一种动车组安全巡检轨迹记录仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种动车组安全巡检轨迹记录仪，包括设置在壳体前端的灯头、设置在壳体内的电池仓，还包括分别与该电池仓连接的含有微处理器的主控板、LED照明模块、音频采集记录模块、有源RFID阅读模块和视频采集记录模块；LED照明模块、音频采集记录模块、有源RFID阅读模块和视频采集记录模块分别与主控板连接。具有体积较小，质量小，便于现场作业人员随身携带；作业人员在距离作业点2～3米的范围内自动读取作业点信息，设备自动记录作业人员进出作业点信息和作业时间；当作业人员进入作业区域后，该设备通过蜂鸣器和LED灯进行提示；设备采用USB通讯接口，可下载所记录文件。提高了工作效率和数据的完整与可靠性。
【专利说明】一种动车组安全巡检轨迹记录仪
【技术领域】
[0001]本实用新型基于物联网技术，具体提供一种动车组安全巡检轨迹记录仪。
【背景技术】
[0002]动车组在使用过程中必然会产生不同程度的磨损、变形，随着使用时间的延长，其技术状态会逐渐变差，使用性能下降。为保证动车组长期高速、安全、舒适运行，必须经常对动车组进行整备、检查、保养和修理。
[0003]动车组检修作业是在检修库中进行，设置3层作业平台，满足车下、车内和车顶检修检查作业的要求。
[0004]第一层设在轨面以下0.95m标高处，为基本作业平台，用于走行部及下部设施检查、维修和材料运输；第二层设在轨面以上1.25m标高处，为车内及侧墙作业平台；第三层设在轨面以上3.Sm标高处，为车顶作业平台。
[0005]目前动车组检修人员对维修库内的动车组维护主要依靠人工日常巡检，而人工日常巡检存在以下一些缺陷:1、检修人员是否按照规定检修流程进行检修；2、管理者无法得知检修人员是否巡视所有检修部位及到达检修部位的确切时间；3、无法全程记录检修人员的作业全过程；4、对检修过程中的时间点无法及时统计、查询并形成报表。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种动车组安全巡检轨迹记录仪，以达到解决目前在动车组检修作业中无法对检修人员进行作业考核及全程记录的问题。
[0007]为此，本实用新型提供了一种动车组安全巡检轨迹记录仪，包括设置在壳体前端的灯头、设置在壳体内的电池仓，还包括分别与该电池仓连接的含有微处理器的主控板、LED照明模块、音频采集记录模块、有源RFID阅读模块和视频采集记录模块；所述LED照明模块、音频采集记录模块、有源RFID阅读模块和视频采集记录模块分别与所述主控板连接。
[0008]上述电池仓设置在灯头和主控板之间。
[0009]上述电池仓的一端通过螺纹连接主控板安装部；所述主控板模块安装在主控板安装部壳体内。
[0010]上述壳体的后端设置有含充电电路的电路板，该电路板与电池仓连接以给置于该电池仓内的充电电池充电。
[0011]上述壳体上设置有与所述主控板通讯的USB接口。
[0012]上述壳体上设置有与主控板连接的蜂鸣器或喇叭。
[0013]上述LED照明模块、音频采集记录模块和视频采集记录模块均设置在灯头内。
[0014]上述含有微处理器的主控板设置在壳体内。
[0015]上述微处理器是基于Cortex M3内核的32位Arm处理器，其型号是STM32F103C8T6。
[0016]上述有源RFID阅读模块的射频芯片的型号是NRF24L01。
[0017]本实用新型的优点是:体积较小，质量小，与摄像手电融为一体，便于现场作业人员随身携带；能够防水、防尘、防油污，抗震耐摔，能够在强电磁环境中使用。作业人员在距离作业点2?3米的范围内，安全巡检轨迹记录仪会通过蜂鸣器和LED灯进行提示，并自动读取并记录作业人员进出作业点信息和作业时间，形成txt文件保存在SD卡上。此外，摄像头可以记录整个检修过程，形成视频文件并保存在SD卡上。利用USB通讯接口，可将txt文件和视频文件下载到PC机上，用于管理人员评价巡检人员的作业结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是实施例所提供的记录仪电路示意框图。
[0019]图2是实施例所提供的记录仪构成示意图。
[0020]图3是主控板安装部外形结构图。
[0021]图4是主控板安装部的横剖面图
[0022]图5是主控板安装部的纵剖面图。
[0023]图6是主控板的微处理器管脚使用示意图。
[0024]图7是有源RFID的电路示意图。
[0025]图8是Flash存储电路示意图。
[0026]图9是实时时钟电路示意图。
[0027]图10是USB接口电路示意图。
[0028]图11是LED驱动电路示意图。
[0029]图12是蜂鸣器驱动电路示意图。
[0030]图13是电源开关电路示意图。
[0031]图14动车组安全巡检轨迹记录仪的使用示意图。
[0032]附图标记说明:1、灯头；2、电池仓；3、主控板安装部；4、充电电路安装部；6、PCB板安装槽；7、压圈；8、外围螺纹；9、第一内围螺纹；10、密封圈；11、防屏蔽孔；12、USB接口 ；13、第二内围螺纹；14、待检修动车组；15、有源标签；16、支柱；17、有源标签的可读范围。
【具体实施方式】
[0033]实施例1:
[0034]为了解决目前在动车组检修作业中无法对检修人员进行作业考核及全程记录的问题，本实施例提供了一种如图1和图2所示的动车组安全巡检轨迹记录仪，包括设置在壳体前端的灯头1、设置在壳体内的电池仓2，其特殊之处在于，还包括分别与该电池仓2连接的含有微处理器的主控板(如ARMCorteX-M3主控板)、LED照明模块、音频采集记录模块、有源RFID阅读模块和视频采集记录模块；所述LED照明模块、音频采集记录模块、有源RFID阅读模块和视频采集记录模块分别与所述主控板连接。
[0035]壳体上设置有与主控板连接的蜂鸣器或喇叭。
[0036]LED照明模块、音频采集记录模块和视频采集记录模块均设置在灯头I内。所述含有微处理器的主控板模块设置在壳体内(具体可以是安装在图2中所示的主控板安装部3上)。由此可见，该记录仪不仅实现普通的照明功能，而且可以随时随地读取和记录作业点信息。还可通过设置在壳体上的与主控板连接的蜂鸣器或喇叭，在作业人员进入作业区后发出声响，对作业人员进行提示。且该记录仪小巧，重量轻，便于携带和使用。
[0037]通过图1所示电路，可以实现自动读取作业点的信息、自动记录作业人员的作业点信息和作业时间，降低作业人员的劳动强度，提高工作效率，尤其是可以提供可靠、齐全的作业信息。
[0038]由图2不难看出，本实施例中，电池仓2设置在灯头I和主控板之间；且壳体的后端设置有含充电电路的电路板(具体是将该电路板安装在图2所示的充电电路安装部4上)，该电路板与电池仓2连接以给置于该电池仓2内的充电电池充电。
[0039]如图3、图4、图5所示，主控板安装部4是圆筒状的壳体，一端设置的有外围螺纹8，而且在外围螺纹8的内壁设置有第一内围螺纹9，另一端设置有第二内围螺纹13，壳体上设置有防屏蔽孔11，同时为了读取记录的作业信息，本实施例在壳体上设置有与主控板通讯的USB接口 12，圆筒体内设置有PCB板安装槽6。
[0040]主控板安装部4的组装过程如下:首先，将导电板固定在有源RFID阅读模块两端的特定位置，其中一端导电板上固定有两个导电针；接着将薄膜开关的排线通过壳体上的防屏蔽孔11与RFID阅读器模块上的开关排针相连，调整RFID阅读器模块的方向和位置，使之沿着PCB板安装槽6的方向固定在壳体内(在此过程中，注意不要折断薄膜开关的排线)；然后沿着两端第一内侧螺纹9和第二内围螺纹13固定好压圈7，最后再填充密封圈10 ;通过两端的螺纹(外围螺纹8和第二内围螺纹13)，主控板安装部4可以和巡检手电的其他模块相连接。
[0041]同时为了读取记录的作业信息，本实施例在壳体上设置有与主控板通讯的USB接Π 12。
[0042]实施例2:
[0043]如图6所示，上述主控板微处理器是基于Cortex M3内核的32位Arm处理器，其型号是STM32F103C8T6，主频72MHz，该微处理器主要使用了 2路SPI数据接口，I路USB接口，I路I2C接口，预留UART串行接口备用，其他I/O 口分别控制蜂鸣器、LED指示灯及下载程序用的JTAG接口。
[0044]在2路SPI接口中，一路与射频部分进行数据交互，另一路挂载Flash存储器。图7为采用SPI接口的射频通信(RFID)部分电路，射频部分采用了 GFSK调制的2.4GHz射频芯片NRF24L01，通信速率最高可达lMkbps，本模块中使用250Kbps速率，具有极低的发送/接收功耗，接收灵敏度高，射频芯片NRF24L01的管脚I (RF_CE)、管脚2 (RF_CSN)、管脚3 (RF_SCK)、管脚4 (RF_M0SI)、管脚5 (RF_MIS0)、管脚6 (RF_IRQ)分别与图3中的对应的处理器管脚19、管脚18、管脚15、管脚17、管脚16、管脚13电连接；另一路与Flash存储芯片电路连接，具备2M字节的存储空间，存储芯片PCT25VF016B的管脚I (SPI2_NSS)、管脚2(SPI2_MIS0)、管脚5(SPI2_M0SI)、管脚6(SPI2_SCK)分别与图3中对应的管脚25、管脚27、管脚28、管脚26电连接，如图8所示。
[0045]图9所示的电路为采用I2C接口的实时时钟电路，该时钟电路采用32.768KHz外部晶体震荡器，在CR1220纽扣电池供电的情况下，理论上可以维持始终运行5年之久，且具有较高的计时精度，在每次接入PC的情况下，能够自动运行校时程序对时钟进行校正，校正的时间为当前PC机系统时间，其核心芯片的管脚5 (I2C_SDA)、管脚6 (I2C_SCL)分别与图3中微处理器对应的管脚43、管脚42电连接。
[0046]图10为USB接口电路，采用mini USB接口，数据脚及电源采用集成TVS管PRTR5V0U2X进行热插拔冲击保护，并在阅读器模块单独从手电筒上拆卸下来时，为模块供电，不影响USB读写操作，图中所示的接线端:USB_EN、USB_IN、PA11、PA12分别与图3中微处理器对应的管脚45、管脚41、管脚32、管脚33电连接。
[0047]图11所示为LED驱动电路和蜂鸣器驱动电路，LED电路采用I/O低电平驱动，其接线端LED1、LED2、LED3分布于图3中对应的管脚11、管脚12、管脚14电连接；图12所示为蜂鸣器采用一个NPN三极管低驱动，同时为防止感性器件产生的反电动势，在蜂鸣器两端反向并联一只二极管，其接线端BUZZER与图3中对应的管脚46电连接。
[0048]图13为采用轻触式按键开关的电源开关电路，实现薄膜轻触开关控制模块的电源打开和关闭，通过R25和C21的阻容充放电特性，通过改变Q2基极的电荷使Q2产生开关动作，继而是Ql实现电源软开关，Ql可以使用MOS管A03401代替，采用MOS管打开前后的压降可以忽略不计。
[0049]图6至图13所示电路中的各个元器件的连接方式、参数均在图中有详细的标注，对于本领域技术人而言完全可以依照图中所示，完成相应的电路搭建，本实施例不再详细说明每一个元器件的连接。
[0050]本动车组安全巡检轨迹记录仪的实际应用如图14，首先在待检修动车组14重要检修点处的支柱16上固定好具有不同ID的有源标签15.。巡检人员携带动车组安全巡检轨迹记录仪进入有源标15签的可读范围17，(以标签为中心，半径约为2-3米的区域)时，蜂鸣器会发出“嘀一”的一声，提示巡检人员已经进入某个检修点作业范围17。动车组安全巡检轨迹记录仪会将检修作业点信息和进出该作业点的时间写入txt文件并保存在SD卡上。此外，摄像头可以记录整个检修过程，形成视频文件并保存在SD卡上。这样，通过依次记录进出作业点的信息，可以得知检修人员的整个检修轨迹。LED模块既可以作为关键检修部位照明应用外，还可以在紧急情况发送求救信号用于请求支援。
[0051]当巡检人员完成整个巡检过程之后，需通过USB接口 12连接PC机和动车组安全巡检轨迹记录仪，将巡检过程所产生的txt文件和视频文件传输到PC机上进行备份，用于管理人员评价巡检人员的作业结果或出现事故时查证责任人。
[0052]以上举例仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种动车组安全巡检轨迹记录仪，包括设置在壳体前端的灯头(I)、设置在壳体内的电池仓(2)，其特征在于:还包括分别与该电池仓(2)连接的含有微处理器的主控板、LED照明模块、音频采集记录模块、有源RFID阅读模块和视频采集记录模块； 所述LED照明模块、音频采集记录模块、有源RFID阅读模块和视频采集记录模块分别与所述主控板连接。
2.如权利要求1所述的动车组安全巡检轨迹记录仪，其特征在于:所述电池仓(2)设置在灯头(I)和主控板之间。
3.如权利要求1所述的动车组安全巡检轨迹记录仪，其特征在于:所述电池仓(2)的端部还通过螺纹连接有主控板安装部(3);所述主控板安装在主控板安装部(3)内。
4.如权利要求1或2所述的动车组安全巡检轨迹记录仪，其特征在于:所述壳体的后端设置有含充电电路的电路板，该电路板与电池仓(2)连接以给置于该电池仓(2)内的充电电池充电。
5.如权利要求1或2所述的动车组安全巡检轨迹记录仪，其特征在于:所述壳体上设置有与所述主控板通讯的USB接口(12)。
6.如权利要求1或2所述的动车组安全巡检轨迹记录仪，其特征在于:所述壳体上设置有与主控板连接的蜂鸣器或喇叭。
7.如权利要求1所述的动车组安全巡检轨迹记录仪，其特征在于:所述LED照明模块、音频采集记录模块和视频采集记录模块均设置在灯头(I)内。
8.如权利要求1所述的动车组安全巡检轨迹记录仪，其特征在于:所述含有微处理器的主控板模块设置在壳体内。
9.如权利要求1所述的动车组安全巡检轨迹记录仪，其特征在于:所述微处理器是基于Cortex M3内核的32位Arm处理器，其型号是STM32F103C8T6。
10.如权利要求1所述的动车组安全巡检轨迹记录仪，其特征在于:所述有源RFID阅读模块的射频芯片的型号是NRF24L01。
【文档编号】G06K7/00GK204010048SQ201420460714
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】王强, 左楠, 耶旭强, 党小刚, 李刚, 黄超 申请人:西安铁路局西安动车段, 西安优势物联网科技有限公司