机车智能监测终端及监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种机车智能监测预警报警技术领域，尤其是指一种机车通风过滤冷却系统的智能监测终端及监测系统。

背景技术：

机车通风过滤冷却系统是机车的重要系统，关系到机车牵引电机、机车辅助电机以及其它各种电气设备正常运行，对机车来说至关重要。如果不能有效的起到过滤冷却效果，有可能造成各类电机电器温度过高，影响电气设备寿命甚至烧毁，同时影响了机械间其他设备的寿命,严重时还有可能造成严重的机车事故。

机车通风过滤冷却系统中过滤器往往有多级过滤，二级过滤一般采用了滤棉，但是滤棉使用一段时间后会被灰尘堵塞，达到一定堵塞程度时会影响通风系统冷却效果。二级过滤滤棉是装在机车通风过滤冷却系统的内部，拆装起来非常的繁琐，又由于机车在不同季节或不同地方使用时，二级过滤滤棉的污染堵塞情况不同，导致滤棉更换周期非常难以把握。目前，机车维护都是定期更换滤棉，更换周期的长短大多是凭经验，是很没有依据的做法，很不科学。这种做法可能会造成滤棉过于污染才去更换，这时已经影响了冷却效果，或者还没有污染就开始更换，这时又会浪费材料资源。但也有人工定期采用测量通风系统出口风速的方法，这种方法有很大的误差，风速仪离出风口测量点距离远近，会产生非常大的误差，而且没有实时性，环境人为因素很大。

技术实现要素：

针对现有状况的不足，本实用新型的第一个目的是提供一种机车智能监测终端，该终端具有对机车通风过滤冷却系统的过滤冷却效果数据监测、数据存储和终端实时预警报警作用。

其中，该机车智能监测终端包括：微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路、变送器接口；

其中，所述信号调理电路通过所述变送器接口与安装于监测点的变送器连接；所述信号调理电路与所述A/D转换器连接，所述时钟电路、所述报警电路、所述A/D转换器分别与所述微处理器连接；

所述信号调理电路用于：将检测信号转换成电压信号，所述检测信号由变送器采集并通过所述变送器接口发送至所述信号调理电路；

所述A/D转换器用于：将所述电压信号转换成数字信号；

所述时钟电路用于：将采样时间发送至所述微处理器；

所述微处理器用于：将所述数字信号与预设限值进行比较，当所述数字信号超过所述预设限值时产生报警信号；

所述报警电路用于：根据所述报警信号进行报警。

在一个实施例中，所述微处理器包括信号比较器。

在一个实施例中，所述微处理器还包括滤波器，用于对所述数字信号进行数字滤波。

在一个实施例中，该机车智能监测终端还包括：显示屏，与所述微处理器连接，用于显示报警信号。

在一个实施例中，该机车智能监测终端还包括：GPS电路，与所述微处理器连接，用于产生机车位置信号。

在一个实施例中，该机车智能监测终端还包括：存储器，与所述微处理器连接，用于存储所述数字信号和所述采样时间。

在一个实施例中，该机车智能监测终端还包括：USB接口，与所述存储器连接，用于将所述数字信号和所述采样时间存储至外部U盘中。

在一个实施例中，该机车智能监测终端还包括：无线通信电路，通过串口与所述微处理器连接，用于将所述数字信号、所述采样时间、所述报警信号发送至数据接收终端。

在一个实施例中，所述无线通信电路包括GPRS电路、4G电路、3G电路、2G电路、WIFI电路、蓝牙电路其中之一或多个。

在一个实施例中，该机车智能监测终端还包括：电压转换电路，所述电压转换电路与机车电源连接，所述电压转换电路还与所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路连接；

所述电压转换电路用于：将所述机车电源转换成相应的电压，给所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路供电。

在一个实施例中，该机车智能监测终端还包括：电压转换电路和蓄电池，所述电压转换电路与机车电源连接，所述电压转换电路还与所述蓄电池连接，所述蓄电池还与所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路连接；

所述电压转换电路用于：将所述机车电源转换成相应的电压，给所述蓄电池充电；

所述蓄电池用于：给所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路供电。

在一个实施例中，所述电压转换电路包括DC110V-DC24V、DC24V-DC12V、DC24V-DC5V其中之一或多个。

在一个实施例中，该机车智能监测终端还包括：蓄电池，与所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路连接；

所述蓄电池用于：给所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路供电。

本实用新型的第二个目的是提供一种机车智能监测系统，通过该机车智能监测系统，管理部门可以对监测对象进行监管。

其中，该机车智能监测系统包括：变送器、上面所述的机车智能监测终端、数据交换平台、数据接收终端；其中，所述变送器与机车智能监测终端连接，所述机车智能监测终端通过所述数据交换平台与所述数据接收终端连接；

所述变送器用于：采集监测点的检测信号，并输出检测信号至所述机车智能监测终端；

所述机车智能监测终端用于：将所述检测信号转换成数字信号，将所述数字信号与预设限值进行比较，当所述数字信号超过所述预设限值时产生报警信号，将所述数字信号、所述采样时间、所述报警信号通过所述数据交换平台发送至数据接收终端；

数据接收终端用于：接收所述数字信号、所述采样时间、所述报警信号。

与现有手段相比，本实用新型的优点是：该机车智能监测终端及监测系统通过数据采集、数据比较判断、物联网、移动互联网等技术，对机车的通风过滤冷却系统的运行状态进行实时在线监测和异常状态预警和报警。现有手段是人为的感性判断和经验判断，存在很大的误差。通过该机车智能监测终端及监测系统可以实现量化判断，提高了监管的科学性和合理性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一中的机车智能监测终端的电路原理图；

图2为实施例一中的机车智能监测终端的三视示意图；

图3为实施例二中的机车智能监测系统示意图。

附图标号说明：1、机壳；2、触摸显示屏；3、断路器；4、USB接口；5、天线接口；6、串口；7、航空插座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中，提供了一种机车智能监测终端，可以是过滤器滤棉清洗或者更换的报警装置，以方便维修检修人员以及司机等管理人员准确判定滤棉清洁程度，减少不必要的资源浪费、不必要的拆装，避免通风过滤系统的冷却失效。

实施例一：

如图1所示，该机车智能监测终端可以包括：微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路、变送器接口；

其中，所述信号调理电路通过所述变送器接口与安装于监测点的变送器连接；所述信号调理电路与所述A/D转换器连接，所述时钟电路、所述报警电路、所述A/D转换器分别与所述微处理器连接；

所述信号调理电路用于：将检测信号转换成电压信号，所述检测信号由变送器采集并通过所述变送器接口发送至所述信号调理电路；

所述A/D转换器用于：将所述电压信号转换成数字信号；

所述时钟电路用于：将采样时间发送至所述微处理器；

所述微处理器用于：将所述数字信号与预设限值进行比较，当所述数字信号超过所述预设限值时产生报警信号；

所述报警电路用于：根据所述报警信号进行报警。

具体的，信号调理电路和变送器是通过航空插座(参照图2中的标号7)连接的，航空插座起到了快速连接变送器与信号调理电路的作用。

变送器(transmitter)是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号(或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源)的转换器。传感器和变送器一同构成自动控制的监测信号源。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。变送器的种类很多，用在工控仪表上面的变送器主要有温度变送器、压力变送器、流量变送器、电流变送器、电压变送器等等。

具体实施时，所述微处理器可以包括信号比较器(硬件设备)，通过信号比较器来比较数字信号与预设限值。或者是，所述微处理器中可以包含已知的信号比较程序，同样可以实现上述功能。

在对数字信号比较之前，由于数字信号可以包括一些噪声，所以还需要对数字信号进行滤波，基于此，微处理器还可以包括滤波器(硬件设备)，用于对所述数字信号进行数字滤波。同样的，微处理器中也可以包含已知的数字滤波程序，同样可以实现上述功能。

具体实施时，如图1所示，该机车智能监测终端还可以包括：显示屏，与所述微处理器连接，用于显示报警信号。该显示屏可以是触摸显示屏(参照图2中的标号2，安装于机车智能监测终端的机壳1的正面)，该机车智能监测终端可以设置有权限机制，管理者通过输入密码，可以通过触摸显示屏进入该机车智能监测终端的参数设置界面。密码机制增强了该机车智能监测终端的安全性。参数包括该机车智能监测终端的时间修改，密码修改、量程上下限修改、报警值和预警值修改、实测修正值修改、机车编号修改、机车智能监测终端编号修改、通道开/关修改等等。

具体实施时，理论上该机车智能监测终端可以在接收到检测信号后，直接对检测信号进行转换、滤波等处理，使用完一次检测信号后即丢掉该次的检测信号。但是由于要对机车的通风过滤冷却系统的运行状态进行实时在线监测和异常状态预警，则需要对每次获得的检测信号及每次的报警信号进行存储，基于此，如图1所示，该机车智能监测终端还可以包括：与所述微处理器连接的存储器，用于存储所述数字信号和所述采样时间。该机车智能监测终端自身的存储器的存储容量可能不是很大，此时还可以增加一个USB接口(参照图2中的标号4，安装在机车智能监测终端的上面)，让所述USB接口与所述存储器连接，然后将所述数字信号和所述采样时间存储至外部U盘中。这样可以节省机车智能监测终端自身的存储器。

具体实施时，实际当中，有时可能不只是检测人员对机车的通风过滤冷却系统的运行状态进行实时在线监测，另外一些技术人员也可能需要查看，基于此，如图1所示，该机车智能监测终端还可以包括：无线通信电路，通过串口(参照图2中的标号6)与所述微处理器连接，用于将所述数字信号、所述采样时间、所述报警信号发送至数据接收终端。所述无线通信电路包括GPRS电路、4G电路、3G电路、2G电路、WIFI电路、蓝牙电路其中之一或多个。该机车智能监测终端运行时可以有效适应复杂多样的网络环境，具有高可靠性。

由于使用的是无线通信电路，因此，在该机车智能监测终端的机壳1上还包括天线接口4，参照图2。天线接口是无线设备的一个接口端。无线设备本身的天线都有一定距离的限制，当超出这个限制的距离，就要通过这些外接天线来增强无线信号，达到延伸传输距离的目的。

具体实施时，如图1所示，该机车智能监测终端还可以包括：GPS电路，与所述微处理器连接，用于产生机车位置信号。需要机车位置信号的原因可以这样理解：比如，实际当中通过变送器采集的检测信号一般情况是平稳的，但是在机车通过山洞时，变送器采集的检测信号可能会突变，然后可以通过机车位置信号来确定检测信号的突变不是由于机车通风过滤系统等自身的问题，而是由于机车通过山洞造成的。因此，在实时检测过程中还需要实时获取机车位置信号。

具体实施时，该机车智能监测终端可以采用两种供电方式，一种是：外部供电，则机车智能监测终端包括电压转换电路，如图1所示。该电压转换电路与机车电源连接，所述电压转换电路还与所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路连接；所述电压转换电路用于：将所述机车电源转换成相应的电压(所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路可以直接使用的电压)，给所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路供电。一种是自身供电，则机车智能监测终端则可以包括：电压转换电路、蓄电池，如图1所示。该电压转换电路与机车电源连接，该电压转换电路与蓄电池连接，电压转换电路将所述机车电源转换成相应的电压(蓄电池可以直接使用的电压)给所述蓄电池充电，然后通过蓄电池给所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路供电。或者自身供电还可以是只包括蓄电池(通过除机车电源外的其他电源充电)，如图1所示。蓄电池与所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路连接；所述蓄电池用于：给所述微处理器、时钟电路、信号调理电路、A/D转换器、报警电路供电。所述电压转换电路包括DC110V-DC24V、DC24V-DC12V、DC24V-DC5V其中之一或多个。

当包括电压转换电路时，可以将该电压转换电路通过一个电源接口与机车电源连接，然后还会在电压转换电路与机车电源的连接通路上安装一个断路器(参照图2中的标号3)，其起到了接通和断开机车电源作用。

当采用第一种供电方式时，在机车进站停车后停电的情况时，则机车智能监测终端也同时停止工作。当采用第二种供电方式时，在机车进站停车后停电的情况时，蓄电池还可以在一段时间内继续为机车智能监测终端提供电源，目的是为检修人员在机车未通电时，开启终端查询数据。

在本实用新型实施例中，该机车智能监测终端在开始工作前，需要将变送器、U盘连接该机车智能监测终端，根据需要可以通过串口连接无线路由器或其它串口设备实现相关功能。该机车智能监测终端在工作时，晶振(即时钟电路)产生微处理器的工作时钟信号，变送器输出的4～20mA电流信号经过信号调理电路(具有信号隔离作用)转化为A/D转换器可识别的电压信号，相对应的电压信号经过A/D转换器转化为微处理器可识别的数字信号。微处理器对数据进行数字滤波、计算、判断，同时微处理器通过对时钟模块产生的时间以及GPS定位数据进行记录，这样得到了被监测对象的采样数据和采样时间。微处理器将被监测对象的采样数据和采样时间一并通过存储器存储到终端的U盘中去。微处理器通过串口将数据同时发送给无线通信电路，无线通信电路通过网络将数据发送出去。

实施例二：

本实用新型提供一种机车智能监测系统，参照图3，该机车智能监测系统包括：变送器(未在图中画出)、上面所述的机车智能监测终端、数据交换平台、数据接收终端；其中，所述变送器与机车智能监测终端连接，所述机车智能监测终端通过所述数据交换平台与所述数据接收终端连接；

所述变送器用于：采集监测点的检测信号，并输出检测信号至所述机车智能监测终端；

所述机车智能监测终端用于：将所述检测信号转换成数字信号，将所述数字信号与预设限值进行比较，当所述数字信号超过所述预设限值时产生报警信号，将所述数字信号、所述采样时间、所述报警信号通过所述数据交换平台发送至数据接收终端；

数据接收终端用于：接收所述数字信号、所述采样时间、所述报警信号。

其中，数据接收终端可以包括手机(其上包括手机专用APP)和个人计算机(其上包括专用分析软件)。

该机车智能监测系统可以应用到多个领域，例如机车电机的绕组或轴承温度监测、机车电机的振动监测、机车通风系统的出口风速或流量监测及机车通风过滤系统滤尘效果监测。

以机车电机的轴承温度监测为例，在机车里根据需要对需要监测的电机轴承设置监测点，并对监测点装设温度变送器，并对监测点配装该机车智能监测终端。该机车智能终端有8个通道，也即每台机车智能终端可以监测8个监测点。

温度变送器检测电机轴承的温度并输出电流信号，电流信号经过信号调理电路(具有信号隔离作用)转化为A/D转换器可识别的电压信号，相对应的电压信号经过A/D转换器转化为微处理器可识别的数字信号。微处理器对数据进行数字滤波、计算、判断，同时微处理器通过对时钟电路产生的时间以及GPS定位数据进行记录。这样得到了被监测对象的采样数据和采样时间。微处理器将被监测对象的采样数据和采样时间一并通过存储器存储到终端的U盘中去。微处理器通过串口将数据发送给无线通信电路，无线通信电路通过数据交换平台将数据发送到数据接收终端(个人计算机、手机)。手机上的专用APP可以实时显示数据显示预警报警状态；个人计算机上的专用软件可以实时显示数据和存储数据，显示预警报警状态。

电机轴承是电机的重要部件，电机轴承温度达到限值时会烧毁轴承，当轴承温度达到预警或报警值时，机车智能监测终端、个人计算机和手机等手持设备，均会显示相应的预警和报警信息。

该机车智能监测系统应用到其他领域时，需要为机车智能监测终端选配相应的监测对象的变送器，工作原理与前述工作原理类似，不再赘述。

综上所述，与现有手段相比，本实用新型的优点是：该机车智能监测终端及监测系统通过数据采集、数据比较判断、物联网、移动互联网等技术，对机车的通风过滤冷却系统的运行状态进行实时在线监测和异常状态预警和报警。现有手段是人为的感性判断和经验判断，存在很大的误差。通过该机车智能监测终端及监测系统可以实现量化判断，提高了监管的科学性和合理性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。