CN207601170U - 一种高铁高性能数字录波装置 - Google Patents

Abstract

一种高铁高性能数字录波装置，它包括信号调理模块、检测控制模块、通讯模块、数据存储模块、电源模块。信号调理模块包括前段互感器单元、调理电路单元、AD转换电路单元；检测控制模块包括数据采样单元、录波启动判断单元、数据处理单元、信息传输单元；通讯模块包括RS232单元、仿真接口单元、以太网单元、GPS等其他接口单元；数据存储模块包括SD卡单元、FLASH单元。信号调理模块与检测控制模块连接，数据存储模块、通讯模块与检测控制模块双向连接，电源模块为整个装置供电。采用上述结构，本实用新型提供一种高铁高性能数字录波装置，它能进一步提升对高铁运行中各电气量的变化记录精度以及速度，同时该装置也易于扩展接口丰富。

Description

一种高铁高性能数字录波装置

技术领域

本实用新型涉及一种录波装置，尤其是用于高铁的高性能数字录波装置。

背景技术

高铁的快速发展已经成为人们出行的首选交通工具，我国基本建成世界最大的“四纵四横”高铁网，正在建设一张全面覆盖中西部地区的八纵八横高铁网，速度最快、里程最长，中国高铁在一路领跑中不断提速升级。中国高铁依靠技术创新领跑世界，在实现速度跨越的同时，运营里程也从不足1万公里，延展到2.2万多公里，占世界高铁运营总里程的60%多。速度更快，运营里程更长对高铁的安全性能也提出更高要求。

为了提升高铁安全稳定的运行，防止意外事故的发生，就必须要对其在运行过程中面临的各种异常状态进行分析与处理，做好事故的预防工作，这就需要一种高性能的数字录波装置。

发明内容

本实用新型针对高铁录波装置还有进一步提升精度的空间，本实用新型提供一种高铁高性能数字录波装置，它能进一步提升对高铁运行过程中对电气量变化的记录速度和精确度。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种高铁高性能数字录波装置，它包括信号调理模块、检测控制模块、通讯模块、数据存储模块、电源模块。信号调理模块包括前段互感器单元、运放隔离电路单元；检测控制模块包括数据采集单元、录波启动判断单元、数据处理单元、信息传输单元；通讯模块包括RS232单元、仿真接口单元、以太网单元、GPS单元等其他接口单元；数据存储模块包括SD卡单元、FLASH单元。信号调理模块与检测控制模块连接，数据存储模块、通讯模块与检测控制模块双向连接，电源模块为整个装置供电。

采用上述结构，首先高铁机车的电信号接入到信号调理模块再由检测控制模块对电流电压等进行检测，数据处理，判断是否启动录波功能，检测控制模块处理后的机车电气参数通过通讯模块可以与服务器交换数据以及通过以太网联网监测，数据存储模块可以对来自检测控制模块记录的故障数据进行存储、备份以及导出。

本实用新型能适用于高铁，并可以极大的提升录波装置对机车运行中电气量变化记录的快速性和准确性，为高铁故障排查、事故分析提供数据支持。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型总体结构图；

图2为信号调理模块总体图；

图3为电压信号调理电路；

图4为电流信号调理电路；

图5为检测控制模块框图；

图6为SD卡存储单元电路图；

图7为1.2V电源输出电路图；

图8为1.9V电源输出电路；

图9为3.3V电源输出电路。

具体实施方式

如图1所示，一种高铁高性能数字录波装置，它包括信号调理模块1、检测控制模块2、通讯模块3、数据存储模块4、电源模块5。如图2所示，信号调理模块1包括电压互感器单元6、电流互感器单元7、电压信号调理电路单元8、电流信号调理电路单元9、AD转换电路单元10；如图3所示，检测控制模块2包括数据采样单元11、数据处理单元12、录波启动判断单元13、录波单元14；如图4所示，通讯模块3包括RS232接口单元15、以太网单元16、GPS单元17、扩展通信口DPRS单元18、仿真接口单元19等其他接口单元；数据存储模块包括SD卡单元20、FLASH单元21。信号调理模块1与检测控制模块2连接，数据存储模块4、通讯模块3与检测控制模块2双向连接，电源模块为整个装置供电。

如图2至图4所示信号调理模块1，其中高铁电气信号经过电压互感器单元6、电流互感器单元7使大电流大电压转换成小电流小电压，再输入到电压信号调理电路单元8、电流信号调理电路单元9，把电压电流转化为特定的电压值以便AD转换电路10对其模数转换。（电压互感器单元6采用南京泽明公司生产型号ZMPT101B型电阻式电压互感器，电流互感器单元7选用南京泽明公司生产型号ZMCT101B型电流互感器，信号调理单元8、9选用ADI公司高精度轨对轨低飘移运放AD8675）

如图5所示，为检测控制模块2，接收到来自信号调理模块1输出的数据，由数据采样单元11对其采集，把采集到的数据传送到数据处理单元12，录波启动判断单元13对比处理后的数据与设定值比较判断是否发生故障和异常由此开启录波，录波单元14开始执行录波操作。（检测控制模块2主要采用高性能S3C2440微处理器作为核心）

RS232接口单元15用于调试电路，串行通讯，也可以通过串行电缆线和PC机相连接；以太网单元16用于联网监测与服务器交换数据；仿真接口单元19利用JLINK进行仿真；以及其他预留接口。（RS232接口单元15采用MAX3232芯片，以太网单元16采用KonNaD（康耐德）的RS232转以太网模块C2000E1M0）

如图6所示，为数据存储模块4中的SD卡存储单元20。高性能数字录波系统的存储模块在硬件上共分为板载FLASH芯片组21、SD卡电路单元20两部分。其板载FLASH芯片组21是系统主存储器，而SD卡20是备份的存储介质，可以对录波数据进行保存和备份。FLASH芯片组21集成在S3C2400芯片中。

如图7至图9所示，为电源模块5三种电压电源的电路图，为录波装置提供正负1.2V、1.9V、3.3V电压电源。

所述的S3C2440微处理器3C2440型ARM芯片，共有289个管脚，其中130个是用户可用的IO口。芯片采用FBGA封装，引脚集成度高，高频性能与信号完整性比较好，而且制作工艺高，同时支持多种工作模式，接口丰富，功耗低。

本系统电源模块主要有电磁兼容性滤波电路和直流转直流电源模块构成。电磁兼容性滤波电路负责滤除电源杂波干扰，带隔离的直流转直流电源模块电路供给采样电路和运放电路正负模拟电源。

采用上述结构，使用时，本实用新型能适用于高铁，并可以极大的提升录波装置对高铁运行过程中电气量变化记录的快速性和准确性，为日后对高铁各种异常状态进行分析与处理提供有效的数据支持。

Claims (5)

1.一种高铁高性能数字录波装置，它包括信号调理模块（1）、检测控制模块（2）、通讯模块（3）、数据存储模块（4）、电源模块（5），所述信号调理模块（1）包括电压互感器单元（6）、电流互感器单元（7）、电压信号调理电路单元（8）、电流信号调理电路单元（9）、AD转换电路单元（10）；

通讯模块（3）包括RS232接口单元（15）、以太网单元（16）、GPS单元（17）、扩展通信口DPRS单元（18）、仿真接口单元（19）；

数据存储模块（4）包括SD卡单元（20）、FLASH单元（21），信号调理模块（1）与检测控制模块（2）连接，数据存储模块（4）、通讯模块（3）与检测控制模块（2）双向连接；其特征在于：所述检测控制模块（2）包括数据采样单元（11）、数据处理单元（12）、录波启动判断单元（13）、录波单元（14）；数据采样单元（11）的输入端与信号调理模块（1）的输出端连接；所述电源模块（5）包括1.2v电压输出端、1.9v电压输出端以及3.3v电压输出端。

2.根据权利要求1所述的高铁高性能数字录波装置，其特征在于：所述电压互感器单元（6）经过电压信号调理电路单元（8）与AD转换电路单元（10）连接；电流互感器单元（7）经过电流信号调理电路单元（9）与AD转换电路单元（10）连接。

3.根据权利要求1或2所述的高铁高性能数字录波装置，其特征在于：所述数据采样单元（11）、数据处理单元（12）、录波启动判断单元（13）、录波单元（14）依次连接。

4.根据权利要求1所述的高铁高性能数字录波装置，其特征在于：所述检测控制模块（2）采用高性能S3C2440微处理器作为核心。

5.根据权利要求1所述的高铁高性能数字录波装置，其特征在于：所述RS232接口单元（15）采用MAX3232芯片，以太网单元（16）采用KonNaD的RS232转以太网模块C2000E1M0。