CN109142844B - 一种交直流电压智能综合采集器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交直流电压智能综合采集器，应用于全自动无人驾驶关键信号设备状态监测，所述的智能综合采集器采用CAN总线通信方式与网络型通信接口分机连接，通信接口分机通过网络方式与信号集中监测维护支持系统实现通信，所述的智能综合采集器包括壳体盒式壳体、壳体采集处理器以及分别与采集处理器连接的模拟量输入接口、开关量输入接口、CAN输出接口和电源输入接口，所述的模拟量输入接口与待采集设备的电压输出端连接。与现有技术相比，本发明智能采集集成度高，支持远程功能配置、远程升级，支持在线诊断，具有智能灵活可配置、可扩展等优点。
Description
技术领域
本发明涉及交直流电压的监测领域，尤其是涉及一种应用于全自动无人驾驶关键信号设备状态监测的交直流电压智能综合采集器。
背景技术
目前用于信号集中监测维护支持系统的交直流电压智能综合采集器的需求很迫切，传统的交直流电压采集器仅仅是面对采集对象来设计的，针对新场景下的交直流电压采集对象，就需要新增加一种采集器去产品化，给采购、工程实施以及后期维护工作造成了很大的困扰。既有传统的交直流电压采集器，传输带宽能力是一瓶颈，限制了采集器与上位机之间的友好交互，缺乏整体设计，特别是没有充分考虑智能性需求给现场带来应用及维护的简便性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智能灵活、可扩展的交直流电压智能综合采集器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种交直流电压智能综合采集器，所述的智能综合采集器采用CAN总线通信方式与网络型通信接口分机连接，通过后者网络方式与信号集中监测维护支持系统实现通信，所述的智能综合采集器包括盒式壳体以及安装在壳体内的采集处理器以及分别与采集处理器连接的模拟量输入接口、开关量输入接口、CAN输出接口和电源输入接口，所述的模拟量输入接口与待采集设备的电压输出端连接。
优选地，所述的模拟量输入接口为八通道模拟量输入接口，所述的开关量输入接口为八通道开关量输入接口。
优选地，所述的模拟量输入接口包括交流电源屏电压输入端、直流电源屏电压输入端、站联电压输入端、道岔表示电压输入端、轨道交直流电压输入端、防灾电压输入端、电码化电压输入端、屏蔽门电压输入端、计轴磁头电压输入端、高压脉冲电压输入端和多特征轨道电压输入端。
优选地，所述的智能综合采集器还包括与采集处理器连接的整机状态运行指示灯和开关量状态指示灯，所述的整机状态运行指示灯和开关量状态指示灯分别安装在壳体面板上。
优选地，所述的智能综合采集器还包括与采集处理器连接的报警电路，该报警电路包括相互连接的报警开关和报警指示灯，所述的报警开关与采集处理器连接，所述的报警指示灯安装在壳体面板上。
优选地，所述的壳体面板上设有用于显示各路电压的显示屏，该显示屏位于整机状态运行指示灯和开关量状态指示灯之间；所述的壳体面板上设有用于安装的U形插槽。
优选地，所述的智能综合采集器根据实际需要通过软件控制改变采集器的工作，支持远程功能配置，具备多个监测对象信号采集处理能力；所述的智能综合采集器通过站机下发命令实现功能类型配置，每项功能类型划分为一小分类，对应不同采集对象。
优选地，所述的智能综合采集器具备进行远程在线升级智能采集器软件的能力；
所述的智能综合采集器的在线升级过程包括：站机发送升级数据包，下位机反馈升级状态；所述的升级状态包括升级成功、通信校验失败和程序烧录校验失败；当升级状态为通信校验失败或程序烧录校验失败时，站机重新发送升级数据包。
优选地，所述的智能综合采集器支持在线诊断，具备自报警功能；
所述的智能综合采集器通过自主上发自身报警数据进行及时诊断，所述的报警类型包括MCU重启报警、模块自身工作电压电流监测和看门狗。
优选地，所述的智能综合采集器具备组态功能可配置能力；所述的组态功能包括量程、采集速率、信号频率和滤波参数，将所述的量程、采集速率、信号频率和滤波参数划分为功能属性，通过在线进行功能属性的配置实现组态功能可配置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明通过模拟量输入接口和开关量输入接口的不同组合，从而来实现交直流电压信号的综合采集，大大提高了集成度，同时也大大提高了操作便利性；
2、本发明安全性高，通过设置本地报警电路和报警指示灯，大大提高了设备安全性；
3、本发明操作更加方便，通过设置在壳体上的模拟量输入接口和开关量输入接口，通过接插即可实现多种方式的电流采集；
4、本发明安装更便利，通过设置U形插槽，安装更方便，同时采用显示屏实时显示电压信息，更加直观；
5、本发明产品智能采集集成度高，支持远程功能配置、远程升级，支持在线诊断，支持量程可配置、采集速率可配置、信号频率可配置、滤波参数可配置，以这种智能灵活的方式更好的帮助工作人员进行现场维护支持。
6、本发明CAN总线的带宽能力大幅提高，采用标准的接口与外部实现数据交换，具有良好的开放性、扩展性，从而给系统的扩充带来了很大的发展空间。
附图说明
图1为本发明的交流电流智能综合采集器的原图结构示意图；
图2为本发明的交流电流智能综合采集器的端子对照表；
图3为本发明的智能综合采集器的外形结构示意图。
其中1为采集处理器，2为模拟量输入接口，3为开关量输入接口，4为CAN输出接口，5为电源输入接口，6为整机状态运行指示灯，7为开关量状态指示灯，8为报警开关，9为功能显示键，10为壳体，11为U形插槽，12为显示屏，13为报警指示灯。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1和图3所示，一种交直流电压智能综合采集器，所述的智能综合采集器采用CAN总线通信方式与网络型通信接口分机连接，所述的智能综合采集器包括壳体10以及安装在壳体10内的采集处理器1以及分别与采集处理器连接的模拟量输入接口2、开关量输入接口3、CAN输出接口4和电源输入接口5，所述的模拟量输入接口2与待采集设备的电压输出端连接，所述的模拟量输入接口与采集处理器之间设有AD转换电路，同时采集处理器可以为MCU。
所述的模拟量输入接口为八通道模拟量输入接口，所述的开关量输入接口为八通道开关量输入接口。
所述的模拟量输入接口包括交流电源屏电压输入端、直流电源屏电压输入端、站联电压输入端、道岔表示电压输入端、轨道交直流电压输入端、防灾电压输入端、电码化电压输入端、屏蔽门电压输入端、计轴磁头电压输入端、高压脉冲电压输入端和多特征轨道电压输入端。
所述的智能综合采集器还包括与采集处理器连接的整机状态运行指示灯6和开关量状态指示灯7，所述的整机状态运行指示灯和开关量状态指示灯分别安装在壳体面板上。
所述的智能综合采集器还包括与采集处理器连接的报警电路，该报警电路包括相互连接的报警开关8和报警指示灯，所述的报警开关8与采集处理器1连接，所述的报警指示灯安装在壳体面板上。
所述的壳体面板上设有用于显示各路电压的显示屏12，该显示屏位于整机状态运行指示灯和开关量状态指示灯之间；所述的壳体面板上设有用于安装的U形插槽11。
本发明智能综合采集器采用CAN总线通信方式与网络型通信接口分机连接，所述的网络型通信接口分机通过网络通信方式与信号集中监测维护支持系统连接。
所述的智能综合采集器根据实际需要通过软件控制改变采集器的工作，支持远程功能配置，具备多个监测对象信号采集处理能力。
所述的智能综合采集器通过站机下发命令实现功能类型配置，每项功能类型划分为一小分类，对应不同采集对象。
所述的交流电流智能综合采集器采集的监测对象包括交流电源屏电压、直流电源屏电压、站联电压、道岔表示电压、轨道交直流电压、防灾电压、电码化电压、屏蔽门电压、计轴磁头电压、高压脉冲电压、多特征轨道电压。
所述的智能综合采集器具备进行远程在线升级智能采集器软件的能力。
所述的智能综合采集器的在线升级过程包括：站机发送升级数据包，下位机反馈升级状态；所述的升级状态包括升级成功、通信校验失败和程序烧录校验失败；当升级状态为通信校验失败或程序烧录校验失败时，站机重新发送升级数据包。
所述的智能综合采集器支持在线诊断，具备自报警功能。
所述的智能综合采集器通过自主上发自身报警数据进行及时诊断，所述的报警类型包括MCU重启报警、模块自身工作电压电流监测和看门狗。
所述的智能综合采集器具备组态功能可配置能力。
所述的组态功能包括量程、采集速率、信号频率和滤波参数，将所述的量程、采集速率、信号频率和滤波参数划分为功能属性，通过在线进行功能属性的配置实现组态功能可配置。灵活的组态功能大大减少了需要研制和更换必备的不同采集器类型和数目。利用智能综合采集器的组态功能可使同一类型的采集器工作在最佳状态，并且能适应现场繁杂多变的实际条件。
量程档位属性，根据现场实际情况，采用量程档位设计，灵活适应现场信号幅值的不同场景，且在一定范围内使量程细分档位的特性自动适应条件变化；
采样速率属性，满足现场采样速率的不同场景，采集速率功能项的改变不影响智能综合采集器的主程序；
信号频率属性，主频可通过在线配置设定，比人工拨码配置高效率。
滤波参数属性，可通过在线进行滤波参数功能属性的配置，从而实现软件滤波。
如图2所示，所述的智能综合采集器包括包括8通道模拟量输入、8路开关量输入、1路CAN输出、1路12V电源。所述的智能综合采集器可分别进行智能采集8组50Hz交流电压或8组直流电压、两组50Hz 3相4线电压、25Hz轨道电压相角、移频发送450-950Hz移频(载波)信号、1700-2600Hz移频(载波)信号、3路高压电子脉冲轨道采集、屏蔽门4路供电电压(4路开关量)、4路计轴磁头返回电压信号并回传过车时的即时曲线、防灾电压、站联电压和16路道岔表示电压。
通过站机下发命令实现功能类型配置，每项功能类型划分为一小分类，对应不同采集对象可实现采集交流电源屏电压、直流电源屏电压、站联电压、道岔表示电压、轨道交直流电压、防灾电压、电码化电压、屏蔽门电压、计轴磁头电压、高压脉冲电压、多特征轨道电压。
智能综合采集器可以存储大量的信息，用户可随时查询。这些信息可包括设备的历史信息。例如，生产日期、软件版本、唯一标识序列号、出厂测试结果等。存储内容的扩展性只受智能传感器本身存储容量的限制。
如图3所示，综合考虑现场安装环境，交直流电压智能综合采集器安装尺寸限定在185mm*165mm*55mm范围内，兼容现有组合架，考虑到环线，接口端子采用双排端子，卡槽设计支持厚度2mm标签卡。
本发明的性能：
1)阻燃性要求，防火等级满足GB/T 5169.10中V0阻燃等级要求，PCB材质和含塑料部件的阻燃性能应满足标准UL94V-0级要求。
2)平均故障间隔时间(MTBF)≥10000小时。
3)工作环境温度设定为-5～45℃，相对湿度不大于90％(室温25℃)；存储温度-25℃～70℃。
4)低气压性能需满足产品标准EN50125-3中AX等级要求，应能在海拔小于等于3000m，大气压强70kPa～106kPa条件下正常工作，测试标准采用EN60068-2-13、GB/T2423.21，性能判据A。
5)绝缘耐压不小于AC 3550V，输入、输出、电源相互之间2500V AC,1min，1mA。
6)射频电磁场辐射抗扰度：满足GB/T 17626.6中测试电源10V，性能判据A要求。
7)工频磁场抗扰度：GB/T 17626.8中测试等级4，性能判据A要求。
8)静电放电抗扰度：GB/T 17626.2中测试等级3，性能判据B要求。
9)脉冲磁场抗扰度：GB/T 17626.9中测试等级4，性能判据A要求；
10)电快速瞬变脉冲群抗扰度：GB/T 17626.4中测试等级3(电源端口、I/O信号、数据和CAN通信端口)，性能判据A要求。
11)浪涌抗扰度：GB/T 17626.5中测试等级2(电源端口、I/O信号、数据和CAN通信端口)，性能判据A要求。
12)传导发射：GB 9254中Class A限制要求。
13)辐射发射：GB 9254中Class A限制要求。
14)低温试验：EN 60068-2-1Ad。
15)高温试验：EN 60068-2-2Bd。
16)恒定湿热试验：EN 60068-2-78Cab、GB/T2423.3。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种交直流电压智能综合采集器，所述的智能综合采集器采用CAN总线通信方式与网络型通信接口分机连接，通信接口分机通过网络方式与信号集中监测维护支持系统实现通信，其特征在于，所述的智能综合采集器包括盒式壳体以及安装在壳体内的采集处理器以及分别与采集处理器连接的模拟量输入接口、开关量输入接口、CAN输出接口和电源输入接口，所述的模拟量输入接口与待采集设备的电压输出端连接；
所述的智能综合采集器具有量程档位属性，根据现场实际情况，采用量程档位设计，灵活适应现场信号幅值的不同场景，且在一定范围内使量程细分档位的特性自动适应条件变化；
所述的智能综合采集器根据实际需要通过软件控制改变采集器的工作，支持远程功能配置，具备多个监测对象信号采集处理能力；所述的智能综合采集器通过站机下发命令实现功能类型配置，每项功能类型划分为一小分类，对应不同采集对象；
所述的智能综合采集器具备进行远程在线升级智能采集器软件的能力；
所述的智能综合采集器的在线升级过程包括：站机发送升级数据包，下位机反馈升级状态；所述的升级状态包括升级成功、通信校验失败和程序烧录校验失败；当升级状态为通信校验失败或程序烧录校验失败时，站机重新发送升级数据包；
所述的智能综合采集器支持在线诊断，具备自报警功能；
所述的智能综合采集器通过自主上发自身报警数据进行及时诊断，报警类型包括MCU重启报警、模块自身工作电压电流监测和看门狗；
所述的模拟量输入接口包括交流电源屏电压输入端、直流电源屏电压输入端、站联电压输入端、道岔表示电压输入端、轨道交直流电压输入端、防灾电压输入端、电码化电压输入端、屏蔽门电压输入端、计轴磁头电压输入端、高压脉冲电压输入端和多特征轨道电压输入端；
通过站机下发命令实现功能类型配置，每项功能类型划分为一小分类，对应不同采集对象可实现采集交流电源屏电压、直流电源屏电压、站联电压、道岔表示电压、轨道交直流电压、防灾电压、电码化电压、屏蔽门电压、计轴磁头电压、高压脉冲电压、多特征轨道电压；
所述的智能综合采集器还包括与采集处理器连接的整机状态运行指示灯和开关量状态指示灯，所述的整机状态运行指示灯和开关量状态指示灯分别安装在壳体面板上；所述的智能综合采集器还包括与采集处理器连接的报警电路，该报警电路包括相互连接的报警开关和报警指示灯，所述的报警开关与采集处理器连接，所述的报警指示灯安装在壳体面板上；
所述的智能综合采集器具备组态功能可配置能力；所述的组态功能包括量程、采集速率、信号频率和滤波参数，将所述的量程、采集速率、信号频率和滤波参数划分为功能属性，通过在线进行功能属性的配置实现组态功能可配置。
2.根据权利要求1所述的一种交直流电压智能综合采集器，其特征在于，所述的模拟量输入接口为八通道模拟量输入接口，所述的开关量输入接口为八通道开关量输入接口。
3.根据权利要求1所述的一种交直流电压智能综合采集器，其特征在于，所述的壳体面板上设有用于显示各路电压的显示屏，该显示屏位于整机状态运行指示灯和开关量状态指示灯之间；所述的壳体面板上设有用于安装的U形插槽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 40001142 Country of ref document: HK |
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| GR01 | Patent grant | ||
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