CN104535833A - 一种车载电能检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车载电能检测方法及系统，通过实时采集需要的列车电压和电流，计算出列车耗电量并储存。实时采集并存储列车当时的位置信息和时间信息以及列车供电制式转换状态信息。这样实时采集信息并储存的方式能够记录运行过程中的电能消耗以及对应的时间空间信息，有助于准确地对列车能耗情况进行系统分析。

Description

一种车载电能检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电能检测领域，特别是涉及一种车载电能检测方法及系统。

背景技术

我国幅员辽阔人口众多，资源分布不平衡，铁路运输在经济社会发展中具有重要的地位和作用。目前中国大量的长距离物资运输和中长途旅客运输主要由铁路承担。列车的电能消耗对铁路运营的经济性影响很大。诸如电价核算、运营成本的控制以及机车设计优化都需要列车能耗数据。

目前的列车电能检测方法和检测系统都是离线检测，只能检测列车当前电能消耗，这样无法准确反映列车运营过程中的电能消耗情况，也就无法将当时的时刻与空间信息相关联，对数据进行系统分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种车载电能检测方法及系统，以解决离线检测无法准确反映列车运营过程中的电能消耗的问题。

为解决上述问题，现提出的方案如下：

一种车载电能检测方法，包括：

采集列车电压信号和电流信号；

将所述电压信号和电流信号AD转换为对应的数字电压信号和数字电流信号；

根据所述数字电压信号和数字电流信号计算当前耗电量；

采集时间信息；

采集列车位置信息；

采集列车供电制式转换状态信息；

存储所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息以及所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息之间的对应关系。

优选地，所述采集列车电压信号和电流信号包括：

采集接触网电压及其对应的列车电流

采集辅助电源三相电压及对应的辅助电源电流；

采集控制回路电压及对应的控制回路电流；以及

采集牵引电机三相电压及对应的牵引电机电流，以上四种的任意一种或者任意组合。

优选地，所述采集列车电压信号和电流信号之前还包括：

对所述列车电压信号和电流信号进行模拟调理。

优选地，还包括：

设置同步时钟信号，对所述车载电能检测方法中各步骤进行同步。

优选地，还包括：

将所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息、所述列车供电制式转换状态信息发送至地面数据存储装置。

一种车载电能检测系统，包括：中央计算单元、与所述中央计算单元相连的时钟同步单元、以及通过CPCI总线与所述中央计算单元通信的AD采集单元、位置信息采集模块和存储单元；其中，

所述AD采集单元用于采集列车电压信号和电流信号，将所述电压信号和电流信号AD转换为对应的数字电压信号和数字电流信号；还用于采集列车供电制式转换状态信息；

所述位置信息采集模块用于采集列车位置信息；

所述时钟同步单元，用于采集时间信息并将所述时间信息发送给所述中央计算单元；

所述中央计算单元，用于通过所述CPCI总线接收数字电压信号、数字电流信号、列车供电制式转换状态信息、列车位置信息和时间信息；根据所述数字电压信号和数字电流信号计算当前耗电量，控制存储单元存储所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息以及所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息之间的对应关系。

优选地，所述AD采集单元为32路AD采集单元，所述32路AD采集单元采集列车电压信号和电流信号时，具体用于：

采集接触网电压及其对应的列车电流、辅助电源三相电压及对应的辅助电源电流、控制回路电压及对应的控制回路电流以及牵引电机三相电压及对应的牵引电机电流以上四种的任意一种或者任意组合。

优选地，还包括通过CPCI总线与所述AD采集单元通信的信号调理单元，用于调理所述列车电压信号和电流信号，并通过所述CPCI总线将所述列车电压信号和电流信号向所述AD采集单元传输。

优选地，还包括通过所述CPCI总线与所述中央计算单元通信的车-地网络通讯单元，用于将数据传输到地面数据存储装置。

优选地，所述AD采集单元、位置信息采集模块和存储单元均还连接同步时钟接收单元，所述同步时钟接收单元用于接收所述时钟同步单元发送的时钟信号，同步所述AD采集单元、位置信息采集模块和存储单元的时钟

因此，本发明具有如下有益效果：

本发明提供一种车载电能检测方法及系统，通过实时采集需要的列车电压和电流，计算出列车耗电量并储存。实时采集并存储列车当时的位置信息和时间信息以及列车供电制式转换状态信息。这样实时采集信息并储存的方式能够记录运行过程中的电能消耗以及对应的时间空间信息，有助于准确地对列车能耗情况进行系统分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种车载电能检测方法的流程图；

图2为本发明提供的一种具体的车载电能检测方法流程图；

图3为本发明提供的一种车载电能检测系统的结构示意图；

图4为本发明提供的另一种车载电能检测系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种车载电能检测方法及系统，以解决离线检测无法准确反映列车运营过程中的电能消耗的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本发明提供的方法中，参见图1，该实施例包括以下步骤：

S101、采集列车电压信号和电流信号。

本发明需要对列车能耗进行检测，因此，首先要采集列车的电压和电流，以便后续计算列车电能消耗。

具体的，本步骤中采集的列车电压信号为获取电压互感器检测得到电压信号，同样，采集的列车电流信号为获取由电流互感器检测得到电流信号。

优选地，本发明的另一实施例中，所述采集列车电压信号和电流信号具体可以包括：

采集接触网电压及其对应的列车电流；

采集辅助电源三相电压及对应的辅助电源电流；

采集控制回路电压及对应的控制回路电流；以及

采集牵引电机三相电压及对应的牵引电机电流，以上四种的任意一种或者任意组合。

同样，上述内容提到的多种类型的电压和电流也是通过电压互感器和电流互感器检测得到，并且，当采集两种及以上类型的电压和电流时，可以是同时采集。

S102、将所述电压信号和电流信号AD转换为对应的数字电压信号和数字电流信号。

S103、根据所述数字电压信号和数字电流信号计算当前耗电量。

由电量与电流和电压的关系，计算出当前采集到的列车电压和列车电流对应的当前电量。

优选地，当采集上述多种类型的电压和电流时，对于整车电量，需要采集接触网电压和对应的列车电流，计算整车电量。针对辅助电源来说，采集其三相电压及辅助电源电流，用以计算本部分电量。在计算控制回路的电量时，采集控制回路电压和对应的电流，计算控制回路部分的电量。当然，需要计算牵引电机电量时，即对牵引电机的三相电压和牵引机电流进行采集。

当然，以上各部分的电量可以根据需要计算，各部分对应的电压和电流也可以再需要时采集。本实施例指示给出一个具体场景下，采集多部分的电压及其对应电流，以计算出各部分电量。但并不是限制只能采集上述部分电压及其对应电流。

S104、采集时间信息。

S105、采集列车位置信息。

S106、采集列车供电制式转换状态信息。

要将列车的能量消耗与当时的空间时间联系，就需要采集当前时间，列车位置及列车供电制式转换状态信息。这样才能对应列车当前所处的时间空间内的电能消耗情况。

S107、存储所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息以及所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息之间的对应关系。

优选地，所存储的当前耗电量可以包括列车整车耗电量、辅助电源耗部分电量、控制回路耗电量以及牵引电机部分耗电量。

当然，也可以根据实际情况，计算上述某部分的耗电量，或者其他需要统计的部分的耗电量。在本实施例中采取的方法只是一种具体的耗电量计算的方案，在其他场景下，可以计算其他电量。

当采集到上述信息后，也需要将信息对应关联，以准确反映列车在特定供电制式下当时的能耗与所述时空信息的关联。

本发明通过实时采集列车某一时刻的能耗、时间、位置及供电制式并将这些信息相关联，实现准确反映列车运营过程中的电能消耗情况，便于后续对采集到的数据进行系统全面的分析。

需要说明的是，本实施例中，步骤S101、S104、S105和S106可以是同时执行的。

在本发明另一实施例提供的车载电能检测方法中，参见图2，包括以下步骤：

S201、对所述列车各电压信号和对应的电流信号进行模拟调理。

其中，对列车各电压信号和对应的电流信号先进行模拟调理，以适应对上述信号进行采集的需求。

具体的，对电压互感器检测得到的列车电压信号和电流互感器检测得到的电流信号进行幅值调整，去除掉超出采集幅值范围以外的电压信号和电流信号。

与上述实施例相同的是，本步骤中，同样可以采集接触网电压及其对应的列车电流、辅助电源三相电压及对应的辅助电源电流、控制回路电压及对应的控制回路电流以及牵引电机三相电压及对应的牵引电机电流以上四种的任意一种或者任意组合。

S202、采集列车电压信号和电流信号。

S203、将所述电压信号和电流信号AD转换为对应的数字电压信号和数字电流信号。

S204、根据所述数字电压信号和数字电流信号计算当前耗电量；

S205、采集时间信息；

S206、采集列车位置信息；

S207、采集列车供电制式转换状态信息；

S208、存储所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息以及所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息之间的对应关系。

在上述实施例的基础上，本发明提供的电能检测的方法的另一个实施例是，在检测过程中，增加同步时钟信号，对所述车载电能检测方法中各步骤进行同步。具体的方法是，接收GPS标准时钟信号，同步各检测步骤。

在上述实施例基础上，本发明提供一种电能检测的方法的实施例中，还可以将所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息、所述列车供电制式转换状态信息发送至地面数据存储装置。具体的，可以采用无线传输的方式，将监测信息传输至地面数据存储装置。当然，在数据无线传输时，可以对数据传输过程监控，对数据加密，以确保数据传输的安全。

本发明另一实施例提供一种电能检测系统，参见图3，本系统包括：

中央计算单元101、与中央计算单元101相连的时钟同步单元102、以及通过CPCI总线与中央计算单元101通信的AD采集单元103、位置信息采集模块104和存储单元；其中，

AD采集单元103用于采集列车电压信号和电流信号，将所述电压信号和电流信号AD转换为对应的数字电压信号和数字电流信号；还用于采集列车供电制式转换状态信息；

位置信息采集模块104用于采集列车位置信息；

时钟同步单元102，用于采集时间信息并将所述时间信息发送给中央计算单元101；

中央计算单元101，用于通过所述CPCI总线接收数字电压信号、数字电流信号、列车供电制式转换状态信息、列车位置信息和时间信息；根据所述数字电压信号和数字电流信号计算当前耗电量，控制存储单元存储所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息以及所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息之间的对应关系。

本实施例，参见图3，所述电能检测系统包括多个板卡，其中，中央计算单元101和时钟同步单元102设置在零槽控制器，AD采集单元103设置在采集板卡，位置信息采集模块104设置在位置信息接口卡。

还需要说明的是，所述电能检测系统中，存储单元可以如图3所示，是电子盘105，该电子盘设置在硬盘接口卡。

并且，所述零槽控制器上还设置有Flash存储器和动态存储器，其中，所述Flash存储器用于存储所述电能检测系统的程序，所述动态存储器用于存储中央计算单元101计算过程中的中间数据。所述零槽控制器上还设置有车载网络单元和键盘，用户可以通过键盘输入信息，所述车载网络单元可以实现中央计算单元传输数据。

本实施例公开的电能检测系统中，电压互感器和电流互感器分别检测列车的电压和电流，AD采集单元103获取所述电压互感器检测的电压和电流互感器检测的电流，并将所述电压和电流转换成对应的数字电压信号和数字电流信号。并且，网压传感器检测列车供电制式转换状态信息，AD采集单元103同样获取检测得到的列车供电制式转换状态信息，也将其转换成数字信号。

AD采集单元103再将数字形式的列车电压、列车电流和列车供电制式转换状态信息通过CPCI总线传输到中央计算单元101。

AD采集单元103工作的过程中，位置信息采集模块104接收GPRS模块发送的列车位置信息，并将其通过CPCI总线传输到中央计算单元101。并且，时钟同步单元102将时间信息发送给中央计算单元101。

中央计算单元101计算得到列车耗电量，控制存储单元存储所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息以及所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息之间的对应关系。通过上述方法能够记录运行过程中的电能消耗以及对应的时间空间信息，有助于准确地对列车能耗情况进行系统分析。

优选地，本发明的另一实施例中，所述AD采集单元为32路AD采集单元，所述32路AD采集单元采集列车电压信号和电流信号时，具体用于：

采集接触网电压及其对应的列车电流、辅助电源三相电压及对应的辅助电源电流、控制回路电压及对应的控制回路电流以及牵引电机三相电压及对应的牵引电机电流以上四种的任意一种或者任意组合。

本发明另一实施例还提供一种电能检测系统，参见图4，包括中央计算单元101、与中央计算单元101相连的时钟同步单元102、以及通过CPCI总线与中央计算单元101通信的AD采集单元103、位置信息采集模块104和电子盘105；除此之外，还包括：信号调理单元106，其中，

信号调理单元106调理所述列车电压信号和电流信号，并通过所述CPCI总线将所述列车电压信号和电流信号向所述AD采集单元传输。

所述电能检测系统还包括：车-地网络通讯单元107，车-地网络通讯单元107通过所述CPCI总线获取中央计算单元101的数据，并将其传输到地面数据存储装置。

并且，所述电能检测系统还包括显示器和电源模块，所述电源模块为电能检测系统供电，所述显示器用于显示中央计算单元计算得到耗电量和所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息。

优选地，同样参考图4，本发明另一实施例公开的电能检测系统，AD采集单元103、位置信息采集模块104、电子盘105、信号调理单元106、车-地网络通讯单元107和显示器108均还连接同步时钟接收单元，所述同步时钟接收单元用于接收所述时钟同步单元102发送的时钟信号，同步时钟。

本发明提供的上述系统的具体实现原理和本发明提供的电能检测方法的实施例的内容可相互参考。

以上对本发明所提供的车载电能检测方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载电能检测方法，其特征在于，包括：

采集列车电压信号和电流信号；

将所述电压信号和电流信号AD转换为对应的数字电压信号和数字电流信号；

根据所述数字电压信号和数字电流信号计算当前耗电量；

采集时间信息；

采集列车位置信息；

采集列车供电制式转换状态信息；

存储所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息以及所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息之间的对应关系。

2.如权利要求1所述的车载电能检测方法，其特征在于，所述采集列车电压信号和电流信号包括：

采集接触网电压及其对应的列车电流；

采集辅助电源三相电压及对应的辅助电源电流；

采集控制回路电压及对应的控制回路电流；以及

采集牵引电机三相电压及对应的牵引电机电流，以上四种的任意一种或者任意组合。

3.如权利要求2所述的车载电能检测方法，其特征在于，所述采集列车电压信号和电流信号之前还包括：

对所述列车电压信号和电流信号进行模拟调理。

4.如权利要求1所述的车载电能检测方法，其特征在于，还包括：

设置同步时钟信号，对所述车载电能检测方法中各步骤进行同步。

5.如权利要求1所述的车载电能检测方法，其特征在于，还包括：

将所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息、所述列车供电制式转换状态信息发送至地面数据存储装置。

6.一种车载电能检测系统，其特征在于，包括：中央计算单元、与所述中央计算单元相连的时钟同步单元、以及通过CPCI总线与所述中央计算单元通信的AD采集单元、位置信息采集模块和存储单元；其中，

所述AD采集单元用于采集列车电压信号和电流信号，将所述电压信号和电流信号AD转换为对应的数字电压信号和数字电流信号；还用于采集列车供电制式转换状态信息；

所述位置信息采集模块用于采集列车位置信息；

所述时钟同步单元，用于采集时间信息并将所述时间信息发送给所述中央计算单元；

所述中央计算单元，用于通过所述CPCI总线接收数字电压信号、数字电流信号、列车供电制式转换状态信息、列车位置信息和时间信息；根据所述数字电压信号和数字电流信号计算当前耗电量，控制存储单元存储所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息以及所述当前耗电量、所述时间信息、所述列车位置信息和所述列车供电制式转换状态信息之间的对应关系。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述AD采集单元为32路AD采集单元，所述32路AD采集单元采集列车电压信号和电流信号时，具体用于：

采集接触网电压及其对应的列车电流、辅助电源三相电压及对应的辅助电源电流、控制回路电压及对应的控制回路电流以及牵引电机三相电压及对应的牵引电机电流以上四种的任意一种或者任意组合。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括通过CPCI总线与所述AD采集单元通信的信号调理单元，用于调理所述列车电压信号和电流信号，并通过所述CPCI总线将所述列车电压信号和电流信号向所述AD采集单元传输。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括通过所述CPCI总线与所述中央计算单元通信的车-地网络通讯单元，用于将数据传输到地面数据存储装置。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述AD采集单元、位置信息采集模块和存储单元均还连接同步时钟接收单元，所述同步时钟接收单元用于接收所述时钟同步单元发送的时钟信号，同步所述AD采集单元、位置信息采集模块和存储单元的时钟。