专利名称：机车状态监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及应用于企业自备铁路机车运行状态和操作人员语音监测的装置，能够对机车状态数据和人员语音数据实时监测，记录数据可以在地面机车信息管理机中重演。
背景技术：
目前，公知的机车运行状态监测装置主要应用在正线铁路机车上，但其监测对象与冶金矿山企业自备机车的监测对象有很大不同。企业自备机车运输有其自身特征企业自备铁路多为小运转作业，行车速度较低，而且机车经常处于起动、加速、制动、停车和换向工况。企业铁路线路短，道岔多、半径小，坡道大。铁路一般需配合企业的平面布置进行设计，它受厂区地形、厂房建筑、工艺流程等因素的影响，导致铁路线路平面布置复杂，机车行驶过程中车体震动较大。近年来各企业机车运输部门从机车安全管理方面考虑，也在不断的为机车安装各种监控记录装置。但这些设备分别由不同的研制单位生产或试制，自成一体，系统性不强，资源浪费大；监测的状态信息不够丰富，满足不了机车在企业生产运输中的特殊需求；各装置没有良好的人机交互界面，不方便操作人员在企业铁路机车工况频繁改变情况下的使用；管理部门没有一套较好的地面安全分析系统支持，致使记录的信息可用性差，不便于安全分析和统一管理。
发明内容
发明内容本实用新型的目的是为了克服现有企业自备铁路机车状态监测装置的不足，提供一种机车状态监测装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是机车状态监测仪采用3U标准机箱、插件结构，4个12芯连接器和4个2芯航插完成机车状态和人员语音的输入信号连接。整个装置包括中央控制单元、检波及电平转换电路单元、模拟信号采集电路单元、开关信号采集电路单元、脉冲编码调制电路单元、USB接口电路、主控机和液晶显示器，其特征是A、所述检波及电平转换电路中，二极管D1对信号进行限幅，D2阴极和电阻R10及比较器的管脚2相连，电阻R10的另一端和地连接，构成输入信号的调整电路，电阻R13、R14的作用是产生比较基准电压；B、所述模拟信号采集电路中，运放OP-07的管脚6是管脚4和A/D转换器AD7705的管脚7的公共端，组成输入检测电压幅度调整电路，电容C9是SCLK管脚信号的滤波电容；C、所述USB接口电路中，PDIUSBD12D(U3)的8个数据管脚分别和MCU的P0.0～P0.7连接，管脚12接地，管脚19和电阻R1、R2的一端连接，电阻R1的另一端接+5V，电阻R2的另一端接地；D、所述脉冲编码调制电路中，语音信号编解码芯片是MC14LC5480(U8)，U12和U13构成了对语音信号进行PCM编码所需的时钟源电路.C18对信号进行耦合，经R15和U4的管脚19连接，RJ1是可调电阻，一端和U4的管脚17连接，另一端经R34和C19连接，C19另一端和地相连。
E、机车运行状态信息和人员语音信息在主副两台TFT液晶显示器上实时显示，监测数据在主控机中实时记录。数据通过转储设备导入到地面信息管理机中，为机车运行安全管理提供可靠依据。
根据上述的机车状态监测仪，其特征是监测电路单元为模块化，机箱结构为3U标准，各模块通过母板与内部通讯及电源总线互连。
根据上述的机车状态监测仪，其特征是监测数据由主控机实时转换、记录，并在TFT显示器上显示，记录数据可以转存至地面机车信息管理机中进行分析。
本实用新型的有益技术效果是1、该装置不仅能够实现对机车运行状态及操作人员语音的实时监测，而且对状态和语音数据进行实时分析、显示、记录，在人员违规操作情况时，能够以数字提示和语音进行警告。对运行参数显示实时性和记录数据的精度较目前其它监测装置提高50％以上。
2、充分融合企业铁路原有监控装置各功能的基础上，在状态及语音监测上采用当前最新的技术手段，完善优化了机车监控装置的功能。界面友好易操作，操作人员和维护人员依据权限设置不同可对监测状态参数进行设置，功能升级简单。
3、丰富的运行参数显示界面和较高的数据记录精度，非常适用于企业铁路机车生产中小运转作业较多的特殊情况，它的应用大大提高了机车运行的安全系数，为企业运输安全管理提供更准确的分析依据。
图1为本实用新型原理框图。
图2为本实用新型的检波及电平转换电路原理图。
图3为本实用新型的模拟信号采集电路原理图。
图4为本实用新型的开关信号采集电路原理图。
图5为本实用新型的USB数据传输接口电路原理图。
图6为本实用新型的脉冲编码调制电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型进一步说明。
实施例机车状态监测仪，一种机车状态及人员语音监测装置，整个装置包括中央控制单元、检波及电平转换电路单元、模拟信号采集电路单元、开关信号采集电路单元、脉冲编码调制电路单元、USB数据传输接口电路单元、主控机和液晶显示器，其特征是A、所述检波及电平转换电路中，二极管D2阴极和电阻R10及比较器的管脚2相连，电阻R10的另一端和地连接，构成输入信号的调整电路，电阻R13、R14的作用是产生比较基准电压；B、所述模拟信号采集电路中，运放OP-07的管脚6是管脚4和A/D转换器AD7705的管脚7的公共端，组成输入检测电压幅度调整电路，电容C9是SCLK管脚信号的滤波电容；C、所述USB接口电路中，PDIUSBD12D(U3)的8个数据管脚分别和MCU的P0.0～P0.7连接，管脚12接地，管脚19和电阻R1、R2的一端连接，电阻R1的另一端接+5V，R2的另一端接地；D、所述脉冲编码调制电路中，电容C8对信号进行耦合，经电阻R15和运放电路U4的管脚19连接，RJ1是可调电阻，一端和运放电路U4的管脚17连接，另一端经电阻R4和电容C7连接，电容C7另一端和地相连。
在图1中，根据监测对象不同，机车状态监测仪各电路单元分配在不同的模块内。USB接口电路单元和PCM电路单元在语音监测模块上；开关信号采集电路单元在区域速度变换、触点开关量信号监测模块上；检波及电平转换电路和模拟信号采集电路在频率量和模拟量监测模块上；中央控制单元在母板上。各模板上通过中央控制单元实现电源总线和通讯总线的互连。各模块的单片机内嵌软件对所监测的数据接收后，判断处理后打包，通过串口总线和USB发送至主控机，由主控机完成数据的转换和存储，并在TFT液晶显示器上实时显示。各电路单元有固定的插槽位置和地址编码，如下表所示
在图2中，频率信号的监测是这样处理的频率信号输入后，经二极管D2、电阻R10后，成为正向半波信号输入至比较器U5A，电阻R13、R14的作用是产生比较基准电压比较基准电压为2.8V，当正向半波信号幅度超过比较基准电压时，在比较器U5A-1脚就产生了幅度为5V的频率方波。3路频率方波由模拟开关U8进行选择，被选通的频率方波经带触发反向器U12A、U12F调整驱动后，再经隔离、整形、滤波传输至单片机的外部中断输入INT0\进行监测。
在图3中，经过选通的一路模拟信号输入至运放电路U4的管脚3中，由运放电路U4进行幅度调整，供A/D转换器AD7705(U10)进行监测，A/D转换器的各个数字接口DIN、SCLK、DOUT、CS\、DRDY\和CPU之间的传输都经过了隔离、整形处理，C9是串行时钟输入SCLK的滤波电容，基准电源U16为A/D转换器提供2.5V的基准电压。
在图4中，以一路监测通道为例说明当输入信号端经外部触点接地后，就在运放电路U4A的二极管(输入)中产生通过电流，使运放电路U4A的三极管(输出)端导通，从而在P1.0端产生低电平(平常为高电平)，由单片机U1中的软件进行检测。Q3、SW3A、R34是限流电路。
在图5中，USB接口芯片PDIUSBD12D(U3)工作于NON-DMA模式，对于单片机来说，它实际上就是一个带8位数据总线和一个地址位(占用2个位置0和1)的外部存储器件，用单片机的PO脚来接二极管D12的AD0-AD7。而可用一根单独的P2.0口来控制二极管D12的A0地址脚。二极管D12的晶振固定为6MHZ。由于二极管D12的数据线是独占连接而不是复用的，所以在这里将二极管D12的CS脚接地。
对语音数据的监测是要对模拟语音信号进行记录并做处理后，发送给主控机，并且数据最终能够实现重放而不失真。如图6所示，语音编解码芯片采用MC14LC5480(U8)，它可将输入的模拟语音信号转换为u律的PCM编码，同时将PCM编码反变换为模拟语音信号以供监听。J-K触发器U138脚产生8kHZ的时钟信号，二进制串行计数器/分频器U129脚产生2.048MHZ的采集时序。
权利要求1.机车状态监测仪，一种机车状态及人员语音监测装置，整个装置包括中央控制单元、检波及电平转换电路单元、模拟信号采集电路单元、开关信号采集电路单元、脉冲编码调制电路单元、USB数据传输接口电路单元、主控机和液晶显示器，其特征是A、所述检波及电平转换电路中，二极管D2阴极和电阻R10及比较器的管脚(2)相连，电阻R10的另一端和地连接，构成输入信号的调整电路，电阻R13、R14的作用是产生比较基准电压；B、所述模拟信号采集电路中，运放OP-07的管脚(6)是管脚(4)和A/D转换器AD7705的管脚(7)的公共端，组成输入检测电压幅度调整电路，电容C9是SCLK管脚信号的滤波电容；C、所述USB接口电路中，PDIUSBD12D的8个数据管脚分别和MCU的P0.0～P0.7连接，管脚(12)接地，管脚(19)和电阻R1、R2的一端连接，电阻R1的另一端接+5V，R2的另一端接地；D、所述脉冲编码调制电路中，电容C8对信号进行耦合，经电阻R15和运放电路U4的管脚(19)连接，RJ1是可调电阻，一端和运放电路U4的管脚(17)连接，另一端经电阻R4和电容C7连接，电容C7另一端和地相连。
2.根据权利要求1所述的机车状态监测仪，其特征是监测电路单元为模块化，机箱结构为3U标准，各模块通过母板与内部通讯及电源总线互连。
专利摘要本实用新型涉及对机车状态数据和人员语音数据实时监测的装置。所要解决的问题是为了克服现有企业自备铁路机车状态监测装置的不足，提供一种机车状态监测装置。特点是模块中央控制器采用的是高速单片机能够很好满足机车状态和语音数据的实时处理。在模拟信号进行A/D转换之前，由运放OP－07进行幅度调整。机车运行状态数据通过内部串口总线送至主控机。MC14LC5480实现对模拟语音数据的PCM编码。机车状态信息和人员语音信息在TFT液晶显示器上实时显示，记录的监测数据通过转储设备导入地面信息管理机中，为机车运行安全管理提供可靠的分析依据。
文档编号G07C5/00GK2888434SQ20052013966
公开日2007年4月11日 申请日期2005年12月9日 优先权日2005年12月9日
发明者陆阳, 魏臻, 陆建民, 陆长荣, 鲍红杰, 李京彬, 毛瑞良, 徐承荣, 汤俊, 张维勇, 杜庆苏, 肖炜 申请人:合肥工大高科信息技术有限责任公司, 上海梅山钢铁股份有限公司