一种应用于轨道交通领域的以太网数据采集模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种应用于轨道交通领域的以太网数据采集模块，安装在车载传感器近端，并采集车载传感器信号，包括模拟信号调理单元、若干高速AD转换单元、若干低速AD转换单元、DSP数据处理单元、以太网数据传输单元和POE供电单元。本实用新型专利技术在传感器近端进行AD模数转换，再将转换结果通过以太网的方式传输车载主机，传输线只需一根以太网线缆，以太网信号属于差分数字信号，传输介质采用屏蔽双绞线，具有非常强的抗电磁干扰能力，可以有效地弥补模拟信号长距离传输易受到外界电磁干扰和传输线信号衰减的缺点。

An Ethernet Data Acquisition Module for Rail Transit

The utility model discloses an Ethernet data acquisition module applied in the field of rail transit, which is installed at the proximal end of the on-board sensor and collects on-board sensor signals, including analog signal conditioning unit, several high-speed AD conversion units, several low-speed AD conversion units, DSP data processing unit, Ethernet data transmission unit and POE power supply unit. The utility model carries out AD analog-to-digital conversion at the proximal end of the sensor, and then transmits the conversion result to the vehicle host by means of ethernet. The transmission line only needs one Ethernet cable. The Ethernet signal belongs to differential digital signal. The transmission medium adopts shielded twisted pair cable, which has a very strong anti-electromagnetic interference ability, and can effectively compensate for the long-distance transmission of analog signal which is vulnerable to external electromagnetic interference. The disadvantages of interference and transmission line signal attenuation.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于轨道交通领域的以太网数据采集模块
本技术涉及轨道交通技术，具体涉及数据采集装置备。
技术介绍
在轨道交通领域，电磁环境恶劣，模拟信号长距离传输易受到外界电磁干扰，同时模拟信号长距离传输信号也会不同程度被衰减。需要在传感器近端将模拟信号转换为数字信号传输给车载主机设备，避免模拟信号长距离传输受到外界干扰和信号衰减。多路模拟信号传输会需要很多根线缆，这会使列车转向架布线异常复杂和困难，需要简化列车转向架线缆布局。多路模拟信号高速AD转换结果数据量非常巨大，需要高速数据总线来承载巨大的数据流。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题就是提供一种应用于轨道交通领域的以太网数据采集模块，能适应轨道交通恶劣电磁环境、远端设备供电困难、多通道多类型模拟信号采集、大数据高速传输的需求。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种应用于轨道交通领域的以太网数据采集模块，安装在车载传感器近端，并采集车载传感器信号，包括模拟信号调理单元、若干高速AD转换单元、若干低速AD转换单元、DSP数据处理单元、以太网数据传输单元和POE供电单元，其中，模拟信号调理单元采集车载传感器信号并对信号进行调理后送至高速AD转换单元和低速AD转换单元，所述高速AD转换单元对高速模拟信号进行转换，并通过高速串行总线实时传输给DSP数据处理单元，所述低速AD转换单元对低速模拟信号进行转换，并通过SPI总线实时传输给DSP数据处理单元，所述DSP数据处理单元实时处理所述高速AD转换单元和低速AD转换单元发送的转换结果，并通过以太网数据传输单元向车载主机发送数据处理结果，所述POE供电单元将来自以太网的48v电源转换为模拟信号调理单元、高速AD转换单元、低速AD转换单元、DSP数据处理单元、以太网数据传输单元所需的电源电压。优选的，所述模拟信号调理单元包括电流电压转换电路、电阻电压转换电路以及增益调节电路，其中，电流信号通过电流电压转换电路处理，电阻信号通过电阻电压转换电路处理，且处理后信号经增益调节电路调节提高精度，电压信号直通到增益调节电路。优选的，共设有两组八通道高速AD转换单元，以及两组八通道低速AD转换单元。本技术在靠近传感器处进行模数转换，再将模数转换结果用以太网的形式传给车载主机设备，传输线只需一根以太网线缆，以太网信号属于差分数字信号，传输介质采用屏蔽双绞线，具有非常强的抗电磁干扰能力，可以有效地弥补模拟信号长距离传输易受到外界电磁干扰和传输线信号衰减的缺点。因此本技术可以避免模拟信号长距离传输受到外界EMC干扰和模拟信号衰减等问题，同时极大简化了列车转向架线缆走线。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步描述：图1是本技术的总体系统框图；图2是本技术中模拟信号调理单元的系统框图；图3是本技术中高速AD转换单元的系统框图；图4是本技术中低速AD转换单元的系统框图；图5是本技术中DSP数据分析单元的系统框图；图6是本技术中以太网数据传输单元的系统框图；图7是本技术中POE供电单元的系统框图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。参考图1所示，一种应用于轨道交通领域的以太网数据采集模块，安装在车载传感器近端，并采集车载传感器信号，其包括模拟信号调理单元、若干高速AD转换单元、若干低速AD转换单元、DSP数据处理单元、以太网数据传输单元和POE供电单元，其中，模拟信号调理单元采集车载传感器信号并对信号进行调理后送至高速AD转换单元和低速AD转换单元，所述高速AD转换单元对高速模拟信号进行转换，并通过高速串行总线实时传输给DSP数据处理单元，所述低速AD转换单元对低速模拟信号进行转换，并通过SPI总线实时传输给DSP数据处理单元，所述DSP数据处理单元实时处理所述高速AD转换单元和低速AD转换单元发送的转换结果，并通过以太网数据传输单元向车载主机发送数据处理结果，所述POE供电单元将来自以太网的48v电源转换为模拟信号调理单元、高速AD转换单元、低速AD转换单元、DSP数据处理单元、以太网数据传输单元所需的电源电压。其中DSP数据处理单元通过SPI总线1、SPI总线2、SPI总线3和SPI总线4分别对高速AD转换单元1、高速AD转换单元2、低速AD转换单元1和低速AD转换单元2进行参数配置。参考图2所示，模拟信号调理单元根据不同类型的模拟信号选择不同的模拟信号调理方式。所述模拟信号调理单元包括电流电压转换电路、电阻电压转换电路以及增益调节电路。电压信号直通到增益调节电路，经过信号放大后输出给AD转换单元；电流信号经过电流电压转换电路再经过增益调节电路放大后输出给AD转换单元；电阻信号经过电阻电压转换电路再经过增益调节电路放大后输出给AD转换单元。在本实施例中，共设有两组八通道高速AD转换单元，以及两组八通道低速AD转换单元。参考图3所示，高速AD转换单元由8通道ADC芯片AD7768和高精度参考源ADR4540组成，ADR4540输出超低噪声、高精度4.096V基准电压源给AD7768作为参考电压，AD7768对输入的差分模拟信号AD转换，转换结果通过高速串行总线传给DSP数据分析单元，DSP数据分析单元通过SPI总线对AD7768参数进行配置。参考图4所示，低速AD转换单元由8通道ADC芯片AD7708和高精度参考源ADR4540组成，ADR4540输出超低噪声、高精度4.096V基准电压源给AD7708作为参考电压，AD7708对输入的单端模拟信号AD转换，转换结果通过SPI总线传给DSP数据分析单元，DSP数据分析单元通过SPI总线对AD7708参数进行配置。参考图5所示，DSP数据分析单元由高性能DSP芯片ADSP-SC589、两颗DDR3芯片MT41K128M16和Flash芯片W25Q128FV组成。ADSP-SC589集成两个DSPSharc核和一个ARM核，可以对ADC芯片的采样结果进行实时数据分析，数据分析结果通过高速以太网传给车载主机设备，极大的减轻高速AD采样产生的大量数据流对传输带宽的苛刻需求；两颗DDR3芯片MT41K128M16给DSP芯片提供4Gb高速内存；Flash芯片W25Q128FV用于存储DSP芯片的运行代码。模块集成高性能DSP处理芯片对AD转换结果进行实时数据分析，采集模块只需向车载主机发送数据分析结果或者是有选择性的原始数据，这样可以极大的减轻高速AD采样产生的大量数据流对传输带宽的苛刻需求。参考图6所示，以太网传输单元由千兆PHY芯片DP83867组成，DSP芯片通过RGMII总线将数据分析结果传给PHY芯片DP83867，DP83867本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于轨道交通领域的以太网数据采集模块，安装在车载传感器近端，并采集车载传感器信号，其特征在于，包括模拟信号调理单元、若干高速AD转换单元、若干低速AD转换单元、DSP数据处理单元、以太网数据传输单元和POE供电单元，其中，模拟信号调理单元采集车载传感器信号并对信号进行调理后送至高速AD转换单元和低速AD转换单元，所述高速AD转换单元对高速模拟信号进行转换，并通过高速串行总线实时传输给DSP数据处理单元，所述低速AD转换单元对低速模拟信号进行转换，并通过SPI总线实时传输给DSP数据处理单元，所述DSP数据处理单元实时处理所述高速AD转换单元和低速AD转换单元发送的转换结果，并通过以太网数据传输单元向车载主机发送数据处理结果，所述POE供电单元将来自以太网的48v电源转换为模拟信号调理单元、高速AD转换单元、低速AD转换单元、DSP数据处理单元、以太网数据传输单元所需的电源电压。

【技术特征摘要】
1.一种应用于轨道交通领域的以太网数据采集模块，安装在车载传感器近端，并采集车载传感器信号，其特征在于，包括模拟信号调理单元、若干高速AD转换单元、若干低速AD转换单元、DSP数据处理单元、以太网数据传输单元和POE供电单元，其中，模拟信号调理单元采集车载传感器信号并对信号进行调理后送至高速AD转换单元和低速AD转换单元，所述高速AD转换单元对高速模拟信号进行转换，并通过高速串行总线实时传输给DSP数据处理单元，所述低速AD转换单元对低速模拟信号进行转换，并通过SPI总线实时传输给DSP数据处理单元，所述DSP数据处理单元实时处理所述高速AD转换单元和低速AD转换单元发送的转换结果，并通过以太网数据传输单元向车载...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘林杰，王朝，
申请(专利权)人：浙江浙大列车智能化工程技术研究中心有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33