线上分诊系统毕业论文

关于TC系统的智能诊断维护方案探讨论文

引言

随着国内经济的快速发展，建设高效、安全的城市轨道交通系统势在必行。由于ATC(列车自动控制)系统的采用，中国城市轨道交通的整体技术水平上了一个台阶，列车运行呈现出全新面貌，实现了2 min 的运行间隔，大大提高了城市轨道交通列车的运行效率和运输能力。

1 ATC 系统的构成和现有诊断方式

ATC 系统是城市轨道交通中的核心和关键系统，其主要由列车自动防护系统(ATP)、列车自动驾驶系统(ATO)、列车自动监控系统(ATS)以及数据通信系统DCS 等构成。作为ATC 核心的ATP 和ATO 系统又包括很多子系统和设备，主要有车载CC、车载人机界面DMI、区域控制器ZC、线路控制器LC、数据存储单元DSU、信标Beacon、欧式有源编码器LEU 等。ATC 依靠DCS 子系统实现各个子系统的有效互联，形成一个有机的整体。ATC 系统的主要功能是确保行车安全、保护及辅助乘客、辅助驾驶、提供技术支持、信号设备监控、列车追踪、管理与控制、计划管理等功能。在整个轨道交通运营中担负着神经中枢的作用，所以对ATC 系统设备运行状态的实时监测、实现故障智能诊断、及时发现设备隐患显得十分重要。通过对已开通线路的调研发现，ATC 系统基本具备自诊断和监测报警功能。对于ATC 诊断和报警，目前主要有2 种处理方式：第1 种为ATO 和ATP 子系统将自诊断信息发送给ATS 子系统，ATS子系统汇集ATC 系统的设备故障和报警信息，在ATS 调度工作站上统一显示;第2 种为ATC 系统将诊断和报警信息发送给网络管理系统NMS，并在NMS 终端上显示。但目前这2 种方式存在以下问题：

(1)ATC 各个子系统模块报警信息相互孤立，没有进行有效的关联分析，不利于故障诊断。

(2)现有的ATC 故障诊断系统缺少故障预警功能。故障预警功能可以把信号设备的故障消灭在萌芽之中，防患于未然，减少信号设备故障对行车安全产生的影响。

(3)对信息的分析和处理不够，对信息的分析处理较为简单，多是反映报警信息，缺少维修建议，报警信息产生的原因从维护界面上看不到，需要到相应的报警子系统中查找和核对。

(4)不同线路的ATC故障诊断存在较大差异，没有统一标准和清晰的操作界面，可用性较差。所以为城市轨道交通通号维护部门提供一个覆盖ATC 各子系统的、具备跨系统故障诊断和智能预警功能的以及具备图形化直观显示功能的维护系统迫在眉睫。

2 ATC 系统智能诊断维护的.实现方案

智能诊断维护系统的结构

针对目前ATC 系统诊断维护存在的问题和维护部门的迫切需求，本文探讨设计了一种具备智能诊断分析和预警功能的ATC 故障诊断维护方案。该系统结构从设备上主要由维修中心双机热备的采集服务器、应用服务器以及维护工区的维护工作站和打印机构成。

位于维修中心的采集服务器接入信号红蓝网，与ATC 各子系统接口，通过统一标准的SNMP 协议采集实时监测各子系统设备、板卡状态以及设备运用计数超限等，建立ATC 智能诊断维护系统的基础数据中心;采集服务器的诊断模块同时对基础数据中心的故障信息数据进行持续遍历，结合专家库系统中建立的关联规则库信息，实现设备故障定位及跨系统诊断，综合形成具备智能决策算法依据的诊断输出。位于维修中心的2 台应用服务器，实时接收采集服务器发送的ATC 各子系统设备、板卡状态以及诊断报警信息，并将收到的信息实时转发给维护工作站，同时将收到的诊断信息保存到历史数据库中。应用服务器还可以响应维护工作站的查询历史数据的调阅命令，将历史数据发送给维护工作站。位于维修工具和网管室的维护工作站可以实时接收应用服务器转发的设备、板卡状态以及诊断报警信息，并同步在图形化显示界面显示。维护工作站具备回放功能，便于对历史信息进行回溯，辅助用户分析。

智能维护诊断系统的模块和数据流

ATC 智能诊断维护系统的核心为采集服务器，采集服务器主要由设备故障信息采集模块和故障诊断以及智能分析模块2 大模块组成。设备故障信息采集模块负责ATC 各子系统故障信息采集，建立基础数据中心，为故障诊断以及智能分析模块提供输入。而故障诊断以及智能分析模块则依据基础数据中心，根据专家库建立的关联规则实现跨系统的设备故障定位和智能分析，并将诊断和分析信息发送给应用服务器。应用服务器在将诊断信息保存到历史数据库的同时，将诊断结果转发到维护工作站，并最终输出给维护人员。维护工作站可以根据维护人员的操作要求，将历史数据请求命令发送给应用服务器，应用服务器从历史数据库中获取后再发送给维护工作站用于历史回溯。

3 ATC 智能诊断维护系统的功能和创新点

该智能诊断维护系统与ATC 各子系统制定了统一的接口输入标准及规范，构建了标准的数据表示格式及数据存储规范，建立了基础数据中心，为进行跨系统间的故障诊断和关联分析提供了可靠的输入。该智能诊断维护系统结合专家库中建立的关联规则库信息，实现了跨系统间的故障诊断和智能分析功能，极大地提高了故障定位精度和准确性。如在系统监测到与车载CC 双网同时失去通信，且监测到DCS子系统中对应列车的无线Modem为故障态时，可以诊断出此时列车已经入库。该故障诊断系统可以根据预设的预警阀值，针对车载的运行参数如车轮打滑、丢失信标、紧急制动、车辆停准误差以及双机热备中的单机故障、连接双网设备的单网故障等进行预警，便于维护人员及时发现故障隐患，防患于未然，减少信号设备故障对行车安全产生的影响。该故障诊断系统基于准确和快速的故障定位和预警功能，基于建立的专家库，可以方便、准确的针对设备故障和预警，给用户提供维修建议。为了更好的进行车载设备故障诊断，该故障诊断系统还开发了车载离线回放和分析工具，用于车载CC 离线日志文件的分析和回放，辅助进行车载故障诊断。该故障诊断系统具备以图形化方式实时显示设备和板卡运行状态的功能，便于用户快速发现设备异常。

总之，该智能诊断维护系统提供了全面的设备监测、智能故障诊断定位以及预警功能，可以为ATC 系统设备维护人员的日常维护提供有效的技术支持，可以大幅度减轻系统维护人员的劳动强度，降低对大量高素质ATC 系统维护人员的依赖，降低ATC 系统的维护成本，提高ATC 系统的维护管理质量和效率，从而有效提高轨道交通运营效率和安全性。本文设计实现的ATC 智能诊断维护系统方案已经在上海轨道交通13 号线试点应用，取得了良好的应用效果。

4 结语

随着信息技术的不断发展，“状态修”必将在信号系统的维护工作中得以应用和推广，“状态修”是基于对设备的信息化管理，对设备的状态进行全面评估，在设备失效前进行更换，从而减少维修、最大限度地提高效率和安全，智能诊断与维护系统正是实现这一目标的核心。采用人工智能技术，在智能诊断与维护系统中建立具有自学功能的专家故障诊断系统，可以使故障诊断更实时、准确、覆盖面更广，全面提高信号系统的故障诊断与维修水平。

网络故障极为普遍，故障种类也十分繁杂。如果把网络故障的常见故障进行归类查找，那么无疑能够迅速而准确的查找故障根源，解决网络故障。主要就网络常见故障的分类诊断进行了阐述。网络故障；常见故障；分类诊断；物理类故障；逻辑类故障 一、物理类故障物理故障，一般是指线路或设备出现物理类问题或说成硬件类问题。（一）线路故障在日常网络维护中，线路故障的发生率是相当高的，约占发生故障的70％。线路故障通常包括线路损坏及线路受到严重电磁干扰。排查方法：如果是短距离的范围内，判断网线好坏简单的方法是将该网络线一端插入一台确定能够正常连入局域网的主机的RJ45插座内，另一端插入确定正常的HUB端口，然后从主机的一端Ping线路另一端的主机或路由器，根据通断来判断即可。如果线路稍长，或者网线不方便调动，就用网线测试器测量网线的好坏。如果线路很长，比如由邮电部门等供应商提供的，就需通知线路提供商检查线路，看是否线路中间被切断。对于是否存在严重电磁干扰的排查，我们可以用屏蔽较强的屏蔽线在该段网路上进行通信测试，如果通信正常，则表明存在电磁干扰，注意远离如高压电线等电磁场较强的物件。如果同样不正常，则应排除线路故障而考虑其他原因。（二）端口故障端口故障通常包括插头松动和端口本身的物理故障。排查方法：此类故障通常会影响到与其直接相连的其他设备的信号灯。因为信号灯比较直观，所以可以通过信号灯的状态大致判断出故障的发生范围和可能原因。也可以尝试使用其它端口看能否连接正常。（三）集线器或路由器故障集线器或路由器故障在此是指物理损坏，无法工作，导致网络不通。排查方法：通常最简易的方法是替换排除法，用通信正常的网线和主机来连接集线器（或路由器），如能正常通信，集线器或路由器正常；否则再转换集线器端口排查是端口故障还是集线器（或路由器）的故障；很多时候，集线器（或路由器）的指示灯也能提示其是否有故障，正常情况下对应端口的灯应为绿灯。如若始终不能正常通信，则可认定是集线器或路由器故障。（四）主机物理故障网卡故障，笔者把其也归为主机物理故障，因为网卡多装在主机内，靠主机完成配置和通信，即可以看作网络终端。此类故障通常包括网卡松动，网卡物理故障，主机的网卡插槽故障和主机本身故障。排查方法：主机本身故障在这里就不在赘述了，在这里只介绍主机与网卡无法匹配工作的情况。对于网卡松动、主机的网卡插槽故障最好的解决办法是更换网卡插槽。对于网卡物理故障的情况，如若上述更换插槽始终不能解决问题的话，就拿到其他正常工作的主机上测试网卡，如若仍无法工作，可以认定是网卡物理损坏，更换网卡即可。二、逻辑类故障逻辑故障中的最常见情况是配置错误，也就是指因为网络设备的配置错误而导致的网络异常或故障。（一）路由器逻辑故障路由器逻辑故障通常包括路由器端口参数设定有误，路由器路由配置错误、路由器CPU利用率过高和路由器内存余量太小等。排查方法：路由器端口参数设定有误，会导致找不到远端地址。用Ping命令或用Traceroute命令（路由跟踪程序：在UNIX系统中，我们称之为Traceroute；MS Windows中为Tracert），查看在远端地址哪个节点出现问题，对该节点参数进行检查和修复。路由器路由配置错误，会使路由循环或找不到远端地址。比如，两个路由器直接连接，这时应该让一台路由器的出口连接到另一路由器的入口，而这台路由器的入口连接另一路由器的出口才行，这时制作的网线就应该满足这一特性，否则也会导致网络错误。该故障可以用Traceroute工具，可以发现在Traceroute的结果中某一段之后，两个IP地址循环出现。这时，一般就是线路远端把端口路由又指向了线路的近端，导致IP包在该线路上来回反复传递。解决路由循环的方法就是重新配置路由器端口的静态路由或动态路由，把路由设置为正确配置，就能恢复线路了。路由器CPU利用率过高和路由器内存余量太小，导致网络服务的质量变差。比如路由器内存余量越小丢包率就会越高等。检测这种故障，利用MIB变量浏览器较直观，它收集路由器的路由表、端口流量数据、计费数据、路由器CPU的温度、负载以及路由器的内存余量等数据，通常情况下网络管理系统有专门的管理进程，不断地检测路由器的关键数据，并及时给出报警。解决这种故障，只有对路由器进行升级、扩大内存等，或者重新规划网络拓扑结构。（二）一些重要进程或端口关闭一些有关网络连接数据参数得重要进程或端口受系统或病毒影响而导致意外关闭。比如，路由器的SNMP进程意外关闭，这时网络管理系统将不能从路由器中采集到任何数据，因此网络管理系统失去了对该路由器的控制。或者线路中断，没有流量。排查方法：用Ping线路近端的端口看是否能Ping通，Ping不通时检查该端口是否处于down的状态，若是说明该端口已经给关闭了，因而导致故障。这时只需重新启动该端口，就可以恢复线路的连通。三）主机逻辑故障主机逻辑故障所造成网络故障率是较高的，通常包括网卡的驱动程序安装不当、网卡设备有冲突、主机的网络地址参数设置不当、主机网络协议或服务安装不当和主机安全性故障等。１．网卡的驱动程序安装不当。网卡的驱动程序安装不当，包括网卡驱动未安装或安装了错误的驱动出现不兼容，都会导致网卡无法正常工作。排查方法：在设备管理器窗口中，检查网卡选项，看是否驱动安装正常，若网卡型号前标示出现“！”或“X”，表明此时网卡无法正常工作。解决方法很简单，只要找到正确的驱动程序重新安装即可。２．网卡设备有冲突。网卡设备与主机其它设备有冲突，会导致网卡无法工作。排查方法：磁盘大多附有测试和设置网卡参数的程序，分别查验网卡设置的接头类型、IRQ、I/ O 端口地址等参数。若有冲突，只要重新设置(有些必须调整跳线)，或者更换网卡插槽，让主机认为是新设备重新分配系统资源参数，一般都能使网络恢复正常。 ３．主机的网络地址参数设置不当。主机的网络地址参数设置不当是常见的主机逻辑故障。比如，主机配置的IP地址与其他主机冲突，或IP地址根本就不在于网范围内，这将导致该主机不能连通。排查方法：查看网络邻居属性中的连接属性窗口，查看TCP/IP选项参数是否符合要求，包括IP地址、子网掩码、网关和DNS参数，进行修复。４．主机网络协议或服务安装不当。主机网络协议或服务安装不当也会出现网络无法连通。主机安装的协议必须与网络上的其它主机相一致，否则就会出现协议不匹配，无法正常通信，还有一些服务如“文件和打印机共享服务”，不安装会使自身无法共享资源给其他用户，“网络客户端服务”，不安装会使自身无法访问网络其他用户提供的共享资源。再比如E-mail服务器设置不当导致不能收发E-mail，或者域名服务器设置不当将导致不能解析域名等。排查方法：在网上邻居属性（Windows98系统）或在本地连接属性窗口查看所安装的协议是否与其他主机是相一致的，如TCP/IP协议，NetBEUI协议和IPX/SPX兼容协议等。其次查看主机所提供的服务的相应服务程序是否已安装，如果未安装或未选中，请注意安装和选中之。注意有时需要重新启动电脑，服务方可正常工作。５．主机安全性故障。主机故障的另一种可能是主机安全故障。通常包括主机资源被盗、主机被黑客控制、主机系统不稳定等。排查方法：主机资源被盗，主机没有控制其上的finger，RPC，rlogin 等服务。攻击者可以通过这些进程的正常服务或漏洞攻击该主机，甚至得到管理员权限，进而对磁盘所有内容有任意复制和修改的权限。还需注意的是，不要轻易的共享本机硬盘，因为这将导致恶意攻击者非法利用该主机的资源。主机被黑客控制，会导致主机不受操纵者控制。通常是由于主机被安置了后门程序所致。发现此类故障一般比较困难，一般可以通过监视主机的流量、扫描主机端口和服务、安装防火墙和加补系统补丁来防止可能的漏洞。主机系统不稳定，往往也是由于黑客的恶意攻击，或者主机感染病毒造成。通过杀毒软件进行查杀病毒，排除病毒的可能。或重新安装操作系统，并安装最新的操作系统的补丁程序和防火墙、防黑客软件和服务来防止可能的漏洞的产生所造成的恶性攻击。三、结语计算机网络技术发展迅速，网络故障也十分复杂，上述概括了常见的几类故障及其排查方法。针对具体的诊断技术，总体来说是遵循先软后硬的原则，但是具体情况要具体分析，这些经验就需要您长期的积累了。如果你是网络管理人员，在网络维护中的还需要注意以下几个方面：第一，建立完整的组网文档，以供维护时查询。如系统需求分析报告、网络设计总体思路和方案、网路拓扑结构的规划、网络设备和网线的选择、网络的布线、网络的IP分配，网络设备分布等等。第二，做好网络维护日志的良好习惯，尤其是有一些发生概率低但危害大的故障和一些概率高的故障，对每台机器都要作完备的维护文档，以有利于以后故障的排查。这也是一种经验的积累。第三，提高网络安全防范意识，提高口令的可靠性，并为主机加装最新的操作系统的补丁程序和防火墙、防黑客程序等来防止可能出现的漏洞。