数据分析系统、方法以及装置与流程

本发明涉及数据处理领域，具体而言，涉及一种数据分析系统、方法以及装置。

背景技术：

铁路货车疲劳与振动试验台在进行疲劳和振动试验时，控制系统会实时采集待测车辆的响应数据，用于保存试验过程的原始数据，同时采集试验台加载作动器的控制反馈信号进行试验过程的实时控制。

由于控制系统需要提供试验台的实时控制功能，因此控制系统无法提供实时的在线数据分析功能，试验人员在试验过程中无法实时了解被测车辆及试验台的状态、试验数据的具体情况，只能暂停试验或等待试验结束后再对数据进行分析

然而，现有的控制系统可实现对试验过程数据的实时采集，无需停止试验或等待试验结束，但也必须停止数据的采集，将数据保存在计算机中后才能对数据进一步分析，仍然无法实现试验过程的数据实时分析功能。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种数据分析系统、方法以及装置，以至少解决现有技术无法对待测车辆的数据进行实时分析的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种数据分析系统，包括：试验台及控制系统，用于实时采集待测车辆的试验过程数据；在线数据分析系统，与试验台及控制系统连接，用于在试验台及控制系统采集试验过程数据的过程中，对试验过程数据进行实时分析，得到待测车辆的试验分析结果。

进一步地，在线数据分析系统包括：电气分线盒；数据采集卡，与电气分线盒连接，用于获取试验台及控制系统采集到的试验过程数据，并将试验过程数据转换为数字信号；处理器，与数据采集卡连接，其中，处理器具有基于labview的第一程序以及基于matlab的第二程序，第一程序用于从数据采集卡中获取试验过程数据，第二程序用于对试验过程数据进行实时分析，得到试验分析结果。

进一步地，在线数据分析系统还包括：显示器，与处理器连接，用于在第一程序的控制下显示试验过程数据和试验分析结果，并与用户进行交互。

进一步地，试验台及控制系统包括：至少一个数据采集设备，用于实时采集试验过程数据；输出端口，与至少一个采集设备连接，用于将试验过程数据转换为模拟信号，并将模拟信号输出至在线数据分析系统。

进一步地，输出端口为具有48通道的端口。

进一步地，试验过程数据包括如下至少之一：待测车辆的垂向作动器的位移、待测车辆的横向作动器的位移、待测车辆的载荷、待测车辆的加速度以及待测车辆的应变数据。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种数据分析方法，包括：获取至少一个传感器实时采集到的试验过程数据；在至少一个传感器采集数据的过程中，对试验过程数据进行分析，得到待测车辆的试验分析结果。

进一步地，数据分析方法还包括：基于数据采集卡对试验过程数据进行采样处理，得到数字化的试验过程数据；基于labview的第一程序从数据采集卡中获取数字化的试验过程数据。

进一步地，数据分析方法还包括：根据预设指令确定待分析参数；从试验过程数据中确定与待分析参数对应的待分析数据；基于matlab的第二程序对待分析数据进行分析，得到试验分析结果。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种数据分析装置，包括：获取模块，用于获取至少一个传感器实时采集到的试验过程数据；分析模块，用于在至少一个传感器采集数据的过程中，对试验过程数据进行分析，得到待测车辆的试验分析结果。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，程序执行数据分析方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行数据分析方法。

在本发明实施例中，采用软硬件相结合的方式，通过试验台及控制系统实时采集待测车辆的试验过程数据，与试验台及控制系统连接的在线数据分析系统在试验台及控制系统采集试验过程数据的过程中，对试验过程数据进行实时分析，得到待测车辆的试验分析结果。

在上述过程中，在线数据分析系统在对试验过程数据进行分析的过程中，试验台及控制系统无需暂停，从而使得试验人员能够实时了解待测车辆的状态，提高了对待测车辆进行试验的试验效率。

由此可见，本申请所提供的方案可以解决现有技术无法对待测车辆的数据进行实时分析的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种数据分析系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的数据分析系统的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的显示界面的示意图；

图4是根据本发明实施例的一种数据分析方法流程图；以及

图5是根据本发明实施例的一种数据分析装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种数据分析系统实施例，其中，图1是根据本发明实施例的数据分析系统的结构示意图，如图1所示，该数据分析系统包括：试验台及控制系统10以及在线数据分析系统20。

其中，试验台及控制系统10，用于实时采集待测车辆的试验过程数据；数据分析系统20，与试验台及控制系统连接，用于在试验台及控制系统采集试验过程数据的过程中，对试验过程数据进行实时分析，得到待测车辆的试验分析结果。

需要说明的是，试验过程数据包括如下至少之一：待测车辆的垂向作动器的位移、待测车辆的横向作动器的位移、待测车辆的载荷、待测车辆的加速度以及待测车辆的应变数据。试验分析结果包括但不限于待测车辆的疲劳和振动分析结果。

此外，还需要说明的是，本申请所提供的数据分析系统可实时获取铁路货车疲劳与振动试验台试验过程的数据并实现在线数据分析功能，使试验人员能够实时了解试验台及待测车辆的状态以及试验过程数据的各项指标，实时掌握试验过程的信息同时提高试验效率。

由上可知，采用软硬件相结合的方式，通过试验台及控制系统实时采集待测车辆的试验过程数据，与试验台及控制系统连接的在线数据分析系统在试验台及控制系统采集试验过程数据的过程中，对试验过程数据进行实时分析，得到待测车辆的试验分析结果。

容易注意到的是，在线数据分析系统在对试验过程数据进行分析的过程中，试验台及控制系统无需暂停，从而使得试验人员能够实时了解待测车辆的状态，提高了对待测车辆进行试验的试验效率。

由此可见，本申请所提供的方案可以解决现有技术无法对待测车辆的数据进行实时分析的技术问题。

在一种可选的方案中，图2示出了一种可选的数据分析系统的结构示意图，由图2可知，在线数据分析系统包括：电气分线盒、数据采集卡、处理器以及显示器。其中，数据采集卡，与电气分线盒连接，用于获取试验台及控制系统采集到的试验过程数据，并将试验过程数据转换为数字信号；处理器，与数据采集卡连接，其中，处理器具有基于labview的第一程序以及基于matlab的第二程序，第一程序用于从数据采集卡中获取试验过程数据，第二程序用于对试验过程数据进行实时分析，得到试验分析结果；显示器，与处理器连接，用于在第一程序的控制下显示试验过程数据和试验分析结果，并与用户进行交互。

需要说明的是，在线数据分析系统中的处理器可以为计算机，其中，该计算机的主板具有pci插槽，数据采集卡通过pci插槽与处理器连接。另外，数据采集卡通过专用电缆与电气分线盒连接，电气分线盒再通过电缆分别与试验台控制设备中的输出端口连接。

此外，还需要说明的是，在线数据分析系统采用labview程序结合matlab脚本的开发环境，程序主框架为while循环，在每一个循环的开始，labview程序从数据采集卡的缓存器中读入试验过程数据，并确定用户所启动的分析模块，然后，将labview获得的试验过程数据输入到该分析模块中进行实时分析，并将试验分析结果显示在显示器中，如图3所示的显示界面中显示了本地时域波形图以及本地功率谱密度波形图。

在上述过程，处理器包括多个分析模块，每个分析模块对试验过程数据进行分析可得到待分析参数，即不同的分析模块对应不同的待分析参数，其中，待分析参数包括但不限于试验过程数据时域信号的最大值、最小值、均值、均方根值和标准偏差等统计值、疲劳损伤值、不同频率下的疲劳损伤值、三向应变片组成的应变花的主应力幅值和夹角随时间的变化情况、待测车辆的平稳性指标等动力学性能参数、时域数据信号的积分、微分和通道之间的代数运算所得到的参数、超限检测的阈值等。

可选的，分析模块可对试验过程数据进行雨流计数和多轴的路径依赖最大范围(pdmr)计数，然后将计算结果依据结构或材料相应的s-n曲线，得到疲劳损伤值。

可选的，分析模块对试验过程数据进行滤波、计算试验过程数据的功率谱密度以及功率谱密度随时间变化的情况，并结合s-n曲线可得到不同频率下的疲劳损伤值。

在一种可选的方案中，由图2可知，试验台及控制系统包括：至少一个采集设备。其中，至少一个采集设备，用于实时采集试验过程数据；输出端口，与至少一个采集设备连接，用于将试验过程数据转换为模拟信号，并将模拟信号输出至在线数据分析系统。优选的，输出端口为具有48通道的端口，至少一个采集设备可以为传感器。

可选的，上述传感器包括但不限于位移传感器、载荷传感器、应变传感器以及加速度传感器。上述输出端口为48通道的可编程的信号模拟输出端口，在控制系统中通过参数配置可将系统采集的试验台和待测车辆的传感器信号通过输出端口实时输出，其信号的输出不受试验状态的限制，从而实现了试验过程数据的实时采集。

由上述内容可知，本申请所提供的数据分析系统可以实现铁路货车疲劳与振动试验台试验过程数据的实时分析功能，解决了试验台试验结果数据分析必须在试验结束后才能进行的弊端，使试验人员能够随时掌握试验过程的信息并完成试验数据的分析，为下一步的试验提供决策信息，提高了试验效率。

实施例2

根据本发明实施例，还提供了一种数据分析方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图4是根据本发明实施例的数据分析方法流程图，如图4所示，该方法包括如下步骤：

步骤s402，获取至少一个传感器实时采集到的试验过程数据；

步骤s404，在至少一个传感器采集数据的过程中，对试验过程数据进行分析，得到待测车辆的试验分析结果。

需要说明的是，试验过程数据包括如下至少之一：待测车辆的垂向作动器的位移、待测车辆的横向作动器的位移、待测车辆的载荷、待测车辆的加速度以及待测车辆的应变数据。

此外，还需要说明的是，实施例1所提供的数据分析系统可执行本实施例所提供的数据分析方法，其中，数据分析系统在对试验过程数据进行分析的过程中，试验无需暂停，仍可实时采集数据，从而使试验人员能够实时了解试验台及待测车辆的状态以及试验过程数据的各项指标，实时掌握试验过程的信息同时提高试验效率。

由上可知，采用软硬件相结合的方式，在至少一个传感器(即实施例1中的至少一个采集设备)采集数据的过程中，在线数据分析系统即可对试验过程数据进行分析，得到待测车辆的试验分析结果。容易注意到的是，在线数据分析系统在对试验过程数据进行分析的过程中，试验设备无需暂停，从而使得试验人员能够实时了解待测车辆的状态，提高了对待测车辆进行试验的试验效率。

由此可见，本申请所提供的方案可以解决现有技术无法对待测车辆的数据进行实时分析的技术问题。

需要说明的是，试验台及控制系统通过试验台系统输出端口传输至数据采集设备的试验过程数据为模拟信号，而处理器或计算机能够处理，并进行分析的信号为数字信号，因此，在线数据分析系统中的数据采集卡需要对采集到的试验过程数据进行转换。具体的，数据分析系统中的在线数据分析系统可基于数据采集卡对试验过程数据进行采样处理，得到数字化的试验过程数据，并基于labview的第一程序从数据采集卡中获取数字化的试验过程数据。

在一种可选的方案中，在得到试验过程数据之后，数据分析系统可对试验过程数据进行分析。具体的，在线数据分析系统根据预设指令确定待分析参数，并从试验过程数据中确定与待分析参数对应的待分析数据，然后基于matlab的第二程序对待分析数据进行分析，得到试验分析结果。

需要说明的是，数据分析系统包括多个分析模块，每个分析模块对试验过程数据进行分析可得到待分析参数，即不同的分析模块对应不同的待分析参数，其中，待分析参数包括但不限于试验过程数据时域信号的最大值、最小值、均值、均方根值和标准偏差等统计值、疲劳损伤值、不同频率下的疲劳损伤值、三向应变片组成的应变花的主应力幅值和夹角随时间的变化情况、待测车辆的平稳性指标等动力学性能参数、时域数据信号的积分、微分和通道之间的代数运算所得到的参数、超限检测的阈值等。

此外，还需要说明的是，上述预设指令可以是用户通过数据分析系统的输入设备(例如，键盘、鼠标)等输入的需要进行分析的待分析参数的标识信息。

实施例3

根据本发明实施例，还提供了一种数据分析装置的实施例，其中，图5是根据本发明实施例的数据分析装置的结构示意图，如图5所示，该装置包括：获取模块501以及分析模块503。

其中，获取模块501，用于获取至少一个传感器实时采集到的试验过程数据；分析模块503，用于在至少一个传感器采集数据的过程中，对试验过程数据进行分析，得到待测车辆的试验分析结果。

需要说明的是，上述获取模块501以及分析模块503对应于实施例2中的步骤s402至步骤s404，两个模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例2所公开的内容。

在一种可选的方案中，获取模块包括：处理模块以及第一获取模块。其中，处理模块，用于基于数据采集卡对试验过程数据进行采样处理，得到数字化的试验过程数据；第一获取模块，用于基于labview的第一程序从数据采集卡中获取数字化的试验过程数据。

在一种可选的方案中，分析模块包括：第一确定模块、第二确定模块以及第一分析模块。其中，第一确定模块，用于根据预设指令确定待分析参数；第二确定模块，用于从试验过程数据中确定与待分析参数对应的待分析数据；第一分析模块，用于基于matlab的第二程序对待分析数据进行分析，得到试验分析结果。

实施例4

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述数据分析方法。

实施例5

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述数据分析方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。