество допустимых значений признака (т.е. 1 или 0); X - это матрица значений параметров функционирования тех или иных узлов, необходимых для расстраиваемой гипотезы, Y - это класс, к которому относиться некий набор параметров. Например, известно, что при показаниях инвертора тока выше 300 А (x 1) и показаниях тока двигателя секции большее 600 А (x 2), узел сломан (y 1). Благодаря данной гипотезе можно определить сломается ли узел (D f ) при иных значениях данного параметра. Данный пример носит условный характер, на практике для определения D f необходимо иметь большие обучающие выборки - значения y для параметров x и хорошо обученную модель классификации.Thus, X→D f is the set of admissible values of the attribute (ie 1 or 0); X is a matrix of values for the functioning parameters of certain nodes required for a detuned hypothesis, Y is a class to which a certain set of parameters belongs. For example, it is known that when the current inverter reads more than 300 A ( x 1 ) and the section motor current reads more than 600 A ( x 2 ), the node is broken ( y 1 ). Thanks to this hypothesis, it is possible to determine whether the node ( D f ) will break with other values of this parameter. This example is conditional, in practice, to determine D f , it is necessary to have large training samples - y values for x parameters and a well-trained classification model.

Стратегия 3. Обнаружение аномалий в режиме реального времени - позволяет определять наличие аномального поведения показателей в текущий момент времени.Strategy 3. Real-time anomaly detection - allows you to determine the presence of anomalous behavior of indicators at the current time.

В анализе данных существует два раздела, которые направлены на поиск аномалий: детектирование выбросов (Outlier Detection) и «новизны» (Novelty Detection).In data analysis, there are two sections that are aimed at finding anomalies: outlier detection (Outlier Detection) and "novelty" (Novelty Detection).

Выбросы могут появляться в результате:Outliers can appear as a result of:

- ошибок в данных (неточности измерения, округления, неверной фиксации данных и т. п.);- data errors (measurement inaccuracies, rounding off, incorrect data recording, etc.);

- наличия шумовых объектов (то есть объектов, которые неверно классифицированы);- the presence of noise objects (ie objects that are incorrectly classified);

- присутствия объектов «других» выборок (это может быть вызвано, например, показаниями от сломанного датчика).- the presence of objects from "other" samples (this can be caused, for example, by readings from a broken sensor).

Новизна чаще всего появляется из-за принципиально нового поведения объекта, например, работа двигателя после поломки. В рамках предиктивной аналитики интересен именно поиск новизны для определения поломок устройств и узлов.Novelty most often appears due to a fundamentally new behavior of the object, for example, the operation of an engine after a breakdown. Within the framework of predictive analytics, what is interesting is the search for novelty to determine the breakdowns of devices and nodes.

Стратегия 4. Модель, предсказывающая вероятность отказа по времени эксплуатации или по пробегу (Survival Analysis) - позволяет определять на основе статичных характеристик узла изменение риска отказа с течением времени эксплуатации.Strategy 4. A model that predicts the probability of failure by operating time or by mileage (Survival Analysis) - allows you to determine, based on the static characteristics of the node, the change in the risk of failure over time of operation.

Для поиска оптимальных алгоритмов для той или иной стратегии относительно некоторой гипотезы проводятся эксперименты, позволяющие оценить эффективность данных алгоритмов. Помимо этого, для поиска оптимальных математических моделей можно использовать ансамблирование.To search for optimal algorithms for a particular strategy with respect to a certain hypothesis, experiments are carried out to evaluate the effectiveness of these algorithms. In addition, ensembles can be used to find optimal mathematical models.

Ансамбль - это некоторый набор предсказателей, которые вместе дают лучший результат в отличии от одиночного предсказателя. Технологии ансамблирования впоследствии делятся на Бэггинг и Бустинг. Бустинг наиболее эффективен для классических алгоритмов машинного обучения, описанных выше, которые используются в рамках предиктивной аналитики.An ensemble is a set of predictors that together give the best result, in contrast to a single predictor. Ensembling technologies are further divided into Bagging and Boosting. Boosting is most effective for the classic machine learning algorithms described above, which are used as part of predictive analytics.

Бустинг позволяет максимально эффективно с наименьшими затратами определить гиперпараметры - параметры математической модели (весовые характеристики, параметры взаимосвязей переменных и т. п.) за счет использования опыта предыдущих шагов и возможности проверки большого количества гиперпараметров за одну итерацию.Boosting allows you to determine hyperparameters as efficiently as possible at the lowest cost - the parameters of a mathematical model (weight characteristics, parameters of variable relationships, etc.) by using the experience of previous steps and the ability to check a large number of hyperparameters in one iteration.

Используя описанные выше стратегии и алгоритмы, а также технологию бустинга, можно разработать предиктивные модели для функционирования N-числа подблоков предсказания и прогнозирования на базе модели (28.1-28.N).Using the strategies and algorithms described above, as well as boosting technology, it is possible to develop predictive models for the operation of the N-number of model-based prediction and prediction sub-blocks (28.1-28.N).

Интерпретация результатов и рекомендации по принятию решений (29.1-29.N) - на основе работы предыдущего модуля формируются рекомендации для процесса принятия решения о продолжении эксплуатации или осуществлении ремонта, необходимого для устранения выявленных неисправностей.Interpretation of results and recommendations for decision-making (29.1-29.N) - based on the work of the previous module, recommendations are formed for the decision-making process on the continuation of operation or the implementation of repairs necessary to eliminate the identified malfunctions.

Claims (4)

1. Бортовой аналитический комплекс для транспортных средств, содержащий подблок допустимых, номинальных, предельных значений параметров, датчик для получения данных с транспортного средства, подблок предварительной обработки данных датчика для получения данных с транспортного средства, подблок оценки фактической работоспособности транспортного средства, информационно-управляющая панель, база данных неисправностей и рекомендаций, блок таймера, отличающийся тем, что дополнительно введен второй датчик для получения данных с транспортного средства и второй подблок предварительной обработки данных второго датчика для получения данных с транспортного средства, при этом подблок оценки фактической работоспособности транспортного средства входит в состав дополнительно введенного бортового аналитического блока, в который также входит блок временного хранения и передачи данных, в качестве информационно-управляющей панели используют монитор водителя, при этом база данных неисправностей и рекомендаций включена в состав дополнительно введенного блока хранения и структурирования данных, при этом комплекс дополнительно содержит блок предиктивной аналитики на основе машинного обучения, блок мониторинга состояния транспортного средства, включающий дополнительно подблок триггеров, выполняющий функции подблока допустимых, номинальных, предельных значений параметров, и подблок формирования расписаний для проверки триггеров, выполняющий функции блока таймера.1. An on-board analytical complex for vehicles, containing a sub-block of permissible, nominal, limiting values of parameters, a sensor for obtaining data from a vehicle, a sub-block for preliminary processing of sensor data for obtaining data from a vehicle, a sub-block for assessing the actual performance of the vehicle, an information and control panel , a database of faults and recommendations, a timer block, characterized in that a second sensor is additionally introduced for receiving data from the vehicle and a second sub-block for pre-processing data of the second sensor for receiving data from the vehicle, while the sub-block for assessing the actual performance of the vehicle is included in the additionally introduced on-board analytical unit, which also includes a temporary storage and data transfer unit, the driver’s monitor is used as an information and control panel, while the database of malfunctions and recommendations cations is included in the additionally introduced block for storing and structuring data, while the complex additionally contains a block of predictive analytics based on machine learning, a block for monitoring the state of the vehicle, which additionally includes a subblock of triggers that performs the functions of a subblock of permissible, nominal, limiting values of parameters, and a subblock for generating schedules for checking triggers, which performs the functions of a timer block. 2. Бортовой аналитический комплекс для транспортных средств по п.1, отличающийся тем, что блок хранения и структурирования данных снабжен базой данных телеметрии и базой исторических данных о поломках.2. An on-board analytical complex for vehicles according to claim 1, characterized in that the block for storing and structuring data is equipped with a telemetry database and a database of historical data on breakdowns. 3. Бортовой аналитический комплекс для транспортных средств по п.1, отличающийся тем, что снабжен диспетчерским пунктом, представляющим собой web-интерфейс. 3. An on-board analytical complex for vehicles according to claim 1, characterized in that it is equipped with a control room, which is a web interface. 4. Бортовой аналитический комплекс для транспортных средств по п.1, отличающийся тем, что блок предиктивной аналитики на основе машинного обучения содержит подблок расписания функционирования предиктивных моделей, выполняющий роль блока таймера, и N-число моделей предиктивной аналитики.4. An on-board analytical complex for vehicles according to claim 1, characterized in that the predictive analytics block based on machine learning contains a sub-block of the schedule for the operation of predictive models, which acts as a timer block, and N is the number of predictive analytics models.
RU2022110604A 2022-04-20 Onboard analytical complex for vehicles RU2787310C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2787310C1 true RU2787310C1 (en) 2023-01-09

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU225019U1 (en) * 2023-11-29 2024-04-11 Кузнецов Антон Васильевич DEVICE FOR INFORMING ABOUT THE TECHNICAL CONDITION OF UNITS, SYSTEMS AND MECHANISMS AND PREDICTION OF VEHICLE MAINTENANCE AND REPAIR

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU49239U1 (en) * 2005-06-09 2005-11-10 Открытое акционерное общество "Техприбор" DATA COLLECTION AND RECORDING SYSTEM
RU2631750C2 (en) * 2015-07-07 2017-09-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Минобороны России Device for board control of technical condition of vehicle
EP3825966A1 (en) * 2019-11-19 2021-05-26 D.S. Raider Ltd A system and method for monitoring and predicting breakdowns in vehicles
WO2021202022A1 (en) * 2020-03-31 2021-10-07 Uatc, Llc Autonomous vehicle computing system with processing assurance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU49239U1 (en) * 2005-06-09 2005-11-10 Открытое акционерное общество "Техприбор" DATA COLLECTION AND RECORDING SYSTEM
RU2631750C2 (en) * 2015-07-07 2017-09-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Минобороны России Device for board control of technical condition of vehicle
EP3825966A1 (en) * 2019-11-19 2021-05-26 D.S. Raider Ltd A system and method for monitoring and predicting breakdowns in vehicles
WO2021202022A1 (en) * 2020-03-31 2021-10-07 Uatc, Llc Autonomous vehicle computing system with processing assurance

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU225019U1 (en) * 2023-11-29 2024-04-11 Кузнецов Антон Васильевич DEVICE FOR INFORMING ABOUT THE TECHNICAL CONDITION OF UNITS, SYSTEMS AND MECHANISMS AND PREDICTION OF VEHICLE MAINTENANCE AND REPAIR
RU236991U1 (en) * 2025-04-29 2025-09-03 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) DEVICE FOR DIAGNOSTICS OF ENGINE FUEL EQUIPMENT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11453421B2 (en) System and method for predicting failures of train components
CN110764493B (en) A PHM application system, method and storage medium suitable for high-speed railway
US11472452B2 (en) Machine learning based train handling evaluation
US6243628B1 (en) System and method for predicting impending failures in a locomotive
US9187104B2 (en) Online learning using information fusion for equipment predictive maintenance in railway operations
KR100564362B1 (en) Preventive maintenance system and method using urban railway vehicle maintenance informatization preventive maintenance analysis
EP3254928A1 (en) System and method for the asset management of railway trains
US20110118905A1 (en) Methods systems and apparatus for analyzing complex systems via prognostic reasoning
CN113761728B (en) Airport electric special vehicle fault early warning method based on Internet of vehicles platform
MXPA02004194A (en) Method and system for remotely managing communication of data used for predicting malfunctions in a plurality of machines.
KR101944070B1 (en) Platform screen door management system and method with big data
Mesgarpour et al. Overview of telematics-based prognostics and health management systems for commercial vehicles
KR20190091868A (en) System and method for machine learning prognostics and health management(phm) based on feature vector data of rolling stock parts
Flammini et al. A vision of intelligent train control
CA2389274C (en) Apparatus and method for performance and fault data analysis
CN112572546A (en) System, device and method for remotely managing the operation of a rail vehicle
Tichý et al. Predictive diagnostics usage for telematic systems maintenance
Brahimi et al. Development of a prognostics and health management system for the railway infrastructure—Review and methodology
Taie et al. Remote diagnosis, maintenance and prognosis for advanced driver assistance systems using machine learning algorithms
KR101242060B1 (en) The Reliability and Availability Management System of the Urban Transit EMU' Maintenance
KR20220028685A (en) Integrated management system for mechanical parking station
RU2787310C1 (en) Onboard analytical complex for vehicles
US20140032079A1 (en) Diagnostic and control system and method
KR20250078352A (en) An on-board performance monitoring system and a method thereof
Nappi Integrated maintenance: analysis and perspective of innovation in railway sector