一種基於乙太網的機車車輛數據採集裝置的製作方法
2023-10-19 17:44:22
專利名稱：一種基於乙太網的機車車輛數據採集裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車載數據採集裝置，具體是一種基於乙太網的機車車輛數據採集
>J-U ρ α裝直。
背景技術：
鐵路運輸是我國主要的運輸方式之一，隨著鐵路覆蓋範圍的不斷擴大，對機車設備的穩定性有了更高要求。隨著我國鐵路幾次大提速，對機車和高速列車安全、可靠 及高效運行提出了更高的要求，機車和高速列車檢修手段落後和檢修能力不足等問題也逐漸暴露，而解決這一問題的共識就是實時採集機車和高速列車運行過程中車載主要部件和故障多發部位的運行參數，並實時地將這些數據傳輸至地面數據中心，由故障診斷系統對所獲得的數據進行分析、判斷，從而保障機車和高速列車行車安全，提高軌道交通整個系統的自動化和智能化。目前，我國機車車輛狀態數據的獲取方式比較單一。通常列車上所採用的數據採集方式的是利用傳統的車輛總線進行數據傳輸，其傳輸速率低，已經難以滿足對大容量數據信息傳輸的要求。因此，需要建立一種基於乙太網網絡的數據採集平臺，利用乙太網的高速、高帶寬特點，完全能夠滿足在機車車輛上進行大容量數據採集的要求。
發明內容
本發明的目的是針對現有機車車輛數據採集傳輸裝置的不足，提供一種基於乙太網的機車車輛數據採集裝置，集乙太網網絡與數據採集為一體的綜合信息採集裝置，可以有效的整合機車上不同設備、不同總線的狀態數據。通過提高機車車輛各車載設備故障識別率，從而保障列車運行的可靠性。本發明解決上述技術問題的技術方案如下一種基於乙太網的機車車輛數據採集裝置，以下簡稱裝置，其特徵在於裝置由主控模塊、乙太網模塊、UART模塊、A/D模塊、AIO模塊、MVB模塊、ISP調試模塊、電路保護模塊和工作電源模塊構成。裝置內設置有主控模塊，它包括CPU和實時時鐘、快閃記憶體、RAM和ISP接口，在主控模塊上嵌有A/D模塊和電路保護模塊；裝置的前面板設置有AIO模塊、乙太網模塊、UART模塊、MVB模塊和工作狀態指示燈；裝置的側面板設置有工作電源模塊。各模塊的連接關係主控模塊分別與A/D模塊、MVB模塊、UART模塊、ΑΙ0、乙太網模塊、ISP調試模塊、電路保護模塊和工作電源模塊連接。上述各模塊的功能如下主控模塊的作用是協調其他各個模塊之間的工作；UART模塊和MVB模塊用於連接其它機車車輛車載設備，並獲取其它車載設備的基本數據信息；ΑΙ0模塊的作用是提供模擬端數據輸入接口，直接連接機車車輛設備間微機柜上的對外接線端子，採集機車車輛主要部件的運行參數;A/D模塊主要作用是進行模擬數據轉換，將採集到的模擬信號轉換為數位訊號；乙太網模塊的作用是為主控模塊提供乙太網網絡接口，通過配置網絡地址，使裝置具有乙太網數據收發的能力；電路保護模塊主要提供電路的保護功能，主要包括輸入信號的過載保護以及輸入電壓的過壓和欠壓保護，當輸入信號或者輸入電壓不滿足要求的時候，電路保護模塊會將其它模塊短接，防止各模塊受損；ISP調試模塊的主要作用是為主控模塊提供調試接口；工作電源模塊用於給整個裝置的各模塊提供電源。本發明的優點本發明一方面通過模擬輸入埠、RS-485串口以及MVB模塊實時獲取機車車輛上不同車載設備的狀態信息，例如公裡標、速度、軸溫、電機參數，以及設備間微機櫃對外接線端子中採集到的各種傳感器信號等；另一方面通過主控模塊和乙太網模塊將採集到的數據 利用車載乙太網網絡發送給帶有乙太網接口的機車車輛實時監控裝置，使機車車輛實時監控裝置可以獲得更為全面的機車車輛運行狀況，對機車車輛可能出現的故障進行預警，從而保障了機車車輛的行車安全。
圖I是本發明整體結構示意圖。圖2是本發明的模塊連接圖。圖中主控模塊I、A/D模塊2、UART模塊3、乙太網模塊4、ISP調試模塊5、MVB模塊6、AIO模塊7、電路保護模塊8、工作電源模塊9。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的說明。本發明結構如圖I、圖2所示。圖I所示，該基於乙太網的機車車輛數據採集裝置的前面板設置有UART模塊3、乙太網模塊4、ISP調試模塊5、MVB模塊6、AI0模塊7。UART模塊3和MVB模塊6各設置一個DB9型接口，乙太網模塊4設置一個D型編碼4 M12接口，ISP調試模塊5採用10芯接口，AIO模塊7設置一個8芯接口。裝置的前面板還設置有工作狀態指示燈。裝置內設置主控模塊I，在主控模塊上嵌有A/D模塊2和電路保護模塊8。裝置的側面板設置有工作電源模塊9，其輸入電壓為DC IlOV0圖2所示，一種基於乙太網的機車車輛數據採集裝置，由主控模塊I、A/D模塊2、UART模塊3、乙太網模塊4、ISP調試模塊5、MVB模塊6、AI0模塊7、電路保護模塊8和工作電源模塊9構成。各模塊的連接關係主控模塊I分別與A/D模塊2、UART模塊3、乙太網模塊4、ISP調試模塊5、MVB模塊6、AIO模塊7、電路保護模塊8和工作電源模塊9連接。各模塊的功能如下主控模塊I的作用是協調其他各個模塊之間的工作；A/D模塊2主要作用是進行模擬數據轉換，將採集到的模擬信號轉換為數位訊號；UART模塊3和MVB模塊6用於連接其它機車車輛車載設備，並獲取其它車載設備的基本數據信息；乙太網模塊4的作用是為主控模塊提供乙太網網絡接口，通過配置網絡地址，使裝置具有乙太網數據收發的能力；ISP調試模塊5的主要作用是為主控模塊提供調試接口 ；ΑΙ0模塊7的作用是提供模擬端數據輸入接口，直接連接機車車輛設備間微機柜上的對外接線端子，採集機車車輛主要部件的運行參數；電路保護模塊8主要提供電路的保護功能，主要包括輸入信號的過載保護以及輸入電壓的過壓和欠壓保護，當輸入信號或者輸入電壓不滿足要求的時候，電路保護模塊會將其它模塊短接，防止各模塊受損；工作電源模塊9用於將輸入的DC IlOV電源轉換為整個裝置各模塊所需要的電源。實施例I如圖2所示，主控模塊I的CPU採用ATMEL公司的AT89S52處理器晶片，協調控制與其連接的各個模塊的工作。AIO模塊7包括8個模擬量輸入接口，由ICL7109晶片、MAX308晶片以及前端濾波的外圍電路組成，構成裝置採集模塊，直接連接機車車輛設備間微機櫃 上的對外接線端子，採集機車車輛主要部件的運行參數。UART模塊3使用公知的RS-485串行接口標準通信，由AT89S52晶片集成的UART接口和MAX485E晶片，以及公知RS-485外圍電路組成，與機車車輛車載其他設備通信，接收其他設備採集到的機車車輛基本運行信息。乙太網模塊4支持標準的乙太網通信協議，由ENC28J60網絡接口晶片、Pulse公司的H1102、H1164 網絡接口保護變壓器、Phoenix 公司的 SACC-DSIV-M12FSD-4C0N-L90 M12 乙太網連接器組成，與具有M12乙太網接口的機車車輛實時狀態監控和故障診斷裝置連接，使機車車輛實時狀態監控和故障診斷裝置可以獲得更為全面可靠的機車車輛運行狀況。MVB模塊6由MVB通信控制器MVBCOI和公知外圍電路組成，用於機車車輛上其他車載設備間的通信，接收其他具有列車車輛總線接口 MVB的設備採集到的機車車輛基本運行信息。工作電源模塊5由公知電源電路組成，用於給整個裝置的各模塊提供電源。主控模塊I定時查詢AIO模塊5、UART模塊3和MVB模塊6獲取各模塊和車輛總線上採集的數據，並經過簡單網絡協議封裝通過乙太網模塊4將信息發送至車載乙太網網絡，為具有乙太網接口的機車車輛實時狀態監控和故障診斷裝置提供全面的機車車輛運行狀態和故障信息。
權利要求
1.一種基於乙太網的機車車輛數據採集裝置，以下簡稱裝置，其特徵在於裝置由主控模塊、乙太網模塊、UART模塊、A/D模塊、AIO模塊、MVB模塊、ISP調試模塊、電路保護模塊和工作電源模塊構成； 裝置內設置有主控模塊，它包括CPU和實時時鐘、快閃記憶體、RAM和ISP接口，在主控模塊上嵌有A/D模塊和電路保護模塊；裝置的前面板設置有AIO模塊、乙太網模塊、UART模塊、MVB模塊、ISP調試模塊和工作狀態指示燈；裝置的側面板設置有工作電源模塊； 各模塊的連接關係主控模塊分別與A/D模塊、MVB模塊、UART模塊、AIO模塊、乙太網模塊、ISP調試模塊、電路保護模塊和工作電源模塊連接。
2.根據權利要求I所述的一種基於乙太網的機車車輛數據採集裝置，其特徵在於，所 述各模塊的功能作用如下 主控模塊的作用是協調其他各個模塊之間的工作；UART模塊和MVB模塊用於連接其它機車車輛車載設備，並獲取其它車載設備的基本數據信息；ΑΙ0模塊的作用是提供模擬端數據輸入接口，直接連接機車車輛設備間微機柜上的對外接線端子，採集機車車輛主要部件的運行參數;A/D模塊主要作用是進行模擬數據轉換，將採集到的模擬信號轉換為數位訊號；乙太網模塊的作用是為主控模塊提供乙太網網絡接口，通過配置網絡地址，使裝置具有乙太網數據收發的能力；電路保護模塊主要提供電路的保護功能，主要包括輸入信號的過載保護以及輸入電壓的過壓和欠壓保護，當輸入信號或者輸入電壓不滿足要求的時候，電路保護模塊會將其它模塊短接，防止各模塊受損；ISP調試模塊的主要作用是為主控模塊提供調試接口；工作電源模塊用於給整個裝置的各模塊提供電源。
全文摘要
本發明公開了一種基於乙太網的機車車輛數據採集裝置。該裝置由主控模塊、乙太網模塊、UART模塊、A/D模塊、AIO模塊、MVB模塊、電路保護模塊和工作電源模塊構成。本發明所述的數據採集裝置採用具有M12接口的車載乙太網進行大容量數據轉換和傳輸，可同時接收各種標準傳感器信號、RS485和MVB車輛總線數據。本發明針對各種機車車輛不同的網絡控制環境，可有效的採集、轉換和集成列車上各種部件和設備的狀態和故障信息，從而為機車車輛的行車安全提供可靠保障。
文檔編號B61C17/00GK102642542SQ20121013168
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月2日 優先權日2012年5月2日
發明者劉旗揚, 張偉, 李冀暉, 苗劍, 賀德強 申請人:廣西大學