[發明專利]基于雙控制平臺的軌道交通列車能耗數據監測系統及方法

在審

• 申請號: 202210242101.4
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114633777A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 龐功點;胡文斌;秦建楠;許久奇
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B61L15/00
• 分類號: B61L15/00;B61L27/70;B61L27/40;H04L67/125;H04W4/42
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

1.一種基于雙控制平臺的軌道交通列車能耗數據監測系統，其特征在于，包括數據采集模塊、Linux控制平臺和終端服務器，其中：

所述數據采集模塊，設置于各采集節點，用于對軌道交通列車的能耗數據進行實時的采集，將采集到的數據進行平滑濾波處理后通過WIFI通訊模塊實時發送給Linux控制平臺；

所述Linux控制平臺，將各采集節點的能耗數據進行匯總分析整理，并將處理好后的數據通過4G網絡模塊傳輸給終端服務器；同時Linux控制平臺作為采集節點和終端服務器的通信中樞，接收終端服務器的控制指令，轉發給各采集節點實現數據交互；

所述終端服務器，用于接收來自Linux控制平臺的能耗數據，通過內網穿透，并將能耗數據分類寫入到數據庫中，同時通過Linux控制平臺向各采集節點發送控制指令。

2.根據權利要求1所述的基于雙控制平臺的軌道交通列車能耗數據監測系統，其特征在于，所述數據采集模塊使用基于Cortex-M4內核架構的STM32F407VGT6處理器作為主控平臺，主控平臺包括STM32主控模塊、信號調理電路模塊、WIFI通訊模塊、本地存儲模塊和輔助功能模塊；

所述STM32主控模塊，分別與信號調理電路模塊、本地存儲模塊、輔助功能模塊和WIFI通訊模塊連接；STM32主控模塊將發送給本地存儲模塊的能耗數據進行20次的平滑濾波處理，將發送給WIFI通訊模塊的能耗數據進行2000次的平滑濾波處理，串口數據部分采用隊列結構；

所述信號調理電路模塊連接外部霍爾傳感器進行能耗數據的采集，將霍爾傳感器+5V的模擬信號，變換為0-3.3V的數字信號，并添加嵌位保護電路，之后進入STM32主控模塊的ADC單元；

所述WIFI通訊模塊采用樂鑫科技公司的ESP8266模塊，通過WIFI局域網進行數據傳輸；STM32主控模塊將數據經USART傳輸給ESP8266模塊，ESP8266模塊以100HZ的速率傳輸給Linux控制平臺；

所述本地存儲模塊具有本地數據存儲功能，能耗數據以每秒鐘10KHZ速率，存儲于TF卡中；

所述輔助功能模塊，具有顯示數據采集模塊電源、寫卡狀態顯示、數據傳輸狀態的功能。

3.根據權利要求1所述的基于雙控制平臺的軌道交通列車能耗數據監測系統，其特征在于，所述Linux控制平臺使用Cortex-A9內核架構的Exynos4412處理器作為主控平臺，Linux控制平臺的無線通信數據模塊包括兩種：

一是WIFI通信模塊，采用樂鑫科技公司的ESP8266模塊，通過創建WIFI局域網和數據采集模塊通訊；

二是移遠公司的EC20模塊，通過4G網絡與終端服務器連接，實現能耗數據到終端服務器的轉發。

4.一種基于雙控制平臺的軌道交通列車能耗數據監測方法，其特征在于，采用權利要求1～3任一項所述的系統，方法步驟為：

步驟1、數據采集模塊實時采集軌道交通列車的能耗數據，將采集到的數據進行平滑濾波處理后通過WIFI通訊模塊實時發送給Linux控制平臺，通過時間同步優化算法減小同步精度的誤差范圍；

步驟2、Linux控制平臺將各采集節點的能耗數據進行匯總分析整理，處理好后通過4G網絡傳輸給終端服務器；同時Linux控制平臺作為采集節點和終端服務器的通信中樞，接收終端服務器的控制指令，轉發給各采集節點用于外網通信；

步驟3、終端服務器接收來自Linux控制平臺的能耗數據，并將能耗數據分類寫入到數據庫中，同時通過Linux控制平臺向各數據采集模塊發送控制指令。