CN105137171A - 基于嵌入式的机车能耗监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于嵌入式的机车能耗监测系统，包括用于采集机车用电信息的电能计量模块、与所述电能计量模块连接的中央处理模块以及为所述电能计量模块、中央处理模块提供电能的电源模块；所述中央处理模块包括微处理器以及与所述微处理器连接初始化模块、无线通信模块、时钟模块和数据存储模块。本发明能够实时检测电力机车的用电信息并能远程无线抄表；同时，通过高隔离、高精度的电压互感器与电流互感器或传感器检测机车电压、电流，实时计算用电功率，并分别累计机车牵引耗电量与机车再生制动反馈到电网的电量。
Description
技术领域
本发明涉及电子监测领域，特别涉及一种基于嵌入式的机车能耗监测系统。
背景技术
随着经济的发展、科技的进步以及人们生活水平的迅速提高，电能已成为人类生存与发展不可缺少的能源，人类所有的需求几乎都和电有着紧密的联系，电力给人们的生活带来了一种质的飞跃。作为当代的新能源，它不但给我们带来了新的光明，而且推动了现代化技术，为人类的物质文明建设与精神文明建设作出了巨大贡献，使人类进入了崭新的时代。
目前，随着电子技术的高速发展，能耗监测装置作为电能计量工具在国民经济体系中得到广泛应用，特别是应用在电力机车上。所谓电力机车是指依靠牵引电机从电力系统的接触网获得电能来驱动的铁路机车，因而并非一种自带能源的机车，具有大功率、高速度、检修费用低、过载能力强以及再生制动等特点。然而，我国的电能资源相对比较紧张，能耗监测系统尚不成熟，对电能有效合理的测量显得越来越重要。目前，电力机车计量电能常采用机械式能耗监测装置，但是机械式装置测量精度低、抗干扰性弱、效率低、机械损耗大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的问题之一。
本发明要解决的技术问题在于通过提供电子式装置解决机械式装置测量精度低、抗干扰性弱、效率低、机械损耗大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于嵌入式的机车能耗监测系统，包括用于采集机车用电信息的电能计量模块、与所述电能计量模块连接的中央处理模块以及为所述电能计量模块、中央处理模块提供电能的电源模块；所述中央处理模块包括微处理器以及与所述微处理器连接初始化模块、无线通信模块、时钟模块和数据存储模块。
进一步的，所述电源模块包括为电能计量模块提供电能的电能计量模块电源、为微处理器提供电能的微处理器电源以及为无线通信模块提供电能的无线通信模块电源。
进一步的，所述电能计量模块包括第一电能计量模块和第二电能计量模块，所述第一电能计量模块连接有用于采集机车交流电压模块电信号的电压互感器、电流互感器，所述第二电能计量模块包括用于采集机车交流电压模块电信号的电压传感器、电流传感器。
进一步的，还包括与所述微处理器连接的键盘模块、显示模块。
进一步的，所述无线通信模块包括均与微处理器连接的RS485模块、RS232模块和GPRS无线通信模块。
进一步的，所述微处理器采用微处理器STM32F103R8T6。
进一步的，所述电能计量模块采用电能测量芯片CS5463。
本发明的有益效果在于提供了一种基于嵌入式的机车能耗监测系统，本发明能够实时检测电力机车的用电信息并能远程无线抄表；同时，通过高隔离、高精度的电压互感器与电流互感器或传感器检测机车电压、电流，实时计算用电功率，并分别累计机车牵引耗电量与机车再生制动反馈到电网的电量。
附图说明
图1所示为本发明实施例一种基于嵌入式的机车能耗监测系统的结构示意图。
具体实施方式
下文将结合具体实施例详细描述本发明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
本实施例提供一种基于嵌入式的机车能耗监测系统，如图1所示，包括用于采集机车用电信息的电能计量模块1、与所述电能计量模块1连接的中央处理模块2以及为所述电能计量模块1、中央处理模块2提供电能的电源模块3；所述中央处理模块2包括微处理器21以及与所述微处理器21连接初始化模块22、无线通信模块23、时钟模块24和数据存储模块25。
本实施例还包括与所述微处理器21连接的键盘模块4、显示模块5，显示模块5采用LCD12864，LCD12864对电量信息进行实时显示，键盘模块4用于输入信息。
所述电源模块3包括为电能计量模块1提供电能的电能计量模块电源31、为微处理器21提供电能的微处理器电源32以及为无线通信模块23提供电能的无线通信模块电源33。
所述电能计量模块1包括第一电能计量模块11和第二电能计量模块12，所述第一电能计量模块11连接有用于采集机车交流电压模块电信号的电压互感器111、电流互感器112，所述第二电能计量模块12包括用于采集机车交流电压模块电信号的电压传感器121、电流传感器122。
所述无线通信模块23包括均与微处理器21连接的RS485模块231、RS232模块232和GPRS无线通信模块233。
所述电能计量模块1采用电能测量芯片CS5463，电能测量芯片CS5463主要为了采集电力机车输入电流电压信号，并进行运算得到机车的用电信息，将其存入所述数据存储模块。
所述微处理器21采用32位高性能的ARM系列微处理器STM32F103R8T6，微处理器STM32F103R8T6主要为了运算CS5463采集到的机车电能，并处理显示机车电量信息、机车累积反馈电量、机车累积耗电量；并且将机车电流、电网电压、机车功率与电量数据结合，以自身实时钟来分时分段的存储数据。
微处理器STM32F103R8T6与电能测量芯片CS5463采用SPI总线接口连接，复位信号NRST接微处理器NRST端，两个按键分别接微处理器I/O口，微处理器工作范围在-40℃+85℃，具有抗干扰能力强、可靠性高、功能强等优点。
时钟模块24主要为了提供当前电量所对应的时钟信号。
本实施例，RS485模块231实现能耗监测装置和车上其它装置的通信连接；RS232模块232主要用于出厂前调试。
本发明能够实时检测电力机车的用电信息并能远程无线抄表；同时，通过高隔离、高精度的电压互感器111与电流互感器112或传感器检测机车电压、电流，实时计算用电功率，并分别累计机车牵引耗电量与机车再生制动反馈到电网的电量。
本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
Claims (7)
1.一种基于嵌入式的机车能耗监测系统，其特征在于，包括用于采集机车用电信息的电能计量模块、与所述电能计量模块连接的中央处理模块以及为所述电能计量模块、中央处理模块提供电能的电源模块；所述中央处理模块包括微处理器以及与所述微处理器连接初始化模块、无线通信模块、时钟模块和数据存储模块。
2.根据权利要求1所述的基于嵌入式的机车能耗监测系统，其特征在于，所述电源模块包括为电能计量模块提供电能的电能计量模块电源、为微处理器提供电能的微处理器电源以及为无线通信模块提供电能的无线通信模块电源。
3.根据权利要求2所述的基于嵌入式的机车能耗监测系统，其特征在于，所述电能计量模块包括第一电能计量模块和第二电能计量模块，所述第一电能计量模块连接有用于采集机车交流电压模块电信号的电压互感器、电流互感器，所述第二电能计量模块包括用于采集机车交流电压模块电信号的电压传感器、电流传感器。
4.根据权利要求3所述的基于嵌入式的机车能耗监测系统，其特征在于，还包括与所述微处理器连接的键盘模块、显示模块。
5.根据权利要求4所述的基于嵌入式的机车能耗监测系统，其特征在于，所述无线通信模块包括均与微处理器连接的RS485模块、RS232模块和GPRS无线通信模块。
6.根据权利要求5所述的基于嵌入式的机车能耗监测系统，其特征在于，所述微处理器采用微处理器STM32F103R8T6。
7.根据权利要求6所述的基于嵌入式的机车能耗监测系统，其特征在于，所述电能计量模块采用电能测量芯片CS5463。
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