[發(fā)明專利]電力機車運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310568129.8
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN104635560A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設計）人: 譚順川;張麗薇
• 申請（專利權）人: 成都億友科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種采集裝置，尤其是電力機車運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術

SS4型電力機車是運行于鐵路干線的八軸重載牽引貨運機車。該型號機車內(nèi)部的電子裝置和傳感器電路向測量儀表提供大量關于機車運行狀態(tài)的信號。這些信號能全面地反映機車內(nèi)部電氣電路系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)的工作情況。列車操作人員要定時地記錄這些測量儀表上的實時數(shù)據(jù)，為機車的性能改進和故障隱患分析保留大量的記錄數(shù)據(jù)。但是，傳統(tǒng)的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄，不僅無法實現(xiàn)狀態(tài)信息的實時跟蹤記錄，而且不利于大量數(shù)據(jù)的處理和分析。

機車運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求能夠?qū)崟r采集機車內(nèi)電子裝置和傳感器電路提供的反映機車運行狀態(tài)的電信號，并存儲采集的數(shù)據(jù)，以及實時地顯示采集的數(shù)據(jù)信息，與機車內(nèi)的測量儀表進行比較，確保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的高效性和實用性．該系統(tǒng)有利于及時診斷機車故障并提前預警，同時存儲大量的運行狀態(tài)信息，便于數(shù)據(jù)處理和分析，對機車的改進可提供相應的數(shù)據(jù)依據(jù)．因而設計并實現(xiàn)機車運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本申請要解決的技術問題是克服上述缺陷，提供一種電力機車運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，采用的技術方案是：

電力機車運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由信號采集處理電路，數(shù)據(jù)存儲電路，數(shù)據(jù)顯示電路組成，各電路之間由串行通信方式進行數(shù)據(jù)通信，信號采集處理電路設置在機車的電子柜內(nèi)，數(shù)據(jù)存儲電路設置在機車的數(shù)據(jù)箱內(nèi)，數(shù)據(jù)顯示電路設置在機車駕駛室內(nèi)；信號采集處理電路包括模擬信號處理，數(shù)字信號處理，A／D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)采集和串行通信五部分電路，模擬信號處理電路采用LMl24，A／D轉(zhuǎn)換芯片選用TLC1543，數(shù)字信號處理電路包括ISPl032，數(shù)字信號處理電路與A/D轉(zhuǎn)換器連接至微控制器，串行通信電路采用半雙工通信芯片MAX485。

本發(fā)明的有益效果是：該SS4電力機車運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，完全適應電力機車內(nèi)強電磁場的工作環(huán)境，能夠較為準確地進行機車狀態(tài)信息的采集處理，記錄的狀態(tài)數(shù)據(jù)為機車的故障診斷提供有效的依據(jù)。

附圖說明

圖1是SS4機車頭內(nèi)各電路空間分布示意圖；

圖2是信號采集處理電路結構框圖；

圖3是數(shù)字信號處理電路電路圖。

具體實施方式

電力機車運行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由信號采集處理電路，數(shù)據(jù)存儲電路，數(shù)據(jù)顯示電路組成．每個單元是相對獨立的模塊，模塊之間由數(shù)據(jù)通信來聯(lián)系。機車的電子柜中匯總了列車運行狀態(tài)的電信號．這些信號反映了電力機車運行過程中拖動電機電流大小，機車運行速度，勵磁電流大小，牽引和制動信號，內(nèi)部直流電源的電壓大小，機車頭四部拖動電機主電路中晶閘管的觸發(fā)脈沖有無等狀態(tài)信息。信號采集處理電路放置在電子柜中，需要采集多達上百路的信號，數(shù)據(jù)存儲電路位于規(guī)定的數(shù)據(jù)箱中，要求記錄列車全程運行中的狀態(tài)數(shù)據(jù)并能轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)至分析人員的計算機內(nèi)．設計要求整個系統(tǒng)每一秒鐘采樣一次。列車全程運行的平均時間至少要達到24個小時，為滿足數(shù)據(jù)記錄的要求，數(shù)據(jù)存儲單元要具備大容量的存儲能力。此外，為防止因系統(tǒng)斷電而導致記錄數(shù)據(jù)的丟失，數(shù)據(jù)存儲器要求能支持掉電保存，數(shù)據(jù)顯示單元放置在駕駛室中，為列車操作人員實時提供列車運行狀態(tài)信息，采用大屏幕的液晶顯示，并且可以進行信息查詢。各電路之間的空間分布如圖l示，模塊之間的距離均超過6米，電路之間的通信要求適應較長的距離，并能夠?qū)C車內(nèi)的強電場和強磁場有抗干擾性，故選用串行通信方式。

對電子柜內(nèi)提供的電信號進行采集前，首先要進行信號的處理．電子柜提供的電信號總體上分為模擬信號和數(shù)字信號，由相應的模擬信號處理電路和數(shù)字信號處理電路分別處理。信號采集處理電路劃分為模擬信號處理，數(shù)字信號處理，A／D轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)采集和串行通信五個部分，如圖2示。模擬信號包括直流電平信號和交流電壓信號．直流電平信號有不同的信號范圍。信號處理的目的是將這些信號范圍不同的直流電平信號轉(zhuǎn)換成O～5V范圍內(nèi)的信號，供A／D轉(zhuǎn)換單元進行采樣。直流電平信號的處理主要是將信號進行同相比例放大或反相比例放大，用來轉(zhuǎn)換信號的范圍，使輸出信號在A／D轉(zhuǎn)換電路允許的輸入范圍內(nèi)。對于輸入信號在0V以上并且范圍超過5V的信號，僅用電阻分壓或使用精密的滑動變阻器也可以調(diào)整信號范圍，但是由于AD采樣芯片的輸入阻抗一般不大，要求輸入信號的阻抗低。在采用電阻分壓后，再增加一級電壓跟隨器，利用運算放大器是高輸入阻抗，低輸出阻抗的特點，即可滿足信號轉(zhuǎn)換的要求。