一种动车组列车车轴温度无线监测终端装置的制作方法

本实用新型涉及一种温度监测技术，特别是一种动车组列车车轴温度监测终端装置。

背景技术：

目前，我国城市轨道交通系统发展规模逐渐扩大，列车运行速度也明显加快，但是国内对于普通机车运行状态的在线监控正在进行大量研究当中，而对于动车组运行状态远程监控的研究还很少，动车组的运行信息仍需要用人工“刷卡式”传输到地面信息中心进行分析处理，不能实时监控动车组的状态，严重影响了动车组的维修管理以及铁路信息化建设，甚至制约着国民经济的快速发展。而且大量列车都是长时间循环作业，这就导致车辆的各种零部件经常出现各种故障，使铁路运行的效率和人们的生命安全都面临着极大的考验。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种能够实时监控的动车组列车车轴温度无线监测终端装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种动车组列车车轴温度无线监测终端装置包括多个监测节点、一个监测终端和电源供电模块；

所述的监测节点包括主控制模块A、温度采集模块和无线通信发送模块；所述的主控制模块A分别与温度采集模块和无线通信发送模块连接；所述的主控模块A用于存储和处理采集到的信息；所述的温度采集模块包括温湿度采集传感器和温度传感器，用于测量监测节点的温度信息；所述的无线通信发送模块包括无线射频收发器芯片，用于将采集到的信息整理成可发送的信号，并发送到监测终端；

所述的监测终端包括主控模块B、无线通信接收模块、液晶显示模块和调试仿真模块，所述的主控模块B分别与液晶显示模块、调试仿真模块和无线通信接收模块连接；所述的主控模块B用于存储和处理采集到的信息；所述的无线通信接收模块包括无线射频收发器芯片，用于接收发射端发出的信号；所述的 液晶显示模块包括OLED液晶显示屏，用于实时显示监测节点的信息；所述的调试仿真模块包括调试接口电路，用于完成主控模块B的软件更新、测试设置和在线仿真；

所述的电源供电模块用于为探测节点和监测终端提供电源。

进一步地，所述的主控模块A和主控模块B均为意法半导体生产的STM32F103VE微控制器，所述的温湿度采集传感器是DHT11温湿度采集传感器，所述的温度传感器是DS18B20温度传感器；所述的无线射频收发器芯片是NRF-905无线射频收发器芯片；所述的调试接口电路是JLink调试接口电路。

进一步地，所述的电源供电模块采用高效率的开关电源稳压芯片LM1084，提供5V和3.3V的稳压电源。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型以无线通信技术为研究背景，以动车组列车车轴温度监测系统为设计目标，在目前动车组的运行信息仍需要用人工“刷卡式”传输到地面信息中心进行分析处理，并且不能实时监控动车组运行状态的情况下，提出了一种动车组列车车轴温度无线监测终端装置的解决方案。

2、本实用新型采用以传感器监测为核心的车轴监测节点和以单片机为核心的监测终端并且通过无线射频电路传输数据的模式，实现了车况信息的无线收发和实时监测，避免了目前有线传输网络布线和人工采集信息而增加成本的问题，并且极大地提高动车组运行的效率，保障人民的生命安全。

附图说明

图1是本实用新型的组成示意图。

图2是电源供电模块将直流+5V转换为直流+3.3V电路示意图。

图3是电源供电模块中将直流+12V转换为直流+5V电路示意图。

图4是DHT11温湿度采集传感器电路图。

图5是DS18B20温度传感器电路图。

图6是无线通信发送、接收电路图。

图7是微控制器最小系统电路图。

图8是OLED显示电路图。

图9是Jlink接口电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图1所示，本实用新型包括多个监测节点、一个监测终端和电源供电模块。

本实用新型的工作原理如下：

温度采集模块中的DHT11温湿度采集传感器负责采集列车车轴周围的温度和湿度，DS18B20温度传感器进一步测量列车车轴的温度，主控模块A将DHT11温湿度采集传感器采集的列车车轴周围的温度数、湿度数和DS18B20采集的列车车轴温度数经过加权公式计算之后，再经过无线通信发送模块将列车车轴温度信息传给监测终端的无线通信接收模块，经过监测终端的主控制模块B进行数据解析后，将接收到的信息显示在液晶显示模块上，液晶显示模块采用OLED液晶显示。Jlink调试接口电路实现数据处理及主控制模块B与外部控制平台的连接，完成主控制模块B的软件更新和测试设置功能。

如图2所示，电源供电模块将直流+5V电压通过电源稳压芯片LM1084-3.3V转变成3.3V输出，给两个主控制模块、无线通信发送模块和无线通信接收模块供电。图中电源稳压芯片LM1084-3.3V的管脚1为接地端，管脚2、4为电压输出端，管脚3为电压输入端；C6、C7、C9、C11为滤波电容。D1为防反接二极管，D6为发光二极管。R5为限流电阻，保证发光二极管工作稳定。

如3所示，电源供电模块将12V的直流电压通过LM1084-5V转变成5V输出，给电源稳压芯片LM1084-3.3V、温度采集模块和液晶显示模块供电。图中电源稳压芯片LM1084-5V的管脚1为接地端，管脚2、4为电压输出端，管脚3为电压输入端；C8、C10、C12、C13为滤波电容。D2为防反接二极管，D5为发光二极管。R4为限流电阻，保证发光二极管工作稳定。

如图4所示，DHT11温湿度采集传感器将列车车轴周围的温度、湿度的模拟量信息转换为数字量传送给主控制模块A。图中管脚2为数字量输出端，管脚1为电源输入端，管脚3为接地端，R18为上拉电阻，提高数字信号输出端的高电平值。

如图5所示，DS18B20温度传感器与列车车轴接触并将测量的温度传送给主控制模块A。图中管脚3为电源输入端，管脚4为数字量输出端，管脚5为接地端，其他管脚均悬空。

如图6所示，无线通信发送模块和无线通信接收模块均采用挪威NORDIC公司生产的NRF-905无线射频收发器芯片。当STM32F103VE微控制器要发送 数据时，将接收端的地址以及将要发送数据通过SPI接口传输给nRF905无线射频收发器芯片，STM32F103VE微控制器设置TRX_CE和TX_EN管脚同时置为高电平，将nRF905无线射频收发器芯片配置为发送模式，nRF905无线射频收发器芯片的射频寄存器开启，并将数据打包发往射频端发送，当TRX_CE被设置为低时，nRF905无线射频收发器芯片数据包发送过程结束并回到待机模式；当STM32F103VE微控制器要接收数据时，微控制器控制TRX_CE为高电平、TX_EN为低电平，大约700us后，nRF905无线射频收发器芯片监测空中的无线电信息，等待接收数据，当nRF905无线射频收发器芯片检测到与接收频率相同的载波时，设置载波检测管脚(CD管脚)为高电平，接收到有效的地址时，设置AM管脚为高电平，当所有的有效数据接收完毕，微控制器控制nRF905无线射频收发器芯片DR管脚和AM管脚为低电平，nRF905无线射频收发器芯片进入待机模式。

图7所示是STM32F103VE微控制器的最小系统电路图，采用3.3V供电，Y1为芯片的晶振，RST1为单片机的复位开关，R23为复位电路的上拉电阻，R24、R27为BOOT模式选择电阻，R34电阻接在晶振管脚两边可以有效保证系统时钟的稳定性，C28、C29为系统的起震电容，C30、C31、C32、C33为系统的去耦电容。

图8所示是OLED显示电路图，主控制模块B通过IIC的协议将监测节点采集到的信息在OLED显示出来。图中R11、R20、R21、R22为上拉电阻，保证信息传输的稳定性，R12为下拉电阻，C18为滤波电容，C21、C22、C23、C24为去耦电容。

图9所示为调试仿真模块电路示意图，主要实现外部控制平台对主控制模块B完成软件代码的更新和调试仿真。图中JATG1是调试仿真Jlink接口；R15、R16、R17、R18是10K上拉电阻，R20是10K下拉电阻防止JNTRST、JTDI、JTMS、JTDO和TCLK信号在传输过程中有干扰，提供网络保护的功能。

本实用新型不局限于本实施例，任何在本实用新型披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本实用新型的保护范围。