动车组无线监控装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种动车组无线监控装置，包括ARM处理器和电源，ARM处理器连接有WIFI通讯模块、GPRS通讯模块、GPS通讯模块，电源分别为ARM处理器、WIFI通讯模块、GPRS通讯模块、GPS通讯模块供电；ARM处理器设有多个RS232接口。本发明能够监控列车网络微控制器MPU的故障数据和状态数据，以及监控与其互联的网络运行状态信息，并通过GPS通讯模块定位获取列车运行位置信息，由WIFI通讯模块和GPRS通讯模块无线传输至地面服务器，维护人员实时获取列车及列车网络运行状态，降低了维护人员的劳动强度，同时增强网络控制系统数据的记录能力。
【专利说明】
动车组无线监控装置
技术领域
[0001]本发明属于电子技术领域，涉及轨道交通电子控制系统，具体地说，涉及一种动车组无线监控装置。
【背景技术】
[0002]动车组列车的控制系统具有结构复杂的特点，包括牵引控制系统、辅助控制系统、制动控制系统、空调控制系统等。动车组列车的控制系统通过网络控制系统连接。网络控制系统协调各个控制系统的正常运行，同时将各控制系统的运行状态进行监控。微控制器MPU是网络控制系统的主控设备，各控制系统的运行状态都会汇总到微控制器MPU设备，由微控制器MPU设备综合处理后，向各个控制系统发送命令，以保障列车的正常运行。
[0003]当列车发生故障的情况下，微控制器MPU会通过司机室显示屏显示故障信息，同时微控制器MPU自身记录故障相关的关键数据。在停车入库状态下，维护人员可以通过串口连接微控制器MPU，使用电脑下载故障数据进行分析，进一步确定故障原因。
[0004]微控制器MPU虽然可以对自身的故障数据和状态数据进行监控，但维修人员不能实时获取微控制器MHJ的故障数据和状态数据，只有在停车状态下才能通过串口连接微控制器MPU，采用电脑下载的方式获取微控制器MPU的故障数据和状态数据，维修人员的工作强度高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有网络控制系统的主控设备微控制器MPU在进行自身故障及状态监控时存在的上述不足，提供一种动车组无线监控装置，该装置能够监控动车组网络控制系统的主控设备微控制器MPU的故障数据和状态数据，以及监控与该装置互联的网络运行状态，并通过无线信号将故障数据和状态数据传输至地面设备，降低了维护人员的劳动强度，同时增强网络控制系统数据的记录能力。
[0006]本发明的技术方案为:一种动车组无线监控装置，包括ARM处理器和电源，ARM处理器连接有WIFI通讯模块、GPRS通讯模块、GPS通讯模块，电源分别为ARM处理器、WIFI通讯模块、GPRS通讯模块、GPS通讯模块供电;ARM处理器设有多个RS232接口 ；ARM通过RS232接口获取列车网络的微控制器MPU的故障信息和运行状态信息，将故障信息传输至WIFI通讯模块，由WIFI通讯模块无线传输故障信息至地面服务器，将运行状态信息传输至GPRS通讯模块，由GPRS通讯模块无线传输运行状态信息至地面服务器，GPS通讯模块对列车的位置进行定位，将获取列车位置信息传输至ARM处理器，ARM处理器将列车位置信息传输至GPRS通讯模块，由GPRS通讯模块无线传输列车位置信息至地面服务器。
[0007]本发明上述动车组无线监控装置，采用ARM处理器获取微控制器MPU的故障信息和运行状态信息，通过GPS通讯模块获取列车位置信息，并通过WIFI通讯模块、GPRS通讯模块无线传输发送至地面设备，便于地面工作人员实时了解列车工作状态。当列车停车入库时，本发明上述动车组无线监控装置通过WIFI通讯模块自动连接地面服务器，将当天的行车数据自动发给地面服务器，维修人员不必上车对每一个微控制器MPU进行故障数据下载，降低了维护人员的工作强度。当列车运行时，本发明上述动车组无线监控装置通过GPRS通讯模块与地面服务器进行无线互联，实时将列车的运行状态数据传输至地面服务器，地面维护人员可登陆服务器对列车的实时运行情况进行观测。本发明上述动车组无线监控装置通过GPS通讯模块对列车的位置进行定位，获取列车位置信息后通过GPRS通讯模块无线传输至地面服务器，便于维护人员了解列车的位置。
[0008]进一步的，在本发明上述动车组无线监控装置中，ARM处理器设有SPI接口和串行总线接口，ARM处理器通过SPI接口与WIFI通讯模块连接，ARM处理器通过串行总线接口分别与GPRS通讯模块和GPS通讯模块连接。
[0009]进一步的，在本发明上述动车组无线监控装置中，ARM处理器设有千兆以太网接口、CAN接口、MVB接口、TF卡接口和USB2.0接口。其中:千兆以太网接口与列车以太网总线互联，监控列车以太网总线的状态，并通过列车以太网总线实现动车组无线监控装置自身的管理和维护;CAN接口与列车CAN总线互联，监控列车CAN总线的状态;MVB接口与列车总线相连，对列车总线上的数据进行监控;TF卡接口可连接TF卡，USB2.0接口可连接U盘，本发明动车组无线监控装置可将列车行车数据存储到大容量的U盘或TF卡中，保证动车组无线监控装置具有足够大的数据存储空间，记录更多的过程数据，弥补微控制器MPU自身存储空间不足的缺点。
[0010]进一步的，在本发明上述动车组无线监控装置中，ARM处理器支持WIFI程序升级、GPRS程序升级、以太网程序升级、TF卡程序升级及U盘程序升级。
[0011 ]作为优选，在本发明上述动车组无线监控装置中，在通过WIFI程序升级、GPRS程序升级、以太网程序升级时，程序文件被拆分成多个数据包，每个数据包中都包含有校验信息，ARM处理器接收到数据包后进行校验，若校验结果正确则继续接收下一个数据，直至所有程序都传输完成，最后ARM处理器将校验完成后的程序文件固化到ARM处理器的程序存储器中。
[0012]作为优选，在本发明上述动车组无线监控装置中，在通过TF卡程序升级、U盘程序升级时，ARM处理器直接通过文件读取的方式将程序文件固化到ARM处理器的程序存储器中。
[0013]进一步的，在本发明上述动车组无线监控装置中，ARM处理器连接有电源监控电路、RTC实时时钟电路、温度传感器电路和硬件看门狗电路。其中:电源监控电路实时监控本发明动车组无线监控装置的供电情况，在供电故障情况下及时保存关键数据;RTC实时时钟电路使本发明动车组无线监控装置具有实时时钟的记录能力，在数据存储过程中进行实时时间信息的添加;温度传感器电路实时记录本发明动车组无线监控装置的温度信息，在发生火灾的情况下将关键数据及时收集并发送出去;硬件看门狗电路在本发明动车组无线监控装置的软件运行异常时，对本发明动车组无线监控装置的主控芯片进行自动复位，以恢复主控芯片的正常工作。
[0014]进一步的，在本发明上述动车组无线监控装置中，ARM处理器连接有NAND Flash存储器、NOR Flash存储器、DDR3内存和EEPROM电子标签。进一步增加了本发明动车组无线监控装置的数据存储空间，增大了数据存储量，能够对故障数据进行抓取并临时存储。
[0015]作为优选，在本发明上述动车组无线监控装置中，ARM处理器设有四个RS232接口，每个RS232接口连接列车网络的一个微控制器MPU，能够实现对列车网络的四个微控制器MHJ进行实时监控。
[0016]本发明的有益效果为:
[0017]1、本发明ARM处理器设有多个RS232接口，每个RS232接口连接列车网络的一个微控制器MPU，能够同时监控列车网络的多个微控制器MPU。
[0018]2、本发明设有WIFI通讯模块，可以将列车网络微控制器MPU的故障信息自动发送给地面服务器，维修人员不必上车对每一个微控制器MHJ进行故障数据下载，降低了维护人员的工作强度。
[0019]3、本发明设计有GPRS通讯模块，能够与地面服务器进行无线互联，实时将列车的运行状态数据传输至地面服务器，地面维护人员可登陆服务器对列车的实时运行情况进行观测。
[0020]4、本发明设计有GPS通讯模块，能够对列车的位置进行定位，获取列车位置信息后通过GPRS通讯模块无线传输至地面服务器，便于维护人员了解列车的位置。
[0021]5、本发明设计的ARM处理器具有丰富的对外接口，可通过对外接口连接列车总线或外部设备，当连接列车总线时，监控列车总线中的数据，并进行存储。
[0022]6、本发明设有TF卡接口和USB2.0接口，可连接大容量的TF卡和U盘，弥补了列车网络微控制器MPU自身故障导致存储容量不足的缺点。
[0023]7、本发明具备故障数据抓取并临时存储到内部存储器的功能，具有防止数据重复上传的功能。
[0024]8、本发明支持WIF1、GPRS无线更新程序，支持以太网在先更新程序，支持TF卡和U盘更新程序。
【附图说明】
[0025]图1为本发明具体实施例的结构框图。
[0026]图2为本发明具体实施例的程序升级示意图。
[0027]图3为本发明具体实施例的工作流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合【附图说明】本发明的【具体实施方式】:
[0029]参见图1，一种动车组无线监控装置，包括ARM处理器和电源，ARM处理器连接有WIFI通讯模块、GPRS通讯模块、GPS通讯模块，电源分别为ARM处理器、WIFI通讯模块、GPRS通讯模块、GPS通讯模块供电;ARM处理器设有四个RS232接口，每个RS232接口连接列车网络的一个微控制器MPU，能够实现对列车网络的四个微控制器MPU进行实时监控。
[0030]ARM通过RS232接口获取列车网络的微控制器MPU的故障信息和运行状态信息，将故障信息传输至WIFI通讯模块，由WIFI通讯模块无线传输故障信息至地面服务器，将运行状态信息传输至GPRS通讯模块，由GPRS通讯模块无线传输运行状态信息至地面服务器，GPS通讯模块对列车的位置进行定位，将获取列车位置信息传输至ARM处理器，ARM处理器将列车位置信息传输至GPRS通讯模块，由GPRS通讯模块无线传输列车位置信息至地面服务器。
[0031]当列车停车入库时，本实施例上述动车组无线监控装置通过WIFI通讯模块自动连接地面服务器，将当天的行车数据自动发给地面服务器，维修人员不必上车对每一个微控制器MPU进行故障数据下载，降低了维护人员的工作强度。当列车运行时，本实施例上述动车组无线监控装置通过GPRS通讯模块与地面服务器进行无线互联，实时将列车的运行状态数据传输至地面服务器，地面维护人员可登陆服务器对列车的实时运行情况进行观测。本发明上述动车组无线监控装置通过GPS通讯模块对列车的位置进行定位，获取列车位置信息后通过GPRS通讯模块无线传输至地面服务器，便于维护人员了解列车的位置。
[0032]在本实施例中，ARM处理器设有SPI接口和串行总线接口，ARM处理器通过SPI接口与WIFI通讯模块连接，ARM处理器通过串行总线接口分别与GPRS通讯模块和GPS通讯模块连接。
[0033]在本实施例中，ARM处理器设有千兆以太网接口、CAN接口、MVB接口、TF卡接口和USB2.0接口。其中:千兆以太网接口与列车以太网总线互联，监控列车以太网总线的状态，并通过列车以太网总线实现动车组无线监控装置自身的管理和维护;CAN接口与列车CAN总线互联，监控列车CAN总线的状态;MVB接口与列车总线相连，对列车总线上的数据进行监控;TF卡接口可连接TF卡，USB2.0接口可连接U盘，本实施例动车组无线监控装置可将列车行车数据存储到大容量的U盘或TF卡中，保证动车组无线监控装置具有足够大的数据存储空间，记录更多的过程数据，弥补微控制器MPU自身存储空间不足的缺点。
[0034]在本实施例中，参见图2，ARM处理器支持WIFI程序升级、GPRS程序升级、以太网程序升级、TF卡程序升级及U盘程序升级。具体程序升级过程如下:
[0035]在通过WIFI程序升级、GPRS程序升级、以太网程序升级时，程序文件被拆分成多个数据包，每个数据包中都包含有校验信息，ARM处理器接收到数据包后进行校验，若校验结果正确则继续接收下一个数据，直至所有程序都传输完成，最后ARM处理器将校验完成后的程序文件固化到ARM处理器的程序存储器中。
[0036]在通过TF卡程序升级、U盘程序升级时，ARM处理器直接通过文件读取的方式将程序文件固化到ARM处理器的程序存储器中。
[0037]在本实施例中，ARM处理器连接有电源监控电路、RTC实时时钟电路、温度传感器电路和硬件看门狗电路。其中:电源监控电路实时监控本发明动车组无线监控装置的供电情况，在供电故障情况下及时保存关键数据;RTC实时时钟电路使本发明动车组无线监控装置具有实时时钟的记录能力，在数据存储过程中进行实时时间信息的添加;温度传感器电路实时记录本发明动车组无线监控装置的温度信息，在发生火灾的情况下将关键数据及时收集并发送出去;硬件看门狗电路在本发明动车组无线监控装置的软件运行异常时，对本实施例动车组无线监控装置的主控芯片进行自动复位，以恢复主控芯片的正常工作。
[0038]在本实施例中，ARM处理器连接有NAND Flash存储器、NOR Flash存储器、DDR3内存和EEPROM电子标签，进一步增加了无线监控装置的数据存储空间，增大了数据存储量，能够对故障数据进行抓取并临时存储。
[0039]参见图3，在本实施例动车组无线监控装置的具体工作流程如下:
[0040]初始化完成之后，无线监控装置先进行GPS记录，实时更新GPS信息。GPS信息刷新之后，无线监控装置开始通过串行总线和网络微控制器MPU进行通讯，根据通讯协议获得网络微控制器MPU内部的运行状态和故障信息，并更新到无线监控装置内部存储器中。然后无线监控装置尝试WIFI连接地面服务器，如果可以和地面服务器进行WIFI连接，则进入车入库模式，否则进入车运行模式。
[0041]在车入库模式下工作时，无线监控装置先确定是否为列车入库后的首次WIFI连接，如果是，则进行自动故障上传，以上传完成的CRC校验结果判断是否上传成功，如果上传失败则重新进行故障数据上传。自动上传结束后无线监控装置可以接受地面服务器发给无线监控装置的指令信息。指令接受完成以后，无线监控装置通过互联的MVB总线、CAN总线、千兆以太网总线进行对应变量的状态监控。指令信息更新后，无线监控装置开始启动状态监控程序对网络实施监控。
[0042]动车组无线监控装置具备防止数据重复上传功能，可防止在列出入库后故障数据重复上传。在第I次自动故障数据上传接收后，无线监控装置将暂时停止上传。在WIFI连接一直保持的情况下，每隔30分钟重新启动I次故障数据的自动上传。每次上传只针对新增加的数据。
[0043]在车运行模式下工作时，无线监控装置先确定GPRS是否连接，在GPRS连接的情况下，向地面服务器发送当前车辆的运行状态。运行状态信息可根据要求配置，如网络微控制器MPU的工作状态和故障信息，互联的MVB总线、CAN总线、千兆以太网总线上的监控变量信息、GPS信息等。上传接收后，无线监控装置可以通过GPRS接收地面服务器发给无线监控装置的指令信息。指令信息更新后，无线监控装置开始对网络微控制器MHJ实施监控。
[0044]如果GPRS无法连接，则无线监控装置转入状态监控状态。此时所有的监控信息被存储到无线监控装置自身的非易失性存储器中，一旦连接恢复，无线监控装置可根据要求对状态信息进行重传。
[0045]作为上述实施例的延伸，ARM处理器可以根据网络微控制器MPU的数量设置RS232接口，以实现对不同列车、不同数量网络微控制器MHJ的监控。
[0046]上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种动车组无线监控装置，其特征在于:包括ARM处理器和电源，ARM处理器连接有WIFI通讯模块、GPRS通讯模块、GPS通讯模块，电源分别为ARM处理器、WIFI通讯模块、GPRS通讯模块、GPS通讯模块供电；ARM处理器设有多个RS232接口 ；ARM通过RS232接口获取列车网络的微控制器MPU的故障信息和运行状态信息，将故障信息传输至WIFI通讯模块，由WIFI通讯模块无线传输故障信息至地面服务器，将运行状态信息传输至GPRS通讯模块，由GPRS通讯模块无线传输运行状态信息至地面服务器，GPS通讯模块对列车的位置进行定位，将获取列车位置信息传输至ARM处理器，ARM处理器将列车位置信息传输至GPRS通讯模块，由GPRS通讯模块无线传输列车位置信息至地面服务器。2.如权利要求1所述的动车组无线监控装置，其特征在于:ARM处理器设有SPI接口和串行总线接口，ARM处理器通过SPI接口与WIFI通讯模块连接，ARM处理器通过串行总线接口分别与GPRS通讯模块和GPS通讯模块连接。3.如权利要求1所述的动车组无线监控装置，其特征在于:ARM处理器设有千兆以太网接 口、CAN接 口、MVB接 口、TF卡接 口 和USB2.0接口。4.如权利要求3所述的动车组无线监控装置，其特征在于:ARM处理器支持WIFI程序升级、GPRS程序升级、以太网程序升级、TF卡程序升级及U盘程序升级。5.如权利要求4所述的动车组无线监控装置，其特征在于:在通过WIFI程序升级、GPRS程序升级、以太网程序升级时，程序文件被拆分成多个数据包，每个数据包中都包含有校验信息，ARM处理器接收到数据包后进行校验，若校验结果正确则继续接收下一个数据，直至所有程序都传输完成，最后ARM处理器将校验完成后的程序文件固化到ARM处理器的程序存储器中。6.如权利要求4所述的动车组无线监控装置，其特征在于:在通过TF卡程序升级、U盘程序升级时，ARM处理器直接通过文件读取的方式将程序文件固化到ARM处理器的程序存储器中。7.如权利要求1所述的动车组无线监控装置，其特征在于:ARM处理器连接有电源监控电路、RTC实时时钟电路、温度传感器电路和硬件看门狗电路。8.如权利要求1所述的动车组无线监控装置，其特征在于:ARM处理器连接有NAM)Flash存储器、NOR Flash存储器、DDR3内存和EEPROM电子标签。9.如权利要求1至8任意一项所述的动车组无线监控装置，其特征在于:ARM处理器设有四个RS232接口，每个RS232接口连接列车网络的一个微控制器MPU。
【文档编号】B61L25/02GK106004929SQ201610523992
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】李震, 孙国斌, 张亚伟
【申请人】中车青岛四方车辆研究所有限公司