机车运行信息检测系统的设计和实现

2.3.3 开关量通道

前面已经选择泓格的I-7000系列模块作模拟量输入通道，为了系列化，采用I-8042(16通道隔离数字量I／O)模块作为开关量输入通道。

本装置中需要采集的开关量有差示压力、水温、固定发电、空转、主回路接地、主回路过流、本车卸载、故障励磁等8个开关量。使用了一块I-8042的8个通道。

2.3.4 速度采集通道

为采集机车柴油机转速，需要速度采集通道。选用泓格I-8080(4通道计数频率器)模块一块，采集机车柴油机转子输出的脉冲，根据频率计算出转速。

2.3.5 面板I／O模块

本控制器包括4个按键开关，分别用来控制设备实现备份、转存、复位、本地输出等操作，设置了8个代表设备工作状态及报警信息的指示灯。尽管I-8042有多余的I／O通道可供使用，由于自身输出能力的限制，需要对其输出进行二级继电放大。我们选用I-7050(7通道开关量输入／8通道开关量输出模块)作面板I／O模块，可以直接驱动24 V的面板指示灯。

2.3.6 485-232转换器

本采集仪与机车上原有的TAX箱配合工作，为及时接收TAX箱数据，避免与I-7018，I-7050共用总线，使用I-7520模块将TAX箱输出RS 485数据转换成RS 232协议通过WinCon-8000底板上的RS 232口接收。

2.4 电源与机箱设计

系统其他模块包括电源转换模块(ph75s 110-24)1个，转速开关量调理板1块，信号调理板1块，机箱1个，航空插座4个，按键开关4个，指示灯8个。

本检测装置使用31 cm×24.5 cm×19.5 cm工业机箱，机箱外置全部键盘、显示器、鼠标等插座。面板上置8个指示灯指示设备运行状态转录状态，面板上置4个按钮开关控制数据转录操作等。通过4个航空插座连接现场全部数据采集点。为避免影响机车原信号系统，信号采集采用高阻抗输入电路，采取了一系列信号的隔离、放大、变换及传输措施。例如在一些高速、干扰强烈的信号通道增设隔离变压器将信号源与电气回路隔离，通过设计滤波电路抑制电源干扰，大大减少了装置死机的可能，提高了装置的可靠性。

本系统改变传统的总线+数据采集板的设计思想，采用模块化设计。将各个采集通道分别隔离，信号相近的通道组成模块，模块之间、模块与主控单元之间通过通信总线方式连接，保证了各通道、各模块和主控单元的独立性。便于系统的扩展、升级，适应各种型号的传感器信息的接入以及方便故障检修处理。前端从仪表端子接线排取信号，经信号调理后分别交由相互隔离的通道模块传送给主控制器，运用W-8331提供的看门狗设计提高系统软件的可靠性。

3 系统软件设计

软件由机内数据采集软件、车上数据分析软件和地面数据分析软件三部分组成。

3.1 机内数据采集软件

机内数据采集软件与车上数据分析软件使用Visual C#编程，利用WinConSDK函数库来控制、操作WinCon-8000的全部硬件，包括I-8000／I-87K／I-7000系列I／O模块。在普通微机上利用微软的VisualC#开发环境直接开发机内数据采集程序，然后将其下载到WinCon-8000中去执行。

机内数据采集软件驱动各I／O通道每1 s采集一次各信息点的数据，同时接收一条TAX箱的数据，组成一帧长度为120 B的记录。以TAX箱输出的时间为标准的时间，根据精度需要每1～10 s记录一帧数据。若两次采集的数据变化不大时，每10 s种记录一帧数据；若两次采集的数据变化较大时，每1 s记录一帧数据。存储一帧数据所需的存储空间为120 B，当存储器快满时，依照先进先出的数据备份策略淘汰最先记录的数据，保证始终记录着最近几天的数据。

3.2 车上数据分析软件

受 W-8331模块资源的限制，车上数据分析软件主要是将采集的数据实时显示与判断报警。装置工作时，如果带有显示器，该显示器始终显示一个主控界面和主要信号点的实时数据。当采集的信号大于设定值时，采用声、图、指示灯报警。车上数据分析软件可以在鼠标的操作下回溯显示之前的任意时刻的参数，便于机组人员在车辆运行现场了解机车运行状态，供现场维护分析及处理决策。本装置可以不带显示器和鼠标，此时靠装置上的4个按钮开关操作转录控制，通过指示灯及声音报警。

3.3 地面数据分析软件

通过U盘转录将数据转送给地面计算机，地面计算机运行地面数据分析软件，读取U盘的原始数据，进行数据格式校验，挑出不全的记录，按司机号或时间分段，进行机车运行工况参数曲线绘制。该软件采用Delphi开发，绘制带有时间标的机车各参数运行曲线。可按时间、公里标等对记录的数据进行检索、查询。运行曲线提供横向及纵向数据比较在内的各种数据回放分析模式，使记录数据可视化，真实再现运行状态下机车的各种工况信息，让地面分析人员形象直观地判断机车运行状况，为机车的检修提供科学的依据。

本采集仪记录的数据还可以通过数据格式转换程 序转换成其他地面处理软件需要的数据格式，为用户采用其他商品化的地面数据处理软件提供方便。同时，地面数据分析软件向维修信息库提供数据。