车辆轮对信息采集工具及车辆轮对信息采集系统的制作方法

本实用新型涉及车辆轮对信息检测技术领域，特别是涉及一种车辆轮对信息采集工具及车辆轮对信息采集系统。

背景技术：

随着对机车车辆运营需求的迅速增长，机车车辆的运营、维护、检修市场容量不断扩大，而机车车辆轮对的检测及检修是重要检测项目之一，这对机车车辆安全运行有重要影响。

静态检测是指在车辆静态时进行的检测，对机车车辆轮对的静态检修，一般首先要经过清洗除污，再经过超声波、磁粉探伤检测，检查车轴油漆是否完好、车轴轴身有无击伤和擦伤、轮对镟修后踏面是否合格、轮对各项尺寸是否符合标准、车轮是否涂打轮辋轮辐探伤合格标记、车轮注油孔螺栓是否安装良好以及防松标记是否涂打等工序。而当前车辆轮对每道工序的维修检测主要采用人工手动方式，工序的测量结果由岗位工人填入纸质记录单中，存档备案，再由信息员根据纸质记录单的信息输入电脑数据库。当需要完成轮对组装，通过数据库可以查询车间旧车轮、旧车轴、旧制动盘、新车轮、新车轴以及新制动盘等信息。

现有的车辆轮对检测采用手工机械方式，使用纸质记录检修结果，车辆轮对的静态检测信息化水平不高，降低了工作效率。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有车辆轮对的静态检测信息化水平不高，降低了工作效率的问题，提供一种信息化水平高，可以提高工作效率的车辆轮对信息采集工具以及车辆轮对信息采集系统。

一种车辆轮对信息采集工具，包括扫描车辆轮对预设的电子标签、获取车辆轮对的工序检测信息的射频读写器，获取车辆轮对的图像信息的传感器以及接收工序检测信息和图像信息的处理器，射频读写器以及传感器分别与处理器连接，处理器与外部主机连接。

上述车辆轮对信息采集工具，包括扫描车辆轮对预设的电子标签、获取车辆轮对的工序检测信息的射频读写器，获取车辆轮对的图像信息的传感器以及接收车辆轮对的工序检测信息以及图像信息的处理器，射频读写器以及传感器分别与处理器连接，处理器与外部主机连接，该车辆轮对信息采集工具，以电子标签代替纸质记录，提高了车辆轮对的静态检测信息化水平，不仅可以避免将纸质记录录入数据库时可能带来的错误，且可以提高相关工作人员的工作效率。

一种车辆轮对信息采集系统，包括车辆轮对信息采集工具以及接收车辆轮对信息采集工具已采集信息的主机，车辆轮对信息采集工具中的处理器与主机连接。

上述车辆轮对信息采集系统，包括信息采集工具以及接收信息采集工具已采集信息的主机，信息采集工具与主机连接，信息采集工具包括扫描车辆轮对预设的电子标签、获取车辆轮对的工序检测信息的射频读写器，获取车辆轮对的图像信息的传感器以及接收车辆轮对的工序检测信息以及图像信息的处理器，射频读写器以及传感器分别与处理器连接，处理器与主机连接，该车辆轮对信息采集系统，以电子标签代替纸质记录，提高了车辆轮对的静态检测信息化水平，不仅可以避免将纸质记录录入数据库时可能带来的错误，且可以提高相关工作人员的工作效率。

附图说明

图1为一个实施例中车辆轮对信息采集工具的结构示意图；

图2为一个实施例中车辆轮对信息采集系统的结构示意图；

图3为一个实施例中车辆轮对信息采集系统的结构示意图；

图4为一个实施例中ZigBee无线网络的拓扑示意图；

图5为一个实施例中车辆轮对信息采集工具的结构示意图；

图6为一个实施例中通信协议的格式定义示意图。

具体实施方式

在一个实施例中，如图1所示，一种车辆轮对信息采集工具，包括扫描车辆轮对预设的电子标签、获取车辆轮对的工序检测信息的射频读写器120，获取车辆轮对的图像信息的传感器160以及接收工序检测信息和图像信息的处理器140，射频读写器120以及传感器160分别与处理器140连接，处理器140与外部主机连接。

射频读写器120，又称为RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)读写器，通过射频识别信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个RFID标签，操作快捷方便。RFID读写器有固定式和手持式，手持RFID读写器包含有低频、高频、超高频、有源等。无线射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID读写器通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的RFID读写器包含有RFID射频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。射频识别系统中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；读写器又称为读出装置、扫描器、通讯器。电子标签与读写器之间通过耦合元件实现射频信号的空间无接触耦合，在耦合通道内，根据时序关系，实现传递和数据的交换。

传感器160是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等；它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可，光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。CCD图像传感器作为一种新型光电转换器，被广泛应用于摄像、图像采集、扫描仪以及工业测量等领域，作为摄像器件，与摄像管相比，CCD图像传感器有体积小、重量轻、分辨率高、灵敏度高、动态范围宽、光敏元的几何精度高、光谱响应范围宽、工作电压低、功耗小、寿命长、抗震性和抗冲击性好、不受电磁场干扰和可靠性高等一系列优点。

处理器140接收射频读写器120的工序检测信息和传感器160的图像信息，处理器140主要包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。具体的，处理器可以是ARM9嵌入式处理器，它通过全新的设计，采用了更多的晶体管，能够达到两倍以上于ARM7处理器的处理能力，这种处理能力的提高是通过增加时钟频率和减少指令执行周期实现的，ARM9系列包括三种处理器：ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM968E-S。

上述车辆轮对信息采集工具，包括扫描车辆轮对预设的电子标签、获取车辆轮对的工序检测信息的射频读写器120，获取车辆轮对的图像信息的传感器160以及接收车辆轮对的工序检测信息以及图像信息的处理器140，射频读写器120以及传感器160分别与处理器140连接，处理器140与外部主机连接，该车辆轮对信息采集工具，以电子标签代替纸质记录，提高了车辆轮对的静态检测信息化水平，不仅可以避免将纸质记录录入数据库时可能带来的错误，且可以提高相关工作人员的工作效率。

在一个实施例中，车辆轮对信息采集工具还包括无线通信模块，处理器通过无线通信模块与外部主机连接，无线通信模块广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中；它具有通信功能，支持GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)和短消息双通道传输数据，支持多中心数据通信；采集功能，采集串口设备数据，如串口仪表、采集器、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)等；远程管理功能，支持远程参数设置、程序升级。具体的，无线通信模块为ZigBee无线通信模块。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。

在一个实施例中，车辆轮对信息采集工具还包括显示设备，显示设备与处理器连接，显示设备，也可以称为显示器，或直接通俗的称为显示屏、荧幕等，是一种可输出图像或感触信息(例如为盲人设计的盲文显示器)的设备。车辆轮对信息采集工具还包括按键模块，按键模块与处理器连接，通过按键模块更方便相关工作人员操作。车辆轮对信息采集工具还包括电源模块，电源模块与处理器连接，具体的，电源模块可以是锂电池，为车辆轮对信息采集工具提供电源，使其正常工作。

在一个实施例中，一种车辆轮对信息采集系统，如图2所示，包括车辆轮对信息采集工具100以及接收车辆轮对信息采集工具100已采集信息的主机200，车辆轮对信息采集工具100与主机200连接。车辆轮对信息采集系统中车辆轮对信息采集工具100的数量至少为两个，沿着不同的路线对车辆轮对进行检测，提高工作效率。

上述车辆轮对信息采集系统，包括信息采集工具100以及接收信息采集工具已采集信息的主机200，信息采集工具100与主机200连接，信息采集工具100包括扫描车辆轮对预设的电子标签、获取车辆轮对的工序检测信息的射频读写器120，获取车辆轮对的图像信息的传感器160以及接收车辆轮对的工序检测信息以及图像信息的处理器140，射频读写器120以及传感器160分别与处理器140连接，处理器140与主机200连接，该车辆轮对信息采集系统，以电子标签代替纸质记录，提高了车辆轮对的静态检测信息化水平，不仅可以避免将纸质记录录入数据库时可能带来的错误，且可以提高相关工作人员的工作效率。

在一个实施例中，车辆轮对信息采集系统，如图3所示，包括信息管理系统、ZigBee无线传输网络以及车辆轮对信息采集工具三个部分；ZigBee无线传输网络包括协调器、路由器以及终端节点，如图4所示；车辆轮对信息采集工具包括ZigBee无线传感节点、ARM9处理器、RFID读写器、按键、LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、CCD图像传感器，如图5所示。

车辆轮对信息采集系统中取代传统纸质记录车辆轮对检测信息采用RFID技术，射频识别是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(无源标签或被动标签)，或者由标签主动发送某一频率的信号(有源标签或主动标签)，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。车辆轮对信息采集系统使用无源标签完成车辆轮对检测信息存储与识别。

具体的，车辆轮对信息采集系统的运行过程，首先依次打开ZigBee网络中协调器、路由器、终端节点，建立ZigBee无线传感网络；然后开启电脑，运行信息管理系统，确认与ZigjBee网络连接成功，等待来自ZigBee网络的数据；再打开车辆轮对信息采集工具，采集车辆轮对检修信息，向ZigBee无线网络发送数据。ZigBee无线传感网络选用C51RF-2430组件，其硬件芯片使用CC2430，能够提供高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHz波段应用对低成本及低功耗的要求，在单个芯片上整合了ZigBee射频前端、内存和微控制器，提供了ZigBee2006协议栈及嵌入式操作系统API(Application Programming Interface，应用程序编程接口)接口，通过编译配置，能在同一硬件基础上编译出协调器、路由器和终端节点，通过修改协调器的应用程序层代码就可以将其终端节点信息传送给信息管理系统，使信息管理系统与车辆轮对信息采集工具进行数据通讯，路由器在此做中继作用。在有障碍时三者之间的有效通信距离为30多米，在无障碍时可达70多米，具体布局可根据车辆轮对检修的具体环境进行设置。

机车车辆轮对检修信息管理系统与车辆轮对信息采集工具在应用层预先加载有通信协议，如图6所示，包头标志与包尾标志可采用特殊符号如“*”、“#”表示，可区分256种信息类型，每个消息内容有2²⁴状态信息，可根据实际需求对信息内容进行再编码，信息管理系统根据这些信息状态，定义对应的管理信息内容，车辆轮对检测信息由车辆轮对每道检修人员使用车辆轮对信息采集工具生成或其它专用检测工具完成，通过车辆轮对信息采集工具输入系统。便携式车辆轮对信息采集工具的采集原理：被检修车辆轮对贴上无源标签，利用便携式车辆轮对信息采集工具中RFID读写器可以实现对无源标签信息的读写，每道工序轮对检修人员可以实时将检修写入到无源标签，完成所有工序检测后，便可以通过对无源标签的知晓整个轮对的信息，携式车辆轮对信息采集工具通过无线传感网络ZigBee传送到信息管理系统。其次，便携式车辆轮对信息采集工具可以利用CCD图像传感器实现图像处理，如车轮轮缘基于图像处理轮廓跟踪提，包括边缘检测、图像二值化、数学形态学处理等，然后对处理好的图像进行轮廓计算，计算车轮轮缘厚度，同理还可以计算出轮座直径、车轴直径、车轮直径、轮惘内侧内径等信息。

车辆轮对信息采集系统收集信息的工作过程：在建立ZigBee无线传感网络后，打开电脑，初始化信息管理系统，由其通过ZigBee网络的协调器监听无线传感网络发过来的数据，若收到新的信息，则根据图6的格式及信息管理系统与便携式车辆轮对信息采集工具之间定义的信息库进行解码，再根据解码的信息进行数据处理。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。