本实用新型属于铁路机车检测设备技术领域，尤其涉及一种机车动态质量智能监测系统。
背景技术：
目前。铁路机车检修主要依赖人工进行，随着铁路机车数量的不断增加，机车车辆人工检修效率低，检修质量也不理想。现有的与机车动态质量智能监测系统的研究内容相近的专利有：中国专利《内燃机车动态质量监测系统》，专利号：zl200720311982.1，该专利技术采用工业控制技术对机车滑油泵回路、滑油泵接触器回路等17路等主要控制回路的电压状态信息等进行实时监测，并与设定的监测条件值进行比较，当监测值达到报警限值时，系统实时显示报警状态，记录监测数据。但是该项技术研究存在以下不足：1、通过电压信号的数值显示，与基准电压比较的方式来显示各主要控制回路独立的运行状态，不能系统全面直观地表现机车主控制回路的工作状态；2、不能通过手机或电脑实现机车动态监测数据的远程实时查看，不能提供机车故障报警信息的实时推送；3、不能对机车故障处理提供在线帮助。
技术实现要素：
本实用新型的目的是针对现有机车车辆监测、检修存在的不足之处，提出一种铁路机车动态质量远程监测、故障在线处理的装置系统。
本实用新型的技术方案是这样的：机车动态质量智能监测系统，该系统装置包括车载设备及软件，车载设备包括主机、温度信号采集接线盒、电压信号采集接线盒、司机室ⅰ触摸显示屏、司机室ⅱ触摸显示屏、无线数传网关。主机箱内安装有组态软件包括电源模块、信号采集电路板、模拟量采集模块、温度采集模块和信号隔离模块，主机箱前面板上设有开关、dc24v电源指示灯和dc5v电源指示灯：主机箱后面板上设有电缆线接线端口、dc24v电源线接线端口、485通讯线接线端口ⅰ、dc110v电源线接线端口、保险（fuse）、温度信号采集接线端口和485通讯线接线端口ⅱ。主机信号采集电路连线至电缆线接线端口，再通过电缆线与电压信号采集接线盒相连，然后连接至电压信号输入接线端；主机信号隔离模块连线至485通讯线接线端口ⅰ，端口ⅰ连接485通讯线连接至温度信号采集接线盒，再连接至温度传感器；主机信号隔离模块另一端连线至485通讯线接线端口ⅱ，端口ⅱ连接485通讯线至司机室ⅰ触摸显示屏，再通过485通讯线连接至司机室ⅱ触摸显示屏；司机室ⅱ触摸显示屏接口连接的485通讯线连接至无线数传网关。无线数传网关通过移动通讯网与物联网云平台相连，再通过移动通讯网与客户端相连。
该系统所涉及的软件包括安装在司机室ⅰ端触摸显示屏和ⅱ端触摸显示屏的嵌入式工程软件、访问云平台的电脑和手机客户端软件以及云平台管理软件组成。其主要功能是机车温度、电压等模拟量信号的采集、逻辑运算、组态画面显示以及各工控设备之间、客户端与云平台服务器之间的数据传输、数据存储、通信等。
车载设备及软件主要功能是机车温度、电压等模拟量信号的采集、逻辑运算、数据显示以及各工控设备之间的通讯。其中电源模块的主要功能是把dc110v电源转换为dc24v和dc5v，为触摸显示屏及其他模块提供dc24v工作电源，为测温传感器提供dc5v工作电源。
信号采集电路和模拟量采集模块主要功能是采集机车主控制回路电压信号，并转换为数字信号以方便工控触摸屏读取。
温度采集模块的功能是把采集到的温度信号转换为数字信号以方便工控触摸屏读取。
信号隔离模块主要作用是对输入的485信号进行光电隔离，防止干扰信号，确保数据采集的准确性。
车载触摸屏（包括安装在机车司机室ⅰ端的触摸显示屏、安装在机车司机室ⅱ端的触摸显示屏）以及运行于触摸屏上的组态工程软件；主要功能为机车温度、电压等模拟量信号的采集、逻辑运算、数据显示以及各工控设备之间的通讯。
无线数传网关作为modubs主站主动采集下位设备的数据，并将数据打包加密后通过移动通信网络，上传到物联网云平台。
本系统所采用的物联网云平台主要功能是在平台上完成设备管理、无线数传网关的配置、数据规则的配置、组态画面的编辑、后台数据的管理以及用户的创建和管理等，物联网云平台是由多台阿里云服务器构建的服务器集群，数据库使用了主备架构，系统会自动进行数据备份。
客户端包括手机客户端和电脑客户端，其功能主要是通过电脑和手机app登录物联网云平台，远程浏览、监测机车的运行数据，实时接收报警信息，实现对机车运行状态的远程管理。
有益效果：本实用新型以比较直观的方式实现了对机车动态质量的的远程实时监测，该系统集成了数据实时采集、数据无线传输、智能化故障判断、故障分析在线帮助、故障报警等功能，为机车故障咨询及故障处理、机车检修工作提供了科学依据。具体效果有如下几点：
1、对机车主控制电路、机车主要设备部件的温度进行实时监测，通过机车上的触摸屏、远程电脑、手机实时查看机车质量的动态情况，特别是以比较直观、比较醒目的方式地表现出了复杂的电路元件和电路得失电的实时状态，当控制电路没有得电时，每个元件显示为红色，电路为静止状态，当电路得电接通时，元件变为绿色，电路为流动状态。
2、系统提供了故障在线帮助功能。铁路机车司机可以通过安装在司机室的触摸屏一目了然地看到电路故障点，用手指触摸显示画面上的故障点，便可弹出该故障点应急处理帮助，协助机车司机处理故障。
3、该系统通过物联网云平台的手机app软件或电脑客户端软件远程实时监测机车运行状况，可以远程协助机车司机开展机车运行故障咨询、故障应急处理，同时，可以将历史数据远程存储为excell数据，为机车运行故障分析、机车检修管理工作提供科学依据。
4、该系统提供故障报警信息实时推送功能。当系统监测到机车主要设备部件的温度超过设定报警限值时，触摸屏画面可以通过指示灯闪烁显示报警状态，手机app和电脑客户端也会实时收到物联网云平台推送的报警信息。
附图说明
图1为本实用新型系统车载设备各组成部分连接关系示意图。
图2为图1车载设备主机箱内工控模块及主机后面板线路连接端口示意图。
图3为本实用新型系统各部分连接关系及功能原理框图。
图4为本实用新型控制系统总流程图。
图1、图2中：1-主机，2-开关，3-dc24v电源指示灯，4-dc5v电源指示灯，5-司机室ⅰ触摸显示屏，6-无线数传网关,7-司机室ⅱ触摸显示屏，8-连接触摸显示屏485通讯线，9-电压信号输入接线端，10-电压信号采集接线盒，11-电缆线，12-测温传感器，13-485通讯线，14-温度信号采集接线盒，15-dc110v电源输入线，16-电源模块，17-信号采集电路板，18-模拟量采集模块，19-温度采集模块，20信号隔离模块，21-电缆线接线端口，22-dc110v电源输入线接线端口，23-dc24v电源线接线端口，24-保险（fuse），25-485通讯线接线端口ⅰ，26-温度信号采集接线盒接线端口，27-485通讯线接线端口ⅱ。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施的技术方案，下面将对实施中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如图1、图2所示，机车动态质量智能监测系统。该系统装置包括车载设备及组态软件，车载设备包括主机1、温度信号采集接线盒14、电压信号采集接线盒10、司机室ⅰ触摸显示屏5、司机室ⅱ触摸显示屏7、无线数传网关6。主机箱内安装有组态软件包括电源模块16、信号采集电路板17、模拟量采集模块18、温度采集模块19、信号隔离模块20，主机箱前面板上设有开关2、dc24v电源指示灯3和dc5v电源指示灯：主机箱后面板上设有电缆线接线端口21、dc24v电源线接线端口23、485通讯线接线端口ⅰ25、dc110v电源线接线端口22、保险（fuse）24、温度信号采集接线端口26和485通讯线接线端口ⅱ27。主机信号采集电路17连线至电缆线接线端口21，再通过电缆线11与电压信号采集接线盒10相连，然后连接至电压信号输入接线端9；主机信号隔离模块20连线至485通讯线接线端口ⅰ25，端口ⅰ连接485通讯线13连接至温度信号采集接线盒14，再连接至温度传感器12；主机信号隔离模块20另一端连线至485通讯线接线端口ⅱ27，端口ⅱ连接485通讯线至司机室ⅰ触摸显示屏5，再通过485触摸屏通讯线8连接至司机室ⅱ触摸显示屏7；司机室ⅱ触摸显示屏接口连接的485通讯线连接至无线数传网关6。无线数传网关通过移动通讯网与物联网云平台相连，再通过移动通讯网与客户端相连。
如图3所示，本实用新型由车载设备及组态软件、无线数传网关、物联网云平台、客户端四大部分组成。
主机安装于机车上，主要由电源模块、信号采集电路、模拟量采集模块、温度采集模块、信号隔离模块等组成。
电源模块的主要功能是把是把dc110v电源转换为dc24v和dc5v，为触摸屏及工控模块提供dc2v工作电源，为测温传感器提供5v工作电源。
信号采集电路和模拟量采集模块主要功能是采集机车主控制回路电压信号，并转换为数字信号以方便工控触摸屏读取。
温度采集模块的功能是把采集到的温度信号转换为数字信号以方便工控触摸屏读取。
信号隔离模块主要作用是对输入的485信号进行光电隔离，防止干扰信号，确保数据采集的准确性。
车载触摸屏（包括安装在机车司机室ⅰ端的触摸屏、安装在机车司机室ⅱ端的触摸屏）以及运行于触摸屏上的组态工程软件；主要功能为机车温度、电压等模拟量信号的采集、逻辑运算、数据显示以及各工控设备之间的通讯。
无线数传网关作为modubs主站主动采集下位设备的数据，并将数据打包加密后通过移动通信网络，上传到物联网云平台。
本系统所采用的物联网云平台主要功能是在平台上完成设备管理、无线数传网关的配置、数据规则的配置、组态画面的编辑、后台数据的管理以及用户的创建和管理等，物联网云平台是由多台阿里云服务器构建的服务器集群，数据库使用了主备架构，系统会自动进行数据备份。
客户端包括手机客户端和电脑客户端，其功能主要是通过电脑和手机app登录物联网云平台，远程浏览、监测机车的运行数据，实时接收报警信息，实现对机车运行状态的远程管理。
如图4所示，本系统总流程显示的功能和作用为：
1、温度信号的采集和报警：在铁路机车上的启动电机、1号空压机、2号空压机的外壳上各安装1个红外测温传感器，用于监测电机整流子温度；在柴油机前后传动轴十字联接处对应位置加装4个红外测温传感器对传动轴十字头温度进行实时监测，这7个红外测温传感器作为从站通过485总线接入安装在主机箱内的信号隔离模块的输入端，信号隔离模块的485输出端接入安装在机车司机室ⅰ端的触摸屏的485串口，从而实现了红外测温数据的采集。另外安装于主机箱内的温度采集模块通过单总线的方式连接8个dalas18b20测温传感器，用于采集1路机车主发电机轴承温度、2路启发电机轴承温度、1路前通风机电机轴承温度、1路后通风机电机轴承温度、1路励磁电机轴承温度、2路空压机电机轴承温度，总共8路温度通过单总线的方式接入温度采集模块，温度采集模块通过485总线接入信号隔离模块的输入端，信号隔离模块的输出端接入485总线与司机室ⅰ端的触摸屏的485串口，以modbusrtu协议进行数据通讯，从而实现了轴承温度的数据采集。
以上采集的温度都可以从触摸屏上读出、存储、实时显示，当采集的温度高于设置的报警温度（当采集到的温度高于环境温度55度或绝对温度高于90度），在司机室触摸屏上的组态画面上以及客户端监测画面上的相对应传感器的报警指示灯由绿色变为红色，并不停闪烁直到温度低于报警限值后，才停止报警闪烁。
2、机车控制电路电压信号的采集及工作状态判断：
通过在铁路机车上主控回路的主要控制联锁及接触器线圈上接线，通过3个模拟量（电压）采集模块采集30路电压信号，电压采集模块作为从站通过485总线与安装在机车司机室ⅰ端的触摸屏通讯，所采集到的电压信号在工控触摸屏上按照设计的规则进行逻辑运算和判断，当触摸屏读出的电压信号>60v时，为高电平得电状态，电压信号<60v时，为低电平失电状态，在触摸屏的组态画面上显示的电路中以比较直观、比较醒目的方式地表现出了复杂的电路元件和电路得失电的实时状态，当控制电路没有得电时，每个元件显示为红色，电路为静止状态，当电路得电接通时，元件变为绿色，电路为流动状态。
3、司机室ⅱ端的触摸屏与司机室ⅰ端的触摸屏的同步以及数据显示方案。司机室ⅱ端的触摸屏与司机室ⅰ端触摸屏用rj45网线连接，司机室ⅰ端的触摸屏通过modbustcp/ip网络数据转发的方式把所有采集到的数据传输到司机室ⅱ端的触摸屏上，司机室ⅱ端的触摸屏就可以实现与ⅰ端触摸屏的同步显示。
4、本地数据的无线传输方案。采用数传网关作为modubs主站主动采集司机室ⅱ端的触摸屏接收到的下位设备的数据，并将数据打包加密上传到物联网云平台。
5、物联网云平台的主要功能。物联网云平台可以完成设备配置、数据规则的设置、组态画面的编辑、逻辑运算、用户的创建等功能。用户无论身处何地，只要有网络的地方，打开电脑网页、手机网页或手机app登录物联网云平台即可实现对机车监测设备的远程管理。
6、远程监测功能的实现：无需安装任何软件，通过任意可以上网的电脑网页浏览器，凭用户名和密码即可登录平台；使用移动终端的用户，可下载手机客户端软件或者扫描以下二维码下载安装物联网云平台app（支持安卓/苹果移动终端），登录用户名和密码即可看到现场每台机车的动态运行情况。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施方式的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
1.一种机车动态质量智能监测系统，其特征在于，该系统装置包括车载设备，所述车载设备包括主机、温度信号采集接线盒、电压信号采集接线盒、司机室ⅰ触摸显示屏、司机室ⅱ触摸显示屏、无线数传网关；主机箱内安装有电源模块、信号采集电路板、模拟量采集模块、温度采集模块和信号隔离模块，主机箱前面板上设有开关、dc24v电源指示灯和dc5v电源指示灯：主机箱后面板上设有电缆线接线端口、dc24v电源线接线端口、485通讯线接线端口ⅰ、dc110v电源线接线端口、保险fuse、温度信号采集接线端口和485通讯线接线端口ⅱ；主机信号采集电路连线至电缆线接线端口，再通过电缆线与电压信号采集接线盒相连，然后连接至电压信号输入接线端；主机信号隔离模块连线至485通讯线接线端口ⅰ，端口ⅰ连接485通讯线连接至温度信号采集接线盒，再连接至温度传感器；主机信号隔离模块另一端连线至485通讯线接线端口ⅱ，端口ⅱ连接485通讯线至司机室ⅰ触摸显示屏，再通过485通讯线连接至司机室ⅱ触摸显示屏；司机室ⅱ触摸显示屏接口连接的485通讯线连接至无线数传网关；无线数传网关通过移动通讯网与物联网云平台相连，再通过移动通讯网与客户端相连。
2.如权利要求1所述的机车动态质量智能监测系统，其特征在于：所述的温度信号采集：在铁路机车上的启动电机、1号空压机、2号空压机的外壳上各安装1个红外测温传感器，用于监测电机整流子温度；在柴油机前后传动轴十字联接处对应位置加装4个红外测温传感器对传动轴十字头温度进行实时监测，这7个红外测温传感器作为从站通过485总线接入安装在主机箱内的信号隔离模块的输入端，信号隔离模块的485输出端接入安装在机车司机室ⅰ端的触摸屏的485串口，从而实现了红外测温数据的采集；另外安装于主机箱内的温度采集模块通过单总线的方式连接8个dalas18b20测温传感器，用于采集1路机车主发电机轴承温度、2路启发电机轴承温度、1路前通风机电机轴承温度、1路后通风机电机轴承温度、1路励磁电机轴承温度、2路空压机电机轴承温度，总共8路温度通过单总线的方式接入温度采集模块，温度采集模块通过485总线接入信号隔离模块的输入端，信号隔离模块的输出端接入485总线与司机室ⅰ端的触摸屏的485串口，以modbusrtu协议进行数据通讯，从而实现了轴承温度的数据采集。
技术总结