一种轨道机车通风冷却系统风量监测装置的制作方法

本实用新型涉及机车技术领域，更具体地说，特别涉及一种轨道机车通风冷却系统风量监测装置。

背景技术：

机车复合油水冷却塔冷却塔是采用集成式布局设计，通过对和谐机车冷却系统的风循环冷却的结构特点分析，和谐机车冷却塔风循环冷却是通过复合冷却风机组内的通风机从车顶吸入冷却空气，先进入通风机经过导径风道与过滤板后进入复合冷却器，先冷却复合冷却器上层牵引变流器的冷却水，然后冷却下层的主变压器的冷却油，最后将冷却系统中的热空气从机车车底排出，这样形成风循环冷却回路，达到冷却的目的。由于风循环冷却需要定量的空气进入，风循环冷却时空气从车顶吸入会带入大量粉尘及其它空气中的杂物，经过长期应用堵塞冷却系统中散热板造成风量减小，给机车冷却系统无法提供足够的冷却空气，最后导致冷却系统内部温度升高造成机车应用故障。虽然机车冷却塔自身有温度检测，但由于温度上升与冷却风机风量减弱都有时间过程，可能在机车出库时没有出现热量超温，但由于散热芯体的散热率不足造成主变压器及变流器超过设定温度，最终导致机车没有动力输出，机车在运行途中发生事故。机车复合油水冷却塔由于是密闭结构,对冷却塔内的的风速监测、温度监测极为不便,维护人员不对及时准确的掌握冷却塔内的工作状态,为冷却塔的及时维护造成很多不便。

本系统采用模块化设计，可对机车的牵引电机通风冷却系统、机械间通风系统、辅变冷却系统进行风量有监测。

通过本装置对机车复合油水冷却塔的全面监测的应用，为冷却系统的维护提供了参考，同时减少冷却系统的故障，大大提高了复合冷却塔的使用寿命，同时也大大的提高了机车的使用效率；填补了我国机车复合油水冷却塔冷却系统全方位监测的空白。

同时对牵引电机通风冷却系统、机械间通风系统、辅变冷却系统的风量监测，减轻了地面维护人员对这些风道的清整工作，保证了各设备的最佳工作状态。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种轨道机车通风冷却系统风量监测装置,以克服现有机车无法监测通风量的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种轨道机车通风冷却系统风量监测装置，包括数据采集盒模块、机车电源和显示屏模块，所述数据采集盒模块与显示屏模块连接，所述显示屏还与机车电源排子端连接。

进一步地，所述显示屏模块包括电源转换电路单元一、复位电路单元、显示驱动电路单元、采集盒电源接口电路单元、CPU微处理器一、数据存储电路单元、报警电路单元、U盘读写电路单元结和通信电路单元，所述电源转换电路单元、复位电路单元、显示驱动电路单元、采集盒电源接口电路单元、CPU微处理器一、数据存储电路单元、报警电路单元、U盘读写电路单元结和通信电路单元一均与CPU微处理器一连接；

所述CPU微处理器一中设有CPU微处理器电路；

所述电源转换电路单元一通过电源转换电路与CPU微处理器一中的CPU微处理器电路连接；

所述复位电路单元通过复位电路与CPU微处理器一中的CPU微处理器电路连接；

所述显示驱动电路单元通过显示驱动电路与CPU微处理器一中的CPU微处理器电路连接；

所述采集盒电源接口电路单元通过采集盒电源接口电路与CPU微处理器一中的CPU微处理器电路连接；

所述数据存储电路单元通过数据存储电路与CPU微处理器一中的CPU微处理器电路连接；

所述报警电路单元通过报警电路与CPU微处理器一中的CPU微处理器电路连接；

所述U盘读写电路单元通过U盘读写电路与CPU微处理器一中的CPU微处理器电路连接；

所述通信电路单元一通过通信电路与CPU微处理器一中的CPU微处理器电路连接；

所述数据采集盒模块包括CPU微处理器二、若干风速传感器、若干电流互感器、若干温度传感器、通信电路单元二和电源转换电路单元二，所述通信电路单元二中设有通信电路，所述电源转换电路单元二中设有电源转换电路，所述CPU微处理器二中设有CPU微处理器电路；

所述风速传感器通过风速传感器接口、风速传感器接口电路与CPU微处理器二连接，所述风速传感器接口电路与CPU微处理器电路连接；

所述电流互感器通过风速传感器接口、电流互感器接口电路与CPU微处理器二连接，所述电流互感器接口电路与CPU微处理器电路连接；

所述温度传感器通过温度传感器接口、温度传感器接口电路与CPU微处理器二连接，所述温度传感器接口电路与CPU微处理器电路连接。

更进一步地，所述显示屏模块与数据采集盒模块之间采用RS-485通信电路总线进行数据通信，所述风速传感器、电流互感器和温度传感器均采用无源技术，所述数据采集盒模块由显示屏模块内部提供电源，所述风速传感器、电流互感器和温度传感器用于实时对轨道机车通信冷却出风口风量的监测且通过AD转换技术实理风量的数据量化，预防轨道机车使用中因风量不足引起的运行事故。

进一步地，所述机车电源采用机车DC110V电源。

进一步地，所述电源转换电路采用DC/DC电源转换电路。

进一步地，所述通信电路单元采用RS-485通信电路。

更进一步地，所述采集盒电源接口电路单元通过采集盒电源接口、采集盒电源接口电路、电源转换电路与电源转换电路单元二连接；所述通信电路单元一通过通信电路与通信电路单元二连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型可以预防轨道机车各通风冷却设备在运行中因进风口堵塞导致的出风量不足引起的机车运行事故，通过对通风冷却设备出风口的风量实时监测，使用AD转换技术对风量进行数据量化并显示与报警提示，可为机车乘务员实时掌握机车重要部件的散热情况，并根据散热情况采取相应的应急处理措施，为通风冷却设备由定期维护转为以设备运行状态的维护方式，提高了机车上的通风冷却设备的使用寿命，同时减轻了地面维护人员的工作量。

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是本实用新型轨道机车通风冷却系统风量监测装置的原理框架图。

图2是本实用新型轨道机车通风冷却系统风量监测装置中显示屏电源转换单元的电路图。

图3是本实用新型轨道机车通风冷却系统风量监测装置中显示屏数据记录下载单元的电路图。

图4是本实用新型轨道机车通风冷却系统风量监测装置中显示屏微处理器单元的电路图。

图5是本实用新型轨道机车通风冷却系统风量监测装置中显示RS-485通信接口的电路图。

图6是本实用新型轨道机车通风冷却系统风量监测装置中显示屏声光提示驱动单元的电路图。

图7是本实用新型轨道机车通风冷却系统风量监测装置中显示屏复位电路单元的电路图。

图8是本实用新型轨道机车通风冷却系统风量监测装置中数据采集盒电源转换单元的电路图。

图9是本实用新型轨道机车通风冷却系统风量监测装置中数据采集盒传感器接口单元的电路图。

图10是本实用新型轨道机车通风冷却系统风量监测装置中数据采集盒RS-485通信单元的电路图。

图11是本实用新型轨道机车通风冷却系统风量监测装置中数据采集盒微处理器的电路图。

附图中：1.显示屏模块，2.数据采集盒模块，10.CPU微处理器一，20.复位电路单元，30.通信电路单元一，40.显示驱动电路单元，50.报警电路单元，60.U盘读写电路模块，70.电源转换电路单元一，80.采集盒电源接口电路单元，100.电源转换电路单元二，110.通信电路单元二，130.CPU微处理器二，140.风速传感器接口电路，150.温度传感器接口电路，160.电流互感器接口电路，170.风速传感器，180.风速传感器，190.温度传感器，200.温度传感器，210.电流互感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本实用新型所述装置采用机车DC110V电源供电，将机车DC110V电源通过电源转换电路转变为DC12V电压给显示屏模块1与数据采集盒模块2进行供电。

提供一种轨道机车通风冷却系统风量监测装置，包括数据采集盒模块2、机车电源和显示屏模块1，所述数据采集盒模块2与显示屏模块1连接，所述显示屏模块1还与机车电源排子端连接。

作为上述实施方式的改进，所述显示屏模块1包括电源转换电路单元一70、复位电路单元20、显示驱动电路单元40、采集盒电源接口电路单元80、CPU微处理器一10、数据存储电路单元90、报警电路单元50、U盘读写电路单元60和通信电路单元一30，所述电源转换电路单元一100、复位电路单元20、显示驱动电路单元40、采集盒电源接口电路单元80、CPU微处理器一10、数据存储电路单元90、报警电路单元50、U盘读写电路单元60结和通信电路单元一30均与CPU微处理器一10连接；

所述CPU微处理器一10中设有CPU微处理器电路；

所述电源转换电路单元一70通过电源转换电路与CPU微处理器一10中的CPU微处理器电路连接；

所述复位电路单元20通过复位电路与CPU微处理器一10中的CPU微处理器电路连接；

所述显示驱动电路单元40通过显示驱动电路单元40与CPU微处理器一10中的CPU微处理器电路连接；

所述采集盒电源接口电路单元80通过采集盒电源接口电路单元80与CPU微处理器一10中的CPU微处理器电路连接；

所述数据存储电路单元90通过数据存储电路单元90与CPU微处理器一10中的CPU微处理器电路连接；

所述报警电路单元50通过报警电路单元50与CPU微处理器一10中的CPU微处理器电路连接；

所述U盘读写电路单元60通过U盘读写电路单元60与CPU微处理器一10中的CPU微处理器电路连接；

所述通信电路单元一30通过通信电路与CPU微处理器一10中的CPU微处理器电路连接；

所述数据采集盒模块2包括CPU微处理器二130、若干风速传感器170、若干电流互感器210、若干温度传感器190、通信电路单元二110和电源转换电路单元二100，所述通信电路单元二110中设有通信电路，所述电源转换电路单元二100中设有电源转换电路，所述CPU微处理器二130中设有CPU微处理器电路；

所述风速传感器170通过风速传感器170接口、风速传感器接口电路140与CPU微处理器二130连接，所述风速传感器接口电路140与CPU微处理器电路连接；

所述电流互感器210通过风速传感器170接口、电流互感器接口电路160与CPU微处理器二130连接，所述电流互感器接口电路160与CPU微处理器电路连接；

所述温度传感器190通过温度传感器190接口、温度传感器接口电路150与CPU微处理器二130连接，所述温度传感器接口电路150与CPU微处理器电路连接。

作为上述实施方式的改进，所述显示屏模块1与数据采集盒模块2之间采用RS-485通信电路总线进行数据通信，所述风速传感器170、电流互感器210和温度传感器190均采用无源技术，所述数据采集盒模块2由显示屏模块1内部提供电源，所述风速传感器170、电流互感器210和温度传感器190用于实时对轨道机车通信冷却出风口风量的监测且通过AD转换技术实理风量的数据量化，预防轨道机车使用中因风量不足引起的运行事故。

作为上述实施方式的改进，所述机车电源采用机车DC110V电源。

作为上述实施方式的改进，所述电源转换电路采用DC/DC电源转换电路。

作为上述实施方式的改进，所述通信电路单元采用RS-485通信电路。

作为上述实施方式的改进，所述采集盒电源接口电路单元80通过采集盒电源接口、采集盒电源接口电路、电源转换电路与电源转换电路单元二100连接；所述通信电路单元一30通过通信电路与通信电路单元二110连接。

本实用新型所述轨道机车通风冷却系统风量监测装置可以预防轨道机车各通风冷却设备在运行中因进风口堵塞导致的出风量不足引起的机车运行事故，通过对通风冷却设备出风口的风量实时监测，使用AD转换技术对风量进行数据量化并显示与报警提示，可为机车乘务员实时掌握机车重要部分的散热情况，并根据散热情况采取相应的应急处理措施，为通风冷却设备由定期维护转为以设备运行状态的维护方式，提高了机车上的通风冷却设备的使用寿命，同时减轻了地面维护人员的工作量。

本实用新型所述轨道机车通风冷却系统风量监测装置中的显示屏模块1提供友好的人机操作界面，具有自我诊断功能，主要用于各传感器参数的显示，并能根据设定的风量报警阀值进行声音报警提示。同时本系统在机车实际运用中可根据机务段的要求可对风量报警阀值进行设定，操作显示屏界面上相应的各功能按钮也可实现车型的选择，可对车号、时间、季节模块等参数据修改，并操作“数据转储”功能按钮可对报警记录的数据使用U盘下载。

本装置所有风速传感器170、电流互感器210、温度传感器190采用无源技术，不需要装置额外供电即可正常工作，本装置的数据采集盒主要完成对各传感器的模拟电压信号进行数据量化，通过RS-485通信电路总线将量化的数据发送到显示屏模块1中。

本实用新型的系统原理为：显示屏模块1采用机车DC110V电源，经显示屏模块1内部的DC/DC转换器中的电源转换电路单元一70中的DC/DC电源转换电路输出DC12V作为装置的工作电压，显示屏模块1采用32位的CPU作为控制芯片，通过内置的各种数据计算程序和检测程序对传感器参数进行计算，通过图、文方式实时显示风速传感器170、电流互感器210、温度传感器190的数据，当风速传感器170检测到的风速值低于报警阀值时，则发出“嘀”、“嘀”的报警音进行提示，并将报警的风速传感器170位置进行记录，通过U盘读写电路单元60插入U盘可对报警数据进行下载分析。

数据采集盒模块2由显示屏模块1提供DC12V电压作为工作电源，主对针对风速传感器170、电流互感器210及温度传感器190进行AD转换，将采集到的模拟电压信号转换成数字信号，通过内置的CPU运算程序进行处理，并将处理的数据信息通过RS-485通信电路总线传送到显示屏模块1进行显示。

参阅图2所示，为电源转换电路单元一70的电路图，其原理为：将机车电源排子端上的DC110V变换为DC12V的工作电压，采用现有的隔离技术保证了本实用新型所述装置发生故障的情况下不影响机车其它使用DC110V的设备工作。

参阅图3所示，为数据记录下载单元的电路图，通过内置的U盘读写电路单元60自动检测U盘的插入，操作显示屏上的“数据下载”按钮可对报警数据进行下载保存。

参阅图4所示，为显示屏模块1中CPU微处理器一10的电路图，内置的各种运算程序、控制程序、串口通信程序，通过串口通信程序接收数据采集盒的数据，经运算程序对数据进行计算处理，控制显示屏对数据的显示，并驱动报警单元进行报警提示。

参阅图5所示，为RS-485通信电电路接口的电路图，其原理为：采用19.2KBPS的通信波特率完成显示屏与数据采集盒的数据交换。

参阅图6所示，为显示屏模块1声显示驱动电路单元40的电路图，主要由CPU驱动三极管，使蜂鸣器发出“嘀”、“滴”的报警音。

参阅图7所示，为显示屏模块1中复位电路单元20的电路图，其原理为：当装置上电时防止CPU微处理器进入不正常状态，由该电路发出低电平使CPU复位。

参阅图8所示，将显示屏提供的DC12V电压转换为DC5V工作电压，为数据采集盒的CPU微处理器提供正确的工作电压。

参阅图9所示，为数据采集盒模块2中各传感器接口单元的电路图，其原理为：通过前置的处理电路将各传感器的模拟信号输入CPU微处理器相应的端口上。

参阅图10所示，为数据采集盒RS-485通信电路单元的电路图，其原理为：采用19.2KBPS的通信波特率完成显示屏与数据采集盒的数据交换。

参阅图11所示，为数据采集盒模块2中CPU微处理器二130的电路图，其原理为：内置的各种运算程序、AD转换程序、串口通信程序，使用AD转换程序将各传感器的模拟电压信号进行数据量化，通过串口通信程序接收显示屏的请求数据，然后将AD转换的数据回传到显示屏中。

本实用新型的轨道机车通风冷却系统风量监测装置采用现代微电子技术及传感器技术研制而成，采用机车的DC110V电源作为本系统的工作电压，通过内置的电源转换单元实现高、低电压的变换。通过对各种状态进行辨别驱动相应的单元电路进行工作；对接收到的数据进行计算处理，当风速值低于报警阀值后驱动报警电路进行声音提示。

风速传感器170采用80mmx80mmx25mm的ABS材质一体注塑成型外壳，扇叶使ABS材质一体注塑成型，具备防水、防腐蚀，风量作用于传感器扇叶上形成自转产生电流，风速传感器170内置放大器对信号进行放大并转换成电压信号。

本实用新型的一种轨道机车通风冷却系统风量监测装置，包括：显示屏木块内包括有CPU微处理器电路一、复位电路单元20、RS-485通信电路单元一30、显示驱动电路单元40、报警电路单元50、U盘读写电路单元60、DC/DC电源转换电路单元一70、采集盒电源接口电路单元80、数据存储电路单元90。

所述数据采集盒模块2包括有CPU微处理器二130、DC/DC电源转换电路单元二100、RS-485通信电路单元二110、风速传感器接口电路140、温度传感器接口电路150、电流互感器接口电路160、风速传感器170、温度传感器190、电流互感器210。

本实用新型的轨道机车通风冷却系统风量监测装置，使用风速传感器170、温度传感器190实时检测通风冷却设备出风口的风量及温度及电流互感器210检测电机电流大小来判断风机转动的速度，通过数据采集盒的CPU处理器电路实时进行AD转换，将各传感器的模拟电压信号转换为数字信号，并通过RS-485通信电路单元二110和RS-485通信电路单元一30实现数据的传输交换，在显示屏模块1的微CPU处理器一中的电路内置的各种控制程序进行数据处理与显示，并驱动报警电路单元50进行声音报警提示，使用数据存储电路单元90对报警数据进行记录，可通过U盘读写电路单元60将报警数据转存在U盘中。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

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。

本实用新型的系统技术参数为：

本装置适用于HXD1、HXD1B、HXD1C、HXD1D、HXD3C、HXD3D、HXD2、HXD2B、铁道部八轴车、神华八轴车、神华十二轴车、160KM机车。

工作电源：66—166V/DC

工作电压：DC12V/1A

显示屏：TFT电容触摸屏

报警声：≥80Db

检测风速范围：1m/s----15m/s

检测温度范围：-20℃---80℃

电流检测范围：10-50A

工作温度：-20℃---85℃

储放环境：温度10℃---35℃，湿度≤55％

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本实用新型的权利要求所描述的保护范围，都应当在本实用新型的保护范围之内。