专利名称：一种机车车载安全监测设备平台的制作方法
技术领域：
一种机车车载安全监测设备平台技术领域[0001]本实用新型涉及一种列车设备，特别地，涉及一种机车车载安全监测设备平台。
背景技术：
[0002]现有机车上安装的安全监测方面的系统有:LKJ列车运行监测系统、机车关键部位视频监视及火灾警报系统、走行部检测装置、电力机车车顶绝缘检测装置、接触网综合监测系统等。[0003]现有的安全监测产品每种监测设备只针对机车的一个方面进行监测，如车顶绝缘、走行部、制动等。多种独立的监测设备各自拥有各自的界面显示、语音报警、数据存储等诸多功能，导致行车过程中司机关注的内容太多、且操作复杂，分散了司机的注意力，给正常行车带来了不良的影响。[0004]另一方面，现有的机车有车型多、分布广的特点。电力/内燃、客运/货运、不同功率等级、不同速度等级、不同技术平台、不用运用地域等因素，形成了对监控内容的不同需求。目前还没有形成统一的平台化可配置的安全监测系统。[0005]考虑以上因素，现有技术中迫切需要一套多功能的综合监测系统，使机车运行安全和可罪性有大幅提闻。实用新型内容[0006]针对现有技术中存在的上述问题，根据本实用新型的一个方面，提出一种机车车载安全监测设备平台，包括:中央处理平台，和多个安全监测子系统，其中所述多个安全监测子系统包括:空气制动监测子系统、防火监测子系统、高压绝缘检测子系统、列车供电监测子系统、走行部故障监测子系统和视频监测子系统；其中，所述各个安全监测子系统遵照统一的通信协议及其所定义的帧格式和数据编码与中央处理平台通信。[0007]进一步地，如上所述的机车车载安全监测设备平台中所述中央处理平台通过以太网与所述视频监测子系统通信，通过CAN总线与其他安全监测子系统通信。[0008]进一步地，如上所述的机车车载安全监测设备平台包括了机箱，所述机箱上层是所述中央处理平台，下层是所述多个安全监测子系统，其中各个监测子系统使用公用的电源、网络、存储器和显示终端。[0009]进一步地，如上所述的机车车载安全监测设备平台中所述中央处理平台包括:安装在所述机箱上的处理板 卡、存储板卡以及交换板卡，其中所述处理板卡与所述多个监测子系统通信；所述处理板卡连接至所述交换板卡，并可以通过所述交换板卡与机车的其它系统通信；所述存储板卡用来为所述处理板卡提供存储空间。[0010]进一步地，如上所述的机车车载安全监测设备平台中所述中央处理平台包括两个处理板卡、两个存储板卡和两个交换板卡做为热备冗余。[0011]进一步地，如上所述的机车车载安全监测设备平台中所述中央处理平台包括CAN隔离板卡，用于主机箱外部的CAN总线接入，并与内部的CAN总线隔离。[0012]进一步地，如上所述的机车车载安全监测设备平台中所述中央处理平台包括音视频显示终端，以统一的界面显示来自所述多个安全监测子系统的监测信息。[0013]进一步地，如上所述的机车车载安全监测设备平台在机车运行过程中，所述中央处理平台将报警和状态信息发送到地面系统。[0014]本实用新型主要通过对中央处理平台的双冗余处理与存储单元、双网通信单元、大容量加固保护存储单元、智能人机操作界面进行工程化设计。通过本实用新型中具备高效传输、统一存储、智能化人机交互界面的机车监控平台-机车车载安全防护系统的中央处理平台，实现了针对机车制动系统、供电系统、走行部、车顶绝缘、视频、防火等6大类项目的安全监测功能的集成。
[0015]下面，将结合附图对本实用新型的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中:[0016]图1是根据本实用新型的一个实施例的安全监测设备平台的结构示意图；以及[0017]图2是根据本实用新型的一个实施例的中央处理平台的处理板卡上运行的软件和运行于音视频显示终端的软件的示意图。
具体实施方式
[0018]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0019]本实用新型的设计构思是将多种机车车载安全有关的监测系统以一种模块化的方式集成到一个平台。该平台化的方式能够提供统一的硬件接口、软件协议、数据存储、界面显示等，以达到节约生产成本、节省安装空间、容易实现灵活配置的目的。[0020]根据本实用新型的一个实施例的机车车载安全防护系统是针对机车运行过程中危及安全的重要事项、重点部件和部位，在前期已有的各分散机车安全设备的基础上，完善功能、综合集成，形成完整的系统性、平台化的安全防护装置。根据本实用新型的一个实施例，机车车载安全防护系统的结构为中央处理平台搭载功能监测子系统的形式。[0021]通过系统研 究发现以下是机车运行过程中关系到机车安全的最常见的故障发生点:核心空气制动系统工作状态怎样，车内电器设备的可靠性及运行状态如何，机车为客车供电的功能是否正常，是否有火灾隐患，机车在运行过程中各设备间的状况是否能记录和回放，车顶高压设备的绝缘状态如何，担负着机车安全运行的走行部的动态性能如何，轴温监测是否工作正常，轴承是否发生故障等等。这些方面关乎到机车运行安全、影响机车运行效率。[0022]为了满足机车上述的监测需求，根据本实用新型的一个实施例，集成化的安全监测设备平台包含空气制动监测、防火监测、高压绝缘检测、列车供电监测、走行部故障监测、视频监测及记录等六项监测功能，也称为6A系统。[0023]图1是根据本实用新型的一个实施例的安全监测设备平台的结构示意图。如图所示，安全监测设备平台包括中央处理平台和6大安全监测子系统。安全监测设备平台采用了机箱双层设计，上层是中央处理平台，下层是6大安全监测子系统，各个监测子系统在公用的平台下，使用公用的电源、网络、存储器、显示终端等设备，并使用统一设计的机箱、机柜实现对机车环境的统一物理防护。[0024]根据本实用新型的一个实施例，视频监测子系统通过以太网连接到中央处理平台，其余的监测子系统通过CAN (Control Area Network)总线连接到中央处理平台。[0025]根据本实用新型的一个实施例，每个监测子系统设计成一个独立的插件板或插件箱，插入中央处理平台的相应接口中进行工作。[0026]中央处理平台是安全监测设备平台的核心模块，提供以下功能:[0027]I)为监测子系统提供电源。[0028]2)具备对子系统关联诊断或分析的功能。[0029]3)具备向各子系统发送公共信息的功能。[0030]4)具备人机界面显示子系统数据的功能。[0031]5)具备网络传输功能。[0032]6)具备数据存储功能。[0033]7)具备数据下载功能。[0034]8)具备播放安全监测设备平台报警语音的功能。[0035]中央处理平台包括安装在安全监测设备平台机箱上的多个板卡。安全监测设备平台机箱包括上下两层。上层为中央处理平台包括的处理板卡、存储板卡以及交换板卡。根据本实用新型的一个实施例，其中中央处理平台包括两个处理板卡、两个存储板卡和两个交换板卡做为热备冗余。中央处理平台包括两个音视频显示终端，分别位于一端司机室和二端司机室，作为人机交互界面。[0036]处理板卡或称CPU板卡是整个系统的核心处理单元。CPU板卡连接至交换板卡，并可以通过连接到交换板卡的以太网与机车的其它系统通信。处理板卡与各监测子系统通信；并控制司机室的音视频显示终端，以统一的界面显示各种信息并接收司乘人员的输入信息。[0037]根据本实用新型的一个实施例，处理板卡还维护整个系统的时钟。CPU板卡可以自带液晶显示，可以显示CPU的工作 状态信息等。[0038]存储板卡用来为CPU提供海量存储空间，其可以通过USB总线连接到CPU板卡。交换板卡可以采用8 口的100M以太网交换板卡，用来实现机车中各个系统之间的通信。[0039]中央处理平台的主要工作原理:[0040]I)实时采集、接收各个车载安全监测子系统的数据和报警信息，进行综合诊断分析，将报警和状态信息及时发送到司机室的显示屏，提示司机进行必要的处理；[0041]2)提供对外网络通信功能，在机车运行过程中，将报警和状态信息发送到地面系统，由地面系统进行分析诊断，根据分析诊断的结果做出相应的决策进而防止事故的发生；[0042]3)保存记录各个安全监测子系统的原始数据并提供下载功能，下载到地面后的原始数据由地面系统进行综合诊断、数据挖掘，发现出潜在的风险，为机车的运用状态做出预测，防范事故的发生。[0043]中央处理平台的网络通信技术采用CAN+以太网的双网络数据传输网络。参考附图1，其中粗线条的为CAN总线，而双箭头为以太网。[0044]中央处理平台通过CAN总线与制动监测子系统、防火监测子系统、绝缘检测子系统、列车供电监测子系统、走行部监测子系统等五大子系统进行通信，主要是由于监测子系统实时性要求较高，同时对通信带宽的占用率由不大，所以采用了 CAN网络。[0045]中央处理平台通过以太网与视频监测子系统、显示屏连接起来。安全监测平台采用100M以太网，能够满足视频流等高带宽的通信需求。[0046]处理板卡通过以太网和CAN总线接收6A监测子系统的数据和报警；存储板卡通过USB总线与处理单元连接，存储系统的监测数据；交换板卡提供多路以太网数据交换能力；CAN隔离板卡用于主机箱外部的CAN总线接入，与内部的CAN总线隔离，板卡将外部CAN总线上的数据转发至内部CAN总线。高压绝缘检测部件的CAN总线通过该板卡接入主机。[0047]中央处理平台具备双冗余处理单元和存储单元，采用双网通信技术，即CAN+以太网通信技术，实现各个监测子系统的数据集中、信息共享，并通过数据库进行综合分析。各监测子系统遵照统一的通信协议及其所定义的帧格式和数据编码，与中央处理平台通信。[0048]图2是根据本实用新型的一个实施例的中央处理平台的处理板卡上运行的软件和运行于音视频显示终端的软件的示意图。运行于处理板卡的软件用于完成接收6A子系统数据，大容量存储，过程数据下载，同时为音视频显示终端和6A监测子系统之间提供数据桥接。运行于音视频显示终端的软件用于完成人机交互界面。[0049]运行于处理板卡的软件分为主控模块和多个子模块。主控模块负责调度各个子模块协同运行。其中CAN通信模块负责与CAN网络上的监测子系统(即绝缘、防火、列供、走行、制动等5大子系统)进行通信，组包校验模块负责6A系统报文的验证工作，有效的报文经过综合诊断后，保存到大容量存储，并通过主控的调度，使用以太网通信模块发送给音视频显示终端上的软件。视频子系统的视频流经过单独的以太网通道直接转发至音视频显示终端上的软件的视频图像模块，进行视频显示。[0050]运行于处理板卡的 软件主要由3个线程来完成，主线程负责广播公共信息，包括时间、速度、公里标、车次、车号等信息。接收线程负责接收6A监测子系统的监测数据，并进行综合诊断、统一存储，然后再将诊断后的数据发送给音视频显示终端软件，用于人机界面显示。下载线程负责检测可用的外部USB存储设备，若USB存储设备具备下载证书且有足够的空间，即可认定为有效的设备，同时开始向移动存储中下载数据，并显示下载进度，下载完成后向用户发出提示信息。[0051]本实用新型是国内首次研制适用于电力、内燃、调车机安全监测的中央处理平台，平台具备安全监测所需的高速网络、核心处理、加固存储、智能人机界面等要素，与以往独立安全监测设备相比，大幅度提高了整体性能，简化了系统结构。[0052]本实用新型还提出全新的软件和硬件接口规范，统一机械安装方式、统一司机操作界面。能够兼容和扩充遵从接口协议的具备不同技术特点的子系统生产厂商，推动机车安全监测产业良性发展。[0053]本实用新型通过研究核心处理与加固存储单元的电气结构、机械特性、性能指标、环境参数等，满足了多监测子系统数据的综合处理能力，与高防护的持续大容量存储能力，提高了整体监测系统的性能。[0054]本实用新型还可以包括智能人机交互界面，具有适合司机操作的监测界面和报警表达方式，采用基于多线程界面显示与语音播放技术，实现报警信息与报警语音的融合提示，将对司机行车的干扰降至最低。本实用新型的机车车载安全监测设备平台适用于机车、动车组、地铁和城际列车的应用。[0055]上述实施例仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本 实用新型范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本实用新型公开的范畴。
权利要求1.一种机车车载安全监测设备平台，其特征在于，包括: 中央处理平台；和 多个安全监测子系统，其中所述多个安全监测子系统包括:空气制动监测子系统、防火监测子系统、高压绝缘检测子系统、列车供电监测子系统、走行部故障监测子系统和视频监测子系统； 其中，所述各个安全监测子系统遵照统一的通信协议及其所定义的帧格式和数据编码与中央处理平台通信。
2.根据权利要求1所述的机车车载安全监测设备平台，其特征在于，所述中央处理平台通过以太网与所述视频监测子系统通信，通过CAN总线与其他安全监测子系统通信。
3.根据权利要求1所述的机车车载安全监测设备平台，其特征在于，进一步包括了机箱，所述机箱上层是所述中央处理平台，下层是所述多个安全监测子系统，其中各个监测子系统使用公用的电源、网络、存储器和显示终端。
4.根据权利要求3所述的机车车载安全监测设备平台，其特征在于，所述中央处理平台包括:安装在所述机箱上的处理板卡、存储板卡以及交换板卡，其中所述处理板卡与所述多个监测子系统通信；所述处理板卡连接至所述交换板卡，并可以通过所述交换板卡与机车的其它系统通信；所述存储板卡用来为所述处理板卡提供存储空间。
5.根据权利要求4所述的机车车载安全监测设备平台，其特征在于，所述中央处理平台包括两个处理板卡、两个存储板卡和两个交换板卡做为热备冗余。
6.根据权利要求4所述的机车车载安全监测设备平台，其特征在于，所述中央处理平台包括CAN隔离板卡，用于主机箱外部的CAN总线接入，并与内部的CAN总线隔离。
7.根据权利要求6所述的机车车载安全监测设备平台，其特征在于，所述中央处理平台包括音视频显示终端，以统一的界面显示来自所述多个安全监测子系统的监测信息。
8.根据权利要求1所述的机车车载安全监测设备平台，其特征在于，在机车运行过程中，所述中央处理平台将报 警和状态信息发送到地面系统。
专利摘要本实用新型涉及一种机车车载安全监测设备平台，包括中央处理平台；和多个安全监测子系统，其中所述多个安全监测子系统包括空气制动监测子系统、防火监测子系统、高压绝缘检测子系统、列车供电监测子系统、走行部故障监测子系统和视频监测子系统；其中，所述各个安全监测子系统遵照统一的通信协议及其所定义的帧格式和数据编码与中央处理平台通信。该实用新型的机车车载安全监测设备平台适用于机车、动车组、地铁和城际列车的应用。
文档编号G05B19/418GK203101970SQ20132005296
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者李学峰, 申瑞源, 慕元鹏, 延九磊, 张瑞芳, 苗勇, 申宇燕 申请人:北京纵横机电技术开发公司, 中国铁道科学研究院机车车辆研究所