CN104104714A - 一种动车组车载信息采集和传输设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动车组车载信息采集和传输设备，所述设备主要由电流环接口模块、单片机模块、通行接口转换模块、无线通信模块和主机模块组成，通过欧洲总线接插件和背板相连。电流环接口模块实现基于20mA电流的双向串行通信，将电流环串行通信模式转换为TTL电平的串行通信模式；单片机模块接收从电流环接口模块发送来的动车组车载监测数据，并将应答信息通过电流环发送到车载计算机***，同时对接收到的数据进行校验，校验正确的数据通过串口转换模块发送到主机模块；串口转换模块实现的是将TTL电平的串行通信模式接口转换为RS-232接口；主机模块则把接收到的数据进行识别、处理，并打包通过无线通信模块向地面服务器发送。

Description

一种动车组车载信息采集和传输设备
技术领域
本发明属于信息技术领域，具体涉及动车组运行和故障状态采集和车地间数据传输技术和专业设备。
背景技术
我国高铁正在不断加快建设步伐，而铁路运输的安全是铁路快速发展的前提，没有安全就没有速度，没有安全就没有高效。随着高速铁路运输对安全监控的颗粒度要求越来越细，精度要求也越来越高，这就对高速铁路铁路信息化建提出了新的要求。铁路运输安全事件通常发生在运输途中，因此列车在途运输安全状态的监测，并将监测信息即时发送到对面调度和维修中心，对于及时发现故障隐患，及时采取合理措施，保证列车安全运行有着非常重要的意义。
目前，铁路动车组均配有车载计算机***，对本车各子***的工作状态进行监测，并通过监视屏幕将监测数据实时显示出来，同时也开始将这些监测数据通过无线通信手段发送到地面监测中心等处。但由于列车运行时设备的工作环境恶劣，电磁干扰严重，容易影响车载数据采集设备的正常工作，出现丢数据的现象。这一问题严重影响着现有的类似车载设备的工作。
本发明针对上述问题，对车载信息采集和传输设备的结构和电路进行了合理设计，很好的解决了车载设备工作的可靠性和安全性问题。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种动车组车载信息采集和传输设备。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种动车组车载信息采集和传输设备，所述设备主要由电流环接口模块、单片机模块、通行接口转换模块、无线通信模块和主机模块组成，通过欧洲总线接插件和背板(背板布有自定义总线)相连。其中，电流环接口模块实现基于20mA电流的双向串行通信，并将电流环串行通信模式转换为TTL电平的串行通信模式，提供与车载监控计算机***的数据交互的可靠和安全的物理接口；单片机模块接收从电流环接口模块发送来的动车组车载监测数据，并将应答信息通过电流环发送到车载计算机***，同时对接收到的数据进行校验，校验正确的数据通过串口转换模块发送到主机模块；串口转换模块实现的是将TTL电平的串行通信接口模式转换为RS-232接口模式，在单片机与主机模块间搭起透明的传输通道；主机模块则把接收到的数据进行识别、处理，并打包向地面服务器发送；所述无线通信模块包括GPRS、GPS和WLAN，负责完成与地面服务器的连接，将主机模块传送来的数据发送到地面服务器，并将地面服务器的下传的数据传送到主机模块。
其中，电流环接口模块、单片机模块、通行接口转换模块安装在一块电路板上，即III号板，无线通信模块安装在一块主板上，即IV号板，主机模块安装在一块主板上，即II号板，另配有DC100V输入、DC5V输出的电源模块，即I号板，每块电路板通过欧洲总线接插件与背板，即0号板连接，电路板之间的数据交换通过背版上的总线实现。
其中，所述III号板包括电流环接口电路、接口转换电路和数据传递控制电路，所述电流环接口电路，由U3、U4和U5构成，带有过压过流保护，通过J2与列车总线相连；所述接口转换电路，由U1实现TTL电平到RS-232电平的转换，通过欧洲总线插件J1与设备的主机模块相连，J1的引脚功能为自定义，也是0号背板总线的定义；所述数据传递控制电路，由U2单片机电路完成上述两个接口之间的数据传递控制。
其中，所述的IV号板包括GPRS/GPS电路和WLAN电路，所述GPRS/GPS电路，由U1、U4、U6和J2组成，通过J1与设备的主机相连，其中U1为SIM548模块，J2为SIM卡插座，U4和U6为RS232接口转换模块；所述WLAN电路，由U5、U7组成，也是通过J1与设备的主机相连。本申请中的“/”是和的意思，在此特此说明。
其中，所述II号板的核心模块是台湾研华PCM3353嵌入式主机板，主机的四个串行通信口即COM1、COM2、COM3和COM4通过CN30连接到J2，并通过二选一选择器S1-S6连接到J1；主机的8个IO口通过CN19连接到J3，并通过选择器S7-S14连接到J1；J3为USB接口；J4为LAN接口。
其中，所述I、II、III、IV号功能板均安装了96针，背头的欧洲总线接插件，所述0号背板上安装对应的96针，公头的欧洲总线接插件，并为其他功能板之间提供物理连接通道，实现板间的信息交换和供电，所述设备通过0号背板集成为一体，安装于机箱内。
所述设备的应用，动车组载控制单元将动车组的运行状态和故障等信息发送给所述设备的III号板，所述III号板检验接收数据的正确性，并向车载控制单元发生确认信息，同时通过0号背板将接收到的信息传送到II号板，II号板对接收到的数据进行处理、打包，并提供0号背板传送到IV号板，IV号板通过GPRS/GPS电路或WLAN电路向地面发送。
有益效果
已实现对动车组运行状态信息、故障信息及操作信息的实时采集，采集频率可达5次/秒(受车载控制***性能限制)，安全性、可靠性均满足铁路行业车载电子设备的要求，通过了铁路行业认可的相关检测机构的检测。并通过了实际上车的实验验证，功能、性能均达到设计要求。
附图说明
图1是动车组车载信息采集和传输设备结构图；
图2是III号板电气原理图；
图3是IV号板电气原理图；
图4是II号板电气原理图。
具体实施方式
一种动车组车载信息采集和传输设备，所述设备主要由电流环接口模块、单片机模块、通行接口转换模块、无线通信模块和主机模块组成，通过欧洲总线接插件和背板(背板布有自定义总线)相连。其中，电流环接口模块实现基于20mA电流的双向串行通信，将电流环串行通信模式转换为TTL电平的串行通信模式，提供与车载监控计算机***的数据交互的可靠和安全的物理接口；单片机模块接收从电流环接口模块发送来的动车组车载监测数据，并将应答信息通过电流环发送到车载计算机***，同时对接收到的数据进行校验，校验正确的数据通过串口转换模块发送到主机模块；串口转换模块实现的是将TTL电平的串行通信接口模式转换为RS-232接口模式，在单片机与主机模块间搭起透明的传输通道；主机模块则把接收到的数据进行识别、处理，并打包向地面服务器发送；所述无线通信模块包括GPRS、GPS和WLAN，负责完成与地面服务器的连接，将主机模块传送来的数据发送到地面服务器，并将地面服务器的下传的数据传送到主机模块。
其中，电流环接口模块、单片机模块、通行接口转换模块安装在一块电路板上，即III号板，无线通信模块安装在一块主板上，即IV号板，主机模块安装在一块主板上，即II号板，另配有DC100V输入，DC5V输出的电源模块，即I号板，每块电路板通过欧洲总线接插件与背板，即0号背板连接，电路板间的数据交换通过背板上的总线实现。
其中，所述III号板包括电流环接口电路、接口转换电路和数据传递控制电路，所述电流环接口电路，由U3、U4和U5构成，带有过压过流保护，通过J2与列车总线相连；所述接口转换电路，由U1实现TTL电平到RS-232电平的转换，通过欧洲总线插件J1与设备的主机模块相连，J1的引脚功能为自定义，也是0号背板总线的定义；所述数据传递控制电路，由U2单片机电路完成上述两个接口之间的数据传递控制。
其中，所述的IV号板包括GPRS/GPS电路和WLAN电路，所述GPRS/GPS电路，由U1、U4、U6和J2组成，通过J1与设备的主机相连，其中U1为SIM548模块，J2为SIM卡插座，U4和U6为RS232接口转换模块；所述WLAN电路，由U5、U7组成，也是通过J1与设备的主机相连。
其中，所述II号板的核心模块是台湾研华PCM3353嵌入式主机板，主机的四个串行通信口即COM1、COM2、COM3和COM4通过CN30连接到J2，并通过二选一选择器S1-S6连接到J1；主机的8个IO口通过CN19连接到J3，并通过选择器S7-S14连接到J1；J3为USB接口；J4为LAN接口。
其中，所述I、II、III、IV号功能板均安装了96针，母头的欧洲总线接插件，所述0号背板上安装对应的96针，公头的欧洲总线接插件，并为其他功能板之间提供物理连接通道，实现板间的信息交换和供电，所述设备通过0号背板集成为一体，安装于机箱内。
所述设备的应用，动车组载控制单元将动车组的运行状态和故障等信息发送给所述设备的III号板，所述III号板检验接收数据的正确性，并向车载控制单元发生确认信息，同时通过0号背板将接收到的信息传送到II号板，II号板对接收到的数据进行处理、打包，并提供0号背板传送到IV号板，IV号板通过GPRS/GPS电路或WLAN电路向地面发送。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种动车组车载信息采集和传输设备，其特征在于：所述设备主要由电流环接口模块、单片机模块、通行接口转换模块、无线通信模块和主机模块组成，通过欧洲总线接插件和布有自定义总线的背板相连，其中，电流环接口模块实现基于20mA电流的双向串行通信，并将电流环串行通信模式转换为TTL电平的串行通信模式，提供与车载监控计算机***的数据交互的可靠和安全的物理接口；单片机模块接收从电流环接口模块发送来的动车组车载监测数据，并将应答信息通过电流环发送到车载计算机***，同时对接收到的数据进行校验，校验正确的数据通过串口转换模块发送到主机模块；串口转换模块实现的是将TTL电平的串行通信接口模式转换为RS-232接口模式，在单片机与主机模块间搭起透明的传输通道；主机模块则把接收到的数据进行识别、处理，并打包向地面服务器发送；所述无线通信模块包括GPRS、GPS和WLAN，负责完成与地面服务器的连接，将主机模块传送来的数据发送到地面服务器，并将地面服务器的下传的数据传送到主机模块。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：电流环接口模块、单片机模块、通行接口转换模块安装在一块电路板上，即III号板，无线通信模块安装在一块主板上，即IV号板，主机模块安装在一块主板上，即II号板，另配有DC100V输入，DC5V输出的电源模块，即I号板，每块电路板通过欧洲总线接插件与背板，即0号背板连接，电路板间的数据交换通过背板上的总线实现。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述III号板包括电流环接口电路、接口转换电路和数据传递控制电路，所述电流环接口电路，由U3、U4和U5构成，带有过压过流保护，通过J2与列车总线相连；所述接口转换电路，由U1实现TTL电平到RS-232电平的转换，通过欧洲总线插件J1与设备的主机模块相连，J1的引脚功能为自定义，也是0号背板总线的定义；所述数据传递控制电路，由U2单片机电路完成上述两个接口之间的数据传递控制。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述的IV号板包括GPRS/GPS电路和WLAN电路，所述GPRS/GPS电路，由U1、U4、U6和J2组成，通过J1与设备的主机相连，其中U1为SIM548模块，J2为SIM卡插座，U4和U6为RS232接口转换模块；所述WLAN电路，由U5、U7组成，也是通过J1与设备的主机相连。
5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述II号板的核心模块是台湾研华PCM3353嵌入式主机板，主机的四个串行通信口即COM1、COM2、COM3和COM4通过CN30连接到J2，并通过二选一选择器S1-S6连接到J1；主机的8个IO口通过CN19连接到J3，并通过选择器S7-S14连接到J1；J3为USB接口；J4为LAN接口。
6.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述I、II、III、IV号功能板均安装了96针，母头的欧洲总线接插件，所述0号背板上安装对应的96针，公头的欧洲总线接插件，并为其他功能板之间提供物理连接通道，实现板间的信息交换和供电，所述设备通过0号背板集成为一体，安装于机箱内。
7.权利要求2所述设备的应用，其特征在于：动车组载控制单元将动车组的运行状态和故障等信息发送给所述设备的III号板，所述III号板检验接收数据的正确性，并向车载控制单元发生确认信息，同时通过0号背板将接收到的信息传送到II号板，II号板对接收到的数据进行处理、打包，并提供0号背板传送到IV号板，IV号板通过GPRS/GPS电路或WLAN电路向地面发送。
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