项目7 机车速度信号采集系统搭建
火车车速监控系统设计
EPC和RFID技术课程设计(论文)火车车速监控系统设计院（系）名称电子与信息工程学院专业班级物联网121班学号120402007学生姓名薛红见指导教师贾旭副教授起止时间：2015.12.21—2016.1.1课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：物联网工程本科生课程设计（论文）目录第1章绪论 (1)1.1我国铁路的发展史 (1)1.2系统设计思想 (2)1.3方案的提出 (3)第2章需求分析 (4)2.1系统的设计分析 (4)2.2 系统组成 (5)2.3 系统网络连接 (5)2.4 系统器件分析 (6)第3章ZigBee技术 (8)3.1ZigBee技术 (8)3.2 ZigBee技术特点 (8)3.3 ZigBee的应用 (9)3.4 标准限定 (9)第4章系统详细设计与编码 (11)4.1系统设计模块 (11)4.2程序代码 (12)第5章系统的维护 (17)第6章总结 (18)参考文献 (19)第1章绪论1.1我国铁路的发展史中国铁路迄今已有100多年的历史：从其第一条营业铁路——上海吴淞铁路——1876年通车之时算起，是123年；从其自办的第一条铁路——唐胥铁路——1881年通车之时算起，也有118年了。
百余年来，中国的铁路事业经历了新旧两个根本性质不同的社会。
无论从政治上还是从经济上，这都决定了它在其发展历程中必然会遭遇到两种迥然不同的命运和前途。
旧中国的铁路事业，虽是史无前例的产业，但却带有半封建半殖民地的性质。
它的建设、发展和经营都被控制在帝国主义、封建主义和官僚资本主义的手里，其发展之缓慢和经营之惨淡，自不待言。
新中国的铁路事业虽以旧中国的铁路设备为其物质基础，但由于在共产党和人民政府领导下，一贯坚持自力更生、艰苦奋斗、勤俭建国的方针，70年代后期以来又贯彻执行改革开放的政策，不仅迅速而彻底地改变了旧铁路的半封建半殖民地性质，而且取得了前所未有的辉煌成就。
高速列车车载信息采集系统设计与实现
高速列车车载信息采集系统设计与实现随着科技的不断发展，现代交通运输正在迎来一次翻天覆地的变革。
高速列车作为现代交通运输的重要组成部分，正在经历着从“大力向前”到“精细化发展”的历程。
而车载信息采集系统作为高速列车运行中的关键技术之一，在确保高速列车安全、准时、稳定运行的同时，也为高速列车的迭代升级提供了重要的支撑。
一、车载信息采集系统的意义车载信息采集系统是指对高速列车行驶中产生的各种信息进行采集、处理和传输的系统。
高速列车作为高速公路交通运输的重要组成部分，需要对高速公路交通的情况、高速列车运行状态进行实时监测，以便快速响应各种突发事件，保障高速列车的安全、可靠、准时运行。
车载信息采集系统具有以下作用：1.实时监测高速列车行驶状态，包括车速、行驶距离、标志牌识别、车道识别等;2.实时监测高速列车故障信息，包括车载设备故障、车载系统故障等;3.实现高速列车精准调度，包括根据车辆位置、状态和场站情况等优化列车调度;4.实现高速列车信息互联，包括实现列车与场站、列车间、列车与互联网等之间的信息传递和交互;5. 实现高速列车客票管理，包括车票验真、车票销售、车票安检等。
二、车载信息采集系统设计要点车载信息采集系统设计的关键在于实现高效、实时、可靠的数据采集和传输。
具体而言，需要考虑以下要点：1.运行数据采集模块的选型和部署运行数据采集模块是指负责采集车辆行驶状态、车载设备状态、环境参数等信息的硬件和软件系统。
在模块的选型上，需要考虑模块的功耗、工作温度、性能等因素，并确保模块能够稳定工作。
在部署时，需要考虑采集点的数量和分布，以保证数据采集的全面性和准确性。
2.数据传输协议的设计和优化数据传输协议是指车载信息采集系统与中央服务器之间的数据传输协议。
系统需要通过协议实现数据的实时传输，对协议的设计和优化将直接影响系统的实时性和可靠性。
在设计协议时，需要考虑数据传输的稳定性、数据重传机制、数据压缩算法等，以确保数据的有效传输。
基于OPC技术的列车测速信号采集系统设计
冲信 号 的数据 寄存器 组 的命名 规 则为 Ｔ Ｃ ｄ ｄ ［ ． Ｍｘ ］ ，
Ｔ Ｃ ｄ ｄ ［ ． Ｍｘ ］ 中的 ｄ ｄ表 示 板 卡 上 的 计 数 器 通 道 号 ， 卡 上有 多个计 数器 时 ， 按 照计 数 器 的地 址 由低 到高
“ ＰＣＬ ８ ３ ６ ２ ２ ０
＿ ．
＿ ＿
进行 计 算 ， 并 将 计 算 结 果 赋 值 到一 个
新 的 数 据 变 量 就 能
Ｔ Ｃ ６ ” ， 变量 类型设 置 为 Ｉ ／ Ｏ整数 ， 连
实 时 检 测 频 率 数 值 。先 定 义 以 采 集
周期 为 单 位 的 两 组
接 设 备选 取 Ｐ Ｃ Ｌ 一 ８ ３ ６板 卡 ， 寄存 器 名称 按 照 顺 序分 别为 Ｔ Ｃ ６ － Ｔ Ｃ １ １ ， 数 据 类型 为 Ｕ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ， 具体设 置 如 图 ２
关键词
数据采集 系统
列车测速
Ｏ Ｐ Ｃ Ａ
中图法分类号 Ｔ Ｐ ２ ７ ４ ． ２；
文献标志码
高 速列 车 速 度 传 感 器 的测 速 精 度 直 接 影 响到 控 制系 统 的精 度 ， 为 了提 高测 速 精 度 多采 用 融合 算 法对 多传 感器 信 号进 行信 息 融合 处 理 ＇ 。测 速信
息 融合研 究 需 要 通 过 多 次 多 组 传 感 器 监 测 取 得 大 量 数据 ， 但 实 现 多 组 同时 测 速 对 测 试 环 境 要 求 较
主要 由组 态 王 与 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ构成 。组 态 王软 件 界 面
机车状态信息采集系统（图）
前言铁路运输以其安全性能好、能源消耗少、环境污染低和经济效益好等诸多的优点成为了安全可靠的现代化交通工具。
机车作为铁路运输的关键组成部分，其运行状态的质量关系着整个铁路运输系统的质量。
目前，主型机车上大都安装有显示器和电子柜等关键设备。
这些设备用于实时显示机车参数的状态，协助驾驶人员进行操作，从而保证了机车运行的高安全性，降低了事故发生率，产生了巨大的经济和社会效益；但是，这些设备仅有实时的显示和查询作用，不能把机车每时每刻的关键参数都记录下来，以便日后分析。
因而，铁路单位非常需要那种类似飞机上“黑匣子”的监测记录系统，这也是实现质量管理现代化的关键组成部分。
国外高速列车早已实现了“状态维修”，而我国铁路还沿用“计划维修”的体制，其主要原因是我国现在无法确定机车所处的“状态”。
基于此，笔者研制了机车状态信息采集系统，对机车状态的各种参数进行采集，把机车在运行过程中的各种状态信息及时记录下来，在运行结束后将记录下来的数据进行转存、分析和处理，形成知识库，并采用先进的诊断方法。
这样，既采集了机车运行过程中的状态参数，同时也建立了相关的知识库，为很好的把握机车的“健康状态”提供了依据。
不断发展的智能传感器技术、微型计算机技术、数字通信技术、信号处理技术和故障诊断技术为之提供了坚实的技术支持。
系统的主要功能和总体结构机车上的状态信息非常多，考虑到系统本身的实用性、复杂性和经济性、故障多发部位、故障造成的严重后果、提高机车质量的实际意义以及信号的地理分布等，把信号采集系统分为4个部分，并把机车上具有独立功能的各个智能模块通过网络连接起来。
这样既便于机车运行情况的集中监测和管理，又分散了机车的控制与管理功能，同时减少了机车上的布线数量，提高了机车运行的可靠性。
机车状态信息采集系统的组成框图如图1所示。
本系统以彩色显屏为核心，给现场的司乘和技术人员提供一个简便且界面友好的电流电压监视、各种机车运行状态的监视以及故障的浏览、存储和查询，保证故障的及时解决。
一种机车信号采集与回放系统的设计
一种机车信号采集与回放系统的设计作者：王晓霞李国梁王勋来源：《数字技术与应用》2011年第03期摘要:对机车信号进行可靠的无缝采集和回放分析,是信号检测设备设计的基础,也是保障机车安全运行的关键。
介绍了一种基于PCI总线的机车信号数据采集、回放与处理系统。
系统能够实现双通道信号的同步采集,并进行波形回放和实时处理,可用于长时间连续数据采集与存储。
关键词:PCI总线数据采集波形回放信号处理中图分类号:U284 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)03-0049-02随着铁路运输向“高速重载”的方向发展,对机车运行的可靠性要求越来越高,对行车过程中的机车信号进行记录、回放和处理分析,在寻找影响机车显示正确率的因素和设计更可靠机车信号接收系统方面有重要意义。
基于这一需求,我们利用嵌入式计算机,设计了一种基于PCI局部数据总线的机车信号记录与回放系统。
系统利用PCI总线高数据传输率的特点,方便地实现了机车信号的实时采集、传输和存储,并可对其波形实时绘制和处理。
本文首先介绍了系统的整体结构,并进一步描述了采集卡的设计和采集卡控制程序的编写,简要介绍了机车信号处理的过程。
1、系统整体硬件结构基于PCI局部数据总线的数据采集系统,其本质是一个带有PCI扩展功能的计算机系统,主要由PCI数据采集卡和嵌入式计算机系统(虚线部分)构成。
嵌入式计算机系统主要由嵌入式主板、处理器、存储器和显示器等构成。
PCI数据采集卡首先对采集信号进行放大、滤波等信号处理和模数转换(A/D)后,由计算机系统从采集卡上读取数据并将其写入硬盘,实现数据采集功能。
采集的数据写入采集卡并经采集卡的D/A输出,完成波形回放功能。
本文设计的硬件系统选用威盛EPIA-V Mini-ITX主板,采用VIA C3TM E-Series处理器,其主频为800MHz。
整个数据采集系统具有体积小,低功耗,低散热,高速度处理的特点,可以方便地用于外场实验采集。
210290246_速度传感器采集电路设计
-4-
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
高新技术
2022 NO.7（下） 中国新技术新产品
时（图 3），分压电阻 RF、R2 和输入电压的增幅规律是一致
的，在分压电阻 RF 处的电压 U2 超过同相阈值 VTH+ 之前，输
出将一直保持为 VCC，VTH+ 如公式（1）所示。
自检电路负责速度信号的故障判断，当速度信号低于 7 mA 或高于 14 mA 时，给 CPU 输出故障信号。
电流型速度传感器内部具有电源和信号 2 根线，信号线 同时也是传感器供电回路的电源负线，频率信号需要串联 1 个阻值与之相适应的采样电阻，目的是将电流信号转换成一 定幅值的电压信号，从而经调理后输出 TTL 电平的频率信 号，并传送给处理器。
图 2 迟滞比较器电气原理图
VCC 4
2
3 VSS 1
6
5 1
VTH+
t/s VTH-
注：VCC、VSS为比较器输出电压，V；VTH+、VTH-为比较器阈值，V。
图 3 迟滞比较器输出波形
迟滞比较器可以解决输入信号的波动或噪声导致误触 发的问题。迟滞比较器将分压电阻 R2 处的电压（其电压增 幅规律与输入电压一致）与基准电压 VTH+、VTH- 进行比较， 消除了因电流瞬变而导致的错误，同时，电压的在迟滞比较 器的 VTH 和 VTL 之间形成迟滞区间，迟滞区间会促使输入波 形噪声和毛刺多次穿越临界电压，但是即便如此，仍可保证 输出信号的稳定性。另外，迟滞区间区间值的大小会严重影 响其抑制能力，区间越大其对噪声的抑制能力越强，反之会 越弱。当任何小于 2VTH 的干扰或噪声都不会引起输出变化， 提高了电路的抗干扰能力。但这种情况很容易形成一种迟滞 区间越大越好的假象，易产生触发迟钝，即会造成对信号的 变化不灵敏的情况。
一种机车信号采集与回放系统的设计
将 总 线 传来 的３ 位 宽度 的 数据 分 别 打到 两个 Ｄ Ａ的Ｆ Ｆ 上 。 ２ ／ ＩＯ 总 线接 口部分 选用 Ｐ Ｉ Ｃ 总线 控制 芯 片Ｐ Ｘ ０ ４ 现数 据 通信 。 Ｌ ９ ５实 Ｐ Ｌ ９５采用Ｄ Ｘ ０４ ＭＡ方 式 与Ｐ Ｉ 线 通 信 ， 设 计 了２ Ｃ总 它 个双 向 的Ｄ ＭＡ 通 道 ： ＭＡ 和Ｄ Ｄ ０ ＭＡ１通 过设 置 Ｄ 控 制 器 的Ｐ Ｉ 址 寄 存器 ，ｏ 。 ＭＡ Ｃ地 Ｌ ｃｌ 址 寄 存器 ， 写 计 数 器 等 配 置 寄 存器 ， 以 实 现Ｄ ａ地 读 可 ＭＡ的块 传 输 、 散 ／ 合（Ｇ ） 输 等 方 式 。 ＭＡ传 输完 成 以后 ，Ｌ ９ ５ 可 分 聚 Ｓ Ｌ传 Ｄ Ｐ Ｘ ０４ 以产生 相应 的Ｐ Ｉ Ｌ ｃｌ 线 的 中断 。 Ｃ 或 ｏａ 总
１系统 整体 硬件 结构 、
基于Ｐ Ｉ Ｃ 局部数据总线的数据采集系统， 其本质是一个带有Ｐ Ｉ Ｃ 扩展 功 能的 计 算机 系 统 ， 主要 由Ｐ Ｉ 采集 卡和 嵌 入 式计 算 机 系 Ｃ 数据 统（ 虚线部分） 构成。 嵌入式计算机系统主要由嵌入式主板 、 处理器 、 存 储器 和显 示器 等 构成 。 Ｃ数 据 采集 卡首 先对 采 集信 号 进行 放 大 、 ＰＩ 滤波等信号处理和模数转换（ Ｄ） ， Ａ／ 后 由计算机系统从采集卡上读 取 数据 并 将 其 写入 硬 盘 ， 现数 据 采 集 功 能 。 实 采集 的数 据 写 入 采集 卡 并经 采集 卡 的Ｄ Ａ输 出 ， 波 形 回放功 能 。 ／ 完成 本 文 设计 的硬 件 系统 选 用 威 盛Ｅ Ｉ Ｖ Ｍｉｉ Ｉ Ｘ主 板 ， ＰＡ— ｎ－ Ｔ 采用 ３ １ 板卡控制程序 ． ＶＩ ３ Ａ Ｃ ＴＭ － ｅｉ 处 理 器 ， 主 频为 ８０ Ｈ 。 个 数 据 采集 系 Ｅ Ｓｒ ｓ ｅ 其 ０Ｍ ｚ整 ＶＣ 的板 卡控 制 ， 下 即循 环 采集 数据 和 向Ｄ Ａ Ｆ Ｆ ／ ＩＯ写数 据 ， 它 统 具有 体 积 小 ， 功耗 ， 低 低散 热 ， 高速 度 处 理 的特 点 ， 以 方便 地 用 们 是通 过 两个 优先 级 较 高 的线 程 完成 ， 个线 程 的设 计 方 式基 本 可 这两 于 外场 实验 采 集 。 整个 硬 件 系 统 中 ， 通 道Ａ／ 和 Ｄ Ａ 据 采 集 类 似 。 线程 中 首先 要 用ＡＰ 函数 获 得 设备 句柄 ， 在 双 Ｄ ／ 数 在 Ｉ 然后 再 打开 设 备 ， 用 Ａ Ｉ 对 采 集 卡ＡＤ 行 初 始 化 以及 采 样率 的设 置 ， ＭＡ通 Ｐ 函数 进 对Ｄ 卡是 系 统的 核心 ， 下文介 绍 数据 采 集卡 的设 计 。 道进 行 设 置 并 打开 Ｄ ＭＡ通道 ， 当有 中断 时 ， 行 数据 传 输 。 用ｗ ｉ 进 调 ２数 据采集 卡 的设计 ． ｎ２Ａ Ｉ ３ Ｐ 函数Ｗａ Ｆ ｒｉｇｅ ｊｃ等待中断 ， 中断未到时 ， ｉ ｏＳｎ ｌ ｅｔ ｔ Ｏｂ 在 自动 不 Ｐ 。 在 双 通道 Ａ／ Ｄ和Ｄ Ａ数 据 采集 卡 的结 构 框 图如 图 ｌ 示 。 了保 使所 在 线 程进 入 睡 眠状 态 （ 消 耗 Ｃ Ｕ时间 ） 采 集结 束 后先 关 闭 ／ 所 为 证 采集 卡 在双 通 道 同时 采 集 的 可靠 性 ， 系统 采 用 了 四片 Ｆ Ｆ 本 ＩＯ缓 Ｄ 传 输通 道 ， 关 闭Ａ 最 后释 放 数据 采集 卡 。 ＭＡ 再 Ｄ， 存， 利用 Ｃ Ｐ 实 现 对 Ａ／ Ｄ Ａ的 采样 进 行 控 制 、 Ｉ Ｏ的读 写控 ＬＤ Ｄ， ／ ＦＦ ３ ２ 回放 信号 处 理 的 实现 ． 制、 采样结束中断的产生等功能 。 此外它还完成数据整合功能， 即将 回放数据 的实时信号处理是利用相邻两 次读写数据 中断事 件 两个Ａ／ Ｄ的ＦＦ 上 的共 ２ 位 的数据 整 合为 一 个 ３位 宽度 的 数 据 ， 间 的时 隙 来 实 现的 ， 就 要 求 中 断事 件 间 的 时 间间 隔足 够 长 ， 理 ＩＯ ４ ２ ３ 这 处 信号 而 ２ 数据 的低 １位为 ＦＦ 上 的数 据 ， ｌ位 为Ｆ Ｆ 上 的 数 据 ； 位 ６ Ｉ Ｏ１ 高 ６ ＩＯ２ 或 器 的速 度 足够 高 ， 处 理 程 序 的计 算量 不 能 太 大 。 中断事 件 间 的时 间 间 隔是 由所 采信 号 的 特征 决定 的 ， 器速 度 的提 高 会使 嵌 处理 Ａ／ — ｌ Ｆ Ｄ１ —－ ＦＩ ｏ１ ． 总 一 ｒ、 入 式 系统 的成本 成倍 提 高 ， 只 能通 过 减小 信 号处 理程 序 的计 算 因此
信号集中监测系统采集方案及施工工艺
信号集中监测系统采集技术方案及施工工艺要求2011年2月可修改编辑目录一. 集中监测系统安全需求 (3)1.1.集中监测采集项目的安全边界 (3)1.2. 集中监测采集项目的安全目标 (3)1.3. 集中监测采集方案安全分析的依据 (3)二. 集中监测采集安全设计的一般规定 (5)三. 集中监测采集项目施工配线方案 (7)3.1. 集中监测采集项目采样点方案 (7)3.2. 集中监测采集项目采样线性标准 (11)四. 集中监测采集方案 (14)4.1. 道岔表示电压 (15)4.2. 绝缘测试及漏流测试 (23)4.2.1. 电缆绝缘监测 (23)4.2.2. 电源对地漏泄电流监测 (30)4.3. 外电网输入相电压、线电压 (25)4.4. 电源屏输入电压、输出电压 (28)4.5. 交流连续式轨道电路轨道继电器交流电压、直流电压 (30)4.6. 25Hz相敏轨道电路电压及相位角监测 (36)4.7. 高压不对称脉接收端波头、波尾有效值电压，电压波形 (38)4.8. 交流转辙机动作功率、电压监测 (40)4.9. 防灾异物侵限电压监测 (42)4.10. 自动闭塞监测 (43)4.11. 半自动闭塞监测 (44)4.12. 6502站SJ封连报警 (45)4.13. 开关量采集方案 (46)4.14. 电流采集方案 (49)4.15. 接口采集方案 (49)4.16. 环境监测采集方案 (50)一.集中监测系统安全需求1.1.集中监测采集项目的安全边界根据《铁路信号集中监测系统技术条件》，集中监测采集方案安全分析的范围在于监测系统所提供的采集传感器（互感器、光耦模块等）、隔离设备（光栅、阻抗匹配器、保险丝、空开等）、机柜（采集组匣、采集板）、工控机、联网设备等。
用于安装和固定采集传感器的组合架、继电器底座、侧面弹簧压接端子以及采样线缆等虽然不属于监测设备，但作为监测系统的一部分，监测厂家应该向设计院和施工单位提出相应的标准，并反映在施工图纸上。
高速信号采集系统的设计要点与技巧
高速信号采集系统的设计要点与技巧在各种现代电子设备中，高速信号采集系统被广泛应用于数据采集、信号处理和控制等领域。
设计一套高速信号采集系统涉及到多个方面，包括硬件设计、信号处理算法和电磁兼容性等。
本文将从这些方面展开论述，介绍高速信号采集系统的设计要点与技巧。
一、硬件设计在高速信号采集系统的硬件设计中，关键要点有以下几个方面。
1. 选择合适的模数转换器（ADC）ADC是高速信号采集系统中最重要的组成部分之一。
在选择ADC时，需要考虑采样率、精度、输入范围和功耗等因素。
高采样率和高精度通常是设计者首要关注的因素。
为了满足这些要求，一种常用的做法是采用并行ADC结构。
此外，还应注意ADC对输入信号抗干扰性能的要求，以及ADC的功耗和尺寸对系统整体设计的影响。
2. 布局与屏蔽高速信号采集系统设计中，布局与屏蔽起到关键作用。
良好的布局可以降低电磁干扰和串扰的影响，提高系统性能。
在布局时，应尽量避免高速信号轨迹和高噪声敏感区域之间的近距离排布，减少信号串扰。
同时，合理规划信号和电源地，避免地回路产生的共模干扰。
3. 驱动与缓冲在高速信号采集系统设计中，信号的驱动和缓冲也是需要考虑的重要因素。
驱动和缓冲电路可以对高速信号进行放大和保护，提高系统的稳定性和抗干扰能力。
常见的驱动和缓冲电路包括差分放大器、驱动放大器和信号线驱动器等。
设计者需要根据系统的需求选择合适的驱动和缓冲电路。
二、信号处理算法高速信号采集系统的信号处理算法也是设计中的重要方面。
下面介绍几点需要注意的技巧。
1. 时域和频域分析在信号处理过程中，可以采用时域和频域分析来获取信号的不同特性。
时域分析可以用来观察信号的波形和时序，频域分析可以用来观察信号的频谱分布和频率特性。
通过综合分析时域和频域的结果，可以更全面地了解信号的特性，并进行相应的处理和优化。
2. 数字滤波数字滤波在高速信号采集系统中起到至关重要的作用。
通过数字滤波可以去除信号中的噪声和干扰，提高信号的质量和准确性。
一个完整的信号采集系统项目开发流程
⼀个完整的信号采集系统项⽬开发流程这篇⽂章详细介绍了⼀个“多路信号采集系统”的开发过程。
“多路信号采集系统”是⼀个可伸缩的信号采集系统，通道可以选择从0~100路不同的信号源。
单个采集板都能够采集10路数据，⽤户可以根据⾃⼰的需求⽅便地扩展或者收缩信号通道数。
本系统可以⽤于常见的民⽤或者⼯业现场监控、仪器仪表等数据采集场合。
该系统基于Arm Context M3内核处理器实现，有基板和采集板两⼤部分组成，基板主要负责整个采集时序的控制，⽽采集板则完成真是的数据采集并将采集到的数据发送到数据总线，进⽽传输到主机端。
数据传输采⽤了串⼝通信的⽅式（RS485），并采⽤Modbus协议实现，从⽽⽅便地实现了采集板地址的检索、数据量控制、以及CRC校验值确定等功能。
软件系统则采⽤了固件库编程的⽅式，全程开发均使⽤C语⾔完成，从⽽为以后升级做好准备。
开发使⽤了今⽇标企业⼯作平台以及Github代码托管平台相结合完成开发的⽅式，使⽤今⽇标企业⼯作平台管理项⽬开发流程，⽽使⽤Github则⽅便地实现了不同地区开发者协作开发的⽬的。
⽽系统调试则选择了传统的调试⽅式，先进⾏单个功能模块测试，再测试系统功能，进⽽Burning实验。
1. 摘要2. 本⽂提纲3. 项⽬起始4. 开发⽅式选择5. 系统构架6. 硬件设计7. 软件设计8. 系统调试9. 总结该系统是应兰州交通⼤学⾃动化研究所（⼀下简称为研究所）的项⽬需求进⾏开发。
项⽬开始的时候谈的最多的问题主要有两个，⼀个是“钱”的问题，还有⼀个就是项⽬需求了。
⾄于钱最后的商定结果为，天佑电⼦有限公司（以下简称天佑）只负责产品研发，开发过程中所有的元器件、材料、以及测试系统的所有成本均由研究所承担，⽽天佑则只承担⼈⼒成本。
最后研究所应该⽀付天佑XXX研发费⽤。
由于以前有过很多次的合作经历了，所以谈判过程也⽐较顺利，也没有书⾯的合同约束双⽅。
不过这也仅仅建⽴在双⽅已经有过很多次的合作经历，彼此都是很熟的⼈，项⽬本⾝技术上没有太⼤的复杂度，⽽且最终产品的应⽤场合也不会造成⼤的损失的基础之上。
动车组加速度信号采集平台的实现
４—２０ｍＡ。根据 以往 的经验 以及动 车组上集 中加速度 信 后 ５分钟 的时问要求。
号采集 设备 的基本要 求 ，采 集频 率 的上限为５ＫＨｚ，另
（五 ）服 务接 口以 及 状 态 指 示功 能
外 ，根据平 台的应用范 围，设定４—８路ＡＤ转换 电路 。
对于这一方 面 ，应 当满 足如下需求 ：
对于加速度信 号采集 平台而言 ，它通常有 三种频率 动 车组加速度信 号采集平 台各的一种监测状态 。当发生 蛇 要 的依据 。
形 失稳 时 ，频率 需求 为２Ｈｚ一１０Ｈｚ；当需 要对 列车 的舒
适度进 行检验时 ，需要 的频率为０．５Ｈｚ一２０Ｈｚ；当需 要检 【参考文献 】
二 、 加 速 度 信 号 采 集 平 台 的 需 求 分 析
建 加速度 信号采集平台时 ，需要对这些原始 数据进行实
（一 ）加 速 度 信 号 采 集 系统
时储存 ，以满足使用需求 ，同时 ，应 当严格 按照标 准格
由于加速度传感器通常安装在动车组不 同的位置 ， 式储存 。
且安装位置大多在远离配 电柜 的地方 ，因此 ，在对动车
计算 问题 ，可以利用 片上系统 的Ｃ语 言实现 ，或者还 能 信 号测试 系统软硬件设 计与实现［Ｊ１．电子测量 与仪器 学
够通过运用 ＤＳＰ来实现算法的功能。
报，２００８，２２（２）：５６－６１．
（三 ）通 信 接 口 功 能
［３］梁晋 昌，潘盛辉，韩峻峰等．汽 车加速度数据采集系
信 号 采 集 平 台是 如 何 实现 的 。 关键词：动车组 ；加速度 ；信号采集
一 、 建立动 车组加速度信号 采集 平台的必要性 因此 ，其 通信接 口需要使用ＥＭＤ模 式 ，具体要求 为 ，１ 在动 车组高速行驶 的过程中 ，每一次加速都可能会 个数 据长度 为３２Ｂｙｔｅ、轮询周 期为６４ｍｓ的公共端 口；１
项目7机车速度信号采集系统搭建资料
f=n×P/60 其中n为每分钟转速，f为传感器输出脉冲频率，一般取 500、1000或者2000Hz，P为光栅槽数，即每转脉冲数。例如， 光栅盘外轨道为光栅槽数为200，频率取1000Hz，则转速n为 300转/分。
任务2 信息收集
7.2.1 旋转编码器
旋转编码器是一种码盘式角度-数字检测元件，通常用于转速的 测量。它的转轴通常随被测轴一起转动，能将被测轴的角位移转换 成二进制编码或者一串脉冲。
1.绝对式编码器 (1) 接触式编码器
一个4位2进制接触式码盘，在圆形不 导电的码盘基本体上共有4个码道，每个码 道用印制电路板工艺加工出导电区和绝缘 区。导电区用“1”表示，绝缘区用“0” 表示。每个码道上都有一个电刷，电刷经 取样电阻接地。若电刷接触到导电区，则 该回路中的取样电阻上有电流流过，输出 为“1”，若电刷接触的是绝缘区，输出则 为“0”。
任务2 信息收集
7.2.2 光栅传感器
2.光栅传感器的工作原理 莫尔条纹具有以下特点： (1) 莫尔条纹的位移与光栅的移动成比例。 (2) 莫尔条纹具有位移放大作用。 (3) 莫尔条纹具有平均光栅误差作用。 3.光栅使用技术 (1) 光栅的辩向技术 (2) 光栅的细分技术
任务3 项目实施
7.3.1 框图 机车速度采集由速度传感单元、滤波整形单元、
任务3 项目实施
7.3.2 速度传感器DF16
2.工作原理 DF16速度传感器是紧凑型、低维护的测速、测距传感器，
通过扫描和轮轴同步的光栅盘的内、外轨道，可输出两种不同 脉冲数的方波信号，内轨道每转80个脉冲，外轨道每转200个 脉冲，输出可以是不同脉冲数的各种组合。各通道间彼此隔离 ，且带有极性保护、输出短路保护。
高速铁路信号采集与处理系统设计
高速铁路信号采集与处理系统设计随着科技的迅速发展，高速铁路信号采集与处理系统的设计越来越受到人们的关注。
高速铁路信号采集与处理系统是高速铁路运行中不可或缺的一部分，它能够实时采集与处理高速铁路上的相关信号，为运行管理提供重要依据。
本文将重点介绍高速铁路信号采集与处理系统的设计原理、主要功能和应用前景。
高速铁路信号采集与处理系统的设计原理主要包括信号采集、数据传输和信号处理三个方面。
首先，对于信号采集，系统需要使用高速传感器来采集高速铁路上的各种信号，如列车速度、运行状态、温度、振动等。
其次，通过数据传输技术将采集到的信号传输到中央控制系统，以便实现对高速铁路运行状态的监控和管理。
最后，通过对传输过来的数据进行处理和分析，提取出关键信息并进行处理，为运行管理决策提供可靠依据。
高速铁路信号采集与处理系统的主要功能包括实时采集与监测、故障诊断与预警、运行数据分析与优化等。
首先，系统能够实时采集和监测高速铁路上的各种信号，以确保列车安全运行。
其次，系统可以通过分析采集到的信号数据，及时诊断列车故障，并提供预警信息，以便及时采取相应措施。
最后，系统还可以对采集到的数据进行分析和优化，提供有关运行状态和安全性能的评估报告，为高速铁路的运营管理决策提供科学依据。
高速铁路信号采集与处理系统的应用前景十分广泛。
首先，在高速铁路运营管理中，信号采集与处理系统可以帮助管理者及时掌握列车运行状态，优化运行方案，提高运行效率和安全性。
其次，在列车维护中，系统可以通过故障诊断和预警，及时发现和排除隐患，提高列车的可靠性和稳定性。
此外，信号采集与处理系统还可以应用于高速铁路科研领域，提供大量实时数据用于科研分析和实验验证。
然而，需要注意的是，在设计高速铁路信号采集与处理系统时，还需考虑一些问题，如信号采集设备的选型、传输方式的选择和系统的可靠性和安全性等。
首先，合理选择信号采集设备对于系统的正常运行至关重要，需要考虑设备的性能和稳定性。
基于labView的电动小车车速采集系统
基于labView的电动小车车速采集系统
王勇;王梨英
【期刊名称】《电脑知识与技术》
【年(卷),期】2018(014)008
【摘要】电动小车车速的测量一直是社会研究的热点问题,每年的技能竞赛中智能小车应用系统以及智能机器人控制遥控小车等命题屡见不鲜,电动小车项目中对速度的监测具有固有的缺陷,大部分只能显示速度值,对具体的位移、速度信号、报警等功能都没有很好的实现,本设计基于以上问题,采用LabView平台,设计了一套电动小车车速采集系统,经过测试,该系统对速度和所得里程的检测精确度高,报警等功能齐备,采用上下位机控制的方式,人机界面友好.
【总页数】2页(P234-235)
【作者】王勇;王梨英
【作者单位】湖南铁道职业技术学院,湖南株洲412001;中车株洲电力机车有限公司,湖南株洲412001
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于LabVIEW的车速信号采集与处理 [J], 王京春;姜立标;李建如
2.基于LABVIEW的汽车速度测量系统设计 [J], 蔡明学;
bVIEW环境下基于AC1078采集卡数据采集与分析系统 [J], 周伟林;杨华勇;
李清峰
bVIEW环境下基于AC1078采集卡数据采集与分析系统 [J], 周伟林;杨华勇;李清峰
5.基于LabVIEW的汽车车速模拟系统设计 [J], 李武波;迟永滨
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
机车数据采集和专家诊断系统的方案设计
机车数据采集和专家诊断系统的方案设计
王海峰
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2017(000)005
【摘要】针对目前机车在区间中出现故障时机车乘务员通过自身的能力不能第一时间准确将故障信息传递给机务段运用部门120咨询台,以便咨询台人员指导乘务员及时处理机车在途发生的故障以压缩处置时间减少机车非正常停车的时间,同时当机车进入机务段后为了便于机务各部门人员能第一时间了解机车的运用情况,研制了机车数据采集和专家诊断系统.文中给出了设计架构及设计原理.该系统已在多种机车中进行了运用,其性能稳定、可靠,均达到运用要求.
【总页数】2页(P93-94)
【作者】王海峰
【作者单位】沈阳铁路信号有限责任公司,辽宁沈阳 110025
【正文语种】中文
【相关文献】
1.宝鸡机车检修厂内燃机车检修库方案设计
2.和谐型电力机车车载数据处理及专家诊断系统的开发应用
3.和谐型机车专家诊断系统的设计与实现
4.燃气PE管焊接质量控制与数据采集系统方案设计
5.光伏电站数据采集方案设计分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
机车轨道信号采集与处理技术研究的开题报告
机车轨道信号采集与处理技术研究的开题报告一、研究背景与意义我国铁路行业发展快速，高速铁路的开通也带动了机车轨道信号采集与处理技术的研究与应用。
机车轨道信号采集与处理技术是指通过传感器、信号处理器等设备采集机车运行时所产生的信号，在进行处理之后为机车提供运行控制信息。
其主要作用是提高机车行驶的安全性和可靠性，减轻人工干预的程度，减少运行成本，加快铁路公司的数字化进程。
二、研究内容本研究主要包括以下内容：1. 机车轨道信号采集系统设计。
针对不同的铁路运输需求和不同的信号类型（如速度、距离、位置等），设计相应的采集系统，并研究其采集精度和可靠性。
2. 机车轨道信号处理方法研究。
对采集到的信号进行数字化处理，识别机车的运行状态，提取有效信息，进行运行控制。
3. 软硬件系统集成。
将采集系统与处理方法进行结合，研究硬件的选择和软件的开发，构建完整的机车轨道信号采集与处理系统。
三、研究方法本研究采用理论研究和实验室实验相结合的方法，以机车轨道信号采集和处理为主线，主要的研究包括以下几方面：1. 系统环境特点分析。
对不同的铁路环境、机车类型和信号类型进行分类分析，确定采集系统的基本特征。
2. 系统采集精度分析。
模拟不同的环境因素，评估采集系统的精度和可靠性。
3. 信号处理分析。
使用数字信号处理算法对不同类型的信号进行处理，分析其处理效果，并针对性地开发算法。
4. 系统功能验证。
实验室实验，采集和处理真实机车运行数据，验证系统的实际应用效果。
四、研究计划及预期成果本研究计划在两年内完成开题到论文答辩的全过程，主要研究内容及进展如下：第一年：1. 系统环境特点分析、采集精度分析。
完成系统初始设计，确定系统硬件的选择和软件的开发计划。
2. 信号处理分析。
建立信号处理算法，对实验数据进行分析，优化算法。
第二年：1. 系统硬件与软件开发。
完成系统的硬件与软件的开发，进行初步的验收测试。
2. 系统功能验证。
使用实验室的实际机车设备进行数据采集和处理，进行实验数据处理和性能测试，验证系统的实际应用效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
任务2 信息收集
7.2.2 光栅传感器
1.光栅的构成与分类 (1) 长光栅：又称光栅尺，主要用于长度或直线位移的测量，如图 7-5和图7-6所示。长光栅由长短两块光栅组成。长的一块成为主光栅， 短的一块成为指示光栅，两者刻线密度相同。刻线密度由测量精度决定。 栅线密度一般为每毫米25、50、100、250条等，多的可达每毫米2400条。
任务4 项目考核
任务2 信息收集
7.2.2 光栅传感器
2.光栅传感器的工作原理 莫尔条纹具有以下特点： (1) 莫尔条纹的位移与光栅的移动成比例。 (2) 莫尔条纹具有位移放大作用。 (3) 莫尔条纹具有平均光栅误差作用。 3.光栅使用技术 (1) 光栅的辩向技术 (2) 光栅的细分技术
任务3 项目实施
7.3.1 框图 机车速度采集由速度传感单元、滤波整形单元、 降压隔离单元分以及中央处理单元四部分组成。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
任务2 信息收集
7.2.2 光栅传感器
1.光栅的构成与分类 (2) 圆光栅：又称光栅盘，用来测量角度或者角位移，如图7-7所示。 根据刻线的方向可分为径向光栅和切向光栅。径向光栅栅线延长线全部 通过光栅盘的圆心，切向光栅栅线延长线全部与光栅盘中心的一个小圆 （直径为零点几到几毫米）相切。圆光栅也由大小两块光栅组成，大的 称为主光栅，小的称为指示光栅，两者的刻线密度相同。圆光栅只有透 射光栅一种。
任务3 项目实施
7.3.4 系统搭建与调试
6. 系统搭建与调试 （2）调试准备 ①检查信号处理电路各元件焊接位置是否正确、有无虚焊 和连焊等。 ②将集成运算放大器LM224和光耦合器HCPL-0630按标志方 向插入集成电路插座。 ③将稳压电源第一路输出调整为15V，第二路输出调整为5V （3）系统调试 ①在转速校验台上设定转速。 ②开启稳压电源，在速度信号处理电路的输出端连接双踪 示波器，观察输出波形是否正确。 ③给单片机开发板上电，观察单片机开发板上的转速显示 与校验台上设定的转速是否一致。 7. DF16传感器检修与故障排除
7.3.3 信号处理与采集
1. 信号处理电路 (2) 降压隔离电路 降压隔离单元由电阻及 隔离光耦HCPL-0630构成。 2. 信号采集 速度信号经信号处理电路处理后送入中央处理单元进行采 集和处理。本项目中的中央处理单元选择单片机控制实现。 单片机通过对方波脉冲的计数和运算得出当前机车运动速 度，并可驱动数码管显示，或者通过RS232、总线通信等方式 由上位计算机给出速度显示。
任务3 项目实施
7.3.4 系统搭建与调试
4 .焊接组装信号处理电路 5. 程序录入
6. 系统搭建与调试 （1）系统搭建 ①将DF16速度传感器安装于转速校验台上，通过转速校验 台设置转速的方法，模拟机车运行。 ②将DF16速度传感器CH1和CH2输出端连接到速度信号处理 电路的两路输入端上。 ③将信号处理电路的两路速度信号输出连接到单片机开发 板上单片机的信号输入端子上。
任务3 项目实施
7.3.2 速度传感器DF16
4.接线方法
任务3 项目实施
7.3.3 信号处理与采集
1. 信号处理电路
任务3 项目实施
7.3.3 信号处理与采集
1. 信号处理电路 (1)滤波整形处理电路 滤波整形处理单元由RC滤波电路和运算放大器LM224构成的整 形电路组成。
任务3 项目实施
任务3 项目实施
7.3.2 速度传感器DF16
2.工作原理 DF16速度传感器是紧凑型、低维护的测速、测距传感器， 通过扫描和轮轴同步的光栅盘的内、外轨道，可输出两种不同 脉冲数的方波信号，内轨道每转80个脉冲，外轨道每转200个 脉冲，输出可以是不同脉冲数的各种组合。各通道间彼此隔离 ，且带有极性保护、输出短路保护。 DF16速度传感器可输出和速度成线性比例的方波信号。输 出的频率和轮轴转速的关系为： f=n×P/60 其中n为每分钟转速，f为传感器输出脉冲频率，一般取 500、1000或者2000Hz，P为光栅槽数，即每转脉冲数。例如， 光栅盘外轨道为光栅槽数为200，频率取1000Hz，则转速n为 300转/分。
任务2 信息收集
7.2.1 旋转编码器
旋转编码器是一种码盘式角度-数字检测元件，通常用于转速的 测量。它的转轴通常随被测轴一起转动，能将被测轴的角位移转换 成二进制编码或者一串脉冲。
1.绝对式编码器 (1) 接触式编码器 一个4位2进制接触式码盘，在圆形不 导电的码盘基本体上共有4个码道，每个码 道用印制电路板工艺加工出导电区和绝缘 区。导电区用“1”表示，绝缘区用“0” 表示。每个码道上都有一个电刷，电刷经 取样电阻接地。若电刷接触到导电区，则 该回路中的取样电阻上有电流流过，输出 为“1”，若电刷接触的是绝缘区，输出则 为“0”。
任务1 项目任务书
7.1.2 项目任务 完成DF16速度传感器的测试；根据 给定的元器件和电路图，按照电子产品 制作工艺，焊接、组装信号处理电路； 结合速度校验台和单片机开发板搭建一 个机车速度信号采集系统。
任务2 信息收集
数字式传感器是一种能把被测模拟量直接 转换为数字量输出的装置，可直接与计算机系 统连接。与模拟式传感器相比，数字式传感器 具有以下优点： (1) 测量精度和分辨率高； (2) 抗干扰能力强，稳定性好； (3) 易于和计算机接口，便于信号处理和 实现自动化测量； (4) 适宜远距离传输。
任务2 信息收集
7.2.1 旋转编码器
1.绝对式编码器 (2) 光电式编码器 光电式编码器是目前应用较多的一种编码器，它的码盘是在 不透光材料的圆盘上精确地印制二进制编码。 工作时，每个码道都对应一组光电元件，码盘转到不同位置， 光电元件接收光信号，产生相应的二进制编码。
(3) 磁电式编码器
任务2 信息收集
任务2 信息收集
7.2.2 光栅传感器
2.光栅传感器的工作原理 如果把两块栅距W相等的光栅面平行安装，中间留有很小的间隙，并 使两者的栅线保持很小的夹角θ ，这时光栅上会出现若干条明暗相间的 条纹，称为莫尔条纹。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮 带；在两光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带。莫尔条纹 是光栅非重合部分光线透过而形成的亮带，由一系列四棱形图案组成。
任务3 项目实施
7.3.2 速度传感器DF16
1. DF16速度传感器结构外形 DF16速度传感器由光电模块、光栅、传动轴、软连接器、 14芯防水插头等部分组成。可以方便地安装于轴箱盖上,传动 部分采用软性连接，能克服安装不同心及驱动间隙，具有坚固 、密封、抗震、抗冲击、测速范围宽、温度适应范围宽、可靠 性好、使用寿命长等特点。适用于国内外各种类型机车的速度 、方向、空转及打滑等各项检测。
任务3 项目实施
7.3.2 速度传感器DF16
3.主要参数 (1) 测速范围：0～2000转/分； (2) 每转脉冲数：外轨道200P/R、内轨道80P/R； (3) 输出通道数：单、双、三、四； (4) 输出波形：方波； (5) 输出幅度：高电平≥9V,（负载电阻3KΩ ），低电平≤2V； (6) 脉冲占空比：50％±20％； (7) 脉冲相位差：90°±45°（双通道、四通道）顺时针旋转，CH1超前CH2， CH2 超前CH3，CH3超前CH4；120°±60°（三通道）顺时针旋转, CH1超前CH2， CH2超前CH3； (8) 工作电源：DC12～30V； (9) 功耗电流：≤40mA（每通道）； (10) 短路保护：具有输出短路保护功能； (11) 耐压：1500V 50Hz，1min（通道对外壳）； 500V 50Hz，1min（各通道间）； (12) 绝缘电阻：正常情况下≥500MΩ ，极端湿热情况≥20MΩ ； (13) 工作温度：－40℃～70℃；
大连电子学校
DALIAN ELECTRONIC SCHOOL
电子与信息技术专业 传感器技术
项目七 机车速度信号采集系统搭建
任务1 项目任务书
7.1.1 项目描述
随着当今交通运输行业的发展，轨道交通以其运量大、速度快、 安全环保等优点已成为人们出行的首选，我国也已成为世界最大的 轨道交通建设市场。 机车速度信号是机车运行中的重要状态参数，是构成机车闭环 调速控制系统必不可少的反馈参量。在机车的防滑/防空转系统、机 车运行状态监控等装置中，都需要实时地得到机车的运行速度信号， 而且机车速度信号采集的精确度与机车操作的安全性直接相关联， 因此电力机车运行速度信号的正确采集和处理对于机车的控制与操 作至关重要。 本项目介绍了采用速度传感器采集并输出的脉冲信号，经过信 号处理电路，再利用单片机的采集能力和运算处理能力，对机车速 度信号进行测量。
任务3 项目实施
7.3.4 系统搭建与调试
1．设备及元器件 设备及元器件要求如表7-3、7-4所示。 2. 元器件识别与检测 （1）根据信号处理电路元器件清单，清点组件； （2）检测各元器件的性能及参数； （3）识别速度传感器DF16。
任务3 项目实施
7.3.4 系统搭建与调试
3．DF16速度传感器的测试
7.2.1 旋转编码器
2.增量式编码器 增量式编码器是指随转轴旋转的码盘给出一系列脉 冲，然后根据旋转方向用计数器对这些脉冲进行加减计 数，从而表示转过的角位移量。
任务2 信息收集
7.2.2 光栅传感器
1.光栅的构成与分类 光栅就是在透明的玻璃板上，均匀地刻出许多明暗相间的条纹，或 在金属镜面上均匀地划出许多间隔相等的条纹，通常线条的间隙和宽度 是相等的。以透光的玻璃为载体的称为透射光栅，不透光的金属为载体 的称为反射光栅。