CN115102985A - 铁路信号智能综合采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路信号智能综合采集装置，该装置包括：铝机箱壳体及安装在壳体内的电源变换板、总线背板，开关量采集板、模拟量采集板、CPU通信控制板、驱动接口板、CAN通信接口板及串口通信接口板，所述电源变换板，通过总线背板为壳体内部板卡供电，所述CPU通信控制板通过总线背板可与开关量采集板、驱动接口板、CAN通信接口板和串口通信接口板连接。所述智能综合采集装置将采集数据进行处理分析，并通过RJ45口与交换机及监测站机连接，将数据送到微机监测站机中。该铁路信号智能综合采集装置具有采集内容丰富，功能配置灵活、远程在线升级、低成本、安装方便、可扩展性强等特点。

Description

铁路信号智能综合采集装置

技术领域

本发明涉及轨道电路信号监测技术领域，具体涉及铁路信号智能综合采集装置。

背景技术

随着铁路微机监测系统在全路范围内的覆盖，目前已经超过5000个站安装了信号微机监测系统，各种带有一定技术含量的智能采集设备得到了广泛的应用。随着铁路高速发展，微机监测系统智能化程度越来越高，对底下采集设备的智能化、集中化要求程度越来越高。

目前用于铁路微机监测系统的智能综合采集装置的需求很迫切，传统的综合采集装置只具备驱动继电器进行绝缘和漏流测试及普通开关量采集功能，且板卡位置固定、功能单一、不能扩展、维护不便、智能化程度低等缺陷。

发明内容

为了解决或部分解决相关技术中存在的问题，本发明提供了铁路信号智能综合采集装置，采集内容丰富、功能配置灵活、远程线升级、低成本、安装方便、可扩展性强的铁路信号智能综合采集装置。

本发明提供了铁路信号智能综合采集装置，所述智能综合采集装置内部采用CAN总线方式与其它模块连接，将采集到的数据信息汇集到CPU通信控制板进行处理，并将处理的信息通过以太网传送给微机监测站机进行处理及显示，所述智能综合采集装置包括：机箱壳体及安装在壳体内的电源变换板、总线背板，开关量采集板、模拟量采集板、CPU通信控制板、驱动接口板、CAN通信接口板及串口通信接口板，所述电源变换板，通过总线背板为壳体内部板卡供电，所述CPU通信控制板通过总线背板可与开关量采集板、驱动接口板、CAN通信接口板和串口通信接口板连接；所述智能综合采集装置将采集数据进行处理分析，并通过RJ45口与交换机及监测站机连接将数据送到微机监测站机中。

铁路信号智能综合采集装置是微机监测系统中的基础采集功能模块。采用高隔离性，专业MCU，可编程自适应，自诊断技术，实现多种信号的在线监测。具有可靠性高、配置灵活、安装调试方便、低成本等特点。本发明将铁路信号智能综合采集装置，可负责信号机械室内相关参数的监控，包括环境监测开关量、区间逻辑三点检查开关量、继电器时序监测开关量及其他开关量采集，能够驱动继电器进行选路进行绝缘和漏流测试，相关模拟交直流电压采集，并可提供接口板扩展，用于监测采集单元或串口数据接入，可将采集信号进行集中采集和处理，并支持远程配置，远程重启和自诊断等功能。

可选地，所述电源变换板支持AC220V输入，可向外部提供2路12VDC，1路-12VDC和1路24VDC电源输出；输入电源通断，采用船型开关控制，开关内不含指示灯；电压输入频率范围为47Hz～63Hz；1路12VIDC(±10％)，24W电源的输出接口，给机箱内部板卡供电；1路12VDC(±10％)，12W电源的输出接口与1路-12VDC(±10％)，12W电源的输出接口，供漏流采集盒使用；1路24VDC(±10％)，24W电源的输出接口，供驱动继电器使用。

可选地，所述机箱壳体采用铝材质，并为各板卡提供安装槽道，并具有防插错措施。高度4U，宽度19英寸，深度300mm，且采用材料全部阻燃。

可选地，所述CPU通信控制板具备两路CAN通信采集功能；其中，一路与开关量采集板和驱动接口板通信，另一路可与CAN通信接口板及串口通信接口板连接。

可选地，所述总线背板为装置各种板卡提供接口，并提供除CPU通信控制板和电源变换板外，其他槽道编号从左到右依次为1到10的槽道。

可选地，所述开关量采集板提供48开关量输入接口，支持DC12V/24V及AC24V采集，每一路有对应的LED指示灯显示其输入状态；输入电压Vin≥8.4V电平为高，LED灯点亮，Vin≤3.6V电平为低，LED灯熄灭；LED灯为黄绿色。开关量的采集速率可远程配置。

可选地，所述开关量采集板的采集速率可配置。

可选地，所述模拟量采集板提供八通道的模拟量输入接口，可采集包括交直流电源屏电压信号、站联电压信号、道岔表示电压信号、轨道交直流电压信号、防灾电压信号、电码化电压信号、屏蔽门电压信号、计轴磁头电压信号、高压脉冲电压信号。板卡的采集功能可通过远程配置来实现。

可选地，所述驱动接口板支持40路继电器驱动，通过驱动继电器组合可选256路电缆进行测试，每块板卡具有1路绝缘测试及1路漏流测试接口功能。

可选地，所述CAN通信接口板提供四路CAN通信采集接口，CAN总线通信协议采用CAN2.0B协议，波特率设定为250Kbps，最大通信传输有效距离不少于100M，可通过配置来设置每一路CAN接口连接的采集模块类型及采集数量。

可选地，所述串口通信接口板提供四路RS422/RS485通信采集接口，可根据需要配置串口波特率。可通过配置来设置每一路串口接口连接的采集模块类型及采集数量。

可选地，所述智能综合采集装置还包括：

在线升级模块，所述在线升级模块通过网口和CAN总线进行在线升级，具体包括：上位机通过网口发送固定命令，CPU通信控制板接收命令后，判断需要升级板卡类型，将板卡模式切换至程序升级状态，板卡进入程序升级状态，上位机向板卡发送升级版程序的数据包，板卡接收全部数据包后校验，更新Flash，等待看门狗复位重启程序，板卡运行新程序。

可选地，所述智能综合采集装置还包括：

还包括自诊断报警模块，所述报警功能模块包括各板卡MCU重启报警、看门狗重启报警、从机机号重复报警、通信状态、板卡插错位置报警、板卡类型与槽道不匹配报警和工作电压监测报警。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

(1)本发明的综合采集装置通过开关量采集板、模拟量采集板、驱动接口板、CAN通信接口板和串口通信接口板的不同组合，从而来实现铁路信号的综合采集，大大提高了集成度，同时也大大提高了操作的便利性。

(2)本发明的综合采集装置安全性高，铝壳体具有防插错措施，有自诊断功能，任何一块板卡发生报警时，有报警指示灯红闪，大大提高了设备安全性。

(3)本发明的电缆绝缘漏流测试路数多，一个装置可支持3*3组驱动接口板，即9块驱动接口板，兼容既有继电器绝缘漏流测试3组768路组合设计。

(4)本发明的综合采集装置的采集程度高，支持远程升级、远程功能配置，支持采样速率，采样量程等信息配置。

(5)本发明的综合采集装置的各个功能可扩展，可通过网口或串口来配置智能综合采集装置的功能及板卡数量，使用灵活，可以更好的帮助工作人员进行现场维护支持。

(6)本发明的综合采集装置提供了多样的外部接口，采用标准的接口与外部实现数据交换，具有良好的扩展性，可替代现有通信分机或MOVX卡的接口方式，成本更低。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明专利实施例的技术方案，下面将对实施例描述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专利的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中铁路信号智能综合采集装置的系统结构示意图：

图2为本发明实施例中铁路信号智能综合采集装置前面板示意图：

图3为本发明实施例中铁路信号智能综合采集装置后面板示意图：

图4为本发明实施例中远程升级功能流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施方式。虽然附图中显示了本发明的实施方式，但是应该理解的是，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下文将结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细描述。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种铁路信号智能综合采集装置，所述智能综合采集装置内部采用CAN总线方式与其它模块连接，将采集到的数据信息汇集到CPU通信控制板处理，并将处理的信息通过以太网，传送给微机监测站机处理及显示。具有其特征在于，该装置包括：铝机箱壳体8及安装在壳体内的电源变换板1、总线背板，开关量采集板7、模拟量采集板5、CPU通信控制板2、驱动接口板6、CAN通信接口板3及串口通信接口板4，所述电源变换板1，通过总线背板为铝机箱壳体内部板卡供电，所述CPU通信控制板通过总线背板可与开关量采集板、驱动接口板、CAN通信接口板和串口通信接口板连接。所述智能综合采集装置将采集数据进行处理分析，并通过RJ45口与交换机及监测站机连接，将数据送到微机监测站机中。

所述电源变换板支持AC220V输入，可向外部提供2路12VDC，1路-12VDC和1路24VDC电源输出。输入电源通断，采用船型开关控制，开关内不含指示灯。电压输入频率范围为47Hz～63Hz。1路12VIDC(±10％)，24W电源的输出接口，给机箱内部板卡供电。1路12VDC(±10％)，12W电源的输出接口与1路-12VDC(±10％)，12W电源的输出接口，供漏流采集盒使用。1路24VDC(±10％)，24W电源的输出接口，供驱动继电器使用。

所述总线背板为装置各种板卡提供接口，系统内部的供电和CAN通信通过总线背板来实现；提供除CPU通信控制板和电源变换板外，满足槽道编号从左到右依次为1到10的10块板卡同时工作。

所述CPU通信控制板，具备2路CAN通信采集功能，1路与开关量采集板和驱动接口板通信，另一路可与CAN通信接口板及串口通信接口板连接。

所述开关量采集板提供48开关量输入接口，支持DC12V/24V及AC24V采集，每一路有对应的LED指示灯显示其输入状态。输入电压Vin≥8.4V电平为高，LED灯点亮，Vin≤3.6V电平为低，LED灯熄灭。LED灯为黄绿色。开关量的采集速率可远程配置。

所述开关量采集板采集对象包括环境监测开关量、区间逻辑三点检查开关量、继电器时序监测开关量及其他开关量采集。

所述模拟量采集板提供八通道的模拟量输入接口，可采集包括交直流电源屏电压信号、站联电压信号、道岔表示电压信号、轨道交直流电压信号、防灾电压信号、电码化电压信号、屏蔽门电压信号、计轴磁头电压信号、高压脉冲电压信号。板卡的采集功能可通过远程配置来实现。

所述驱动接口板，每块驱动接口板支持40路继电器驱动，通过驱动继电器组合可选256路电缆进行测试，每块板卡具有1路绝缘测试及1路漏流测试接口功能。

所述CAN通信接口板提供4路CAN通信采集接口，CAN总线通信协议采用CAN2.0B协议，波特率设定为250Kbps，最大通信传输有效距离不少于100M，通过配置来设置每一路CAN接口连接的采集模块类型及采集数量。

所述串口通信接口板提供4路RS422/RS485通信采集接口，可根据需要配置串口波特率。可通过配置来设置每一路串口接口连接的采集模块类型及采集数量。

所述铁路信号智能综合采集装置，LED灯指示功能，电源变换板包括+12I，+12V，-12V和+24V输出电源指示灯。CPU通信控制板指示灯包括电源指示灯、运行灯、通信接收/发送状态指示灯。开关量采集板指示灯包括电源指示灯、运行灯、通信接收/发送状态指示灯及48路开关量输入指示灯。驱动接口板指示灯包括电源指示灯、运行灯、通信接收/发送状态指示灯及40路驱动端口指示灯。运行灯采用双色指示灯(黄绿、红)，正常时黄绿灯按1S周期闪烁，板卡报警时红灯常亮。其他指示灯均为黄绿色。

所述铁路信号智能综合采集装置，最多可支持3*3组驱动接口板，即9块驱动接口板，兼容既有继电器绝缘漏流测试3组768路组合设计。

如图3所示，所述铁路信号智能综合采集装置，具有2路RJ45通信端口，1路RS232配置端口(DB9公头)。220VAC输入电源采用三芯电源插座，输出12VDC，-12VDC和24VDC采用弹压式配线端子，带锁定装置。电源输入端有警示标志且有电源线防松装置。

所述铁路信号智能综合采集装置具备功能配置，可通过配置工具远程配置实现智能综合采集装置每个槽道的板卡类型，开关量采集板采集速率，采集对象，及模拟量采集板采集量程，采集对象进行配置。可通过网口和RS232口进行配置。

如图4所示，所述铁路信号智能综合采集装置具备在线升级功能，通过网口下发命令进行在线升级，具体包括：上位机通过网口发送固定命令，CPU通信控制板接收命令后，判断需要升级板卡类型，将板卡模式切换至程序升级状态，板卡进入程序升级状态，上位机向板卡发送升级版程序的数据包，板卡接收全部数据包后校验，更新Flash，等待看门狗复位重启程序，板卡运行新程序。全程无需断开电源或者拆卸。

所述铁路信号智能综合采集装置支持在线诊断，具备自报警功能。报警自主上传。故障报警类型如下表：

所述铁路信号智能综合采集装置，通过RJ45口将采集数据发送给监测站机，向站机送数据按1s发送。

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该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 (10)

1.铁路信号智能综合采集装置，所述智能综合采集装置内部采用CAN总线方式与其它模块连接，将采集到的数据信息汇集到CPU通信控制板进行处理，并将处理的信息通过以太网传送给微机监测站机进行处理及显示，其特征在于，所述智能综合采集装置包括：机箱壳体及安装在壳体内的电源变换板、总线背板，开关量采集板、模拟量采集板、CPU通信控制板、驱动接口板、CAN通信接口板及串口通信接口板，所述电源变换板，通过总线背板为壳体内部板卡供电，所述CPU通信控制板通过总线背板可与开关量采集板、驱动接口板、CAN通信接口板和串口通信接口板连接；所述智能综合采集装置将采集数据进行处理分析，并通过RJ45口与交换机及监测站机连接将数据送到微机监测站机中。

2.如权利要求1所述铁路信号智能综合采集装置，其特征在于，所述电源变换板支持AC220V输入，可向外部提供2路12VDC，1路-12VDC和1路24VDC电源输出。

3.如权利要求1所述铁路信号智能综合采集装置，其特征在于，所述机箱壳体采用铝材质，并为各板卡提供安装槽道。

4.如权利要求1所述铁路信号智能综合采集装置，其特征在于，所述CPU通信控制板具备两路CAN通信采集功能；其中，一路与开关量采集板和驱动接口板通信，另一路可与CAN通信接口板及串口通信接口板连接。

5.如权利要求1所述铁路信号智能综合采集装置，其特征在于，所述开关量采集板提供48开关量输入接口，支持DC12V/24V及AC24V采集，每一路有对应的LED指示灯显示其输入状态；输入电压Vin≥8.4V电平为高，LED灯点亮，Vin≤3.6V电平为低，LED灯熄灭；LED灯为黄绿色。开关量的采集速率可远程配置。

6.如权利要求1所述铁路信号智能综合采集装置，其特征在于，所述模拟量采集板提供八通道的模拟量输入接口，可采集包括交直流电源屏电压信号、站联电压信号、道岔表示电压信号、轨道交直流电压信号、防灾电压信号、电码化电压信号、屏蔽门电压信号、计轴磁头电压信号、高压脉冲电压信号。板卡的采集功能可通过远程配置来实现。

7.如权利要求1所述铁路信号智能综合采集装置，其特征在于，所述驱动接口板支持40路继电器驱动，通过驱动继电器组合可选256路电缆进行测试，每块板卡具有1路绝缘测试及1路漏流测试接口功能。

8.如权利要求1所述铁路信号智能综合采集装置，其特征在于，所述CAN通信接口板提供四路CAN通信采集接口，CAN总线通信协议采用CAN2.0B协议，波特率设定为250Kbps，最大通信传输有效距离不少于100M，可通过配置来设置每一路CAN接口连接的采集模块类型及采集数量。

9.如权利要求1所述铁路信号智能综合采集装置，其特征在于，所述串口通信接口板提供四路RS422/RS485通信采集接口，可根据需要配置串口波特率。可通过配置来设置每一路串口接口连接的采集模块类型及采集数量。

10.如权利要求1所述铁路信号智能综合采集装置，其特征在于，所述智能综合采集装置还包括：

在线升级模块，所述在线升级模块通过网口和CAN总线进行在线升级，具体包括：上位机通过网口发送固定命令，CPU通信控制板接收命令后，判断需要升级板卡类型，将板卡模式切换至程序升级状态，板卡进入程序升级状态，上位机向板卡发送升级版程序的数据包，板卡接收全部数据包后校验，更新Flash，等待看门狗复位重启程序，板卡运行新程序。

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