一种基于光电传输的列车设备机柜监测方法与流程

文档序号:26013039发布日期:2021-07-23 21:34阅读:95来源:国知局
一种基于光电传输的列车设备机柜监测方法与流程

本发明属于列车技术领域,特别涉及一种基于光电传输的列车设备机柜监测方法。



背景技术:

随着轨道交通装备的不断发展,系统信息化已经是大势所趋,列控设备的智能监测和敏捷运维随之被提到重要的位置上,可以极大提升设备的运行可靠性,减少维修维护成本。而其技术和数据分析基础就是单设备的监测数据的实时上传。

目前绝大多数设计有控制器的板卡都具有或通过升级软件后具有对自身组成模块、电源模块和数据通道状态进行监测功能。现有监测数据上传方案是在新研发设备中为每块单板设计监测传输模块,监测传输模块多为专用的现场总线协议转换芯片及周边电路;并且为每套系统配备专用的记录板,进行除记录板以外的其他板卡的监控数据隔离接收、协议解析、存储等功能;因一个机柜里面有多个系统,且每个系统都有专用的记录板,目前记录板上传数据一般通过以太网,故需为每个机柜配置监测组网的交换机。既有板卡若没有设计监测数据传输模块,按照传统方法无法进行监测数据上传,数据分析终端或指挥中心也无法获得其状态监测数据。

目前列控设备的监测现状是,每个机笼均需配置专用的记录板卡,并使用专用的监测通道接收机笼即机柜的一层内每块板卡上传的监控数据,由于数据量较大,且每个通道都需进行隔离(监测设备不能影响正常设备)。故每套系统中记录板均为最复杂、最昂贵的。而且,只有配备了记录通道硬件的板卡才能上报记录数据,大量的既有板卡因为没有升级硬件,无法进行监测数据上传;而对于获取监测记录数据的方法,目前仅仅是专人定期使用u盘从记录板上读取监测数据,此种方法无法获得实时数据;或者使用专用交换机进行组网向指挥中心上报,此种方法组网比较复杂,且需要增加很多交换设备。尽管近年一些设备尝试使用wifi等传统无线方式,但由于列控设备均设有emi屏蔽防护的,传统无线方式效果并不好,若增大发射功率,则会影响整个设备的运行,导致设备无法通过相关emi认证实验。



技术实现要素:

针对上述问题,本发明提供了一种基于光电传输的列车设备机柜监测方法,在无需对传统面板进行任何改造并无需对板卡硬件重新设计的前提下完成光电式高速率通信传输,使硬件板卡实时上报运行监测信息,完成对硬件板卡的敏捷运维。

本发明的一种基于光电传输的列车设备机柜监测方法,包括:

在列车设备机柜的横排板卡上设置板载数据发送端,在列车设备机柜的柜门上设置监测数据接收端,所述监测数据接收端用于以光电传输方式接收板载数据发送端所发送的数据。

优选地,所述机柜每层横排的多个板卡对应一个监测数据接收端;所述监测数据接收端由数据接收端和数据传输单元组成;其中数据接收端包含红外接收器和红外发光器;

所述板载数据发送端由红外发光管和接收器组成。

优选地,每个红外接收器上下均设置遮光板。

优选地,同一时刻只有一个板卡发送数据,采用应答式数据接收,即由数据接收端的红外发光管发出发送命令,对应的板卡响应命令,并进行数据上传;每个板卡具有唯一的板卡号,由于接收器发送一个板卡的板卡号,保证只有对应板卡号的板卡发送监测信息;接收端采用轮询的方式发送同一排板卡的板卡号,接收到自己板卡号的板卡上传发送监测维护信息,发送完后再发送一帧结束标志,接收端接收到结束帧后,开始发送下一块板卡的板卡号。

优选地,每个机柜设置一个所述数据传输单元,通过现场总线与单个或多个数据接收端连接,负责接收各板卡上传至接收端的监测数据,进行数据存储和处理,并通过以太网统一上报至监测终端或者指挥中心。

优选地,所述监测数据接收端采用双向接收器,通过监测柜门合页的开关角度,选择正面接收器还是侧面接收器;

当机柜门关闭时,使用正面接收器,当检测到机柜门打开时,关闭正面接收器,打开侧面接收器完成接收器的切换;

若切换过程中恰好有板卡正在发送数据,则先丢弃所发送的数据,直到接收器切换完成后,接收端重新发送该板卡的板卡号,由该板卡重新上报监测信息。

本发明相对于现有技术具备以下优点:

1.低成本、结构简单。光电传输整套设备只需要发光管和接收器,结构简单可靠性高,成本不足传统方法的5%;

2.配置、改造方便。无需单独设计接口部分的硬件电路,也无需进行结构调整。目前列控板卡前面板均设置有led灯,大部分板卡有预留灯位。只需将其中发光二极管替换为红外二极管即可,封装、电路、结构均可兼容;

3.无需在机柜内部另外配置交换机,每个机柜可集中上传监测数据;

4.光电传输没有任何电磁干扰,对整个机柜和机械室电磁环境没有任何影响;

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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示出了根据本发明的监测数据接收端的内部结构示意图;

图2示出了根据本发明的基于光电传输的列车设备机柜具体配置的示意图。

图3示出了根据本发明的基于光电传输的列车设备机柜柜门的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。

传统铁路设备部分板卡是没有板卡运行信息、故障信息传输功能的,板卡的运行信息只能通过面板上面的指示灯进行显示,想要获取板卡状态只能通过人员巡检获得,即使现在可以加装巡检机器人通过摄像头识别,但是获取信息传输量依然很小。

本发明在无需对传统面板进行任何改造,和无需对板卡硬件重新设计增加监测传输接口的基础上,完成传输速率较高的光电式通信,使硬件板卡可以实时上报板卡详细的运行信息,完成对硬件板卡的敏捷运维。

本发明的具体实施例提供了一种基于光电传输的列车设备机柜监测方法,在机柜柜门上设置监测数据接收端,机柜每层横排的多个板卡对应一个监测数据接收端。所述监测数据接收端由数据接收端和数据传输单元组成。其中数据接收端包含红外接收器和红外发光器,红外接收器用于接收板卡发送的数据。

由于红外线接收范围较广,为防止相邻两层红外光传输和接收串扰,所以每个接收器上下均设置遮光板,其示意图如图1所示。

由于机柜每层中一排板卡对应一个监测数据接收端(即一个接收端与机笼的多块板卡呈现一对多的关系),同一时刻只能有一个板卡发送数据,所以采用应答式数据接收,即由数据接收端的红外发光管发出发送命令,对应板卡响应命令,并进行数据上传。在实施过程中,板卡具有唯一的板卡号。接收器发送一个板卡的板卡号,保证只有对应板卡号的板卡发送监测信息。接收端采用轮询的方式发送同一排板卡的板卡号,接收到自己板卡号的板卡上传发送监测维护信息,发送完后再发送一帧结束标志,接收端接收到结束帧后,开始发送下一块板卡的板卡号。

优选地,考虑机柜开门和关门的两种场景,采用双向接收器,通过监测柜门合页的角度,选择正面接收器还是侧面接收器。具体而言,接收端通过检测机柜门的开关角度,当机柜门关闭时,使用正面接收器,当检测到机柜门打开时,关闭正面接收器,打开侧面接收器完成接收器的切换,若切换过程中恰好有板卡正在发送数据,则先将所发送的数据作废,直到接收器切换完成后,接收端将重新发送该板卡的板卡号,由该板卡重新上报监测信息。

每个机柜设置一个所述数据传输单元,通过现场总线(如can总线)与单个或多个数据接收端连接,负责接收各板卡上传至接收端的监测数据,进行数据存储和处理,并通过以太网统一上报至监测终端或者指挥中心。

在机柜的横排板卡上设置板载数据发送端,所述板载数据发送端由红外发光管(tsal6100)和接收器(tsop18356)组成,其外形、使用方法、pcb封装均与普通led发光管无太大差别。方便进行板卡功能升级,成本极低,可靠性极高。

所述红外发光管的发光波长为940nm,传输距离10m以上,在阳光直射环境下仍可达到5m以上,接收面积大,柜门开关状态均可以进行通信(机柜柜门无法打开超过90°,且正常运行为关闭状态)发送数据波特率可达9600k/bps,完全满足监测数据传输的要求。具体配置如图2和图3所示。

具体地,本发明通过简单地将需要增加红外传输功能的传统板卡上的若干个led灯更换为红外发送灯和接收灯(分别为上述红外发光管和接收器),无需单独设计接口部分的硬件电路,也无需进行结构调整。

板卡传输的信息帧中包含自身的板卡号和crc校验码,不同排板卡的板卡号不同,每一排板卡只能接收到同一排的板卡号,而且当整体crc校验码不一致时,将信息帧丢弃。另外,若接收端接收到错误校验码的次数超过预先设定的阈值,则发出报警信号。

可以看出,本发明的光电传输的列车设备机柜监测方法涉及的结构更简单,可靠性高,无需配置交换机、数据接口芯片等设备,成本低,能够适应铁路设备插卡式机笼安装板卡多、机柜空间小的特点,由于完全布置在机柜内部,故对整体环境无影响。铁路设备对电磁兼容要求是严格的,而本发明相较于传统无线传输,采用的光传输没有电磁兼容的问题,辐射极低。现场既有板卡升级改造容易。同时光传输路径无法被传统设备截获,提高了保密性。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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