用于列车远程数据监控的车地无线数据传输设备的制作方法

1.本实用新型涉及列车车地无线数据传输技术领域，更具体地，涉及用于列车远程数据监控的车地无线数据传输设备。


背景技术：

2.列车车地无线数据传输技术是主要功能是将列车车载子系统的关键故障及状态数据通过3g/4g无线通信技术发送至地面远程服务器，以帮助地面系统完成对车辆状态的实时监控及数据分析，极大的方便了车辆的检修与维护，是列车系统的重要组成部分。
3.当前列车车地无线数据传输设备(以下简称wtd)的形式多为以板卡的形式集成在列车控制管理系统(以下简称tms)的机箱中，体积较大，安装位置无法灵活变动，tms正常运行时会与各车载子系统(空调系统、车门系统、照明系统、轴温系统、火灾报警系统、牵引制动系统等子系统)进行周期通信以获取各子系统的故障及状态数据，这些故障及状态数据中的一部分被通过机箱内部的通信线传输至tms中的wtd模块，wtd模块再将数据发送至远程服务器。
4.但是目前这种集成的形式有一些不足之处，列车子系统与tms交互的数据中仅包含一些会影响到车辆运营安全的关键状态及故障信息，大量的次要的状态及故障数据仍被存储在各子系统本地，无法经由tms传输至远程服务器；还有一点是并非所有的车载子系统都连接到了tms，因此那些没有连接到tms的子系统的故障及状态数据将永远不会被传输至远程服务器。
5.目前这种集成的形式目前普遍存在于国内高铁、动车列车组内，考虑到tms 主要功能是周期获取各子系统的故障及状态数据，综合处理以保证车辆正常运行，但随着列车子系统功能的越来越完善，需要传输的数据量会越来越大，车地传输的功能集成到tms中无疑增加了tms的处理负担，严重时会影响tms的正常运行，可能导致tms对车辆控制响应不及时等严重后果，而且受tms内部通信线速率的限制，tms对外的车地无线数据的最大传输速率也慢慢无法满足当前的数据量。
6.而且目前一些老式客车、地铁车辆由于早期设计问题，并未集成在tms中集成无线数据传输设备，但为了管理维护的便利，这部分列车需要于tms之外升级改造加装无线数据传输设备，以具备车辆远程数据监控的能力，因为设计一款独立于tms之外，可以获取任意车载子系统数据的小体积、高速率无线数据传输设备非常有必要。


技术实现要素：

7.为解决现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种用于列车远程数据监控的车地无线数据传输设备，通过监听列车控制管理系统与列车子系统之间的通信，获取列车故障与状态数据，并将数据通过4g通信模块实时发送至远程服务器。
8.本实用新型采用如下的技术方案。
9.用于列车远程数据监控的车地无线数据传输设备包括：主板、接口板；
10.主板上的主mcu模块与接口板上的从mcu模块之间通过rs485总线连接，实现数据交互；
11.外部直流电源输入到主板，经过主板上的隔离稳压电源模块稳压后，输出第一直流电压和第二直流电压，分别向主板、接口板上的模块供电。
12.优选地，主板包括：4g通信模块、gps全球定位模块、u盘隔离转换模块、 usb隔离通信模块；
13.接口板包括：fsk隔离通信模块、第一rs485隔离通信模块、第二rs485 隔离通信模块、rs232隔离通信模块、mvb通信模块、以太网通信模块。
14.优选地，
15.主板还包括：第一eeprom存储模块、sd卡存储模块；
16.接口板还包括：第二eeprom存储模块。
17.优选地，
18.隔离稳压电源模块输出的第一直流电压为12v；其中，
19.第一直流电压经12v隔离电源模块向4g通信模块供电；
20.第一直流电压经第一5v隔离电源模块向gps全球定位模块供电；第一直流电压经第二5v隔离电源模块向u盘隔离转换模块供电；第一直流电压经第三5v隔离电源模块向usb隔离通信模块供电；第一直流电压经第四5v隔离电源模块向第一rs485隔离通信模块供电；第一直流电压经第五5v隔离电源模块向第二rs485隔离通信模块供电；第一直流电压经第六5v隔离电源模块向rs232 隔离通信模块；
21.第一直流电压直接向fsk隔离通信模块供电。
22.优选地，
23.隔离稳压电源模块输出的第二直流电压为3.3v；其中，
24.第二直流电压分别向主mcu模块、从mcu模块、第一eeprom存储模块、sd卡存储模块、第二eeprom存储模块供电、mvb通信模块、以太网通信模块直接供电。
25.优选地，无线数据传输设备的多个相互独立的对外接口包括：一路以太网接口、一路mvb接口、两路rs485接口、一路rs232接口和一路fsk接口；
26.优选地，
27.无线数据传输设备的机壳采用铝型材，机壳边侧布置4个定位孔用于安装，机壳右边侧中间位置设置了接地螺钉。
28.主板还包括16个led灯，用于指示设备的工作状态。
29.本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，所有接口模块的通信、电源对外均隔离，有效保护设备内部电路，且当任意接口损坏时，由于各接口电源、通信均隔离，因此不会影响到其余接口正常工作，有效增强了设备稳定性；所有接口均设置有tvs管，有效防止外部干扰对接口干扰；设备采用主板与接口板组合的方式，二者软件硬件均独立，可根据不同的应用场景选择不同的接口板卡，使得设备得使用更为灵活。
附图说明
30.图1为本实用新型的用于列车远程数据监控的车地无线数据传输设备的电气原理图。
具体实施方式
31.下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。
32.如图1，用于列车远程数据监控的车地无线数据传输设备包括：主板、接口板；
33.主板上的主mcu模块与接口板上的从mcu模块之间通过rs485总线连接，实现数据交互。
34.本优选实施例中，设备内部采用上下两层板卡的设计，下层板卡为主板，上层板卡为接口板，主板与接口板间通过rs485总线连接交互数据。
35.外部直流电源输入到主板，经过主板上的隔离稳压电源模块稳压后，输出第一直流电压和第二直流电压，分别向主板、接口板上的模块供电。
36.本优选实施例中，设备供电采用宽电压范围供电，电压范围为dc40～160v，同时设备功率较小，额定功率仅为15w，正常工作时功率约为5w，安装到列车后不会特别加重列车供电系统的负担。
37.具体地，主板包括：4g通信模块、gps全球定位模块、u盘隔离转换模块、 usb隔离通信模块；
38.接口板包括：fsk隔离通信模块、第一rs485隔离通信模块、第二rs485 隔离通信模块、rs232隔离通信模块、mvb通信模块、以太网通信模块。
39.具体地，
40.4g通信模块，最大通信速率可达50(up)/150(dl)mbps，工作时连接外部4g 天线收发数据，支持tcp/udp等多种通信协议，设备通过此模块将数据传输至远程服务器，同时该4g通信模块接口可用于升级设备程序，设备连接至远程服务器后，服务器可通过预设的通信协议将需要升级的程序固件通过4g网络远程发送至设备本地，设备接收到该指令后会对程序文件进行校验，然后启动对自身程序固件的更新，从而实现设备的远程在线程序升级，极大的方便了设备的程序升级工作。
41.主板上设有gps全球定位模块，工作时连接外部gps天线接收卫星定位数据，设备可通过此模块获取列车位置信息、速度信息、海拔高度信息并将这些数据实时传输至远程服务器，远程服务器可结合离线地图软件实时监控列车的位置速度等信息。
42.主板设有usb接口，该接口可用于设备的维护，数据下载，程序升级。
43.主板设有u盘接口，该接口可用与设备的数据下载，程序固件更新等，可使列车维护人员现场通过u盘便捷的对设备进行数据下载，程序升级，不用携带电脑，减少了维护人员工作量。
44.具体地，
45.主板还包括：第一eeprom存储模块、sd卡存储模块；
46.接口板还包括：第二eeprom存储模块。
47.主板及接口板上均设有eeprom存储芯片，用于存储配置信息和程序固件，设备启动时会从eeprom中读取相关配置数据以对接口速率通信方式等作配置正确启动，同时设备启动时会检查flash中程序固件是否与eeprom中备份的一致，若flash中固件不慎损坏，设备可自动从eeprom中恢复程序固件，极大的增强了设备运行的可靠性。
48.主板还设置sd卡存储模块，可用于存储设备故障数据，或在4g通信模块无法连接
远程服务器时，将监听的数据暂时存储暂sd卡中，待连接恢复稳定后再从sd卡中读取这些数据上传至远程服务器，有效避免了在列车通过隧道、山体间等没信号取与时的数据丢失问题；
49.本优选实施例中，外部dc 40～160v电源输入到主板，经过主板上的隔离稳压电源模块稳压后输出12v及3.3v直流电压供设备内部mcu及各子模块使用。
50.具体地，
51.隔离稳压电源模块输出的第一直流电压为12v；其中，
52.第一直流电压经12v隔离电源模块向4g通信模块供电；
53.第一直流电压经第一5v隔离电源模块向gps全球定位模块供电；第一直流电压经第二5v隔离电源模块向u盘隔离转换模块供电；第一直流电压经第三 5v隔离电源模块向usb隔离通信模块供电；第一直流电压经第四5v隔离电源模块向第一rs485隔离通信模块供电；第一直流电压经第五5v隔离电源模块向第二rs485隔离通信模块供电；第一直流电压经第六5v隔离电源模块向rs232 隔离通信模块；
54.第一直流电压直接向fsk隔离通信模块供电。
55.优选地，
56.隔离稳压电源模块输出的第二直流电压为3.3v；其中，
57.第二直流电压分别向主mcu模块、从mcu模块、第一eeprom存储模块、sd卡存储模块、第二eeprom存储模块供电、mvb通信模块、以太网通信模块直接供电。
58.具体地，无线数据传输设备的多个相互独立的对外接口包括：一路以太网接口、一路mvb接口、两路rs485接口、一路rs232接口和一路fsk接口。
59.本优选实施例中，无线数据传输设备的接口板卡提供多个相互独立的对外接口，这些接口可同时连接至列车网络tms或车载子系统，并在不影响原系统的情况下实现对所需数据的监听，对于各接口具体说明如下：
60.一路以太网接口：自动协商10/100mbps全双工，可连接至列车交换机网络获取tms与子系统数据；
61.一路mvb接口：可连接至列车mvb总线，监听mvb总线上的子系统数据；
62.两路rs485接口：可连接至tms与子系统间的rs485总线，监听rs485总线上的数据；
63.一路rs232接口：可连接至具备rs232接口的子系统获取子系统数据；
64.一路fsk接口；可连接至列车fsk总线，监听fsk总线上的数据。
65.本优选实施例中，无线数据传输设备的机壳采用轻便且高强度的铝型材，体积小巧，通过边侧4个定位孔安装，可独立灵活安装于列车任何部位，在右边侧中间位置设置了接地螺钉，以保证设备的电磁兼容性能。
66.主板还包括16个led灯，即图1中的led1、led2、
……
、led16，用于指示设备的工作状态，当设备发生故障时会通过相应的led灯指示，便于巡检人员在设备故障时及时发现及定位设备故障信息。
67.本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，所有接口模块的通信、电源对外均隔离，有效保护设备内部电路，且当任意接口损坏时，由于各接口电源、通信均隔离，因此不会影响到其余接口正常工作，有效增强了设备稳定性；所有接口均设置有tvs管，有效防止外部干扰对接口干扰；设备采用主板与接口板组合的方式，二者软件硬件均独立，可根据不
同的应用场景选择不同的接口板卡，使得设备得使用更为灵活。
68.本实用新型申请人结合说明书附图对本实用新型的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本实用新型的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本实用新型精神，而并非对本实用新型保护范围的限制，相反，任何基于本实用新型的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。