CN103063256B - 一种铁路信号测量智能终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路信号测量智能终端，包括系统模块,人机交互模块,铁路信号测量模块和通讯模块，其中：所述的系统模块作为主控模块,由操作系统核心和硬件驱动组成,负责各模块之间的协调和通讯；所述人机交互模块是智能终端的人机交互接口,用来显示测量值及参数设置；所述的铁路信号测量模块用于测量各种铁路信号，将测量的数据传输给系统模块进行数据存储，同时用于人机交互模块进行数据显示；所述的通讯模块用于将测量的数据与其他智能终端或者远端铁路基站服务器进行数据交互。
Description
技术领域
本发明涉及铁路信号测量技术领域，涉及一种铁路信号测量智能终端。
背景技术
随着物联网在中国的兴起,带动了监测,巡检,物流等行业的智能化和网络化快速发展,在此基础之上出现了很多基于网络的监测系统,巡检系统,定位系统,比如道路巡检系统,设备监测系统等。在巡检和监测过程中,要求操作人员对各种电力,电子设备的各项电参数进行测量和记录,并将测量值导入其管理系统进行保存和分析。目前传统的铁路信号测量装置,虽然有部分已经实现了数字显示,但仍然无法方便地与其他系统进行数据交互,只能采用人工读数,手工录入的方式,这种传统方式会带来数据输入错误的后果,严重影响工作效率；同时在测量过程中还需要携带多种测量仪器，对铁路操作人员带来极大的不便，阻碍了铁路行业向物联网时代的发展。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种铁路信号测量智能终端。该智能终端能实现铁路信号测量、数字化显示、触摸屏操作以及无线视频,音频通讯。
本发明采用的技术方案是，设计一种铁路信号测量智能终端，包括系统模块,人机交互模块,铁路信号测量模块和通讯模块，其中：
所述的系统模块作为主控模块,由操作系统核心和硬件驱动组成,负责各模块之间的协调和通讯；
所述人机交互模块是智能终端的人机交互接口,用来显示测量值及参数设置；
所述的铁路信号测量模块用于测量各种铁路信号，将测量的数据传输给系统模块进行数据存储，同时用于人机交互模块进行数据显示；
所述的通讯模块用于将测量的数据与其他智能终端或者远端铁路基站服务器进行数据交互，同时实现无线视频、音频通讯功能。
所述的铁路信号测量模块包括微处理器、通道选择电路、量程选择电路、AD采样电路和内部通讯电路，所述的微控制器作为铁路信号测量模块的核心模块，通过接收系统模块的测量命令，分析测量类型，驱动通道选择电路和量程选择电路，选择正确的AD采样电路，读取采样值，计算得出最终的测量结果，并将测量结果通过内部通讯电路将数据传输到系统模块，同时实现量程的自动调整和测量值的存储。
与现有技术相比，本发明提出的铁路信号测量智能终端可实现显示数字化、测量智能化、数据交互无线化一体设计，可以实现更快捷的测量与数据保存,并能与其他智能终端或者远端铁路基站服务器进行数据交互,大大提高生产力，解放劳动力，实现科学和现代化的管理,推动铁路行业向物联网时代的发展。
附图说明
图1是本发明智能终端的系统示意图；
图2是图1中铁路信号测量模块的示意图；
图3是本发明中通道选择电路图；
图4是本发明中量程选择及AD采样电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。
如图1所示，本发明提出的铁路信号测量智能终端主要包括系统模块、人机交互模块、铁路信号测量模块和通讯模块四部分。其中：
系统模块用于实现各个模块之间的调度，通过操作系统核心实现多线程管理，保证各模块之间的协调工作，还可实现数据存储功能。系统模块通过人机交互模块的输入信息判断是进行何种操作，根据输入信息生成相应的测量命令，并将测量命令下发至铁路信号测量模块；铁路信号测量模块测量信号完成后将数据传输到系统模块进行分析处理，同时将数据传输给人机交互模块进行数据显示。
人机交互模块用于操作人员的信号输入以及数据显示功能。人机交互模块将输入信息传输到主控模块，并接收主控模块传输来的数据，同时将数据显示在人机交互界面上。
铁路信号测量模块不仅实现铁路信号测量功能，还具备与主控模块进行内部通讯的功能。该模块接收并分析系统模块下发的测量命令，根据测量命令选择相应的AD采样电路，读取AD采样值并进行计算处理得到测量的真实数据，信号测量结束后将数据回传给系统模块进行处理。
通讯模块实现与其他智能终端或者远端铁路基站服务器进行数据交互，实现智能一体化的铁路信号测量，从而代替以人工读数，手动录入的传统测量方法。通讯模块包括RS232模块、RS485模块、USB模块、以太网模块、无线网卡、 GPRS模块、EVDO模块、3G模块、红外模块、蓝牙模块、NFC模块、 Zigbee模块、对讲机模块中的一种或多种的组合。
通讯模块实现利用串口、USB、以太网、WIFI、GPRS、3G网络、红外、蓝牙、NFC、 Zigbee中的一种或多种组合的通讯方式与其他智能终端或者远端铁路基站服务器进行数据交互；通过WIFI、GPRS、3G网络或者对讲机模块中的一组或多种组合实现音视频通讯。
实现一种新型铁路信号测量智能终端的条件主要包括以下部分：首先，系统模块作为主控模块,由操作系统核心和硬件驱动组成,负责各模块之间的协调和通讯。系统应该是个完整的智能终端模块，支持Linux、Windows CE、Windows Mobile、Android等主流操作系统核心，拥有人机交互模块，包括传统的数字显示屏或者触控显示屏，具备WIFI，蓝牙，红外，GPRS等多种无线传输方式以及USB、SCI、IIC、SPI等一种或多种有线传输方式，支持存储容量扩展以及音视频输入输出。其次，系统还应该具备铁路信号测量模块，铁路信号测量模块不仅具有信号测量功能，还应具备与智能终端模块进行数据交互的内部通讯模块，包括USB、SCI、IIC、SPI等一种或多种通讯方式。铁路信号的测量，保存，显示以及传输是系统的核心组成部分，只有将两部分完全结合才是本发明最核心的创造之处，实现智能一体化铁路信号测量，彻底解放铁路信号操作人员的劳动力，提升工作效率，推动铁路行业的进步与发展。
系统模块还包括内部存储器和外部存储器。内部存储器包括SRAM、DRAM、 ROM、EPROM、EEPROM、NandFlash，或NorFlash中的一种或多种。外部存储器包括存储卡,硬盘中的一种或多种。
硬件驱动包括串口驱动、网卡驱动,无线网卡驱动、声卡驱动、摄像头驱动、GSM模块驱动、3G模块驱动、红外模块驱动、蓝牙模块驱动、NFC模块驱动、 Zigbee模块驱动、测量模块驱动、温湿度测量模块驱动中的一种或多种的组合。
人机交互模块不仅包括LCD显示屏，还应包括触摸屏、实体按钮、虚拟按钮、旋钮中的一种或多种的组合。
图2是铁路信号测量模块的结构框图。铁路信号测量模块包括微处理器、通道选择电路、量程选择电路、AD采样电路和内部通讯电路。微控制器作为铁路信号测量模块的核心模块，通过接收系统模块的测量命令，分析测量类型，驱动通道选择电路和量程选择电路，选择正确的AD采样电路，读取采样值，计算得出最终的测量结果，并将测量结果通过内部通讯电路将数据传输到系统模块，同时实现量程的自动调整和测量值的存储。
铁路信号主要包括交流电压、频率、直流电压、直流电流、功率、电阻阻值、电容容值、温湿度等，以上的信号测量均可以采用AD采样的方法获取测量数据，考虑到实用便利性，本发明中设计采用独立的微控制器作为测量模块的主控模块，将其中的2路AD作为采样通道（包括通道选择电路、量程选择电路以及AD采样电路），系统模块将人机交互模块选择的测量信号内容及量程范围下发到测量模块，测量模块根据收到的测量命令选择相应的AD采样电路进行测量。测量模块不仅完成AD采样，还要对AD采样值进行处理计算，得出最终的测量结果，并将该结果传输到系统模块。
微控制器电路主要作为铁路信号测量模块的核心模块，通过接收系统模块的测量命令，分析测量类型，驱动通道选择电路和量程选择电路，选择正确的AD采样电路读取采样值，经过计算得出最终的测量结果，并将测量结果通过内部通讯电路将数据传输到系统模块，完成整个测量过程。
铁路信号测量模块还应包括RS232接口、RS485接口、USB接口、 micro usb接口、 RJ-45接口、铁路信号测量探针接口、温湿度探头接口中的一种或多种的组合图3是本发明一实施例中通道选择电路图。通道选择电路用于AC/DC自动选择人机交互模块选择交流AC或者直流DC测量时，铁路信号测量模块根据接收系统模块的命令驱动AC/DC端口为高电平或者低电平，从而选择AD输入端口为AC采样还是DC采样。
在一实施例中，通道选择电路主要利用继电器、微控制器IO端口AC/DC、三极管、二极管以及电阻电容通过PCB走线连接，当微控制器IO端口AC/DC输入为高电平，三极管作为开关管导通，从而驱动继电器吸合，导致Vin与Vdc导通，选择Vdc进行测量；当微控制器IO端口输入为低电平，继电器恢复默认状态，Vin与Vac导通，选择Vac进行测量。本发明中通道选择电路利用了继电器作为通道选择，但不局限于继电器，也可以用其他开关电路进行通道选择。
同理，可以根据不同的测量命令选择AD输入端口为不同的采样类型。
图4是本发明一实施例中量程选择及AD采样电路图。量程选择及AD采样电路系统模块下发测量范围，铁路信号测量模块接收到命令后通过微控制器驱动Vdc_A、Vdc_B和Vdc_C选择反馈电阻，从而实现自动调整量程。不仅测量电压如此，测量其他的铁路信号也可以按照上述电流进行扩展。
在一实施例中，量程选择及AD采样电路主要利用模拟开关、微控制器IO端口Vdc_A，Vdc_B，Vdc_C、运算放大器以及电阻电容构成，模拟开关与微控制器IO端口构成量程选择，运算放大器主要用于AD采样。微控制器IO端口通过输入不同的电平值使模拟开关选择运放接入不同的反馈电阻，从而形成不同的放大比例，实现不同量程范围的测量，运算放大器将待测信号进行分压、放大转变为AD端口可以采样的范围，再进行计算得出相应的测量值。
工作时，当用户在人机界面上选择测试交流电压及测量的量程范围时，人机交互模块将命令传递给系统模块，由系统主控模块负责调度信号，生成测量命令，同时将测量命令下发到铁路信号测量模块。当铁路信号测量模块接收到信号时，分析该命令需要测量的内容选择相应的AD采样电路，并将测量的数据回传至系统主控模块，进行数据分析与存储，同时用于人机交互模块进行数据实时显示，测量完成后可以通过在人机界面上选择上传到服务器轻松实现数据上传到远端铁路基站服务器。当测量信号过程中如果遇到信号出现问题时还可通过该终端与其他操作人员进行语音对讲，及时报告问题，防止出现危险事故。
上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种铁路信号测量智能终端，包括：系统模块,人机交互模块,铁路信号测量模块和通讯模块，其特征在于：
所述的系统模块作为主控模块,由操作系统核心和硬件驱动组成,负责各模块之间的协调和通讯；
所述人机交互模块是智能终端的人机交互接口,用来显示测量值及参数设置；
所述的铁路信号测量模块用于测量各种铁路信号，将测量的数据传输给系统模块进行数据存储，同时用于人机交互模块进行数据显示；
所述的通讯模块用于将测量的数据与其他智能终端或者远端铁路基站服务器进行数据交互，同时实现无线视频、音频通讯功能；
所述铁路信号测量模块包括微控制器、通道选择电路、量程选择电路、AD采样电路和内部通讯电路，所述的微控制器作为铁路信号测量模块的核心模块，通过接收系统模块的测量命令，分析测量类型，驱动通道选择电路和量程选择电路，选择正确的AD采样电路，读取采样值，计算得出最终的测量结果，并将测量结果通过内部通讯电路将数据传输到系统模块，同时实现量程的自动调整和测量值的存储；
所述的铁路信号包括交流电压、频率、直流电压、直流电流、功率、电阻阻值、电容容值、温湿度；
所述通道选择电路利用继电器作为通道选择，根据微控制器IO端口输入电平的不同，驱动继电器吸合与分离，实现不同通道的选择；
所述量程选择及AD采样电路利用模拟开关、微控制器IO端口、运算放大器以及电阻电容构成，模拟开关与微控制器IO端口构成量程选择，运算放大器用于AD采样，微控制器IO端口通过输入不同的电平值使模拟开关选择运放接入不同的反馈电阻，从而形成不同的放大比例，实现不同量程范围的测量，运算放大器将待测信号进行分压、放大转变为AD端口可以采样的范围，再进行计算得出相应的测量值。
2.根据权利要求1所述的智能终端，其特征在于：所述的系统模块还包括内部存储器和外部存储器，所述的内部存储器包括SRAM、DRAM、 ROM、EPROM、 EEPROM、NandFlash，或NorFlash中的一种或多种,所述的外部存储器包括存储卡,硬盘中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的智能终端，其特征在于：所述的操作系统核心包括Linux、Windows CE、Windows Mobile、或Android操作系统中的一种。
4.根据权利要求1所述的智能终端，其特征在于：所述的硬件驱动包括串口驱动、网卡驱动,无线网卡驱动、声卡驱动、摄像头驱动、GSM模块驱动、3G模块驱动、红外模块驱动、蓝牙模块驱动、NFC模块驱动、Zigbee模块驱动、测量模块驱动、温湿度测量模块驱动中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的智能终端，其特征在于：所述人机交互模块不仅包括LCD显示屏，还应包括触摸屏、实体按钮、虚拟按钮、旋钮中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的智能终端，其特征在于：所述铁路信号测量模块还应包括RS232接口、RS485接口、USB接口、 micro usb接口、 RJ-45接口、铁路信号测量探针接口、温湿度探头接口中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的智能终端，其特征在于：所述的通讯模块包括RS232模块、RS485模块、USB模块、以太网模块、无线网卡、 GPRS模块、EVDO模块、3G模块、红外模块、蓝牙模块、NFC模块、 Zigbee模块、对讲机模块中的一种或多种的组合。
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