專利名稱：一種基于以太網(wǎng)的機(jī)車車輛數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車載數(shù)據(jù)采集裝置，具體是一種基于以太網(wǎng)的機(jī)車車輛數(shù)據(jù)采集
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
鐵路運(yùn)輸是我國主要的運(yùn)輸方式之一，隨著鐵路覆蓋范圍的不斷擴(kuò)大，對機(jī)車設(shè)備的穩(wěn)定性有了更高要求。隨著我國鐵路幾次大提速，對機(jī)車和高速列車安全、可靠 及高效運(yùn)行提出了更高的要求，機(jī)車和高速列車檢修手段落后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(shí)時(shí)采集機(jī)車和高速列車運(yùn)行過程中車載主要部件和故障多發(fā)部位的運(yùn)行參數(shù)，并實(shí)時(shí)地將這些數(shù)據(jù)傳輸至地面數(shù)據(jù)中心，由故障診斷系統(tǒng)對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷，從而保障機(jī)車和高速列車行車安全，提高軌道交通整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化。目前，我國機(jī)車車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)的獲取方式比較單一。通常列車上所采用的數(shù)據(jù)采集方式的是利用傳統(tǒng)的車輛總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率低，已經(jīng)難以滿足對大容量數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)囊?。因此，需要建立一種基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集平臺，利用以太網(wǎng)的高速、高帶寬特點(diǎn)，完全能夠滿足在機(jī)車車輛上進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)采集的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有機(jī)車車輛數(shù)據(jù)采集傳輸裝置的不足，提供一種基于以太網(wǎng)的機(jī)車車輛數(shù)據(jù)采集裝置，集以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)采集為一體的綜合信息采集裝置，可以有效的整合機(jī)車上不同設(shè)備、不同總線的狀態(tài)數(shù)據(jù)。通過提高機(jī)車車輛各車載設(shè)備故障識別率，從而保障列車運(yùn)行的可靠性。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種基于以太網(wǎng)的機(jī)車車輛數(shù)據(jù)采集裝置，以下簡稱裝置，其特征在于裝置由主控模塊、以太網(wǎng)模塊、UART模塊、A/D模塊、AIO模塊、MVB模塊、ISP調(diào)試模塊、電路保護(hù)模塊和工作電源模塊構(gòu)成。裝置內(nèi)設(shè)置有主控模塊，它包括CPU和實(shí)時(shí)時(shí)鐘、閃存、RAM和ISP接口，在主控模塊上嵌有A/D模塊和電路保護(hù)模塊；裝置的前面板設(shè)置有AIO模塊、以太網(wǎng)模塊、UART模塊、MVB模塊和工作狀態(tài)指示燈；裝置的側(cè)面板設(shè)置有工作電源模塊。各模塊的連接關(guān)系主控模塊分別與A/D模塊、MVB模塊、UART模塊、ΑΙ0、以太網(wǎng)模塊、ISP調(diào)試模塊、電路保護(hù)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(xié)調(diào)其他各個(gè)模塊之間的工作；UART模塊和MVB模塊用于連接其它機(jī)車車輛車載設(shè)備，并獲取其它車載設(shè)備的基本數(shù)據(jù)信息；ΑΙ0模塊的作用是提供模擬端數(shù)據(jù)輸入接口，直接連接機(jī)車車輛設(shè)備間微機(jī)柜上的對外接線端子，采集機(jī)車車輛主要部件的運(yùn)行參數(shù);A/D模塊主要作用是進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；以太網(wǎng)模塊的作用是為主控模塊提供以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口，通過配置網(wǎng)絡(luò)地址，使裝置具有以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)的能力；電路保護(hù)模塊主要提供電路的保護(hù)功能，主要包括輸入信號的過載保護(hù)以及輸入電壓的過壓和欠壓保護(hù)，當(dāng)輸入信號或者輸入電壓不滿足要求的時(shí)候，電路保護(hù)模塊會(huì)將其它模塊短接，防止各模塊受損；ISP調(diào)試模塊的主要作用是為主控模塊提供調(diào)試接口；工作電源模塊用于給整個(gè)裝置的各模塊提供電源。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明一方面通過模擬輸入端口、RS-485串口以及MVB模塊實(shí)時(shí)獲取機(jī)車車輛上不同車載設(shè)備的狀態(tài)信息，例如公里標(biāo)、速度、軸溫、電機(jī)參數(shù)，以及設(shè)備間微機(jī)柜對外接線端子中采集到的各種傳感器信號等；另一方面通過主控模塊和以太網(wǎng)模塊將采集到的數(shù)據(jù) 利用車載以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給帶有以太網(wǎng)接口的機(jī)車車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置，使機(jī)車車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置可以獲得更為全面的機(jī)車車輛運(yùn)行狀況，對機(jī)車車輛可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)警，從而保障了機(jī)車車輛的行車安全。


圖I是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的模塊連接圖。圖中主控模塊I、A/D模塊2、UART模塊3、以太網(wǎng)模塊4、ISP調(diào)試模塊5、MVB模塊6、AIO模塊7、電路保護(hù)模塊8、工作電源模塊9。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明結(jié)構(gòu)如圖I、圖2所示。圖I所示，該基于以太網(wǎng)的機(jī)車車輛數(shù)據(jù)采集裝置的前面板設(shè)置有UART模塊3、以太網(wǎng)模塊4、ISP調(diào)試模塊5、MVB模塊6、AI0模塊7。UART模塊3和MVB模塊6各設(shè)置一個(gè)DB9型接口，以太網(wǎng)模塊4設(shè)置一個(gè)D型編碼4 M12接口，ISP調(diào)試模塊5采用10芯接口，AIO模塊7設(shè)置一個(gè)8芯接口。裝置的前面板還設(shè)置有工作狀態(tài)指示燈。裝置內(nèi)設(shè)置主控模塊I，在主控模塊上嵌有A/D模塊2和電路保護(hù)模塊8。裝置的側(cè)面板設(shè)置有工作電源模塊9，其輸入電壓為DC IlOV0圖2所示，一種基于以太網(wǎng)的機(jī)車車輛數(shù)據(jù)采集裝置，由主控模塊I、A/D模塊2、UART模塊3、以太網(wǎng)模塊4、ISP調(diào)試模塊5、MVB模塊6、AI0模塊7、電路保護(hù)模塊8和工作電源模塊9構(gòu)成。各模塊的連接關(guān)系主控模塊I分別與A/D模塊2、UART模塊3、以太網(wǎng)模塊4、ISP調(diào)試模塊5、MVB模塊6、AIO模塊7、電路保護(hù)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(xié)調(diào)其他各個(gè)模塊之間的工作；A/D模塊2主要作用是進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；UART模塊3和MVB模塊6用于連接其它機(jī)車車輛車載設(shè)備，并獲取其它車載設(shè)備的基本數(shù)據(jù)信息；以太網(wǎng)模塊4的作用是為主控模塊提供以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口，通過配置網(wǎng)絡(luò)地址，使裝置具有以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)的能力；ISP調(diào)試模塊5的主要作用是為主控模塊提供調(diào)試接口 ；ΑΙ0模塊7的作用是提供模擬端數(shù)據(jù)輸入接口，直接連接機(jī)車車輛設(shè)備間微機(jī)柜上的對外接線端子，采集機(jī)車車輛主要部件的運(yùn)行參數(shù)；電路保護(hù)模塊8主要提供電路的保護(hù)功能，主要包括輸入信號的過載保護(hù)以及輸入電壓的過壓和欠壓保護(hù)，當(dāng)輸入信號或者輸入電壓不滿足要求的時(shí)候，電路保護(hù)模塊會(huì)將其它模塊短接，防止各模塊受損；工作電源模塊9用于將輸入的DC IlOV電源轉(zhuǎn)換為整個(gè)裝置各模塊所需要的電源。實(shí)施例I如圖2所示，主控模塊I的CPU采用ATMEL公司的AT89S52處理器芯片，協(xié)調(diào)控制與其連接的各個(gè)模塊的工作。AIO模塊7包括8個(gè)模擬量輸入接口，由ICL7109芯片、MAX308芯片以及前端濾波的外圍電路組成，構(gòu)成裝置采集模塊，直接連接機(jī)車車輛設(shè)備間微機(jī)柜 上的對外接線端子，采集機(jī)車車輛主要部件的運(yùn)行參數(shù)。UART模塊3使用公知的RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn)通信，由AT89S52芯片集成的UART接口和MAX485E芯片，以及公知RS-485外圍電路組成，與機(jī)車車輛車載其他設(shè)備通信，接收其他設(shè)備采集到的機(jī)車車輛基本運(yùn)行信息。以太網(wǎng)模塊4支持標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通信協(xié)議，由ENC28J60網(wǎng)絡(luò)接口芯片、Pulse公司的H1102、H1164 網(wǎng)絡(luò)接口保護(hù)變壓器、Phoenix 公司的 SACC-DSIV-M12FSD-4C0N-L90 M12 以太網(wǎng)連接器組成，與具有M12以太網(wǎng)接口的機(jī)車車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷裝置連接，使機(jī)車車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷裝置可以獲得更為全面可靠的機(jī)車車輛運(yùn)行狀況。MVB模塊6由MVB通信控制器MVBCOI和公知外圍電路組成，用于機(jī)車車輛上其他車載設(shè)備間的通信，接收其他具有列車車輛總線接口 MVB的設(shè)備采集到的機(jī)車車輛基本運(yùn)行信息。工作電源模塊5由公知電源電路組成，用于給整個(gè)裝置的各模塊提供電源。主控模塊I定時(shí)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采集的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過簡單網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝通過以太網(wǎng)模塊4將信息發(fā)送至車載以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，為具有以太網(wǎng)接口的機(jī)車車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷裝置提供全面的機(jī)車車輛運(yùn)行狀態(tài)和故障信息。
權(quán)利要求
1.一種基于以太網(wǎng)的機(jī)車車輛數(shù)據(jù)采集裝置，以下簡稱裝置，其特征在于裝置由主控模塊、以太網(wǎng)模塊、UART模塊、A/D模塊、AIO模塊、MVB模塊、ISP調(diào)試模塊、電路保護(hù)模塊和工作電源模塊構(gòu)成； 裝置內(nèi)設(shè)置有主控模塊，它包括CPU和實(shí)時(shí)時(shí)鐘、閃存、RAM和ISP接口，在主控模塊上嵌有A/D模塊和電路保護(hù)模塊；裝置的前面板設(shè)置有AIO模塊、以太網(wǎng)模塊、UART模塊、MVB模塊、ISP調(diào)試模塊和工作狀態(tài)指示燈；裝置的側(cè)面板設(shè)置有工作電源模塊； 各模塊的連接關(guān)系主控模塊分別與A/D模塊、MVB模塊、UART模塊、AIO模塊、以太網(wǎng)模塊、ISP調(diào)試模塊、電路保護(hù)模塊和工作電源模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于以太網(wǎng)的機(jī)車車輛數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所 述各模塊的功能作用如下 主控模塊的作用是協(xié)調(diào)其他各個(gè)模塊之間的工作；UART模塊和MVB模塊用于連接其它機(jī)車車輛車載設(shè)備，并獲取其它車載設(shè)備的基本數(shù)據(jù)信息；ΑΙ0模塊的作用是提供模擬端數(shù)據(jù)輸入接口，直接連接機(jī)車車輛設(shè)備間微機(jī)柜上的對外接線端子，采集機(jī)車車輛主要部件的運(yùn)行參數(shù);A/D模塊主要作用是進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；以太網(wǎng)模塊的作用是為主控模塊提供以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口，通過配置網(wǎng)絡(luò)地址，使裝置具有以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)的能力；電路保護(hù)模塊主要提供電路的保護(hù)功能，主要包括輸入信號的過載保護(hù)以及輸入電壓的過壓和欠壓保護(hù)，當(dāng)輸入信號或者輸入電壓不滿足要求的時(shí)候，電路保護(hù)模塊會(huì)將其它模塊短接，防止各模塊受損；ISP調(diào)試模塊的主要作用是為主控模塊提供調(diào)試接口；工作電源模塊用于給整個(gè)裝置的各模塊提供電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于以太網(wǎng)的機(jī)車車輛數(shù)據(jù)采集裝置。該裝置由主控模塊、以太網(wǎng)模塊、UART模塊、A/D模塊、AIO模塊、MVB模塊、電路保護(hù)模塊和工作電源模塊構(gòu)成。本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)采集裝置采用具有M12接口的車載以太網(wǎng)進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸，可同時(shí)接收各種標(biāo)準(zhǔn)傳感器信號、RS485和MVB車輛總線數(shù)據(jù)。本發(fā)明針對各種機(jī)車車輛不同的網(wǎng)絡(luò)控制環(huán)境，可有效的采集、轉(zhuǎn)換和集成列車上各種部件和設(shè)備的狀態(tài)和故障信息，從而為機(jī)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(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者劉旗揚(yáng), 張偉, 李冀暉, 苗劍, 賀德強(qiáng) 申請人:廣西大學(xué)