一种机车用空气干燥器智能监测仪的制作方法

本发明涉及智能监测技术领域，具体涉及一种机车用空气干燥器智能监测仪。

背景技术：

目前，机车用干燥器的控制器普遍存在数据封闭、监控不同步、参数修改难等技术问题，只能通过led或者数码管实现来进行数据指示，监控功能不强。铁路运营部门通过一个维修周期的定期维护或者用显示镜端观察变色硅胶的颜色变化，来获取干燥器目前的状态信息和净化空气质量信息。如果采用一个维修周期对干燥器维护，固然能解决问题。但是，针对干燥器提前失效或者干燥器在一个维护周期内仍然处于完好状态的情况，就显得很不方便。如果采用变色硅胶方式从显示镜观察，由于干燥器安装在车体底部或箱体内，则不能起到直观作用，无法实现对温度、压力以及空气质量的无线实时监测。

如果需要修改参数，则需将干燥器全部拆开来重新设置。此外，电路的通断都是通过继电器或者光耦来实现，抗干扰性差，使用寿命短。

综上所述，干燥器的现有技术存在以下不足之处：①控制器无法实现实时数据监控；②控制器无法实现工作参数修改；③控制器采用线圈继电器控制，存在噪音及干扰，稳定性不高；④无法明确故障原因，检修困难；⑤无手持机的便携式实时监测。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种能实时修改并监控控制器主机参数的机车用空气干燥器智能监测仪。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种机车用空气干燥器智能监测仪，包括置于干燥器内部的控制器主机和供操作人员使用的手持机，控制器主机包括电源电路、启动电路、温度传感器电路、压力传感器电路、露点传感器电路、微控制器电路、输出控制电路、报警电路、无线传输电路，微控制器电路通过电气线路与其他各电路实现连接，并均集成在一块主板上；电源电路将直流110v电压变为直流12v、5v和3.3v电压，包括防高压电路和限流电路，防高压电路级别为4kv，限流电路在控制器主机出现异常时工作，保护主机不被破坏；启动电路用于启动主机，并将当前检测到的数据信息通过无线传输电路实时传输至手持机；温度传感器电路包括环境温度检测用温度传感器、主机保护用温度传感器和各自的信号变换电路，提供干燥器正常工作时加热器启停数据和主机温度判定；压力传感器电路包括压力传感器和信号变换电路，用于检测环境压力，并将压力信号转换为主机可以识别的电平信号；露点传感器电路包括露点传感器和信号变换电路，用于检测当前环境露点，并将传感器产生的电流信号转换为电压信号供主机进行温度判定；微控制器电路包括arm处理器、监控复位电路、系统时钟、程序下载接口、主板过热保护电路，arm处理器通过电气线路与内部其他部分实现电气连接并传输数据；输出控制电路包括隔离驱动器、加热器端口、电磁阀端口，采用高低压隔离设计，利用集成的cmos隔离栅传输控制器主机发出的控制信号；报警电路包括隔离驱动器、报警输出，板载温度传感器对控制器主机进行过热检测，当环境温度检测用温度传感器失效时，启动应急程序；无线传输电路将控制器主机的系统信息传送至手持机。

作为优选方案，手持机包括电源电路、按键矩阵电路、微控制器电路、报警显示电路、无线传输电路，微控制器电路通过电气线路与其他各电路实现连接，并均集成在一块主板上。

作为优选方案，电源电路将电池电压转变为5v和3.3v电压，矩阵按键电路包含按键若干，用于对智能监测仪进行操作；微控制器电路包括arm处理器、监控复位电路、系统时钟、程序下载接口，arm处理器通过电气线路与内部其他部分实现电气连接并传输数据；报警显示电路包括报警指示灯、蜂鸣器和功能显示屏；无线传输电路将手持机的指令信息传送至控制器主机。

作为优选方案，无线传输电路可采用无线蓝牙、无线wifi、2.4g无线数据或5g无线数据方式中的任意一种。

本发明的有益效果：采用无线蓝牙模块，将系统信息传送至手持机，实现整个系统的实时监控，数据实时更新，更可反向设置主机的工作参数。

附图说明

图1为本发明主机的功能框图。

图2为本发明手持机的功能框图。

具体实施方式

下面结合实施例中的附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1～2所示，机车用空气干燥器智能监测仪包括置于干燥器内部的控制器主机和供操作人员使用的手持机。

控制器主机包括电源电路、启动电路、温度传感器电路、压力传感器电路、露点传感器电路、微控制器电路、输出控制电路、报警电路、无线传输电路，微控制器电路通过电气线路与其他各电路实现连接，并均集成在一块主板上。

电源电路将110v（实际波动范围77v～137.5v）直流高压通过滤波电路、高低压隔离后，得到纯净的直流电压，经过降压电路转换为直流12v、5v、3.3v电压供各个模块电路使用，本电路中设计了防高压和限流电路，具备限流、防高压冲击能力。防高压电路在整个干燥器遭遇雷击或者静电冲击时能有效地保护主机稳定，防高压电路级别为4kv；限流电路是经过准确计算整个电路的电流消耗并留出一定余量过后进行设计，保证电路工作在一个正常的范围内，一旦控制器主机电路出现异常时，限流电路随即启动，保护主机不被破坏，确保整个系统安全。

启动电路用于启动主板，当未检测到外界提供的启动信号时，主板处于待机状态；当接收到启动信号后，主机开始工作，将当前检测到的温度、压力等数据通过无线传输电路实时传输至手持机，同时按照设定的参数控制电磁阀和加热器工作。

温度传感器电路包括环境温度检测用温度传感器、主机保护用温度传感器和各自的信号变换电路，提供干燥器正常工作时加热器启停数据和主机温度判定。一路用于检测环境温度，该温度为监测仪正常工作时的加热器启动和停止信号，另外一路置于主板上，为保护用温度传感器，如果环境温度传感器异常，可能会导致加热器持续加热升温，因此保护传感器检测到温度处于设定的极限高温时，会启动应急程序，保护整个系统处于可控的工作状态。信号变换电路将温度信号转换为电压信号供主机进行温度判定。

压力传感器电路包括压力传感器和信号变换电路，用于检测环境压力，并将压力信号转换为主机可以识别的电平信号。

露点传感器检测当前环境露点，信号变换电路将传感器产生的电流信号转换为电压信号供主机进行温度判定。

主板过热保护电路是采用板载温度传感器进行检测，当环境温度传感器失效时会应急启动，保护整个系统安全。

微控制器电路包括arm处理器、监控复位电路、系统时钟、程序下载接口、主板过热保护电路，arm处理器通过电气线路与内部其他部分实现电气连接并传输数据。实时读取各路传感器信息，分析数据并执行相应的操作。

报警电路包括隔离驱动器、报警输出，板载温度传感器对控制器主机进行过热检测，当环境温度检测用温度传感器失效时，启动应急程序。采用隔离型fet驱动器，利用集成的cmos隔离栅传输电源，消除了通常所需的隔离的次级侧开关电源，减少了系统成本和复杂性，专用的机车级器件，提供整个使用寿命和温度范围的极佳稳定性。

无线传输电路将控制器主机的系统信息传送至手持机手持机用于实时显示干燥器当前工作状态，压力、温度实时数据及进行参数设置。

手持机包括电源电路、按键矩阵电路、微控制器电路、报警显示电路、无线传输电路，微控制器电路通过电气线路与其他各电路实现连接，并均集成在一块主板上。电源电路将电池电压转变为5v和3.3v电压，矩阵按键电路包含按键若干，用于对智能监测仪进行操作；微控制器电路包括arm处理器、监控复位电路、系统时钟、程序下载接口，arm处理器通过电气线路与内部其他部分实现电气连接并传输数据；报警显示电路包括报警指示灯、蜂鸣器和功能显示屏；无线传输电路采用无线蓝牙、无线wifi、2.4g无线数据或5g无线数据方式中的任意一种，将手持机的指令信息传送至控制器主机。

手持机包含如下两个操作界面：①普通使用界面，只能进行实时信息的查看，用于普通铁路人员进行数据采集和分析，维修等；②管理界面，包含实时数据显示，报警温度设置，加热器启动参数设置，电磁阀参数设置，机车匹配及管理等众多管理功能，用于铁路高级工程师、铁路系统开发工程师调试整个系统。

目前，干燥控制器控制部分的设计思路普遍为led或者数码管，数据反馈没有实时性，想要看具体参数，需拆开机箱，用万用表或者其他测试设备去测量，虽然简单，但是维修保养难度高，且无法实时掌控当前工作状态。本发明采用无线蓝牙模块，将系统信息传送至手持机，实现整个系统的实时监控，数据实时更新，更可反向设置主机的工作参数，整个无线系统采用美国工业级蓝牙模块，安全稳定，开创机车干燥器控制器的无线先河。

手持机作为创新系统的一个重要部分，是物联网思维应用的重要体现。手持机将蓝牙接收到的数据通过高亮240*320显示屏显示出来，直观且全面，整机采用低功耗设计，持续待机60天左右，而充满只需要两小时，就算急用，也可以保证绝大多数情况下的日常使用，手持系统具有两个重要功能：

（1）参数监控

开机后进入常规的普通使用界面，屏幕实时显示当前系统工作的各个状态，如温度，压力等，在主机出现异常时，进行声光提醒，提示维修或者故障点，提供完善的主机系统检测，极大的方便整个干燥器的维修和保养。

（2）参数设置

进入密码保护的管理界面，可以设置干燥器的工作参数，报警温度，复位，重启整个系统，设置匹配不同的主机等等，因此在干燥器的参数需要调整时无需将干燥器从机车上拆下或者将干燥器拆开，只需匹配上需要调整参数的主机，将新的参数通过无线写入，即可更新工作参数。

本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨和原则的前提下做出各种变化。