面向轨道交通安全评估的分布式检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种面向轨道交通安全评估的分布式检测装置，该装置采用上位机加前端机结构。上位机为带普通网卡的ＰＣ机；前端机采用ＤＳＰ＋ＣＰＬＤ结构，通过电流电压变换电路、电压频率变换电路、电平变换电路、电压调理电路等接入安全评估检测所用的大量多类型传感器；ＣＰＬＤ扩展了传感器接入通道并完成相关的信号处理工作。前端机通过网络通讯控制器连接Ｉｎｔｒａｎｅｔ／局域网，进而与上位机进行大容量数据通讯；多个前端机之间通过ＣＡＮ通讯控制器实现现场总线级通讯；本装置现场适合大范围安全监测，布线简单，扩展性好。

Distributed detection device for rail traffic safety assessment

The invention relates to a distributed detection device for rail traffic safety evaluation, which adopts an upper computer and a front-end machine structure. The host computer is a PC computer with a common network card; front end machine adopts DSP + CPLD structure, a large number of multiple types of sensors used to evaluate detection by current voltage conversion circuit, voltage frequency conversion circuit, level converting circuit, voltage regulator circuit, CPLD extended access security; sensor access channel and associated signal processing. The front end machine is connected with Intranet / LAN through network communication controller, and large capacity data communication with the host computer; multiple front-end machine to realize fieldbus communication via the CAN communication controller; the device is suitable for a wide range of security monitoring, simple wiring, good scalability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种分布式检测装置，特别是指一种面向轨道交通安全评估 的分布式检测装置。
技术介绍
轨道交通系统包括铁路、地铁和轻轨等三类。每类系统都包括机车车辆、 运行控制、牵引供电、线路和车站，因此轨道交通的安全评估系统包括基础设 施、载运工具和运输组织过程等方面的内容。由于轨道交通属于大运量公共交 通，其安全运行是及其重要的。目前，国内机车、车辆、动车组都安装有各种传感器用于检测安全运行状 态；在大型车站站场，也安装了安全检测系统来检测站场安全情况和旅客情况。 现有面向安全的检测系统主要有*视频系统，用于检测车站人流；*站场设备系统，用于检测站场各种设备的运行状态；如温度、烟雾、液 位、电机运行状态等等。*机车和动车组车载故障检测系统，通过无线网络或者USB将机车和动 车组车载设备的检测数据传输到地面检测中心轨道交通安全评估的检测系统现有问题主要包括1各个既有系统独自建设、彼此孤立的，互联性差，不能得到全局和全面 的安全信息。目前部署的各类型检测传感器各自独立，虽然满足各自系统的需 求，但得不到全局安全检测信息，不能进行综合检测。2布线复杂，限制了检测的范围。由于现有检测系统需要多个测量点的多 类型传感器的数据，由于缺乏统一的前端传感器接入装置，需要把每个传感器线传输至检测站的信号处理端或者上位机，因此现场布线十分复杂、数据传输 负荷较大，现有的检测方式仅仅适合于小范围、局部的检测，不能完成大范围 全局检测。3现有系统扩展性和安全性不高。由于现有检测系统各自独立建设，如需 对增加新的检测对象，则需重新构建检测装置，很难在现有系统基础上进行扩 展。现有检测装置通常将数据输入到检测站的检测计算机中进行数据处理和安 全评估，中心计算机安全稳定性决定了检测系统的安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种面向轨 道交通安全评估与预测的分布式检测装置。该系统能解决现有轨道交通安全评估的检测系统的问题。该系统前端机具有现场总线CAN通讯和网络通讯功，利用双绞线作为CAN传输介质传送 实时性高的检测数据，利用网线作为网络通讯传输线传送大容量检测数据， 因此现场布线十分简单，能够适应大范围全局检测的需求；前端机还具有多 类型传感器接入功能，通过DSP + CPLD能够就近接入目前安全评估所用的 多类型传感器；前端机DSP + CPLD结构具有实时在线处理多源异构检测数 据的能力，使现有独立建设的检测系统构成一体化的检测系统，增强了检测 系统扩展能力并得到全局安全检测信息。本专利技术的目的可以通过以下措施来达到面向轨道交通安全评估的分布式检测装置的一个或多个前端机通过网 络通讯控制器连接到一个上位机进行大容量数据通讯，多个前端机之间通过 CAN通讯控制器实现实时性强的现场总线级通讯；上位机为配备普通网卡的PC机或工控机；其中网络通讯控制器由LAN ISA Ethernet控制器CS8900A、隔离变压 器HR601626、 RJ45接口头连接构成；其中CAN通讯控制器由DSP TMS320F2812(以下简称DSP)的eCAN模 块、光耦隔离器、CAN控制器接口 PCA82C250连接构成；前端机以DSP为核心，包括接入网络通讯控制电路、串行接口电路、时钟与复位电路、电源电路、存储电路；DSP通过信号调理电路接入各类检测用的传感器，电流输出的传感器经 电流电压变换电路接入到DSP的ADC 口，电压输出的传感器经电压调理电 路接入至DSP的ADC 口，开关量输出的传感器经电平变换电路输入至DSP 的事件管理器EV 口，脉冲序列输出的传感器经电平变换电路输入至DSP 的输入输出10 口，带CAN接口的传感器经CAN通讯控制器接口电路输入 至DSP的eCAN 口 。电流输出传感器经电流电压变换电路、电压频率变换电路，电压输出传 感器经电压频率变换电路，开关量输出传感器经电平变换电路，脉冲序列输 出的传感器经电平变换电路，分别接入复杂可编程逻辑器件CPLD Altera MAXIIEPM 1270T144C5N (以下简称CPLD)输入端，CPLD输出端连接至 DSP; CPLD还连接有键盘电路，液晶显示电路。面向轨道交通安全评估的分布式检测装置的上位机可为多个。本专利技术相比现有技术具有如下优点1前端机DSP+CPLD结构能够接入安全评估所需的大量的多类型传感器、 具有实时在线处理的能力。现场施工中各类传感器就近接入到前端机，能够采 用一套装置完成现有的轨道交通安全评估所需的各类检测任务，使现有独立建 设的检测系统构成完整一体的检测系统，得到全局安全检测信息。2前端机具有网络通讯具有CAN总线通讯能力和网络通讯能力，利用CAN 总线传送实时性高的检测数据，利用通讯网络传送大容量检测数据，利用双绞 线作为CAN传输线、网线作为网络通讯传输线，现场布线简单，满足大范围 检测的需求；3上位机+前端机结构适于系统扩展。今后如有新的检测需求，仅仅增加 前端机就能完成任务。附图说明图l面向轨道交通安全评估的分布式检测装置示意图2前端机构成方框图3 CAN通讯控制器方框图4网络通讯控制器方框图5北京地铁站场检测总体示意图6站场前端机接入传感器示意图。具体实施例方式解决现有轨道交通安全评估的检测系统问题的突破口包括两类问题， 一类 是检测系统能够接入多类型检测用的传感器，能够具有信号处理能力。因此选用数据信号处理器DSP和复杂可编程逻辑阵列CPLD来完成接入、处理功能。第二类是减少系统数据传输总量，简化现场布线，提高系统扩展能力。因此 采用现场总线通讯和网络通讯分开的方式，现场总线采用CAN通讯，利用双 绞线作为CAN传输线传送实时性高的检测数据，网络通讯利用普通网线作为 传输线采用TCP/IP协议传送大容量检测数据，大大简化了现场布线，能够适应 大范围全局检测的需求。如图1为面向轨道交通安全评估的分布式检测装置示意图，该系统主要结构分为两部分上位机和前端机。上位机主要接收多个前端 机发送的检测数据，处理不同前端机的数据，获得全局安全运行评估、安全预 测等任务。上位机利用TCP/IP协议通过通讯网络与前端机进行通讯。上位机可 以连接多个前端机，构成多点检测系统。上位机可以有多台，以满足不同的应 用。前端机以DSP+CPLD为核心，具有统一接入多类型检测传感器、在线实时 特征提取等输出等功能，具有CAN通讯和网络通讯功能。利用双绞线作为CAN 总线传送实时性高的检测数据，利用网线作为网络通讯传输线传送大容量检测 数据，现场布线简单，能够适应大范围全局检测的需求；如图2为本专利技术前端机构成方框图，前端机接入检测的各类传感器并进行 处理。采用两种接入方式，如果需要接入的传感器较少，可直接接入到DSP中；若需要接入的传感器较多，可通过CPLD进行接入。CPLD扩展了DSP可接入 的范围和类型，使采用统一前端机能够接入所有检测所需的传感器。前端机是以DSP和CPLD为核心，包括电源电路、存储器电路、时钟与复 位电路、信号调理电路、键盘和液晶显示电路、串行接口电路等基本构成电路。 还包括CPLD、 CAN通讯控制电路、网络通讯控制电路等。其中信号调理电路 包括模拟量输出的传感器调理电路如电流电压变换、电压频率变换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向轨道交通安全评估的分布式检测装置，其特征在于：该面向轨道交通安全评估的分布式检测装置的一个或多个前端机通过网络通讯控制器连接到一个上位机进行大容量数据通讯，多个前端机之间通过ＣＡＮ通讯控制器实现实时性强的现场总线级通讯；　上位机为配备普通网卡的ＰＣ机或工控机；　前端机以ＤＳＰ　ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２为核心，包括ＤＳＰ接入网络通讯控制电路、串行接口电路、时钟与复位电路、电源电路、存储电路；　前端机的网络通讯控制器由ＬＡＮ　ＩＳＡ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ控制器ＣＳ８９００Ａ、隔离变压器ＨＲ６０１６２６、ＲＪ４５接口头连接构成；　前端机的ＣＡＮ通讯控制器由数字信号处理器ＤＳＰ　ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２的ｅＣＡＮ模块、光耦隔离器、ＣＡＮ控制器接口ＰＣＡ８２Ｃ２５０连接构成；　ＤＳＰ通过信号调理电路接入用于安全评估的传感器，电流输出的传感器经电流电压变换电路接入到ＤＳＰ的ＡＤＣ口，电压输出的传感器经电压调理电路接入至ＤＳＰ的ＡＤＣ口，开关量输出的传感器经电平变换电路输入至ＤＳＰ的事件管理器ＥＶ口，脉冲序列输出的传感器经电平变换电路输入至ＤＳＰ的输入输出ＩＯ口，带ＣＡＮ接口的传感器经ＣＡＮ通讯控制器接口电路输入至ＤＳＰ的ｅＣＡＮ口。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张和生，付月辉，叶华，揭志熹，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]