CN205450720U - 一种车载信息数据采集监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载信息数据采集监控系统，包括传感器、监控对象、开关量输入模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、PLC控制器、电源模块和上位机，所述监控对象分别连接开关量输入模块、传感器、执行部件和信号调理模块，传感器还连接模拟量输入模块，执行部件还分别连接开关量输出模块和模拟量输出模块。本实用新型车载信息数据采集监控系统采用工控领域成熟的PLC技术和组态软件技术，性能稳定、人机界面友好、可操作性强，能及时为驾驶人员提供告警信息和辅助决策信息，对于随车人员及时掌握战车运行状态和车上电子设备状态有重要意义。

Description

一种车载信息数据采集监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种监控系统，具体是一种车载信息数据采集监控系统。

背景技术

应急通讯指挥车分为：公安通讯指挥车、武警通讯指挥车、电信通讯指挥车、桥梁通讯指挥车、建委通讯指挥车、城管通讯指挥车、电力通讯指挥车、交通通讯指挥车、卫生通讯指挥车、地震通讯指挥车、公路通讯指挥车、消防通讯指挥车、环境通讯指挥车、森林通讯指挥车等等。

地面指挥中心和应急通信车分别配备独立的调度系统，调度机和视频服务器可作为主从关系存在，现场应急通信车中的设备可以实时将现场数据上传至指挥中心总服务器，作为二级调度系统或视频会议系统的分会场；在卫星链路有压力或失效的情况下，现场应急车调度系统自成体系，完全可以独立对现场进行指挥调度，可通过现场应急通信车的视频服务器召开局部视频会议、对本地视频信息进行录像和保存，很大程度可减少卫星链路压力。二级分布式调度系统，可协同工作，可互为备份，可分担压力，是整套系统的优势所在。

当今世界由于环境污染严重、能源紧张等种种原因，迫使人们寻找新的汽车能源，电动汽车凭借其能源获得方式多样化降低了对石油的依赖，并且使用时无废气排放污染等原因获得人们的青睐。

现有技术中的电动车上的车载通讯系统架构较为简单，仅仅能提供一些简单的数据(比如电池电量、车速等)的传输和显示。因此，有必要提出一种改进的电动汽车车载通讯系统。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种车载信息数据采集监控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种车载信息数据采集监控系统，包括传感器、监控对象、开关量输入模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、PLC控制器、电源模块和上位机，所述监控对象分别连接开关量输入模块、传感器、执行部件和信号调理模块，传感器还连接模拟量输入模块，执行部件还分别连接开关量输出模块和模拟量输出模块，所述PLC控制器分别连接开关量输入模块另一端、模拟量输入模块另一端、开关量输出模块另一端、模拟量输出模块另一端、信号调理模块另一端和电源模块，电源模块还连接上位机，上位机还分别连接打印机和接口模块。

作为本实用新型进一步的方案：所述上位机内置软件包括采集子系统和监控子系统。

作为本实用新型进一步的方案：所述PLC控制器的编程选用了西门子step7v5.4来进行。

作为本实用新型再进一步的方案：所述信号调理模块包括电容C2、二极管VD1、电阻R1和芯片U1，芯片U1由U1A和U1B两部分组成，所述监控对象分别连接电容C4和电阻R7，电阻R7另一端分别连接电容C4另一端、电阻R3和U1A引脚2，电阻R3另一端分别连接电阻R4和U1A引脚1，U1A引脚4接地，U1A引脚8分别连接电源VCC和电阻R1，电阻R1另一端分别连接U1A引脚3、UAB引脚5、电阻R2、电容C2和二极管VD2正极，二极管VD2负极分别连接电容C2另一端和电阻R2另一端并接地，所述U1B引脚6分别连接电阻R4另一端和电阻R5，电阻R5另一端分别连接U1B引脚7和二极管VD1正极，二极管VD1负极分别连接电阻R6、电容C3和单片机，电阻R6另一端连接电容C3另一端并接地，所述芯片U1型号为MAX4451。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型车载信息数据采集监控系统采用工控领域成熟的PLC技术，性能稳定、人机界面友好、可操作性强，能及时为驾驶人员提供告警信息和辅助决策信息，对于随车人员及时掌握战车运行状态和车上电子设备状态有重要意义。

附图说明

图1为车载信息数据采集监控系统的结构示意图；

图2为车载信息数据采集监控系统中信号调理模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种车载信息数据采集监控系统，包括传感器、监控对象、开关量输入模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、PLC控制器、电源模块和上位机，所述监控对象分别连接开关量输入模块、传感器、执行部件和信号调理模块，传感器还连接模拟量输入模块，执行部件还分别连接开关量输出模块和模拟量输出模块，所述PLC控制器分别连接开关量输入模块另一端、模拟量输入模块另一端、开关量输出模块另一端、模拟量输出模块另一端、信号调理模块另一端和电源模块，电源模块还连接上位机，上位机还分别连接打印机和接口模块；所述上位机内置软件包括采集子系统和监控子系统；所述PLC控制器的编程选用了西门子step7v5.4来进行；所述编程的步骤包括创建新项目、添加s7-300站、添加导轨、添加电源、添加cpu、添加I/O模块以及保存并编译组态。

本实用新型的工作原理是：本实用新型车载系统选用tpc105作为上位机，tpc105是一套以嵌入式低功耗cpuarm-2440为核心(主频400mhz)的高性能嵌入式一体化工控机,该产品采用了液晶触摸屏技术，同时预装了windowxp操作系统和嵌入版组态软件hmibuilder，负责提供系统全部监控界面、报警机制与数据记录分析的功能。

PLC控制器选用了西门子公司s7-300PLC。s7-300PLC具有简单实用的分散式结构和多界面网络能力，并且当监控任务增加时可以自由扩展，应用灵活。上位机与PLC控制器通过MPI协议进行通信。

硬件还选用了大量的传感器和执行部件作为现场数据采样和控制执行，主要包括温度传感器、速度传感器、液压伺服机构等。

PLC的编程选用了西门子step7v5.4来进行，硬件组态在step7的硬件配置编辑器中按照一定的顺序进行的，主要包括以下七个步骤：创建新项目、添加s7-300站、添加导轨、添加电源、添加cpu、添加I/O模块以及保存并编译组态等。

基于hmibuilder的软件设计系统软件体系可分为采集子系统和监控子系统两大部分。

(1)采集子系统即由step7编写的梯形图程序，它被下载至PLC控制器中运行。

监控子系统即由组态软件编写的监控程序，监控程序的编写是对采集到的数据以及控制参数进行组态的过程。

(2)车载系统选用hmibuilderv2.1组态软件开发。作为一套国产工业组态软件，hmibuilder具有界面友好、操作方便、功能强大，并且结构容易扩充等特点。

为了能及时准确地掌握通讯车运行状态，监控软件中建立了通讯车运行总貌、动力系统监控、卫星通信指挥网监控、电子侦察设备监控四大监控画面以及相应若干子监控画面。基于安全方面的考虑，系统开机后首先是用户登陆界面，在经过安全认证后方能进入系统，并且用户分为一般用户和管理员用户两种。

监控画面分为三个区，最顶端是按钮区，实现不同监视界面与功能的切换；中间是主画面区，显示控制参数和通讯车运行状态，包括各种仪表显示、指示灯、数据曲线、历史报警信息以及控制开关等；底端为信息栏，显示最新的报警信息和提示信息。当tpc105触摸屏上位机与PLC通信中断时，所有监控参数模拟量显示灰色，开关量闪烁不定，即指示通信故障。为了进一步提高系统安全性，PLC运行控制时完全独立于上位机，这样即使上位机出现故障或断电，PLC仍然可以继续完成对通讯车的控制。

车载系统的一个重要功能是及时向车上人员发出语音告警信息和提示信息。一般情况下，可在软件的数据组态、模拟量参数设置中设置播放告警语音的条件，这些条件包括数据变化率过大、越上限(下限)、越上上限(下下限)等；而对于通道中断这一类事项的语音告警，需要在hmibuilder的核心模块中设置，然后选择通道中断事项即可。

电阻R1和电阻R2分压为芯片U1提供输入偏置电压，适当调节电阻R2可改变放大器的输入偏置电压，可根据监控对象输出电压的大小，适当选择电阻R3改变第1级的放大倍数，从而使总增益满足要求。电阻R7是为了降低第1级放大电路的直流增益，从而提高静态工作点的稳定性，但电阻R7的引入降低了第1级电路的交流放大能力，故接入电容C4实现交流旁路，二极管VD1、电阻R6和电容C3构成幅度检波电路，电容C3的容量越大，输出到单片机A／D端的直流电压中的20kHz波纹越小，但电容C3的容量过大将导致电路响应时间长，对监控对象的偏离反应迟钝，所以电容C3的实际取值应根据实际情况而定。

由于二极管VD1、电阻R6和电容C3构成的是正半周峰值包络检波电路，监控对象输入的电压越大，检波电路输出的直流电位越高，如前所述，线圈输出的感应电动势受多种因素影响变化范围较大，为增大此电路的输出摆幅，根据实际情况，设置电阻R1和电阻R2的值，使芯片U1同相端的输入偏置电压降低到约1.8V，以降低检波电路输出端的初始直流电位，增大电路的动态范围。

本实用新型系统通过检测监控对象输出的电压并经过放大和必要的处理，最后提供给通讯车进行A／D转换采样，以获取监控对象的信息，采用多路如本实用新型这样的电路，即可全方位了解各种监控对象的信息，非常快捷稳定安全。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种车载信息数据采集监控系统，包括传感器、监控对象、开关量输入模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、PLC控制器、电源模块和上位机，其特征在于，所述监控对象分别连接开关量输入模块、传感器、执行部件和信号调理模块，传感器还连接模拟量输入模块，执行部件还分别连接开关量输出模块和模拟量输出模块，所述PLC控制器分别连接开关量输入模块另一端、模拟量输入模块另一端、开关量输出模块另一端、模拟量输出模块另一端、信号调理模块另一端和电源模块，电源模块还连接上位机，上位机还分别连接打印机和接口模块。

2.根据权利要求1所述的车载信息数据采集监控系统，其特征在于，所述上位机内置软件包括采集子系统和监控子系统。

3.根据权利要求1所述的车载信息数据采集监控系统，其特征在于，所述PLC控制器的编程选用了西门子step7v5.4来进行。

4.根据权利要求1所述的车载信息数据采集监控系统，其特征在于，所述信号调理模块包括电容C2、二极管VD1、电阻R1和芯片U1，芯片U1由U1A和U1B两部分组成，所述监控对象分别连接电容C4和电阻R7，电阻R7另一端分别连接电容C4另一端、电阻R3和U1A引脚2，电阻R3另一端分别连接电阻R4和U1A引脚1，U1A引脚4接地，U1A引脚8分别连接电源VCC和电阻R1，电阻R1另一端分别连接U1A引脚3、UAB引脚5、电阻R2、电容C2和二极管VD2正极，二极管VD2负极分别连接电容C2另一端和电阻R2另一端并接地，所述U1B引脚6分别连接电阻R4另一端和电阻R5，电阻R5另一端分别连接U1B引脚7和二极管VD1正极，二极管VD1负极分别连接电阻R6、电容C3和单片机，电阻R6另一端连接电容C3另一端并接地，所述芯片U1型号为MAX4451。