CN1502972A - 机车数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机车数据采集方法，第一步：从电子式计量表获得带有时间意义的实时数据；第二步：同时，从TAX2装置获得带有时间意义的各种实时数据；第三步：以TAX2装置上的时钟为准，实时校正电子式计量表上时钟的时间，使TAX2装置上时钟的时间与电子式计量表上时钟的时间一致；第四步：将上述数据输出，供专业分析系统进行分析处理。这样，本发明使两组数据是在同一时刻、同一位置获得，即两组数据具有一一对应的关系，具有实际的分析意义，分析处理软件能够分区计量、分段统计，准确分析机车能耗状况和分区耗电耗油状况，自动输出各种相关报表，使机车做到科学地用电用油。

Description

机车数据采集方法

技术领域

本发明涉及一种机车数据采集方法，尤指对机车电量或油量等统计分析数据的采集方法。

背景领域

机车是一个能耗大户，对其耗电量、耗油量等进行精确统计、分析，对机车的节能降耗具有十分重要意义。

目前，随着电子微处理技术的飞速发展，用于分析处理机车的能耗的微处理软件孕育而生。此微处理软件主要利用电子式计量表所获得的实时电(油)耗数据与TAX2装置获得的数据，对机车能耗及各种情况进行综合分析。但，由于不能保证电子式计量表上的时钟和TAX2装置上的时钟一致，即不能保证从电子式计量表和TAX2装置上采集的两组数据是在同一时刻获得的，比如：电子式计量表在其时钟显示1:00时所采集的数据，和TAX2装置在其时钟显示1:00时所采集的数据，实际上在时间上相差了5分钟，那么两组数据就不具有同一对应关系，故，电子式计量表和TAX2装置所采集的两组数据就不具有实际的分析意义，微处理软件也就无法准确分析机车能耗状况和分区耗电耗油状况，不能做到科学地用电用油。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机车数据采集方法，以使电子式计量表和TAX2装置所采集的两组数据具有实际的分析意义。

本发明机车数据采集方法的步骤如下：

第一步：从电子式计量表(如电表、油表等)获得带有时间意义的实时数据(机车耗电量、耗油量)；

第二步：同时，从TAX2装置获得带有时间意义的各种实时数据(时间、速度、公里标、重量、长度、辆数、本补、客货、车次、交路、车站、司机、机车号)；

第三步：以TAX2装置上的时钟为准，实时校正电子式计量表上时钟的时间，使TAX2装置上时钟的时间与电子式计量表上时钟的时间一致；

第四步：将上述数据输出，供专业分析系统进行分析处理。

上述的第四步是先将上述数据在输出前进行合并，然后输出供专业分析系统进行分析处理。

上述在第三步之后增加一步，即：将第三步中的数据存储在内部存储器中，并在适当时候将此数据输出，供专业分析系统进行分析处理。

这样，本发明增加了TAX2装置实时校正电子式计量表上时间的步骤，使两组数据是在同一时刻、同一位置获得，即两组数据具有一一对应的关系，故，本发明使电子式计量表和TAX2装置所采集的两组数据具有实际的分析意义，微处理软件能够分区计量、分段统计，准确分析机车能耗状况和分区耗电耗油状况，自动输出各种相关报表，使机车做到科学地用电用油。

附图说明

图1是本发明的方框图；

图2是互感器变换部分与电源部分的电路图；

图3是电量变换电路图；

图4是电流环处理电路图；

图5是显示电路图；

图6是通讯接口电路图。

具体实施方式

本发明运用于机车中，可用于各种能耗的分区计量和统计，本文仅以用于机车耗电的分区计量和统计为例，结合图1进行说明。

本发明先利用电子式计量表(电表)获得带有时间意义的实时数据：机车耗电量。

原有的电表为机械式电表，现设计的电量统计装置采用电子式计量，信号连接方式不改变。电压信号从原有电表的电压输入端输入，经过装置内部的电流互感器转变成小电压信号，电流信号从原有电表的电流输入端输入，经过装置内部的电流互感器转变成小电流信号。电源从电压信号取得经过工频变压器变换后用三端稳压器获取±5V电源。电压电流信号经过一个时分割乘法器变换成一个代表功率值的电平信号，再经过一个V/F变换器变成一个频率信号，根据W＝P*T，对频率信号的计数，即代表所消耗的电量值。因采用电子式计量表代替机械式计量表，可以提高计量精度。

配合图2所示，具体说明：

P1位接线端子，用来与被测电压电流信号连接，CT1、RS7、CS18为电流互感器以及取样电路1，通过变换，输入电流信号(0-5A)变换成(0-1.2V)的电压信号。RS11、RS13、RS14、RS29、CT2、RS5、CS13组成电压变换电路2，现通过电阻RS11、RW13、RS14、RS29把电压信号(0-230V或0-100V)变换成小电流信号(0-2mA)，在通过一个电流互感器CT2以及取样电路RS5、CS13变换成电压信号。这样，通过变换，把电压信号(230V或100V)变换成效电压信号(0-1.2V)。T1、DS1、DS2、DS3、DS4、VS1、VS2及滤波电容组成电源电路3，通过变换电压信号输出±5V电压信号。

电压电流互感器采用环形互感器，具有漏感小，传输信号失真校的特点。互感器和变压器用树脂浇注，具有极强的抗震性。统一焊接在印制板上，安装方便。CT1：uCT-1(5A/20mA)、CT2：uCT-2(2mA/2mA)、T1：PBT-01F。

电量变换电路主要是把经互感器变换过的信号变换成频率信号，芯片NS2(LS20050)集成了一个时分割乘法器和一个V/F变换电路，具体电路图如图3所示。

SV信号是从电压互感器取样过来的电压信号，SI信号是从电流互感器取样过来的电流信号，FOUT为经过V/F变换后的频率信号，与功率信号成正比。

电流环处理电路是把频率信号进行远距离传输的关键，它能够提高抗干扰的能力，具体的电路图如图4所示。

FOUT信号是电量变换电路过来的频率信号，经过MOS管M1驱动后，连接到远处的光耦输入端，FOUT为高时，M1开通，光耦O3的二极管有电流流过，T1高：反之，M1关断，没有电流经过O3，T1低。由于采用电流环、光耦隔离，传输线上的共模电压不会影响到T1信号上，也不会改变T1的逻辑状态。M1：IRF740 O3：TLP521。

同时，本发明利用TAX2装置获得带有时间意义的实时数据；通过隔离的485接口从机车TAX2平台读取有关机车的各种数据：时间、速度、公里标、重量、长度、辆数、本补、客货、车次、交路、车站、司机、机车号。

如图6所示，接口电路是完成机车TAX2平台信号与微处理器的物理通道，采用标准的隔离485接口方式。N3采用MAX1480B芯片，它带有一个隔离的DC/DC电源和隔离的差分转换电路。ENABLE、RXD、TXD接微处理器的控制脚，ENABLE为接收发送控制信号，TXD为微处理器的发送信号，RXD为微处理器的接收信号。485A、485B、485G连接到TAX2平台的485总线上。

并且，本发明以TAX2装置上的时钟为准，实时校正电子式计量表上时钟的时间，使TAX2装置上时钟的时间与电子式计量表上时钟的时间一致。

时钟电路采用DAELAS的DS12887，它为一个独立的实时时钟系统。内部带有锂电池，在无外部供电状态下，时钟可以保持10年。时钟与外部连接是通过标准的8位地址数据复用总线来联系的，微处理器通过发送相应命令到时钟芯片，可以读写具体的时钟数据。

最后，本发明将两组数据输入数据处理装置(微处理器)进行合并，存储在内部存储器中，适当时候进行输出，供专业分析系统(微处理软件)进行分析处理。

存储器部分用来对电量和TAX2数据进行记录，能够掉电保存。存储器N4采用大容量FLASH(AT29C040A)存储器，具有512K字节的存储容量，通过8位数据总线，19位地址总线与微处理器连接，微处理器通过总线发送命令，可以读写FLASH存储器N4。

显示部分显示总的用电量。显示电路是通过8位的7段数码管来显示所耗用的电量，它是通过一个8位的显示控制芯片来控制8位数码管的显示。N74为MAX7219，VI-V8为8为数码管，N7通过循环拉低D0到D7管脚来点亮数码管V1-V8，信号ABCDEFGDP为7段数码管的显示信号，微处理器通过SOUT、SL、SCLK三根信号线把控制命令和显示数据送到N4，N4本身具有数据所存功能，能够把微处理器送过来的数据所存在存储器中并循环显示个数码管。图5是具体的电路图。

微处理器(CPU)是装置的核心部分，协调各模块的功能，对数据进行分析记录，并在必要的时候把记录转储到IC卡中。微处理器采用WINBOND的W77E58，IC卡接口采用AMPHENOL的下压式或摩刹式卡座。

外部输入的电压电流信号经过电流、电压互感器及取样电路处理后变换成低电平的电压信号，然后经电量处理模块变成一个与功率成正比的频率信号，通过电流环传输道远距离的数据处理插件，经微处理器的计数器计数，变成耗电量。微处理器的控制分成几路：

一路通过显示模块对电量进行显示，一路通过存储器对数据进行保存。同时TAX2平台的信息也通过485接口送到微处理器，微处理器同样把这些数据保存在存储器中。当插入IC卡时，微处理器把保存在存储器中的数据拷贝到IC卡中。

IC卡接口通过大容量IC卡把记录数据进行转储。

CT1、CT2、T1、N7和附加的电阻电容组成一个电量处理模块，其中电流传感器CT1和处理芯片N7是不可缺少的。CT2是为了隔离高频干扰而采用的，同样也可以采用简单的电阻分压来实现电压信号的处理，T1及附加的电阻电容和三端稳压器是为了得到一个可靠而小纹波的电源而采用的一个方案。采用电容分压或开关电源的方式同样可以得到电源。

微处理器和时钟电路、通讯接口电路、存储器、显示模导体和IC卡接口电路组成一个数据处理模块，完成一些特定的功能。其中微处理器是核心部分：要完成机车电量采集、显示，同时对电量与TAX2平台送来的信号进行记录，上述部分是必不可少的。IC卡接口是用大容量的IC卡来转储存储器的数据。然后下载到地面处理系统进行数据处理的。通过其它方式也可以实现同样的数据转储功能。由于具有大量同类功能的集成芯片，实现上述功能完全可以采用不同的电路及不同元件，但是上述各种模块必不可少。

需要说明的是：不论机车采用何种电子计量装置，只要运用了本发明的机车数据采集方法，皆应落入本发明的保护范畴。本文所揭示的具体电路仅作为一种实施例，用于充分公开本发明，该具体电路为本领域技术人员所知晓，故，不对具体电路加以赘述。

本发明的关键是：采用双互感器对机车有害信号进行隔离；利用机车TAX2提供的各种信息，结合用电(油)量进行记录；增加一个时钟电路保证部分情况下TAX2不提供信息时可以区分记录，利用TAX2时钟来校准内部时钟信号。

本发明运用于机车上所产生的有益效果是：1、提高计量精度；2、区分机车在各供电区段的用电(油)量；3、对各分相区段用电(油)量进行统计；4、自动生成司机报单；5、对各区段用电(油)量进行统计，提供趋势图，为确定科学操纵机车提供依据，为机车节能降耗起关键作用。

Claims (3)

1、机车数据采集方法，其特征在于：

第一步：从电子式计量表(如电表、油表等)获得带有时间意义的实时数据(机车耗电量、耗油量)；

第二步：同时，从TAX2装置获得带有时间意义的各种实时数据(时间、速度、公里标、重量、长度、辆数、本补、客货、车次、交路、车站、司机、机车号)；

第三步：以TAX2装置上的时钟为准，实时校正电子式计量表上时钟的时间，使TAX2装置上时钟的时间与电子式计量表上时钟的时间一致；

第四步：将上述数据输出，供专业分析系统进行分析处理。

2、如权利要求1所述的机车数据采集方法，其特征在于：

第四步是先将上述数据在输出前进行合并，然后输出供专业分析系统进行分析处理。

3、如权利要求1或2所述的机车数据采集方法，其特征在于：

在第三步之后增加一步，即：将第三步中的数据存储在内部存储器中，并在适当时候将此数据输出，供专业分析系统进行分析处理。

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