专利名称：一种基于以太网的机车车辆数据采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车载数据采集装置，具体是一种基于以太网的机车车辆数据采集
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背景技术：
铁路运输是我国主要的运输方式之一，随着铁路覆盖范围的不断扩大，对机车设备的稳定性有了更高要求。随着我国铁路几次大提速，对机车和高速列车安全、可靠 及高效运行提出了更高的要求，机车和高速列车检修手段落后和检修能力不足等问题也逐渐暴露，而解决这一问题的共识就是实时采集机车和高速列车运行过程中车载主要部件和故障多发部位的运行参数，并实时地将这些数据传输至地面数据中心，由故障诊断系统对所获得的数据进行分析、判断，从而保障机车和高速列车行车安全，提高轨道交通整个系统的自动化和智能化。目前，我国机车车辆状态数据的获取方式比较单一。通常列车上所采用的数据采集方式的是利用传统的车辆总线进行数据传输，其传输速率低，已经难以满足对大容量数据信息传输的要求。因此，需要建立一种基于以太网网络的数据采集平台，利用以太网的高速、高带宽特点，完全能够满足在机车车辆上进行大容量数据采集的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有机车车辆数据采集传输装置的不足，提供一种基于以太网的机车车辆数据采集装置，集以太网网络与数据采集为一体的综合信息采集装置，可以有效的整合机车上不同设备、不同总线的状态数据。通过提高机车车辆各车载设备故障识别率，从而保障列车运行的可靠性。本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种基于以太网的机车车辆数据采集装置，以下简称装置，其特征在于装置由主控模块、以太网模块、UART模块、A/D模块、AIO模块、MVB模块、ISP调试模块、电路保护模块和工作电源模块构成。装置内设置有主控模块，它包括CPU和实时时钟、闪存、RAM和ISP接口，在主控模块上嵌有A/D模块和电路保护模块；装置的前面板设置有AIO模块、以太网模块、UART模块、MVB模块和工作状态指示灯；装置的侧面板设置有工作电源模块。各模块的连接关系主控模块分别与A/D模块、MVB模块、UART模块、ΑΙ0、以太网模块、ISP调试模块、电路保护模块和工作电源模块连接。上述各模块的功能如下主控模块的作用是协调其他各个模块之间的工作；UART模块和MVB模块用于连接其它机车车辆车载设备，并获取其它车载设备的基本数据信息；ΑΙ0模块的作用是提供模拟端数据输入接口，直接连接机车车辆设备间微机柜上的对外接线端子，采集机车车辆主要部件的运行参数;A/D模块主要作用是进行模拟数据转换，将采集到的模拟信号转换为数字信号；以太网模块的作用是为主控模块提供以太网网络接口，通过配置网络地址，使装置具有以太网数据收发的能力；电路保护模块主要提供电路的保护功能，主要包括输入信号的过载保护以及输入电压的过压和欠压保护，当输入信号或者输入电压不满足要求的时候，电路保护模块会将其它模块短接，防止各模块受损；ISP调试模块的主要作用是为主控模块提供调试接口；工作电源模块用于给整个装置的各模块提供电源。本发明的优点本发明一方面通过模拟输入端口、RS-485串口以及MVB模块实时获取机车车辆上不同车载设备的状态信息，例如公里标、速度、轴温、电机参数，以及设备间微机柜对外接线端子中采集到的各种传感器信号等；另一方面通过主控模块和以太网模块将采集到的数据 利用车载以太网网络发送给带有以太网接口的机车车辆实时监控装置，使机车车辆实时监控装置可以获得更为全面的机车车辆运行状况，对机车车辆可能出现的故障进行预警，从而保障了机车车辆的行车安全。
图I是本发明整体结构示意图。图2是本发明的模块连接图。图中主控模块I、A/D模块2、UART模块3、以太网模块4、ISP调试模块5、MVB模块6、AIO模块7、电路保护模块8、工作电源模块9。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明。本发明结构如图I、图2所示。图I所示，该基于以太网的机车车辆数据采集装置的前面板设置有UART模块3、以太网模块4、ISP调试模块5、MVB模块6、AI0模块7。UART模块3和MVB模块6各设置一个DB9型接口，以太网模块4设置一个D型编码4 M12接口，ISP调试模块5采用10芯接口，AIO模块7设置一个8芯接口。装置的前面板还设置有工作状态指示灯。装置内设置主控模块I，在主控模块上嵌有A/D模块2和电路保护模块8。装置的侧面板设置有工作电源模块9，其输入电压为DC IlOV0图2所示，一种基于以太网的机车车辆数据采集装置，由主控模块I、A/D模块2、UART模块3、以太网模块4、ISP调试模块5、MVB模块6、AI0模块7、电路保护模块8和工作电源模块9构成。各模块的连接关系主控模块I分别与A/D模块2、UART模块3、以太网模块4、ISP调试模块5、MVB模块6、AIO模块7、电路保护模块8和工作电源模块9连接。各模块的功能如下主控模块I的作用是协调其他各个模块之间的工作；A/D模块2主要作用是进行模拟数据转换，将采集到的模拟信号转换为数字信号；UART模块3和MVB模块6用于连接其它机车车辆车载设备，并获取其它车载设备的基本数据信息；以太网模块4的作用是为主控模块提供以太网网络接口，通过配置网络地址，使装置具有以太网数据收发的能力；ISP调试模块5的主要作用是为主控模块提供调试接口 ；ΑΙ0模块7的作用是提供模拟端数据输入接口，直接连接机车车辆设备间微机柜上的对外接线端子，采集机车车辆主要部件的运行参数；电路保护模块8主要提供电路的保护功能，主要包括输入信号的过载保护以及输入电压的过压和欠压保护，当输入信号或者输入电压不满足要求的时候，电路保护模块会将其它模块短接，防止各模块受损；工作电源模块9用于将输入的DC IlOV电源转换为整个装置各模块所需要的电源。实施例I如图2所示，主控模块I的CPU采用ATMEL公司的AT89S52处理器芯片，协调控制与其连接的各个模块的工作。AIO模块7包括8个模拟量输入接口，由ICL7109芯片、MAX308芯片以及前端滤波的外围电路组成，构成装置采集模块，直接连接机车车辆设备间微机柜 上的对外接线端子，采集机车车辆主要部件的运行参数。UART模块3使用公知的RS-485串行接口标准通信，由AT89S52芯片集成的UART接口和MAX485E芯片，以及公知RS-485外围电路组成，与机车车辆车载其他设备通信，接收其他设备采集到的机车车辆基本运行信息。以太网模块4支持标准的以太网通信协议，由ENC28J60网络接口芯片、Pulse公司的H1102、H1164 网络接口保护变压器、Phoenix 公司的 SACC-DSIV-M12FSD-4C0N-L90 M12 以太网连接器组成，与具有M12以太网接口的机车车辆实时状态监控和故障诊断装置连接，使机车车辆实时状态监控和故障诊断装置可以获得更为全面可靠的机车车辆运行状况。MVB模块6由MVB通信控制器MVBCOI和公知外围电路组成，用于机车车辆上其他车载设备间的通信，接收其他具有列车车辆总线接口 MVB的设备采集到的机车车辆基本运行信息。工作电源模块5由公知电源电路组成，用于给整个装置的各模块提供电源。主控模块I定时查询AIO模块5、UART模块3和MVB模块6获取各模块和车辆总线上采集的数据，并经过简单网络协议封装通过以太网模块4将信息发送至车载以太网网络，为具有以太网接口的机车车辆实时状态监控和故障诊断装置提供全面的机车车辆运行状态和故障信息。
权利要求
1.一种基于以太网的机车车辆数据采集装置，以下简称装置，其特征在于装置由主控模块、以太网模块、UART模块、A/D模块、AIO模块、MVB模块、ISP调试模块、电路保护模块和工作电源模块构成； 装置内设置有主控模块，它包括CPU和实时时钟、闪存、RAM和ISP接口，在主控模块上嵌有A/D模块和电路保护模块；装置的前面板设置有AIO模块、以太网模块、UART模块、MVB模块、ISP调试模块和工作状态指示灯；装置的侧面板设置有工作电源模块； 各模块的连接关系主控模块分别与A/D模块、MVB模块、UART模块、AIO模块、以太网模块、ISP调试模块、电路保护模块和工作电源模块连接。
2.根据权利要求I所述的一种基于以太网的机车车辆数据采集装置，其特征在于，所 述各模块的功能作用如下 主控模块的作用是协调其他各个模块之间的工作；UART模块和MVB模块用于连接其它机车车辆车载设备，并获取其它车载设备的基本数据信息；ΑΙ0模块的作用是提供模拟端数据输入接口，直接连接机车车辆设备间微机柜上的对外接线端子，采集机车车辆主要部件的运行参数;A/D模块主要作用是进行模拟数据转换，将采集到的模拟信号转换为数字信号；以太网模块的作用是为主控模块提供以太网网络接口，通过配置网络地址，使装置具有以太网数据收发的能力；电路保护模块主要提供电路的保护功能，主要包括输入信号的过载保护以及输入电压的过压和欠压保护，当输入信号或者输入电压不满足要求的时候，电路保护模块会将其它模块短接，防止各模块受损；ISP调试模块的主要作用是为主控模块提供调试接口；工作电源模块用于给整个装置的各模块提供电源。
全文摘要
本发明公开了一种基于以太网的机车车辆数据采集装置。该装置由主控模块、以太网模块、UART模块、A/D模块、AIO模块、MVB模块、电路保护模块和工作电源模块构成。本发明所述的数据采集装置采用具有M12接口的车载以太网进行大容量数据转换和传输，可同时接收各种标准传感器信号、RS485和MVB车辆总线数据。本发明针对各种机车车辆不同的网络控制环境，可有效的采集、转换和集成列车上各种部件和设备的状态和故障信息，从而为机车车辆的行车安全提供可靠保障。
文档编号B61C17/00GK102642542SQ20121013168
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者刘旗扬, 张伟, 李冀晖, 苗剑, 贺德强 申请人:广西大学