一種數據記錄裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種數據記錄裝置，本裝置采用微處理器來代替傳統的單片機，由于微處理器預留有擴展數據采集卡的槽位，所以當一個數據采集卡的采集通道數量不夠時，可以在預留槽位上再增加一個數據采集卡，以此來增加采集通道數量，由于鐵路機車上的元器件的測量點一般都在16個以上，因此本裝置中至少需要兩個數據采集卡。微處理器為一片或幾片大規模集成電路組成的中央處理器，由于其自身封裝特性決定其能夠在極限溫度下進行工作，因此能夠適用于鐵路機車在各種環境下的測試過程，并且微處理器具有較高的處理速度和較大的內存空間，所以具有較快的數據處理速度且能夠對大容量數據進行存儲。
【專利說明】一種數據記錄裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及機車【技術領域】，尤其涉及一種數據記錄裝置。
【背景技術】
[0002]在鐵路機車運行過程中，為了探究鐵路機車在試驗運行過程中各發熱元件的數據特性，需要數據記錄裝置來記錄試驗過程中的溫度、電壓、電流等數據，但鐵路機車的元器件非常多，一個器件上的測量點也非常多，以機車牽引變流器在功率變化時的發熱特性為例，牽引變流器需測量的溫度點多達16個，并且需要測量牽引變流器在一個運行周期內的溫度變化數據，一般運行周期都在十幾個小時以上，運行期間產生大量的測試數據。而且，記錄裝置需要記錄機車元器件在各種環境下的數據，有時環境溫度低達_40°C或高達50 V，所以需要數據記錄裝置在極限溫度下還能夠正常工作。
[0003]但現有的數據記錄裝置大都采用單片機加外圍電路的設計模式，單片機由于其自身的特性決定其存儲功能、數據傳輸和數據通訊功能相對較弱，尤其是在低溫環境下很難正常工作。
[0004]所以現在需要一種新的數據記錄裝置，以便在極限溫度下能夠正常工作，具有較快的數據處理速度且能夠對大容量數據進行存儲。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種數據記錄裝置，在極限數據下能夠正常工作，具有較快的數據處理速度且能夠對大容量數據進行存儲。
[0006]為了實現上述目的，本發明提供了以下技術手段:
[0007]一種數據記錄裝置，包括:
[0008]微處理器、至少兩個數據采集卡和采集模塊；
[0009]所述采集模塊中的多個采集器件與待測元器件的多個測量點一一對應相連，用于測量所述多個測量點的數據；
[0010]所述至少兩個數據采集卡的每個數據采集卡上具有多個通道，每個通道的一端與所述微處理器相連、另一端與采集模塊中的采集器件相連，所述數據采集卡用于采集并轉換所述多個測量點的數據，并將轉換后測量點數據發送至所述微處理器；
[0011]所述微處理器用于對所述轉換后測量點數據進行處理。
[0012]優選的，所述采集模塊中的采集器件包括:
[0013]熱電偶、電壓傳感器、電流傳感器和/或開關量傳感器；
[0014]所述熱電偶用于采集測量點的電阻，將所述測量點的電阻轉換為測量點的溫度后發送至所述微處理器；
[0015]所述電壓傳感器用于采集測量點的電壓信號，將所述測量點的電壓信號轉換為測量點的電壓后發送至所述微處理器；
[0016]所述電流傳感器用于采集測量點的電流信號，將所述測量點的電流信號轉換為測量點的電流后發送至所述微處理器；
[0017]所述開關量傳感器用于采集測量點的開關信號，將所述測量點的開關信號轉換為測量點的開關量后發送至所述微處理器。
[0018]優選的，所述微處理器用于對所述轉換后測量點數據進行處理的過程包括:
[0019]對所述轉換后測量點數據進行本地存儲；
[0020]將所述轉換后測量點數據進行實時傳輸。
[0021]優選的，還包括與所述微處理器相連的上位機，用于實時接收并實時顯示所述轉換后測量點數據。
[0022]優選的，所述微處理器用于對所述轉換后測量點數據進行處理具體包括:
[0023]下載本地存儲的歷史數據，并將所述歷史數據發送至所述上位機；
[0024]所述上位機具體用于顯示并分析所述歷史數據。
[0025]優選的，所述微處理器包括TCP/IP服務器和FTP服務器；
[0026]所述微處理器與所述上位機之間采用TCP協議傳輸；
[0027]所述微處理器通過FTP協議下載所述歷史數據。
[0028]優選的，還包括:
[0029]與所述微處理器相連的顯示模塊，用于實時顯示所述轉換后測量點數據；
[0030]與所述微處理器相連的轉換電源，用于將供電電壓轉換為所述微處理器和所述待測元器件的所需電壓。
[0031]優選的，所述微處理器包括通訊接口。
[0032]優選的，所述通訊接口包括串口、以太網口和/或USB接口 ；
[0033]所述顯示模塊利用數據線通過USB接口與所述微處理器相連；
[0034]所述上位機通過以太網接口與所述微處理器相連。
[0035]優選的，每個數據采集卡具有8個通道；
[0036]所述微處理器還包括存儲所述轉換后測量點數據的存儲器。
[0037]本發明提供了一種數據記錄裝置，本裝置采用微處理器來代替傳統的單片機，由于微處理器預留有擴展數據采集卡的槽位，所以當一個數據采集卡的采集通道數量不夠時，可以在預留槽位上再增加一個數據采集卡，以此來增加采集通道數量，由于鐵路機車上的元器件的測量點一般都在16個以上，因此本裝置中至少需要兩個數據采集卡。
[0038]微處理器為一片或幾片大規模集成電路組成的中央處理器，由于其自身封裝特性決定其能夠在極限溫度下進行工作，因此能夠適用于鐵路機車在各種環境下的測試過程，并且微處理器具有較高的處理速度和較大的內存空間，所以具有較快的數據處理速度且能夠對大容量數據進行存儲。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0040]圖1為本發明實施例公開的一種數據記錄裝置的結構示意圖；
[0041]圖2為本發明實施例公開的又一種數據記錄裝置的結構示意圖；
[0042]圖3為本發明實施例公開的又一種數據記錄裝置的結構示意圖；
[0043]圖4為本發明實施例公開的又一種數據記錄裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0044]文件中的相關術語解釋
[0045]XPE:ffindows XP Embedded,操作系統；
[0046]IP:Internet Protocol,網絡之間互聯協議；
[0047]TCP:Transmiss1n Control Protocol,傳輸控制協議；
[0048]FTP:File Transfer Protocol,文件傳輸協議。
[0049]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0050]如圖1所示，本發明提供了一種數據記錄裝置，包括:
[0051]微處理器100、至少兩個數據采集卡200和采集模塊300 ；
[0052]所述米集模塊300中的多個米集器件與待測兀器件400的多個測量點對應相連，用于測量所述多個測量點的數據；
[0053]所述至少兩個數據采集卡200的每個數據采集卡上具有多個通道，每個通道的一端與所述微處理器100相連、另一端與采集模塊300中的采集器件相連，所述數據采集卡用于采集并轉換所述多個測量點的數據，并將轉換后測量點數據發送至所述微處理器100 ；
[0054]所述微處理器100用于對所述轉換后測量點數據進行處理。
[0055]當待測元器件400所需測量的內容不同時采集模塊300的結構不同，具體的，如圖2所示，所述采集模塊300中的多個采集器件，分別以采集器件301、采集器件302……采集器件30N表示，N為非零自然數，N與測量點的數量一致，每個采集器件中包括:
[0056]熱電偶11、電壓傳感器12、電流傳感器13和/或開關量傳感器14 ；
[0057]所述熱電偶11用于采集測量點的電阻，將所述測量點的電阻轉換為測量點的溫度后發送至所述微處理器100 ；
[0058]所述電壓傳感器12用于采集測量點的電壓信號，將所述測量點的電壓信號轉換為測量點的電壓后發送至所述微處理器100 ；
[0059]所述電流傳感器13用于采集測量點的電流信號，將所述測量點的電流信號轉換為測量點的電流后發送至所述微處理器100 ；
[0060]所述開關量傳感器14用于采集測量點的開關信號，將所述測量點的開關信號轉換為測量點的開關量后發送至所述微處理器。
[0061]以熱電偶11為例對采集模塊300進行說明，本發明中熱電偶11為一種溫度傳感器，可直接連接于待測元器件的測量點，當測量點的溫度不同時熱電偶的電阻不同，數據采集卡200上有多個端口 ；每個端口的一端與微處理器100相連，另一端與待測元器件400的一個測量點相連，端口的作用為將熱電偶300采集的電阻轉換為溫度，并將溫度傳輸至微處理器100，當有與多個測量點相連的多個熱電偶11時，微處理器100便得到多個測量點的溫度。
[0062]將數據采集卡200分別對熱電偶11、電壓傳感器12、電力傳感器13和開關量傳感器14采集的多個測量點數據進行轉換，并將轉換后的數據統稱為轉換后測量點數據，轉換后測量數據中包括與多個測量點對應的多個轉換數據。微處理器100在得到轉換后測量點數據后，便對轉換后測量點數據進行處理，具體的處理過程包括對所述轉換后測量點數據進行本地存儲。
[0063]如圖3所示，微處理器100上還包括存儲對所述轉換后測量點數據進行本地存儲的存儲器800，例如SD卡，微處理器100將對所述轉換后測量點數據存儲在存儲器800內以進行保存。
[0064]本發明提供了一種數據記錄裝置，本裝置采用微處理器來代替傳統的單片機，由于微處理器預留有擴展數據采集卡的槽位，所以當一個數據采集卡的采集通道數量不夠時，可以在預留槽位上再增加一個數據采集卡，以此來增加采集通道數量，由于鐵路機車上的元器件的測量點一般都在16個以上，因此本裝置中至少需要兩個數據采集卡。
[0065]微處理器為一片或幾片大規模集成電路組成的中央處理器，由于其自身封裝特性決定其能夠在極限溫度下進行工作，因此能夠適用于鐵路機車在各種環境下的測試過程，并且微處理器具有較高的處理速度和較大的內存空間，所以具有較快的數據處理速度且能夠對大容量數據進行存儲。
[0066]如圖3所示，本發明提供的數據記錄裝置還包括用于固定數據記錄裝置的導軌900,本裝置的實際生產后的體積為300mmX lOOmmX 100mm,且結構簡單、體積小，可方便加裝放置在機車車輛上，當數據采集卡的數量為兩個，每個數據采集卡具有8個通道時，可同時測量和記錄2 X 8個點的數據，在具體使用時，可采用PT100型熱電偶作為溫度測量元件，可直接與被測點接觸，測溫準確，測溫范圍-200-800°C，測量精確度達到0.1°C。
[0067]如圖3所示，本發明提供的數據記錄還包括與所述微處理器相連的上位機500，所述微處理器100包括TCP服務器和FTP服務器；所述微處理器與所述上位機之間采用TCP協議傳輸；所述微處理器通過FTP協議下載所述歷史數據。
[0068]如圖3所示，為了方便微處理器100與其他模塊相連接，微處理器100上包括通訊接口 101，具體的有串口、以太網口和/或USB接口，在具體使用時串口可以是RS232串口。
[0069]為了方便技術人員查看轉換后測量點數據，本裝置增加了上位機500，所述上位機通過以太網接口與所述微處理器相連，微處理器100在獲得轉換后測量點數據后，將轉換后測量點數據實時傳輸至上位機，為了較快的傳輸轉換后測量點數據，微處理器100與上位機500之間采用TCP協議進行傳輸。在微處理器100將轉換后測量點數據進行本地存儲之后，在待測元器件的一個測量周期結束后，轉換后測量點數據便為歷史數據，為了分析待測元件的工作情況需要下載歷史數據，由于長時間的對多通道進行數據記錄，歷史數據的容量非常大，為了快速下載歷史數據，采用FTP協議對微處理器100上的歷史數據進行下載。在歷史數據下載后，為了使其他待測元器件具有數據存儲空間，可以將已經測試完成歷史數據進行刪除。
[0070]下載后的歷史數據通過TCP協議發送至上位機500，由上位機500對歷史數據進行分析，并將歷史數據和分析后的數據進行顯示，以供技術人員查看歷史數據是否正常，若不正常則對待測元器件進行檢修處理，處理后再次對待測元器件進行測試，并利用本數據記錄裝置再次記錄并分析歷史數據，直到待測元器件的歷史數據正常為止。
[0071]如圖3所示，為了方便技術人員在測試的同時觀看測試數據，本裝置還包括與所述微處理器相連的顯示模塊600，用于實時顯示所述轉換后測量點數據；所述顯示模塊600利用數據線通過USB接口與所述微處理器100相連，以便技術人員在測試的同時查看所述轉換后測量點數據是否正常。
[0072]如圖3所示，為了微處理器100正常工作，需要為微處理器100提供電源，所以本裝置還包括與所述微處理器相連的轉換電源700，用于將供電電壓轉換為所述微處理器和所述待測元器件的所需電壓。具體的，將220V的電源轉換為微處理器所使用的24V。
[0073]轉換電源700中包括變壓器，變壓器的初級線圈連接220V電壓，次級線圈連接微處理器100，通過設置變壓器的參數，使變壓器將220V的電壓轉換為24V的電壓。轉換電源700還可以對待測元器件400供電，但需要針對不同待測元器件400提供不同的電壓。
[0074]如圖4所示為本裝置又一個結構圖，該裝置用來對待測元器件的溫度進行測量。
[0075]下面詳細介紹本裝置的具體實現過程:
[0076](1)軟件運行環境介紹:本裝置微處理器100的操作系統為XPE(Windows XPEmbedded)系統，這使得軟件開發形式比較靈活，XPE可運行.exe程序，這樣通過不同語言開發的系統應用程序，只要生成.exe程序，就可在該系統上運行。
[0077](2)數據采集的實現過程:首先根據數據采集卡驅動庫.dll對應的頭文件.h文件中的函數，編寫從數據采集卡200上獲取測試數據的功能塊程序，然后將數據存放到數組中，其他功能塊的函數可從該數組中讀取測試數據的實時數據。
[0078](3)數據記錄的實現過程:獲取系統的當前時間，生成以時間為文件名的.txt格式文件，每隔Is將存有測試數據的數組中的值寫入到該文件中，并將文件存放到本地磁盤中。為了防止文件記錄時間過長時，文件有可能損壞，該功能塊做了一個條件判斷，等文件記錄超過2小時，重新生成一個以當前時間命名的文件，繼續記錄數據。
[0079](4)實時數據傳輸的實現過程:編輯TCP服務器，設定好IP和端口，該TCP服務器的功能主要是:實時偵聽已連接本裝置的客戶端，通訊成功后，TCP服務器將測試數據實時發送給遠程TCP客戶端。遠程客戶端，可將這些數據存儲或實時顯示，亦可繪制測試數據曲線。
[0080](5)歷史數據文件下載和刪除的實現過程:在數據記錄裝置XPE系統上安裝FTP服務器，添加一個遠程FTP客戶端可訪問的文件夾，即數據存放的文件夾，設置遠程客戶端登陸時需要用到的輸入戶名和密碼，在網線連接正常，通訊正常后，可通過FTP客戶端程序登陸訪問測試數據記錄裝置的數據存放文件夾，用戶可下載和刪除已存放的歷史數據文件。
[0081](6)軟件運行的方式:由于測試數據記錄裝置在工作時，無需人機交互，軟件必須在上電開機后就開始運行，所以測試數據記錄裝置的應用軟件要添加在開機啟動項中，確保整個測試數據記錄過程的正常。
[0082]本數據記錄裝置的關鍵點在于通過采集卡的擴展來實現測試數據采集通道數的擴展；利用微處理器存儲空間可拓展，來實現測試數據記錄裝置的數據大容量存儲；微處理器能夠在低溫環境下工作，保證了鐵路機車運行過程中出現低溫環境時，數據記錄裝置亦可以正常工作；通過給操作系統安裝FTP服務器和TCP服務器來實現數據的快速下載和實時傳輸。
[0083]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同或相似部分互相參見即可。
[0084]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種數據記錄裝置，其特征在于，包括: 微處理器、至少兩個數據采集卡和采集模塊； 所述采集模塊中的多個采集器件與待測元器件的多個測量點一一對應相連，用于測量所述多個測量點的數據； 所述至少兩個數據采集卡的每個數據采集卡上具有多個通道，每個通道的一端與所述微處理器相連、另一端與采集模塊中的采集器件相連，所述數據采集卡用于采集并轉換所述多個測量點的數據，并將轉換后測量點數據發送至所述微處理器； 所述微處理器用于對所述轉換后測量點數據進行處理。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述采集模塊中的采集器件包括: 熱電偶、電壓傳感器、電流傳感器和/或開關量傳感器； 所述熱電偶用于采集測量點的電阻，將所述測量點的電阻轉換為測量點的溫度后發送至所述微處理器； 所述電壓傳感器用于采集測量點的電壓信號，將所述測量點的電壓信號轉換為測量點的電壓后發送至所述微處理器； 所述電流傳感器用于采集測量點的電流信號，將所述測量點的電流信號轉換為測量點的電流后發送至所述微處理器； 所述開關量傳感器用于采集測量點的開關信號，將所述測量點的開關信號轉換為測量點的開關量后發送至所述微處理器。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述微處理器用于對所述轉換后測量點數據進行處理的過程包括: 對所述轉換后測量點數據進行本地存儲； 將所述轉換后測量點數據進行實時傳輸。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，還包括與所述微處理器相連的上位機，用于實時接收并實時顯示所述轉換后測量點數據。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述微處理器用于對所述轉換后測量點數據進行處理具體包括: 下載本地存儲的歷史數據，并將所述歷史數據發送至所述上位機； 所述上位機具體用于顯示并分析所述歷史數據。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述微處理器包括TCP/IP服務器和FTP服務器； 所述微處理器與所述上位機之間采用TCP協議傳輸； 所述微處理器通過FTP協議下載所述歷史數據。
7.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括: 與所述微處理器相連的顯示模塊，用于實時顯示所述轉換后測量點數據； 與所述微處理器相連的轉換電源，用于將供電電壓轉換為所述微處理器和所述待測元器件的所需電壓。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述微處理器包括通訊接口。
9.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述通訊接口包括串口、以太網口和/或USB 接□;所述顯示模塊利用數據線通過USB接口與所述微處理器相連；所述上位機通過以太網接口與所述微處理器相連。
10.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，每個數據采集卡具有8個通道；所述微處理器還包括存儲所述轉換后測量點數據的存儲器。
【文檔編號】G01D9/32GK104280054SQ201410620020
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】李想利, 譚利紅, 余長超, 陳明奎, 李進進, 萬加林, 莫偉書, 段靜 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司