CN109099974A - 一种轨道车辆空调自动检测*** - Google Patents

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刘显录
刘华
杨姝
王鹤
张斌
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Abstract

本发明提供了一种轨道车辆空调自动检测***，包括测量单元、网络协调器和上位机；所述测量单元包括测量主体和壳体；所述壳体保护所述测量主体，且部分测量主***于壳体外部直接与空气接触；所述测量主体与所述网络协调器无线信号连接，所述网络协调器与所述上位机信号连接。本发明所述的轨道车辆空调自动检测***，解决了有线传输***占用空间大、使用不方便、无法满足封闭空间测试需求的问题。

Description

一种轨道车辆空调自动检测***
技术领域
本发明属于轨道车辆空调检测技术领域，尤其是涉及一种轨道车辆空调自动检测***。
背景技术
铁路客车及高速动车组出厂检验时，需要对车辆内部不同位置的温湿度均匀性进行测试并连续采集试验数据，为分析车内温湿度现状，研究车内空调质量提供试验依据。因此需要一套安装方便、低功耗、采集传输速度快的检测***，来实现动车内温湿度数据测量管理。目前，现有的比较常用的数据采集***采用有线进行采集模块与处理模块之间的数据传输，这就造成***占用空间大，布线工作量高，尤其是因测试线缆导致车辆卫生间、司机室等封闭空间进出门无法完全锁闭，不满足试验期间该部位全封闭的测试要求，进而影响测试数据的准确性；同时现有有线测试设备不能实现数据自动分析、处理及自动输出测试报告的功能。而无线传输技术的应用，将为该种情况提供一种解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种轨道车辆空调自动检测***，以克服有线传输***占用空间大、使用不方便、无法满足封闭空间测试需求的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种轨道车辆空调自动检测***，包括测量单元、网络协调器和上位机；
所述测量单元包括测量主体和壳体；
所述壳体保护所述测量主体，且部分测量主***于壳体外部直接与空气接触；
所述测量主体与所述网络协调器无线信号连接，所述网络协调器与所述上位机信号连接。
进一步的，所述测量主体包括供电模块、第一无线收发模块、温度传感器、湿度传感器和第一核心处理器；
所述供电模块与第一核心处理器固定在所述壳体内，所述温度传感器、湿度传感器和第一无线收发模块固定在壳体外侧与空气直接接触；
所述供电模块为所述第一无线收发模块、温度传感器、湿度传感器和第一核心处理器供电；
所述温度传感器、湿度传感器分别与所述第一核心处理器信号连接；
所述第一核心处理器通过第一无线收发模块与所述网络协调器信号连接。
进一步的，所述供电模块包括电源、电源开关、稳压模块、第一供电开关、第二供电开关和第三供电开关；
所述电源通过电源开关接入稳压模块，稳压模块的输出端并联连接第一供电开关、第二供电开关和第三供电开关的输入端，所述第一供电开关的输出端与第一无线收发模块电连接，所述第二供电模块的输出端与温度传感器电连接，所述第三供电模块的输出端与湿度传感器电连接；
所述电源开关、第一供电开关、第二供电开关和第三供电开关的控制端分别与所述第一核心处理器信号连接。
进一步的，所述第一无线收发模块包括第一射频芯片和第一天线，所述第一射频芯片的通信接口与所述第一核心处理器信号连接，该第一射频芯片与第一天线信号连接，该第一天线固定在所述壳体的上端。
进一步的，所述测量主体还包括开机按键，该开机按键固定在所述壳体的上端，并与所述第一核心处理器信号连接。
进一步的，所述测量主体还包括开机指示灯和射频强度指示灯，所述开机指示灯与射频强度指示灯分别与所述第一核心处理器信号连接。
进一步的，所述电源为2节七号电池。
进一步的，所述第一核心处理器型号为PIC18F25K20。
进一步的，所述稳压模块为电源稳压芯片MCP1700。
进一步的，所述第一射频芯片型号为MRF24J40MB。
进一步的，所述温度传感器型号为TSIC506。
进一步的，所述湿度传感器型号为HYT271。
进一步的，所述网络协调器包括第二无线收发模块和第二核心处理器；
所述第二无线收发模块包括第二射频芯片和第二天线，所述第二射频芯片与第二核心处理器通信连接，与所述第二天线信号连接；
所述第二核心处理器上设有USB外设接口，所述第二核心处理器通过连接在所述USB外设接口上的数据线与所述上位机信号连接。
进一步的，所述上位机为电脑。
进一步的，所述网络协调器核心处理器型号为PIC18F46K20。
进一步的，所述壳体上设有吸盘装置，该吸盘装置包括吸盘主体、通气管和盖帽；
所述吸盘主体的弧形上端固定在所述壳体上，该吸盘主体的弧形上端设有一开口；
所述通气管一端与所述开口密封连通，另一端穿过所述壳体与外界连通；
所述盖帽密封固定在所述通气管上。
相对于现有技术，本发明所述的轨道车辆空调自动检测***具有以下优势：
(1)本发明所述的轨道车辆空调自动检测***，基于无线传输网络，采用Microchip公司的MiwiTM技术实现无线数据传输，解决了有线方式敷设线缆难度大、不满足封闭空间测试需求等问题；同时该网络传输协议具有网络容量大、低功耗、传输稳定、安全性高等特点；该发明设计，数据精度高，温度传感器的测量精度为±0.15℃，湿度传感器测量精度±3％RH；***中各模块体积小，***测点安装布置方便；本发明已经在公司CRH5型动车组、25型铁路客车等项目测试中广泛应用，并通过列车多年实践运营考核效果很好，证明本检测工艺是可靠的，适于推广应用。
(2)本发明所述的轨道车辆空调自动检测***中测量单元吸盘的设置，方便了在火车车厢内不损坏车体结构实现测量单元的固定，数据采集方便快捷。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的轨道车辆空调自动检测***结构原理示意图；
图2为本发明实施例所述的测量单元原理示意图；
图3为本发明实施例所述的网络协调器原理示意图；
图4为本发明实施例所述的测量单元结构示意图。
附图标记说明：
1-测量单元；11-测量主体；111-第一天线；112-温度传感器；113-湿度传感器；114-开机按键；115-开机指示灯，116-射频强度指示灯；12-壳体；13-吸盘装置；2-网络协调器；3-上位机。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至4所示，本发明提供一种轨道车辆空调自动检测***，包括测量单元1、网络协调器2和上位机3；
所述测量单元1包括测量主体11和壳体12；
所述壳体12保护所述测量主体11，且部分测量主体11位于壳体12外部直接与空气接触；
所述测量主体11与所述网络协调器2无线信号连接，所述网络协调器2 与所述上位机3信号连接。
进一步的，所述测量主体11包括供电模块、第一无线收发模块、温度传感器112、湿度传感器113和第一核心处理器；
所述供电模块与第一核心处理器固定在所述壳体内，所述温度传感器 112、湿度传感器113和第一无线收发模块固定在壳体12外侧与空气直接接触；
所述供电模块为所述第一无线收发模块、温度传感器112、湿度传感器 113和第一核心处理器供电；
所述温度传感器112、湿度传感器113分别与所述第一核心处理器信号连接；
所述第一核心处理器通过第一无线收发模块与所述网络协调器2信号连接。
进一步的，所述供电模块包括电源、电源开关、稳压模块、第一供电开关、第二供电开关和第三供电开关；
所述电源通过电源开关接入稳压模块，稳压模块的输出端并联连接第一供电开关、第二供电开关和第三供电开关的输入端，所述第一供电开关的输出端与第一无线收发模块电连接，所述第二供电模块的输出端与温度传感器电连接，所述第三供电模块的输出端与湿度传感器电连接；
所述电源开关、第一供电开关、第二供电开关和第三供电开关的控制端分别与所述第一核心处理器信号连接。
进一步的，所述第一无线收发模块包括第一射频芯片和第一天线111，所述第一射频芯片的通信接口与所述第一核心处理器信号连接，该第一射频芯片与第一天线111信号连接，该第一天线111固定在所述壳体12的上端。
进一步的，所述测量主体还包括开机按键114，该开机按键114固定在所述壳体12的上端，并与所述第一核心处理器信号连接。
进一步的，所述测量主体还包括开机指示灯115和射频强度指示灯116，所述开机指示灯115与射频强度指示灯116分别与所述第一核心处理器信号连接。
进一步的，所述电源为2节七号电池。
进一步的，所述第一核心处理器型号为PIC18F25K20。
进一步的，所述稳压模块为电源稳压芯片MCP1700。
进一步的，所述第一射频芯片型号为MRF24J40MB。
进一步的，所述温度传感器112型号为TSIC506。
进一步的，所述湿度传感器113型号为HYT271。
进一步的，所述网络协调器2包括第二无线收发模块和第二核心处理器；
所述第二无线收发模块包括第二射频芯片和第二天线，所述第二射频芯片与第二核心处理器通信连接，与所述第二天线信号连接；
所述第二核心处理器上设有USB外设接口，所述第二核心处理器通过连接在所述USB外设接口上的数据线与所述上位机信号连接。
进一步的，所述上位机为电脑。
进一步的，所述网络协调器核心处理器型号为PIC18F46K20。
进一步的，所述壳体12上设有吸盘装置13，该吸盘装置13包括吸盘主体131、通气管132和盖帽133；
所述吸盘主体131的弧形上端固定在所述壳体12上，该吸盘主体131 的弧形上端设有一开口；
所述通气管132一端与所述开口密封连通，另一端穿过所述壳体12与外界连通；
所述盖帽133密封固定在所述通气管132上。
通气管设置在壳体的内壁中，一端伸出壳体与吸盘主体上的开口连通，另一端伸出壳体由盖帽密封，使得通气管既不影响壳体内测量主体的设置，又方便壳体对吸盘主体的固定。
本发明的第一无线收发模块和第二无线收发模块是基于MiwiTM无线传输技术，且测量单元设有32个,实现了高精度的温湿度测量，传输速度快且安全可靠，具有微型化、低功耗、成本低、可靠性高的特点。
测量单元中，采用2节七号电池供电，电池通过供电模块和后级单元连接。电池电压经过稳压模块的电源稳压芯片MCP1700，得到稳定的3.3V电压，然后给第一无线收发模块的第一射频芯片MRF24J40MB、温度传感器TSIC506、湿度传感器HYT271以及第一核心处理器PIC18F25K20及其***电路供电。温度传感器、湿度传感器、第一无线收发模块直接与第一核心处理器引脚相连接，温湿度传感器采集的数据经由第一核心处理器传输给第一无线收发模块。测量单元的电路板被置于长方体的封装塑料壳体内，壳体顶部为柱状第一天线。温度传感器与湿度传感器位于壳体侧面，与空气直接接触。
网络协调器的第二核心处理器选择PIC18F46K20，是整个网络的核心，第二无线收发模块的第二射频芯片仍为MRF24J40MB。每个网络协调器通过 MiWiTMP2P无线通信技术与对应的32个测量单元通信。第二核心处理器具有 USB外设接口，网络协调器通过USB外设接口与计算机相连接，并将接收到的数据通过USB接口传输给计算机。同时网络协调器采用USB供电管理单元，只要USB接口和个人计算机连接，并且设备开机，那么各个单元就会一直上电并全速运行。上电后网络协调器自动配置整个MiwiTM P2P网络，并负责接收所有测量单元的测量数据。
网络协调器的电路板被置于长方体的封装外壳内，外壳顶部留有SMA天线接口，设置启动开关按钮，侧面有MINI-USB接口，同时正面留有红绿指示灯与红绿按钮。
***采用MiwiTM网络拓扑结构中的星型拓扑结构实现无线传感器网络的组建，温湿度数据由测量单元(1)通过无线方式传输至网络协调器(2)，网络协调器(2)通过USB接口把数据最终传输给个人计算机进行存储和处理，个人计算机内使用VC6.0平台，采用word软件，对采集的温度和湿度进行数据管理，及整个无线传感器网络的维护和管理。其中每个测量单元(1) 具有唯一一个ID识别码，在使用中通过ID识别码可以区别各测量节点的信息。
在图2中，测量主体采用2节南孚7号聚能环电池LR03-6B。电池通过供电模块和后级单元连接。6V电压经过稳压模块的电源稳压芯片MCP1700，得到稳定的3.3V电压，给第一无线收发模块、温度传感器和湿度传感器供电。TSIC506系列传感器精度高，测量范围满足要求，具备高可靠性和稳定性，而且该传感器工作电流非常低，功耗小，适用于移动设备，该传感器通过CCP通信协议与核心处理器连接通信。HYT271传感器内置放大电路、AD 转换电路及二线式数字通讯接口，直接与第一核心处理器PIC18F25K单片机的I2C接口相连，且响应速度快，抗干扰能力强。第一无线收发模块的第一射频芯片MRF24J40MB通过SPI接口与核心处理器相连接。第一核心处理器选择Microchip公司的PIC18F25K20，它的接口资源丰富，并且具有该公司专利纳瓦级低功耗管理技术，休眠时电流低至800nA。在休眠时，实时时钟RTC单元处于运行状态，定时时间到，立即自动唤醒，进入全速工作模式，采集温湿度数据和并经由无线收发模块MRF24J40MB进行数据的无线传输，以及网络时钟的同步，最后再次进入休眠模式。另外该模块的***电路包括提供时钟的晶振、供调试用的串口、用于状态指示的指示灯以及按键。
两个LED状态指示，开机指示灯为绿灯，指示开机与否，射频强度指示灯为红灯(7)，用于指示射频信号强度。第一天线射频辐射信号强度最大为20DBm，空旷场所传输距离1200m。湿度传感器、温度传感器位于测量单元的侧面，裸露与空气直接接触，开机按键置于壳体的顶部，该测量主体还设有网络通信开启按键，该网络通信开启按键置于模块侧面，且与第一核心处理器信号连接。整个测量单元外型尺寸为，88mm x 44mm x 20mm，重量低于100g。
网络协调器与测量单元的通信按照MiWiTMP2P无线协议，此无线协议采用了Microchip的MRF24J40 2.4GHz收发器和带有串行外设接口的 Microchip 8位单片机。通过易用的编程接口，该协议提供可靠直接的无线通信。网络协调器中第二核心处理器选择PIC18F46K20，无线通信模块 MRF24J40MB，其最大射频发送功率可达20dbm，接收灵敏度为-104dbm，空旷场合通信距离可达1200m，能够保证数据稳定传输。第二核心处理器通过SPI接口与无线收发模块MRF24J40MB相连接，并接收测量单元传输的数据。该实施例中，第二核心处理器带有MINI-USB接口，通过该接口与计算机直接相连接，负责给网络协调器供电，并将网络协调器接收到的数据传输给计算机。
第二天线置于网络协调器的顶部，MINI-USB接口位于侧面，******开启后给该模块供电并负责与计算机之间的通信。红色指示灯为网络协调器开启指示灯，绿色指示灯为网络组建指示灯。红色按钮为网络协调器开机按钮，绿色按钮为组建网络按钮。
本发明的具体操作步骤{
一将测量单元按试验要求布置在车辆内各个相关测试位置。
二计算机开启，将Mini-USB线一端***电脑USB接口里。
三网络协调器连接好天线，插上Mini-USB线，按一下红色按钮，红色指示灯亮，网络协调器开启，再按一下绿色按钮，大约2秒钟后，绿色指示灯也亮，自动配置整个MiwiTMP2P网络。
四测量单元按一下顶部按键，绿色指示灯亮，表示测量单元开启，再按一下侧面按键，开启通信网络。
五进入车辆空调***自动检测程序主操作界面，***自检合格后，启动试验开始命令后，***便自动进行数据采集、处理、显示、存储等测试工作，并可通过相关命令实现查询、打印等功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道车辆空调自动检测***，其特征在于：包括测量单元(1)、网络协调器(2)和上位机(3)；
所述测量单元(1)包括测量主体(11)和壳体(12)；
所述壳体(12)保护所述测量主体(11)，且部分测量主体(11)位于壳体(12)外部直接与空气接触；
所述测量主体(11)与所述网络协调器(2)无线信号连接，所述网络协调器(2)与所述上位机(3)信号连接。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆空调自动检测***，其特征在于：所述壳体(12)上设有吸盘装置(13)，该吸盘装置(13)包括吸盘主体(131)、通气管(132)和盖帽(133)；
所述吸盘主体(131)的弧形上端固定在所述壳体(12)上，该吸盘主体(131)的弧形上端设有一开口；
所述通气管(132)一端与所述开口密封连通，另一端穿过所述壳体(12)与外界连通；
所述盖帽(133)密封固定在所述通气管(132)上。
3.根据权利要求1所述的轨道车辆空调自动检测***，其特征在于：所述测量主体(11)包括供电模块、第一无线收发模块、温度传感器(112)、湿度传感器(113)和第一核心处理器；
所述供电模块与第一核心处理器固定在所述壳体内，所述温度传感器(112)、湿度传感器(113)和第一无线收发模块固定在壳体(12)外侧与空气直接接触；
所述供电模块为所述第一无线收发模块、温度传感器(112)、湿度传感器(113)和第一核心处理器供电；所述温度传感器(112)、湿度传感器(113)分别与所述第一核心处理器信号连接；
所述第一核心处理器通过第一无线收发模块与所述网络协调器(2)信号连接。
4.根据权利要求3所述的轨道车辆空调自动检测***，其特征在于：所述供电模块包括电源、电源开关、稳压模块、第一供电开关、第二供电开关和第三供电开关；
所述电源通过电源开关接入稳压模块，稳压模块的输出端并联连接第一供电开关、第二供电开关和第三供电开关的输入端，所述第一供电开关的输出端与第一无线收发模块电连接，所述第二供电模块的输出端与温度传感器电连接，所述第三供电模块的输出端与湿度传感器电连接；
所述电源开关、第一供电开关、第二供电开关和第三供电开关的控制端分别与所述第一核心处理器信号连接。
5.根据权利要求3所述的轨道车辆空调自动检测***，其特征在于：所述第一无线收发模块包括第一射频芯片和第一天线(111)，所述第一射频芯片的通信接口与所述第一核心处理器信号连接，该第一射频芯片与第一天线(111)信号连接，该第一天线(111)固定在所述壳体(12)的上端。
6.根据权利要求3所述的轨道车辆空调自动检测***，其特征在于：所述测量主体还包括开机按键(114)，该开机按键(114)固定在所述壳体(12)的上端，并与所述第一核心处理器信号连接。
7.根据权利要求3所述的轨道车辆空调自动检测***，其特征在于：所述测量主体还包括开机指示灯(115)和射频强度指示灯(116)，所述开机指示灯(115)与射频强度指示灯(116)分别与所述第一核心处理器信号连接。
8.根据权利要求3所述的轨道车辆空调自动检测***，其特征在于：所述网络协调器(2)包括第二无线收发模块和第二核心处理器；
所述第二无线收发模块包括第二射频芯片和第二天线，所述第二射频芯片与第二核心处理器通信连接，与所述第二天线信号连接；
所述第二核心处理器上设有USB外设接口，所述第二核心处理器通过连接在所述USB外设接口上的数据线与所述上位机信号连接。
9.根据权利要求1所述的轨道车辆空调自动检测***，其特征在于：所述上位机为电脑。
10.根据权利要求4所述的轨道车辆空调自动检测***，其特征在于：所述电源为七号电池。
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