车辆设备智能分析系统（精选8篇）

车辆设备智能分析系统 第1篇

轨道交通车辆设备综合智能分析系统，是一个智能计算机控制系统，它利用人们长期在轨道交通运行的列车管理和控制所积累的经验和能力，自动采集和分析车辆设备的状态，进行推理和判断，模拟“专家”的决策过程[5]，处理列车运行中车载电气设备可能出现的复杂情况，记录车辆设备的全寿命周期的工作状态，根据设定的门限进行故障筛查，预警可能出现的设备故障，从而避免车辆设备的重大故障，保证列车稳定安全运营。

1 系统构架

车辆设备综合智能分析系统是列车车载关键电子信息系统综合控制与管理平台，系统配合专家分析数据库，能够预警系统故障，及时处理列车运行中的车载关乎运营需求的主体设备可能出现的故障，大大提高了各车载电气系统的稳定性，进一步保证车辆运行的安全。同时，系统具备对车载相关系统的设备状态监测能力，能够及时根据设备规范的要求，进行设备的保养和维护，提高了保养和维护的效率，节省的大量的人力、物力，是城市轨道交通列车高效、稳定运行的技术保障。

车辆设备综合智能分析系统由地面控制中心子系统、车站子系统、车载子系统和网络子系统构成，其基本构架如图1所示。

1.1 控制中心子系统

控制中心子系统由中央监控网络、控制中心冗余实时服务器、冗余历史服务器、数据库、各类操作员工作站、冗余的互联系统的网关装置、不间断电源、打印机、网络管理系统(NMS)、大屏幕系统(OPS)等组成，用于监视全线各车辆运行状态，进行车辆的监视和数据分析，随时判断运行车辆情况，自动处理各类故障及问题。中心控制子系统设置专用服务器，随时记录车载系统设备状态，根据各设备规范进行设备管理，预警设备维护及保养，保证设备的正常使用和维护。系统利用配置的大屏幕显示系统，将运行中的车辆设备关键参数集中显示，随时监测运行中的列车车辆设备状态，及时掌控车辆设备，保证运行安全。同时，数据服务器将所有设备数据进行记录和存储，以供分析和指导。

1.2 车站子系统

车站子系统通过车地无线网络，主要负责采集管辖范围内车辆信息，予以显示，并将信息上传至控制中心。车站子系统主要由服务器、车站服务器、操作员工作站、车站终端设备组成。原则上，车站子系统只是本系统的中间的中继点，负责接收运行的车辆传输的数据，并转发至中心控制子系统。为了保证系统的安全可靠，系统可选择1～2个核心站，建立“小控制中心”，以备意外情况发生时，这些“小中心”依然能够承担整条线路的车辆状态分析和控制，成为中心控制系统的备份“小系统”，提供系统的可靠性。车站子系统主要由网络交换机和车站服务器组成。

1.3 车载子系统

车载子系统主要由数据采集模块和网络交换机组成。系统采用专用数据采集模块，对需要监控的车载关键电子设备系统进行运行数据及设备状态信息采集，通过网络交换机传至车载无线网络，经车地网络，将数据送至车站子系统继而传送至中心服务器，完成车地间数据交换及信息交换。

1.4 网络子系统

车辆综合智能分析系统利用车辆已有的宽带网络，进行数据的独立打包和分发，通过轨道交通连接车站和中心的主干传输通道进行数据传输和交换，网络子系统将中心子系统、车站子系统和车载子系统连接为一个有机整体。

网络子系统利用通信系统提供的主干传输网络提供网络通道，该通道用来传输中心与各车站、地铁车辆之间的各种数据信息和控制信息。该系统由有线网络和车地无线网络两个部分组成。有线网络提供中心连接车站和无线接入点的视频和数据通道。车地无线网络可实现信息的上传和下发，主要包括通过组播方式实现控制中心到列车的信息下发;实现广播和寻址功能，将特定信息发送给指定列车，同时保证车辆信息能够准确、及时发送至站台及控制中心。

系统通过车地信息传送，使车辆段或运管中心随时掌控运行车辆车载设备的运行状态，及时了解车载设备的运行参数，系统还可以将司机操作参数和相关系统间的通信参数上传至地面中心，同时对错误信息进行报警，一旦出现故障，系统智能报警并提示故障可能的原因及处理方法，协助司机处理现场故障。

系统采用模块化设计，灵活应用，根据各轨道交通线路的实际需求构建不同的系统，达到高效、稳定、准确和实用的效果。

2 系统实际设计

车辆设备综合智能分析系统已经应用于重庆轨道交通6号线，实际设备构架如图2所示。系统根据实际需求，将车辆设备关键系统定义为牵引、制动、空调、车门、广播5个系统。图中车载的其他子系统(虚线框)，如果需要也可以进行合并综合控制处理。为了控制简洁，系统去除了车站子系统，形成了车载子系统、车辆段(控制中心)子系统及网络子系统三大部分。

需要采集的设备数据由专用的系统数据采集模块进行采集，通过车地无线网络及轨道交通骨干网上传至车辆集中管理中心(车辆段)，集中汇入系统专用的车辆综合智能分析系统。车辆设备综合智能分析系统根据每个车辆上传的数据，进行智能分析，判断车辆运行状态，进行分析处理，随时保证车辆稳定、安全运营，一旦车辆设备出现故障，及时预警，并协助司机进行故障处理。

2.1 应用环境

1)硬件环境：系统需要的硬件环境如表1所示。

2)软件环境：系统研发和运行需要的软件环境如表2所示。

2.2 系统的主要关键技术

1)车载电子信息系统数据采集模块设计

车辆关键的电子系统有牵引、制动、门、空调和广播系统，尽管同时工作并服务于车辆，但基本都是各自独立的系统，而且，车辆规定采集的数据与综合智能分析系统所需的数据在各系统间依然会存在一定的差异，各系统协议也由于应用的不同存在一定的差异。经过特殊设计的数据采集模块，在准确获取各车辆设备系统设计的同时，自身的运行状态和故障状态也将随时监测，以保证自身采集的数据准确可靠，同时不能影响车载系统的正常工作，保证即使采集模块自身出现故障，系统会自定停止采集模块的工作，由于采集模块与车载设备系统进行了隔离处理，不会影响被采集设备系统的稳定工作。

2)中心综合智能分析系统

综合智能分析系统是系统的核心关键技术，目前尚无可借鉴和参考的模型，需要将日常列车运行中总结的经验，故障处理的方法，全部融于系统软件设计中。系统内部数据通信机制如图3所示。

系统软件采用模块化设计，根据功能需求，不断扩展系统能力，完善车辆车载电器系统的监测与分析，未来也可以通过配备传感器，进行车辆环境的监测，更好地保证车辆的运营，满足舒适出行的需求。

3)系统数据库

数据库不仅需要存储“专家”数据模型，同时还承担着系统各设备的数据的存储与管理。本系统采用专家系统与数据库结合模式，构成高效的信息处理系统。

2.3 智能分析软件设计

智能分析软件运行于中心工作站，控制中心接收到车载关键系统运行参数后，在此进行解析和智能处理。同时操作员也可以在此通过分析软件连接数据库服务器，查询和统计历史数据并连接打印机进行打印。软件设计流程图如图4所示。

如图4所示，软件运行后初始化创建UDP监听端口，时刻监听是否接收到列车数据包，一旦监听到数据包，就会对该数据包按照协议规则进行解析，解析出列车数据信息，然后对列车数据信息进行智能分析处理，并保存数据库。处理后的数据在软件相应界面显示查看。

软件功能模块有：

1)用户登录模块：拥有不同权限的用户登录系统具有不同的操作权限。

2)列车在线状态列表显示：以列表方式实时显示当前列车在线、离线、故障三种状态。

3)列车在线状态地图显示：以地图方式显示当前列车在线状态，并显示在线列车行驶位置以及主要的PIS信息。

4)列车运行状态参数TCMS方式显示：以TCMS显示方式查看列车各个系统的运行参数。

5)列车运行状态参数分系统方式显示：以分系统显示方式查看列车各个系统的运行参数。

6)参数阈值设置：用户可以设置列车系统参数上下限，根据参数阈值可以判断参数是否正常。

7)报警：对于接收到的列车事件信息，如果有故障信息则会弹框提示报警。根据报警信息，用户可以查询故障解决方案。

8)故障查询：用户可以根据故障类型、现象查询该种故障的故障原因及解决方案，同时对于新出现的故障类型，可以将其添加保存到专家数据库，对于空的或无用的专家记录可以手动删除。

9)曲线分析：对列车当前运行参数进行实时曲线分析，通过曲线参数走势查看参数状态。

10)故障报表统计：对于存储的故障，可以进行报表统计，统计后的结果可以导出excel表格进行备份以及打印。

11)故障直方图统计：可以进行直方图统计，分类统计列车及各个系统故障发生次数。

12)列车临时停车管理：当系统判断列车临时停车时，会记录该次临时停车事件，等列车回库后可以通过该功能调取查看列车临时停车记录。

13)列车检修：每天操作员可以根据列车检修生成的表格进行列车检修，检修完毕后更新保存该次检修时间。

(14)数据库管理：软件会定期自动清理数据库中数据，同时也可以人工手动清理数据。

2.4 系统实际的显示效果

系统实际的显示效果如图5～图18所示。

2.5 系统的技术指标

系统达到的主要指标如下：

1)控制命令的传送时间应小于2 s。2)设备状态变化信息的传送时间小于2 s。3)实时数据画面在操作员工作站屏幕上整幅调出响应时间小于1 s。4)冗余设备切换时间：冗余服务器不大于2 s;网络切换不大于0.5 s，通信处理机切换时间不大于1 s。5)系统要进行可靠性、可用性、可维护性、安全性管理，并符合国家现行有关标准的规定。6)设备负载要求有：(1)服务器中央处理器平均负荷率应小于等于30%;(2)工作站中央处理器平均负荷率应小于等于30%;(3)系统平均动态内存占用率应小于等于30%。

3 结束语

随着轨道交通的大力发展，车辆管理的需求日益显现，车载车辆设备的智能分析及智能管理需求明显上升。合理利用专家分析系统进行车辆设备的综合管理，不仅能保证车载设备的运行安全，同时能够提高司机、检修、管理等人员的工作效率，也将大大提升车载设备的工作效率，从技术上保证设备的安全可靠运行。

摘要：基于已经应用于重庆轨道交通6号线的列车车辆设备智能分析系统,提出了车辆设备综合管理的理念及智能分析实例,保证车载系统稳定的同时,借助“专家系统”,协助解决车辆应用的电子系统实际运营中的突发问题,及时进行故障分析跟踪,为列车安全运营提供技术保证。

关键词：车辆设备智能分析系统,控制中心,信息采集,综合智能分析,数据库

参考文献

[1]王庆云.我国轨道交通发展的战略思考[J].交通运输系统工程与信息,2010,10(2):12-16.

[2]徐学珍.城市圈轨道交通发展战略分析方法研究及应用[J].中国科技信息,2009(16):75-81.

[3]杨舟.我国市域轨道交通发展策略研究[J].铁道标准设计,2013(5):27-30.

[4]曾笑雨,刘苏,张奇.基于事故统计分析的城市轨道交通运营安全和可靠性研究[J].安全与环境工程,2012(1):90-94.

车辆设备管理特点分析 第2篇

关键词：车辆设备；管理特点；分析

对于企业来讲，车辆设备属于重要的资产，其在企业生产运营成本中占据着较大的比例。如果企业在运营管理过程中可以按照车辆设备具有的管理特点对设备进行管理，那么不仅可以提高车辆设备的使用效率和寿命，还能够降低车辆设备实际的运营成本，从而为企业的发展赢取更多的经济利益。

一、车辆设备管理的缺陷

（一）管理技能较为落后

在传统的车辆设备管理过程中，该项工作的管理队伍是由低学历、职业化的技术人员组成的，而其在日常工作中主要的维修对象也都是汽车中的小配件。然而现代企业使用的车辆设备内部构造都较为复杂，所以其管理内容相对较高，这使得设备管理队伍使用的管理技术在管理现代设备时往往会遇到一定的困难。虽然现在我国部分企业已经开始招聘一些中等和高等学历、专业化程度较高的技术管理人员，但是由这些技术人员掌握的现代设备管理专业技术水平较低，且缺乏较为丰富的实际管理经验，所以车辆设备的管理技术水平仍旧无法得到有效的提升。因此，进一步完善管理方案，提高专业管理技术水平十分重要。

（二） 管理思想与方法有待转变

高效、平稳、无故障是设备维护与管理工作追求的最高境界，然而在现实工作中，由于管理方法与管理思想存在的问题，在许多汽车制造企业中都或多或少地存在着以下现象：维修人员如同消防队员，设备总是坏了再修，头疼医头、脚疼医脚；维修使用两张皮，操作人员只求产量，不管（设备）死活；维修人员则是治标不治本，能准时下班就行。此外，生产与设备维护人员流动性大、违规操作、技能欠缺、管理断档等问题也都给设备维护带来了负面影响。

二、加强车辆机械设备管理的措施

（一）建立健全车辆设备管理制度

在车辆设备管理中，其涉及面广，要求精度高，工作量大，因此必须有一套健全的管理制度。首先要建立以管理维修厂长为首的设备管理目标化组织机构。确立目标，落实责任，组织开展工作。其次以质量标准化为基础，建立一整套严密科学的管理制度和管理办法。实现目标化、程序化、规范化管理，以保证设备维护检查落实到人头，做到每辆汽车设备有人管，有人抓。第三是实行日检、周检、月检循环维修检查制度，大型固定设备（发电机等）日检最低不少于2h，综采设备日检不少于4h，月末最后一天集中检修。

（二）建立完善车辆设备管理机构

如果要在车辆设备管理中形成完善的设备管理体系，就要有专门的组织机构负责领导、协调设备管理与维修系统的正常运作，各维修片区要设置专职的设备管理机构，负责制定设备全过程的管理与维修人员完成企业管理的各项技术经济指标。各维修片区在车辆设备的选型、采购、现场管理、设备维修、备件质量管理、设备档案资料管理、设备报废等各项工作都有专人负责，所有设备管理人员严格按照设备管理制度和工作要求，随时对设备的使用，维修情况及设备的技术状况进行检查，确保设备正常运转[1]。

（三）采用状态维修方式

在车辆的连续生产中，要求车辆设备具有良好的状态和一定的数量。然而运行中的车辆设备产生故障是在所难免的，关键是设备产生故障后如何有效地组织人力和物力，快速地修复，以满足露天煤矿大规模地生产的需要。对于采矿设备的维修，采取什么维修方式使设备保质、快捷地恢复，是采矿设备的管理者和维修者需要研究和解决的重要问题。在目前的露天采矿生产中，有 3 种维修方式，即故障后维修、计划维修、状态维修[2]。在我国通常都采用预防维修制度，它分为日检、一般检修和大修。这种维修制度，可以提前发现设备的一些故障苗头，对设备的安全运转起到了一定的积极作用。

（四）升级车辆设备

车辆设备的技术更新是用新的车辆设备代替旧的车辆设备，车辆设备的更新不仅仅是指同一型号、同一类型车辆设备的更换，而主要的是用性能更高、更先进的新型设备取代旧设备，从而使生产建立在先进技术和基础上[3]。因此，技术更新不一定等到车辆设备磨损到完全丧失其使用价值时才能更新，而是当出现新的性能更好、效率更高的新设备时，继续使用旧车辆设备在经济上考虑已经不合算了，在条件具备的情况下，及时进行设备更新、实现技术彻底创新。

（五）提高维修人员的技术水平

车辆设备的管理与维修是一项技术性很强的工作，它要求技术人员和维修工人具有较强的专业技术知识和故障分析能力。因此，要加强对维修人员的专业技术培训，使他们对设备的结构、工作原理、故障产生机理了如知掌。设备操作人员的技术培训同样十分重要，只有当他们掌握了设备的工作原理和性能，才能在操作实践中随时了解设备的运行状态，发现异常及时停机报修[4]。同时我们还需要及时分析设备的有关数据，利用 Internet 网络或其它信息手段了解监测技术的发展动态，对监测设备及监测软件及时升级。

三、结束语

总而言之，伴随全球汽车工业发展速度的提升，以及各个国家和地区中拥有车辆数量的增加，不仅使得世界范围内车辆设备管理的工作任务量也随之增加，还使得该项管理工作对管理模式、技术、手段和措施等都有了更多的要求。因此，相关企业要想提高自身在生产运营过程中的经济效益，促进车辆设备管理行业的快速发展，为社会经济的发展提供较大的推动力，不断完善各项设备管理制度，提高管理技术水平势在必行。

参考文献：

[1]沈席伟，韩学功.车辆设备管理要点分析[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2010，09（09）：49-50.

[2]严文清，张红.论车辆设备管理的不足及对策分析[J].科技与企业，2013，15（08）：73.

[3]张文英.浅谈太原市环卫车辆设备的管理[J].科技情报开发与经济，2011，05（02）：173-175.

车辆设备智能分析系统 第3篇

关键词：轴温探测,轴温采集,探头箱,防雷,话路,配件使用期

1 引言

安全、正点是铁路运输的两个重要指标, 随着我国铁路运输的跨越式发展, 列车速度的不断提高, 对列车的安全、正点提出了更高的要求。

轴承是铁路车辆的重要组成部分, 在运行过程中, 承受着转向架、车体和载重的重量, 受力复杂, 一旦热轴, 发生热切事故, 将给铁路运输造成不可估量的损失。

铁路车辆轴温智能探测系统 (以下简称THDS) 是利用轨边探头实时检测运行车辆的轴承温度, 并进行高温报警, 是及时发现车辆热轴, 防止热切轴, 确保铁路运输安全的重要设备。

目前全路各主要线路都安装有THDS设备, 它们在铁路运输中发挥着极其重要的作用。以2010年4月份为例, 全路THDS共探测货车3676853列、192664252辆, 预报强激热82件, 红外线调度经报文和波形分析后, 向行调预报拦停38件, 其中甩车换轮28件。

但在实际运用中也暴露了一些问题, 亟待解决和完善:

一是热轴预报兑现率普遍较低, 热轴误报率较高。以2010年4月份为例, 全路平均误报率达53.7%。由于误报而造成的列车晚点, 严重影响了正常的铁路运输秩序。

二是探测站轨边探头箱保护门被异物卡滞故障严重。2008年, 大秦线34个探测站64套HTK型红外线轴温探测设备, 发生了75起由于列车上坠落煤渣卡滞造成的保护门不开故障, 严重影响了系统的正常探测, 给铁路运输安全带来极大隐患。

三是雨天设备雷击故障时有发生。2009年大秦线共发生雷击故障15起。

四是通讯故障较多。仍以大秦线为例, 现使用传统的模拟信号进行数据传输, 2009年全年话路故障62起。

五是一些关键配件未到使用年限就更换严重。2009年, 我湖东车辆段秦皇岛动态车间所辖大秦线10个探测站17套HTK型红外线轴温探测设备共更换探头、电路板件、保护门电机、磁钢等关键配件2 2个, 全部未到使用期。

认真分析以上成因, 并采取相应对策具有十分重要的意义。

2 THDS系统构成

THDS系统由铁道部查询中心、铁路局监测站、铁路局行车调度复示终端、车辆段复示站、列检复示站、探测站及通信网络组成。探测站沿铁路线路按30公里左右设置, 探测站由探测站主机、车轮传感器 (简称磁钢[设开机磁钢、开门磁钢、关门磁钢共3个]) 、轴温传感器 (简称探头) , 车辆智能装置、通信 (网络) 设备、防雷装置、综合接地装置等组成, 对运行车辆轴温进行实时监测。探测站系统室外设备布置如图1所示。

3 系统工作过程 (以HTK型设备为例)

探测站上电启动时, 先运行BIOS检测系统, 然后启动DOS系统, 当DOS系统运行起来, 执行探测站系统程序, 系统进行各模板检测。在没有列车通过的情况下, 探测站系统进行自检, 同时接收、应答上位机查询报文, 此时探头箱保护门关闭, 探头处于校零状态。

当有来车, 车轮压至开机磁钢, 并确认是来车信号时, 探测站主机系统停止自检和对上位机通信联络, 探测站系统做好接车准备。

当列车压至开门磁钢时, 探头系统停止校零, 计算机采集探头箱箱温、探头挡板温度, 打开探头箱保护门。

当列车车轮压至开门磁钢、关门磁钢时, 探测站计算机进行测速、测距、轴温采集。

当探测站判断列车全部通过后, 将所采集的数据进行处理:辆数匹配、判滚滑、幅值计算、车号系统重签、错签处理、标签定位, 完后生成列车报文, 送往监测中心计算机。

4 热轴预报兑现率低原因分析与改进建议

4.1 热轴预报兑现率低原因分析

4.1.1 当前系统轴温采集基本原理

探头是车辆轴温探测设备的基本而重要的部件, 系统通过它采集运行车辆的轴承温度。轴温探测系统采用的是远轨式下探角度探测, 其红外线热敏元件中心距钢轨内侧410~420mm, 距轨平面为180mm (50公斤轨) 、160mm (60公斤轨) , 与钢轨的水平夹角为6度, 仰角为45度。

探头扫描位置正确与否, 直接影响列车预报的准确性, 也是衡量系统设备好坏的关键指标。目前我国车辆轴温智能探测系统探测站采用的是单点采集技术, 红外探头在扫描滚动轴承时, 首先扫描车底架5~6个点, 扫描轴承轴径5~16个点, 接着扫描车底架9~13个点, 扫描轨迹见图2。

根据扫描位置, 我们可以分析出滚动轴承轴温波形。对于标准的货车滚动轴承波形如图3所示, (1) ~ (2) 前沿部分大致为2~4点, (5) ~ (6) 尾部大约为3~5点, (3) ~ (4) 为波形平顶属轴承热区部分。

系统在探测列车时, 对每个轴头进行32点AD采集, 在列车探测完毕后, 根据车型及轴型对每个轴头的32点波形按相应规则进行处理, 把处理后每个轴头最高的3个AD值进行平均值计算得出该轴头的AD值, 再根据探测该列车时采集到的箱温, 计算出在该箱温下探头的补偿曲线, 并在曲线上查找出每个轴头AD值所对应的温度, 最后算出温升, 温升=绝对温度-内探背景温度。

4.1.2 热轴预报兑现率低原因分析

从设备轴温采集原理上看, 温度采集过程是由点到线过程, 最后形成一条温度分布曲线。这条曲线提供给人们的信息其实很不直观, 从这条曲线上很难确定每一个温度点在轴承上的位置, 更难探测到轴承温度的最大值。另外信号的干扰或轴承外的不明热源, 都会使曲线中的一些数值异常升高, 造成设备误报热轴。而有些热轴所产生的波形也不规则, 从波形上人工很难判断真假热轴。

以哈科所研制生产的HTK型设备为例, 从HTK-187、HTK-289、HTK-3 9 1、直至最先进的光子探头H T K-499, 虽经过了十几年的技术改进, 但在热轴兑现率上仍没有突破性的提高。因为所有的这些设备在轴温的采集方式上都是一样的, 即点到线的采集方式。因此, 要想极大地提高热轴兑现率, 必须在轴温的采集方式上进行突破。

4.2 改进建议

4.2.1 改进原有的轴温采集方式。

由原来的每次单点采集改为多点采集, 采集点沿着车轴方向分布。根据轴承的长度和探头探测点的大小, 取16点为宜。纵向采集可保留原有的采集模式, 即采集距离为450mm, 采集点取32点。采集后的数据就形成了一个16×32的数据点阵, 由原来的点到线, 变成了线到面, 这样提供给人们的信息将大大增加。

4.2.2 改进监测中心的波形显示。

已往的轴温波形是由每根轴采集的32点轴温数据连接成的一条曲线, 由于采用多点采集, 原有的波形表达模式已不能完整表达, 需采用新的方式:

方式一:平面方式, 如图4所示。每一个小格为采集点的位置, 可用颜色的深浅来表示采集点的温度。

为了能方便查看所有点的温度, 用鼠标移动到任何一个方格位置时, 在光标位置能显示当前点的绝对温度和相对温升。

方式二:立体方式, X-Z平面为采集点的分布, Y方向表示每个采集点的温度, 他们就形成了一个立体图形, 通过曲面拟合技术将立体表面拟合成一个光滑曲面。

4.3 改进后的效果

由于轴承与周围的温度有一个温差, 根据轴承的尺寸, 监测中心的波形无论采用上述平面方式还是立体方式, 从波形图上不仅可以清晰地看到热源的分析情况, 还可以准确判断轴承的位置, 这样给人们提供的信息更丰富, 更直观, 可以大大提高热轴预报的兑现率。

4.3.1 对非轴承热源可以做出准确判断

从波形图上可以直观地判断出热源位置, 尤其是客车的热水或热炉产生的热炉碴, 可以极大提高客车热轴预报的准确率。

4.3.2 可以剔除干扰信号

由于每个轴承的轴温采集数据提高了16倍, 对于干扰产生的假热点, 可采用把最高5点温度不作为热值计算, 由此可以剔除大量的干扰信号。即使不是干扰信号, 由于数据量大, 也不会影响热轴预报。

4.3.3 设备故障的排除

如果采用16点采集方式, 那么1个探头相当于原单点采集方式的16个探头, 即使个别探点发生故障或干扰, 造成本探点整体数据明显高于或低于其它探点数据, 可由计算机对本探点所有数据进行整体屏蔽, 使轴温预报更加准确。

5 煤渣卡滞造成的探头箱保护门不能开启原因分析与建议

5.1 原因分析

探头箱在设计上存在缺陷, 探头箱探测孔与保护门基板间的间隙太大。探测孔直径 (48mm) 远远大于保护门基板的直径 (43mm) , 同时探测孔与保护门基板间密贴不够, 使得二者间间隙过大, 达10mm, 小于该直径的煤渣都有可能从缝隙进入保护门影响拨杆机构, 或故障。另外由于间隙过大, 也降低了箱体的密闭性, 使得大量灰尘、冰雪等进入探头箱内, 加剧探头保护膜的脏污程度, 影响轴温探测的精度, 容易漏探热轴车辆。

5.2 改进建议

5.2.1 缩小探头箱探测孔的直径。

探头镜片直径只有28 mm, 而探测孔的直径达到了48 mm, 在理论上探测孔的直径缩小20 mm, 也不会影响探测。兼顾微调探头角度的需要, 将探测孔的直径由48 mm缩小成38 mm, 即比原来缩减10 mm。这样改造后的防护罩探测孔的直径 (38mm) 小于保护门基板的孔径 (4 3 mm) 。

5.2.2 提高探头箱探测孔与保护门基板间的密贴度。

在探测孔周边镶皮圈, 填充在探测孔与保护门基板间的缝隙中, 同时注意余下2 mm的配合间隙以保证保护门的灵活开关。

这样, 煤渣很难从缝隙进入箱体, 或卡在保护门与防护罩之间, 造成保护门故障。另外也大大提高了箱体的密闭性, 可有效止灰尘、冰雪等进入探头箱内, 提高轴温探测精度。

6 雷击故障成因及建议

6.1 雷击故障成因

6.1.1 直击雷造成的危害

雷电直接击中轴温探测站系统的建筑、设备、电源或通信电缆, 严重时会造成建筑损毁、设备损坏、电缆被击毁等后果。

6.1.2 感应雷造成的危害

轴温探测站系统的设备中有大量的集成电路通过金属导线相连, 并且轴温探测站系统也通过电力电缆和各种通信传输电缆与外界相连, 这就为感应雷的侵入提供了良好的条件, 加上轴温探测站系统采用了大量高集成度的微电子电路, 其耐冲击水平较低, 容易被感应雷损坏。

6.2 建议

建议全线使用综合防雷系统, 以有效抵抗雷击。

6.2.1 当探测站的地网处于距钢轨20m范围内时, 探测站的地网与综合接地系统进行等电位连接。

6.2.2 探测站的直击雷防护应使用避雷带 (网) 、引下线和共用接地系统。

6.2.3 信号线和低压配电线应采用屏蔽压配电线未使用铠装电缆时, 应穿金属管埋地引入探测站。

6.2.4 轨边金属护管应进行等电位连接。

6.2.5 应使用等电位连接箱对各设备进行等电位连接。

6.2.6 探测站的低压配电箱应安装电源电涌保护箱进行电涌保护。

6.2.7 探测站的信号输入和输出线路应安装信号电涌保护箱进行电涌保护。

7 再增加一路数字信号传输, 解决话路故障问题

模拟信号传输方式存在着无法克服的弊端, 话路质量不高, 建议增设数字传输方式, 同时保留模拟传输方式, 实行双通道传输, 一旦一个通道发生故障, 另一个通道仍能保证传输。

8 针对大秦线一些配件未到使用年限就更换严重问题, 建议缩短关键配件的使用年限

车辆设备智能分析系统 第4篇

【关键词】智能穿戴通信设备;安卓;移动支付系统;設计与实现

一、安卓开发技术介绍

（一）安卓操作系统

安卓系统是谷歌公司开发的一款基于Linux平台的移动操作系统，具有开源的特点。安卓系统的代码完全开放，开发者很容易进行程序的开发，使得安卓的应用软件迅速丰富。并且，使用安卓系统的手机可以不受移动运营商的限制，方便的接入网络;其硬件的选择也更为丰富，使用安卓系统的不同手机之间不会发生兼容性问题。

（二）安卓总体架构

安卓操作系统的架构分为核心层、系统运行库、应用程序框架和应用程序层四个部分。

核心层即为操作系统层，负责网络、安全、电源、驱动和内存的管理，底层架构为Linux何香凝，具有开放性的特点;系统运行库是核心层调用应用程序的地方，通过C语言和标准库来实现，与其它操作平台相比，安卓系统运行库的执行方式更为高效，手机硬件性能的提高可以大大提高运行速度，这也为适应现在不断更新优化的手机性能打下良好的基础;程序应用框架式应用程序分类分组的记过，可以为程序开发者提高便利;应用程序层是移动设备和用户交流的界面，是所有应用程序的集合。

（三）安卓程序界面构造

界面的构造是安卓应用程序设计的关键，良好美观的界面设计可以增加应用程序的操作性，使其更受用户的欢迎。安卓应用程序界面的构造主要通过UI框架和空间库的结合来实现，从而实现应用程序的各种功能。安卓平台的应用程序框架与塞班相比，运行效率不是很高，但是控件的操作室非常精准的，使得用户使用起来更加清晰和准确。

二、移动支付系统的设计与实现

基于移动客户端的支付系统需要满足客户特定的支付需求，应该具备一些基础的特性和功能。首先，移动支付系统应该具有用户注册的功能，兵对用户的个人信息提供安全的保护，并且为了方便用户使用，具有自动登录和信息验证等功能;移动支付系统最重要的是具有移动支付功能，可以通过数据流量完成支付，并确保整个支付过程的安全和便捷;其次，移动支付系统应该具有账户管理功能，使用户可以清楚的掌握自己的账号;最后，移动支付系统还应提供密码修改等功能，方便用户的使用。为满足以上功能，移动支付系统的设计和实现需要考虑环境搭建、界面设计、实现类设计和数据关系设计环节。

（一）移动支付系统的环境搭建

安卓平台应用程序的开发主要是基于java语言，利用java编写安卓的应用程序时，首先要下载安装JDK软件，搭建安卓应用程序编写的平台;其次要建立IDE和ADT插件，这是完成应用程序编写任务的工具;最后，运行安卓虚拟设备，便可以进行程序的编写工作。

（二）移动支付系统的用户界面设计

移动支付系统的用户界面要清晰明确，可以使用户清楚该应用程序的性质和功能。其图标设计应以直观的支付标志为宜;图标的大小要符合手机设备屏幕大小特点，并兼顾其它图标的大小;其次，移动支付系统的图标应该具有放大和缩小的特点，方便用户的使用;编写者要确保支付系统图标的清晰和易于辨别，不能给用户造成误解。

（三）移动支付系统的实现类设计

用户打开移动支付系统后，根据个人信息完成登录，如果登录信息无法与账户信息匹配，用户将无法获得登录权限;如果用户登录信息与账户信息匹配，便可以获得登录权限打开移动支付系统的界面，连接移动支付系统，完成支付业务。支付成功后移动客户端获得支付状态回执，从而改动账户状态，提示用户。为了完成以上操作，移动支付系统应该具有多种实现类;Idexpage类实现用户活动的继承，方便用户的控制，为用户提供明确的菜单提示;main UI类实现支付应用程序的界面逻辑，开发者通过该类控制界面外观;Order InfoUI类实现用户订单的管理，在用户正确登录并正确完成支付操作后，通过该类实现移动设备和支付系统的连接盒完成支付操作;Pass Modify类可以让用户实现信息和密码的更改和保存，保障支付系统账户的安全;Payment UI类用于用户支付的具体流程，当用户启动支付程序后，该类可以实现移动客户端与支付系统的数据连接，完成支付操作，同时可以完成程序更新和维护的任务。

（四）移动支付系统的数据关系设计

移动支付系统的设计与实现还应处理系统的数据关系。其中包括数据类型的分类，数据的用途以及具体数值的确定，保证移动支付系统可以顺利完成支付任务。

三、移动支付系统软件的测试

移动支付系统软件编写完成以后，需要在安卓平台上进行测试，才可以投入使用，测试的平台可以是安卓手机，也可以是电脑上虚拟的安卓平台。

（一）测试环境与配置

在进行移动支付系统软件的测试时，测试平台满足一定的环境要求，以保证软件运行的流畅性。如果是在电脑的虚拟平台上进行测试，该电脑的CPU、内存、硬盘空间和操作系统都要满足相应的要求，并且虚拟安卓平台应与软件的相匹配。

（二）测试需求功能

软件测试的内容主要包括各种需求功能的测试，如登录识别模块，管理功能模块，支付功能模块，UI设计模块和性能测试等。测试重点是各模块运行的正确性与流畅性。

（三）测试流程的设计

在进行移动支付系统软件的测试时，要遵循正确的测试流程。首先要正确设置电脑环境，安装安卓虚拟平台以及相关插件，使其处于一个程序待安装的状态;然后，导入编写好的应用程序，并正确启动;然后进入正式的测试环节，多次打开移动支付系统软件的各个功能，依次测试其准确性和流畅度。并且要保证测试的全面，尽量发现程序中的不足与缺陷，以不断改正。必要时，可以利用的测试软件对应用程序的性能进行测试;最后，要仔细完成测试报告，为以后的改进提供具体的数据。

四、结束语

车辆测距及智能控制系统 第5篇

随着汽车保有量的增长，道路交通事故已成为世界性的社会问题。全世界每年死于道路交通事故的人数估计超过50万人，伤1000万人，而我国则是世界上交通事故最严重的国家。严峻的现实使人们不能不正视汽车安全性问题。从市场营销的角度看，提高汽车安全性就是增加企业产品的市场占有率;从消费者利益的角度看，提高汽车安全性就是强化对人的生命和财产的保障;从政府管理的角度看，提高汽车安全性就是稳定社会、保证经济繁荣的重要举措。超声波测距和智能制动系统的开发也将成为汽车主动安全技术的支柱。本次设计，就是尝试设计一种基于单片机的超声波测距系统，使其能够实现智能制动，同时为驾驶员提供可视化的距离间隔。

2 超声波系统的研究背景及概括

2.1 超声波系统的研究背景概括及意义

超声波测距的原理是利用超声波发射器向某一方向发射超声波, 在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2。

超声波主要有三种测距方法：1)相位检测法;2)声波幅值检测法;3)渡越时间检测法，即所谓的时间差测距法。本设计的超声波测距就是使用了渡越时间检测法。在移动车辆中应用的超声波传感器, 是利用超声波在空气中的定向传播和固体反射特性(纵波)，通过接收自身发射的超声波反射信号;根据超声波发出及回波接收的时间差和传播速度;计算传播距离(不考虑多普勒效应的影响);从而得到障碍物到车辆的距离，同时将单片机处理过的信号传递给制动控制单元，以根据车距做出实时的制动反应，避免“追尾”事故的发生。

车辆智能制动系统主要包括传感器、单片机系统、距离计算和车辆制动器。单片机根据传感器的测量信号，得到前方道路上车辆的运行状况，如与前方车辆的相对距离s、相对速度v和相对加速度，再加上本车的运行状况，通过计算对比获得潜在碰撞的可能性，并完成如下功能：1)在启动制动前数秒启动报警，提醒司机采取防范措施，这段时间大于人的反应时间。2)在碰撞发生的最小安全距离s处单片机输出制动信号进行制动。3)在制动过程中，实时判别前方车辆的运行状况，并及时调整本车的运行情况，当前方车辆突然加速，使前方车辆的行驶速度大于本车的行驶速度时，不会发生碰撞，那么本车停止制动。

2.2 超声波系统的介绍

常用的超声波发生器可以分为二大类，一是用电气方式产生超声波，如压电式、磁致伸缩式超声波发生器;二是用机械方式产生超声波，有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同。这里采用第一类的压电式超声波发生器，是利用压电晶体的电致伸缩现象，即压电效应。

3 传统超声波测距系统

3.1 系统硬件

3.1.1 系统硬件总体框图

构成超声测距系统的电路功能模块包括超声波发射和接收模块、放大整形电路、单片机控制器及静态LED显示和智能制动控制单元。采取收发分离方式有两个好处：一是收发信号不会混叠，接收探头所接收到的纯为反射信号;二是将接收探头放置在合适位置，可以避免超声波在物体表面反射时造成的各种损失和干扰，提高系统的可靠性。根据设计要求并综合各方面因素，采用AT89C51单片机作为主控制器，用静态方法实现LED数字显示，从预先设置的存储单元中提取要显示的数值，每一秒更新一次显示。超声波驱动信号用单片机的定时器完成, 超声波测距器的系统框图如下图1所示:

3.1.2 超声波发射部分

超声波发射电路工作原理如图2所示：由NE555时基电路及外围元件构成40kHz多谐振荡器电路，调节电阻器RP阻值，可以改变振荡频率，最终达到40kHz。同时用单片机控制NE555第3脚输出端驱动超声波换能器T40-16，使之发射出超声波信号。电路简单易制。电路工作电压9V，工作电流40～50m A。

用555定时器接成的多谐振荡器来驱动超声波发射传感器。555定时器外接电阻和电容构成的多谐振荡电路。振荡频率f主要取决于电阻R1(包括电位器的阻值)、R2和电容C1，当R1、R2和C1固定时，改变电位器的阻值就可改变振荡频率，振荡幅度由电源电压来决定。频率为：f=1.44/(R1+2R2) C1 (1)

但是输出的矩形波是不对称的, 占空比为：q=(R1+R2)/ (R1+2R2) (2)

这里采用独立的9V电源对三极管驱动电路供电，以增强超声波发射的能量和测量精度。

3.1.3 超声波接收部分

接收电路的功能是将连续变化的信号放大，滤掉高频干扰和噪声，把连续变化的信号转变为离散信号，量化后进入信号采集系统。

3.2 系统软件设计原理

超声测距原理用AT89C51单片机开发设计。整个软件采用模块化设计，由主程序、计算子程序、制动控制子程序、车速判断子程序、显示子程序等模块组成。根据系统的要求，系统软件应具有以下功能：

1)控制超声波发射、接收。

2)根据汽车与前车的距离适时开启制动控制。

3)测出超声波信号的往返时间，来计算出与前车的距离。超声波从发射出去碰到前车返回接收传感器的时间，需要通过软件定时器来记录。根据这个时间才能计算出两车之间的距离。

系统主程序流程如图3所示。软件设计的主要思路是将预置、发射、接收、显示、声音报警等功能编成独立的模块，在主程序中采用键控循环的方式，当按下控制键后，在一定周期内，依次执行各个模块，调用预置子程序、发射子程序、查询接收子程序、定时子程序，并把测量的结果进行分析处理，根据处理结果决定显示程序的内容以及是否调用声音报警程序。当测得距离小于预置距离时，声音报警程序被调用。主程序首先是对系统环境初始化，设置定时器T0工作模式为16位定时计数器模式。置位总中断允许位EA。然后送出一个超声波脉冲，为了避免超声波从发射器直接传送到接收器引起的直射波触发，需要延时约0.xm s(这也就是超声波测距仪会有一个最小可测距离的原因)后，才打开外中断T1接收返回的超声波信号。当主程序检测到接收成功的标志位后，计数器TO中的数即超声波来回所用的时间。

4 超声波测距系统调试

4.1 GM3101超声波测距芯片参数

4.1.1 概况

GM3101是专用于倒车雷达的超声波测距芯片，该芯片提供4路超声波探头的驱动，并根据超声波特性和倒车雷达的使用环境进行了一系列智能化处理，在保证超声波测距精确性的基础上，更加强了报警功能的准确性和实用性。测试结果编码后采用双线差分方式输出，提高了信号传输的抗干扰性。GM3101可为倒车雷达系统提供最简单的单芯片控制方案，替代现有的单片机控制方案。该芯片的优势在于尽可能地为倒车雷达系统提高集成度，减少外围元件。同时该芯片的功能满足高端和通用性的要求，用户利用该组芯片既可以生产高性能的整机产品，还可以灵活设置其产品的报警方式。全硬件方式实现系统功能，既降低了用户的开发难度，更对系统性能有了显著的提高。

4.1.2 特征

电源电压：5V

四路超声波探头接口，探头发送驱动信号5V@2m A

报警信号编码输出，报警信号包括：各探头检测到的障碍物距离危险等级信号、最近障碍物方位信号、最近障碍物距离信号及附加消息，信号电平5V

检测结果输出周期80ms

具备自动增益控制，实现分级放大

具有防声波衍射误报处理，提高报警信号的准确性

具有环境适应功能，提高报警功能的实用性

具有智能识别功能，可以忽略小物体，防止误报警

报警信号输出采用双线差分方式，提高抗干扰性

带防扒车报警功能

工作环境温度：-40℃～+85℃

4.1.3 信号发送和接收

芯片接通电源后，探头驱动引脚向超声波探头发送驱动信号，驱动超声波探头发送超声波信号，驱动信号发送完毕后芯片等待信号返回;探头接收到超声波信号后，将信号送入芯片，进行信号放大处理，记录信号发送和接收的时间差，根据此时间差计算障碍物距离，控制报警信号输出。

4.2 测距系统的调试

4.2.1 电源部分

国腾倒车雷达系统电源部分包括12VDC和5VDC两种电源。

12VDC电源由汽车上的电源提供，它给中周提供电源。

5VDC电源：5VDC为GM3101的工作电压(GM3101可以正常工作在+4.5V～+5.5V)。5V电源由12V电源经过RC滤波和一个线性稳压器(如7805或LM1117)变换产生。

4.2.2 探头和中周

探头和中周构成一个LC振荡电路，探头的主要参数为：谐振频率40±1k，工作电压为110V～150V，静电容为2000±10%PF。中周的主要参数为：匝数比n1:n2=1:12电感量为7.8±0.2m H。

4.2.3 模拟电路的调试

模拟电路的调试是整个系统的关键，它包括几个部分：第一级放大，可调增益放大，滤波器和比较器。系统框图如图4所示：

模拟电路调试方法：在调试时，建议接第二或第三探头，不要接第一或第四探头，因为第一和第四探头有自适应功能，长时间探头距离固定，就不再输出该探头的探测信息。

4.2.4 比较器

比较器的目的是完成模数转换过程，将模拟信号转换成数字信号，送到测距运算器里进行计算。

4.3 测距系统安装位置

探头安装在图中黑点位置：

5 程序设计

5.1 程序设计思路和主电路图

本次设计的总体思路是设计一套基于51单片机的超声波测距和智能制动控制系统，并和市场现有的产品做精度上的比对。程序框图见图6。程序部分包括显示部分，计算部分，计算部分又由乘法计算和除法计算组成。

6 结论

本系统最大的优点是结构简单，成本低廉，所用元器件都是电子市场上最普通的。其控制器部分的电路板可以加以不同的外围扩张实现多种功能系统的开发和调试。可是因为设计电路元件没有进行外包装，受环境影响较大，数据传输受数据线影响，显示不太稳定。另外本仪器未考虑温度变化时声速传播速度的变化，没有加入温度传感器，所以误差随外部温度条件而不同改进方案是考虑加入温度传感器，根据实时测量到的温度计算出声波传播的速度，再计算实际距离。

摘要：超声波测距和智能制动系统的开发也将成为汽车主动安全技术的支柱。本次设计, 就是尝试设计一种基于单片机的超声波测距系统, 使其能够实现智能制动, 同时为驾驶员提供可视化的距离间隔。

关键词：智能,制动,超声波,单片机

参考文献

[1]肖质红.超声波车距仪在汽车安全系统中的应用[J].浙江万里学院学报, 2007.

RFID车辆智能管理系统 第6篇

城市经济和汽车工业的迅速发展,城市汽车尤其是私家车的数量激增,庞大的车流进入城市家庭。但是由于停车场及停车设施建设滞后等原因,停车难、停车管理难的问题也随之而来,尤其是在企业、政府机构和一些高档社区,矛盾更是日益突出,停车管理漏洞百出,车主与物业等停车管理方纠纷不断[1]。当前车辆的管理通常采用人工管理和IC卡近距离管理两种模式,均为将来反查带来极大的困难,且数据的精确性也非常有限,劳动强度大,停车过程繁琐。显然,当前的车辆管理系统已不能满足现实的需要。为了提高管理效率和保证车辆安全,迫切需要一种自动化程度高、方便快捷的车辆管理系统。

射频识别技术(RFID,Radio Frequency Identification)是一种非接触式自动识别的新型技术,它利用射频方式进行非接触双向通信、交换数据以达到识别目的。由于具有体积小、容量大、非接触、可重复使用等特点,并可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理等,RFID技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域,是一种快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的技术,极具发展前途和应用前景,被列为本世纪十大重要技术之一[2]。RFID技术特点及优势:RFID是一项易于操控、简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活的应用技术,识别工作无须人工干预,它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式,且无需接触或瞄准,并可自由工作在各种恶劣环境下。近年来,RFID也被大量应用于车辆管理系统[3]。

本文设计一种基于RFID车辆智能管理系统,以超高频RFID射频识别产品为核心,取代传统的管理办法,车辆在出入时无需停车,所有的识别、判断均由系统远距离自动实现,对于合法车辆无需人工干预,实现车辆的自动化、智能化管理。

2 系统设计

2.1 系统架构

RFID车辆智能管理系统是集成了RFID技术、计算机管理技术和自动化控制于一体的现代化车辆智能管理系统,该系统可以满足现代车辆管理的信息化、自动化和智能化要求。系统架构如图1所示。

系统通过PC与RFID读写器之间通信,读取车辆RFID卡(RFID标签)的信息,然后验证车辆的合法身份,控制车辆的出入。PC上的车辆管理系统软件实现对车辆各种信息的管理,通过计算机与RFID控制器的通信,采集RFID卡的信息,记录车辆的出入信息,加强车辆的出入管理,对外来车辆的收费管理等等。LED显示屏提供停车场的停车信息,告知车主是否有空车位,语音提示模块将给车主各种提示信息,使车主停车更加方便快捷。摄像头对停车场出入口的情况进行监控,防止意外发生,提高停车场的安全性。

2.2 系统工作流程

系统的工作流程可以分为入口流程和出口流程。图2为车辆进出的工作流程图,整个过程根据车辆是否拥有合法的RFID标签而有所变化。对于拥有本系统RFID标签的车辆,当车辆来到出入口时,车辆传感器将感应到车辆的到来发送信号给PC,PC将启动RFID读写器读取RFID标签的信息,通过读写器验证RFID卡是否有效。若RFID标签有效,道闸开启,同时管理系统自动记录车辆有关信息并保存到数据库服务器,车辆进入后传感器感应到车辆已经离开道闸,道闸将自动关闭。若为临时车辆,车辆到达出入口时,RFID读写器读不到RFID卡的信息或读到为无效卡,道闸不会自动开启,系统将发出警报提示管理人员有车辆到来,管理人员根据实际情况给予放行,若放行则记录车辆的相关信息并发放RFID卡。

拥有RFID标签的车辆到达出入口时,同样的,车辆传感器将感应到车辆的到来发送信号给PC,PC启动RFID读写器读取RFID标签的信息,验证身份后,道闸自动开启,车辆离开。车辆通过道闸离开后,车辆传感器检测到车辆已经离开,道闸自动关闭。如果道闸关闭过程中,车辆传感器检测到道闸区域有车辆,则道闸会自动开启,直到车辆离开后,道闸才重新关闭。临时车辆离开时,RFID控制器读取不到RFID标签的信息或读到为无效标签时,车辆传感器检测到有车辆离开,系统将发出警报提示管理人员有车辆离开,由管理人员进行收费和回收RFID卡。

2.3 系统软件

图3为车辆管理信息系统的软件体系结构,软件系统主要包含RFID读写模块、RFID管理模块、车辆检测模块、道闸控制模块、语音控制模块、视频监控模块、LED显示模块、统计分析模块、报表打印模块、数据库模块、通信模块、用户基本信息模块、车辆管理模块和界面设计模块。

RFID读写模块主要读写RFID卡,该模块与数据库模块配合使用。当贴有RFID标签的车辆到来时,RFID读卡器将读取RFID标签的信息,并将该信息与数据库的信息进行比对,验证RFID标签的合法性。RFID管理模块可以有效地管理RFID卡,其功能包括RFID卡信息管理、RFID卡类型管理和RFID卡发放管理。车辆检测模块主要用于对是否有车辆到达出入口和车辆是否通过道闸进行检测。道闸控制模块与车辆检测模块配合使用可以实现有车辆需要进出时道闸自动开启,车辆通过道闸时道闸自动关闭,大大提高系统的自动化程度。视频监控模块将为管理人员提供出入口的实时情况,并可以记录来访车辆的信息,方便以后信息回调,提高安全性。LED模块和语音模块将给车主提供一些有关大院里面车位的信息。通信模块主要负责PC与其它模块之间的通信,通信方式包括有线和无线。统计模块、报表打印模块、数据库模块、用户基本信息模块和车辆管理模块这几个模块为车辆的管理提供一个行之有效的办法,尽量减少人为的参与,提高系统的效率。界面设计模块将提供友好、简单的操作界面,方便管理人员使用。

3 结束语

近年来中国经济飞速发展,各种车辆迅速增加,政府机关、企事业单位、居民生活小区、停车场对这些出入车辆的管理、安全防范相当重要[4]。本文设计一种基于RFID车辆智能管理系统,采用非接触式、长距离无线射频识别技术,对合法的车辆进行识别核对,合法车辆出入时无需停车,提高停车效率。另外,通过现代通信技术和信息管理系统,对车辆进行有效的管理和安全防范。

本文设计的RFID车辆智能管理系统较之低频的门禁管理系统具有识别距离远、识别速度快等特点,配以功能完全的软件设计,可以满足现代化车辆出入管理信息化、自动化和智能化需求。对于系统集成上来讲,采用先进的无源电子标签和阅读器,以及远距离、快速识别的功能,都可以作为价值点,提高在门禁管理系统中的竞争力。

参考文献

[1]王伟.基于RFID技术的小区车辆出入管理系统[D].青岛:青岛大学,2008.

[2]曾少林.基于RFID技术的智能停车场控制系统研究[D].湘潭:湘潭大学,2007.

[3]赵吉清.远距离智能识别停车场管理系统的研究与设计[D].湘潭:湘潭大学,2007.

车辆设备智能分析系统 第7篇

(一) 数字化变电站系统中一次设备智能化的概念

数字化变电站系统中一次设备是数字变电站的基本组成单元, 一次设备智能化 (简称智能设备) 是智能数字化变电站的重要组成部分, 也是区别传统变电站的主要标志之一。所谓的一次设备智能化就是利用传感器对关键设备的运行状况进行实时监控, 然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合, 最后通过对数据的分析、挖掘, 达到对整个电力系统运行的优化管理。

(二) 数字化变电站系统中一次设备智能化的特点

数字化变电站系统中一次设备是附加了智能组件的高压设备, 智能组件通过状态感知和指令执行元件, 实现状态的可视化、控制的网络化和自动化, 为数字化变电站提供最基础的功能支撑。其中数字化变电站系统中一次设备具有思维判断、有效执行、信息交换和准确感知等特点。另外还具有信息互动化、测量数字化、控制网络化、状态可视化以及功能一体化等技术特征。

(三) 一次设备智能化在数字化变电站系统中的应用

设备在电网中的重要性、故障影响及其发生几率、故障是否可监测、监测的成本和可靠性、有无更加经济的替代方案 (如带电检测) 等, 都是决定设备是否需要智能化和如何智能化的依据。其中一次设备智能化在数字化变电站系统中的应用主要体现在变压器、电抗器、断路器、GIS、电力电缆、高压套管等一些设备, 这些设备要么故障率相对较高, 要么故障影响较大, 具有自检测的需求。另一方面, 对于这些设备, 可用的自检测技术已有一定的研究基础和应用经验, 具备进行智能化应用的基本条件。

二、数字化变电站中一次设备智能化应用的意义

数字化变电站中一次设备智能化的应用主要体现在电子式互感器和智能断路器的应用上, 其中数字化变电站中一次设备智能化应用的意义主要体现在如下几个方面:

第一、有效地减少变电站占地面积和电磁式CT饱和问题。

第二、应用合并器解决数据采集设备重复投资问题。

第三、利用网络替代二次电缆, 有效解决二次电缆交直流串扰问题, 并简化了施工。

三、数字化变电站中常用的一次设备智能化

数字化变电站中常用的一次设备智能化主要包括智能断路器和电子互感器, 以下将分别给予详细的说明。

(一) 智能断路器

目前常用的智能断路器是SF6智能断路器, 以下将分别从SF6智能断路器结构、SF6智能断路器的断路检测原理以及SF6智能断路器的作用三个方面来对SF6智能断路器进行说明。

1、SF6智能断路器的结构图

2、SF6智能断路器的断路检测原理

(1) SF6气体压力检测

检测SF6气体压力 (含温度修正) 是GIS设备和SF6断路器基本的自检测项目之一。SF6气室内气体压力与绝缘强度密切相关, 同时也是密封状态的重要信息。为了保证设备的安全可靠运行, 对SF6气体压力进行自检测是十分必要的。目前该项技术较为成熟, 选择具有DC4-20mA模拟输出的气体密度继电器, 可以定量检测SF6气体压力。推荐选择准确级为0.5级或以上。有更高精度需求时, 也可以选择独立的高精度压力和温度传感器, 根据气体压力、温度与气体密度的变化规律, 经换算间接测得气体密度值。该检测项目属于推荐项目。

(2) 气体含水量检测

SF6绝缘设备出厂前, 都要经过干燥处理, 确保吸附于内部各种固体界面的水分含量达到规定的限值以下, 否则会慢慢释放出水分。此外, 一般空气中水气的分压强大约是SF6绝缘气室中的10倍以上, 一旦密封出现缺陷, 水分很容易侵入。这两种情形都会导致SF6水分含量超标。SF6过高的水分含量会对内部绝缘产生严重不良影响, 低温时, 甚至在内部绝缘表面出现凝露, 导致沿面闪络事故。但对于密封良好的SF6绝缘设备, 水分是无法侵入的。基于这一点, 检测SF6水分的必要性要弱一点。

(3) 局部放电检测

GIS局部放电是GIS最常见的故障模式, 国内外电力设备制造企业和专业诊断技术研究机构都十分重视GIS局部放电的检测, GIS设备局部放电也适宜在运行状态下检测。SF6断路器/GIS设备自检测参量表如下表所示。

3、SF6智能断路器的作用

第一、智能断路器等一次设备的应用, 初步实现电网设备的可观测、可控制和自动化的目标, 为智能电网建设奠定基础;

第二、智能断路器等一次设备的应用, 提高了数字化变电站面对未来智能电网复杂运行工况的应对能力, 减少新生隐患产出的几率, 提高整个电网系统的可靠性。

第三、智能断路器等一次设备的应用, 可以对数字化变电站的其他相关设备的绝缘状态、寿命做出快速有效的评估, 并有效地指导运行和维护, 减少运行维护人员的工作量, 降低运行管理成本。

(二) 电子互感器

1、电子互感器的分类

按工作原理可将电子互感器划分为有源式电子互感器和无源式电子互感器, 其中有源型电子互感器和无源型电子互感器的基本原理如下:

(1) 有源型电子互感器的基本原理

有源型电子式互感器的基本原理是高压电位侧的电流信号通过互感器的线圈将电信号传递给发光元件, 实现电信号向光信号的转变, 由光纤将光信号传递到低电位侧, 并进光信号转变为电信号的逆转变化后, 将强度增强的电信号传送出去的一种工作原理。

(2) 无源型电子互感器的基本原理

无源型光电互感器的基本原理则是有效利用了物理学中法拉第电磁效应, 其工作原理是将光信号通过电磁场中的磁光材料, 使光信号的偏振面在一定程度上发生旋转, 通过测算通流导体周围光信号偏振面的旋转角度, 来推算导体中的电流值。

2、电子互感器的特点

第一、高低压完全隔离, 绝缘结构简单。

第二、不含铁芯, 消除了磁饱和及铁磁谐振等问题。

第三、抗电磁干扰性能好, 低压侧无开路高压危险

第四、动态范围大, 测量精度高, 频率响应范围宽。

第五、数据传输抗干扰能力强。

第六、没有因充油而潜在存在的污染及易燃、易爆等危险。

第七、体积小、重量轻。

结语

数字化变电站系统中一次设备智能化的应用不仅有效的实现了数字化变电站的智能化, 对提高数字化变电站的各方面性能也发挥了非常重要的作用, 相信随着数字化变电站中一次设备智能化的广泛应用, 我国的电力系统也将会越来越智能化

摘要：信息是智能电网的基础支撑, 信息的获取需要大量的智能设备来支持。在智能电网中, 集成技术应用将日益广泛。可以预计的是, 各种职能设备在智能电网中将呈现功能日益整合、形态相互交融、工程实施灵活组态发展趋势。因此, 在今后电网建设和改造中, 需要鼓励和优先采用适用于未来智能电网建设所需的先进技术和智能设备。数字化变电站系统中一次设备的智能化就是其中的重要体现, 本文从数字化变电站系统中一次设备的智能化的相关概念谈起, 然后就数字化变电站中一次设备智能化应用的意义进行说明, 最后对数字化变电站中常用的一次设备智能化进行分析。

关键词：数字化变电站,一次设备,智能化,分析

参考文献

[1]吴建民.浅析数字化变电站中的一次设备智能化的实现方式[J].电网技术, 2007 (10) .

城市智能公交车辆定位系统的设计 第8篇

近些年我国城市化速度加快, 城市车辆越来越多, 拥堵现象也日益明显, 极大程度上制约了人们的出行。目前国内大多的公交系统无法将行车信息与道路通行信息及时送达调度系统。致使用户无法得知公交车辆何时到达的具体信息, 为乘客等车带来不便, 一旦发生车辆故障、交通堵塞或交通事故时, 也会给公交中心进行车辆实时调度带来不便。

本文提出将公交车节点的位置信息与电子地图结合起来, 建立LTE (长期演进) 4G[1]、Zig Bee (Zig Bee是基于IEEE802.15.4 标准的低功耗局域网协议) [2]与GIS (地理信息系统) [3]相结合的无线公交车辆定位系统。该系统通过公交车上安装的终端节点及时将车辆信息及行车信息发送到调度中心, 为科学合理调度车辆, 为乘客提供车辆实时行驶信息, 真正实现智能交通。

1 无线定位系统架构

基于Zig Bee的公交车辆无线定位系统采用“信标节点—终端节点—后台定位系统”的三层结构, 系统结构见图1。

图1中的安装在路段两边的信标节点1至信标节点N通过网络协议实现了无线传感器网络。盲节点可以接收相邻节点传输的RSSI (接收信号强度指示) [4]值。通过LTE 4G技术和Zig Bee技术, 网关节点可以将信标节点与盲节点间的RSSI值及信标节点坐标信息上传到中心服务器, 并存入数据库中。后台定位系统通过对数据库中的信息进行定位计算得到公交车的实时位置, 而后通过GIS将公交车的位置在电子地图上显示。

2 定位算法

基于RSSI的定位技术利用电磁波信号在传播过程中的功率衰减与传输距离存在某种关系, 得到盲节点和信标节点之间的距离, 再通过位置估计得到盲节点的位置。利用RSSI定位不需要增加额外的硬件设备, 不需要时间同步, 只需较小的通信开销, 且实现起来也比较简单, 因此得到了十分广泛的应用[5]。本设计亦采用此种方法进行定位。该算法分为两个部分:距离计算和位置计算。

2.1 距离计算

接收信号强度是传输功率衰减和传输距离 (收发者之间的距离) 的函数。接收信号强度随着距离的增加按如下等式递减:

其中n指具体的传播环境下信号能量随收发节点之间的距离增加而衰减的速率, d指发射节点与接收节点之间的距离, a指天线在全向模式下距发射节点1 m处接收信号的RSSI绝对值, 与信号发射的强度有关。则由上式可以计算得到信标节点和盲节点间的距离值d。

2.2 位置计算

位置估算一般采用极大似然估计法, 其极大似然估计法的基本原理如图2 所示, 已知n个信标节点1, 2, …, n。信标节点的坐标分别为 (x1, y1) , (x2, y2) , …, (xn, yn) 。n个信标节点到盲节点D的距离分别为d1, d2, …, dn, 假设盲节点D的坐标为 (x, y) 。

则有如下公式:

从第一个方程开始依次减去最后一个方程, 可得:

式 (3) 的线性方程可以表示为:AX=b, 其中X=[x y]T, 且

对于节点D的坐标可以采用多种方法来求解, 最常用的最小二乘估计法, 采用此种方法计算得到的D的坐标为:

其中代表坐标X的估计值, 表示AT矩阵转置表示的逆矩阵。

3 硬件设计

3.1 硬件架构

本设计硬件包括终端节点和信标节点。其中信标节点主要采用CC2530 设备, 终端节点包括网关节点和盲节点, 主要包括CC2530, LPC2378 的32 位处理器及LTE 4G模块GTM900C。硬件架构如图3 所示。

3.2 信标节点及盲节点

信标节点及盲节点的Zig Bee模块均采用TI生产的2.4 GHz射频芯片CC2530, 具有高度集成、低成本、低电压、低功耗的特点, 它结合了业内标准的增强型8051CPU内核, 内置一个数字直接序列扩频调制解调模块, 可编程输出功率高达4.5 d Bm。CC2530支持专用点到点, 简单星形以及树型及网状网络。其最小系统如图4所示。

3.3 网关节点主控芯片

网关节点主控芯片采用了Philips推出的一款支持实时仿真的32 位/ 16 位的具有ARM7TDMI-S内核的微控制器LPC2378, 该芯片不仅仅有UART (通用异步收发器) 、IIC (集成电路总线) 、SPI (串行外设接口) 、USB (通用串行总线) 接口, 还有AD (模数转换) 接口、定时器接口等, 具有稳定性好、可靠性高、接口丰富等优点, 可大大简化外围硬件电路设计, 降低设计成本与复杂度。它主要用转发CC2530 盲节点接收到的信标节点与盲节点间的RSSI值及信标节点坐标信息, 将其通过LTE 4G模块上传至后台服务器。

3.4 LTE 4G模块

网关节点数据采用中国电信的天翼4G网络进行传输。中国电信4G网速更快、体验更好, FDD (频分双工) 下载峰值速度150 Mb/s、TD上行峰值速度50 Mb/s, 完全可以满足网关节点的数据传输需求。4G模块采用华为生产的ME906V模块, 它是一款高度集成的CDMA/CDMA2000/LTE FDD/LTE TD模块, 内嵌TCP/IP (传输控制协议/ 网际协议) 模块, 易于集成, 可以顺利接入电信4G网络。此外, 该模块拥有2 路模拟音频输入输出接口, 电源输入接口和充电管理, ADC (模拟数字转换器) 输入, 全双工串行接口, TTL (晶体管—晶体管逻辑) 电平, 支持TCP/IP扩展AT (attention) 指令集。完全可以满足本设计的要求, 并且很大程度上降低了成本。

3.5 EEPROM (电可擦除只读存储器) 模块

AT24C256 是Atmel生产的256 kb串行电可擦的可编程只读存储器, 它采用8 引脚双排式封装, 具有结构紧凑、存储容量大等特点。特别适用于具有大容量数据存储要求的数据采集系统。本设计方案中需要存储大量的信标节点传递上来的RSSI信息, 需要通过IIC与AT24C256 进行通信将RSSI信息存储于其中。

4 实时定位

4.1 定位过程

确定定位算法后, 利用搭建好的智能公交车定位系统即可对公交车进行定位。其定位过程主要分为如下几个阶段:

1) RSSI的采集阶段, 信标节点周期发送自身信息:节点ID (标识) , 自身位置信息等。

2) 通过盲节点和多个信标节点之间的相互通信, 盲节点接收到多个信标节点的RSSI值和信标节点的自身信息。

3) 网关节点通过LTE 4G将收到的RSSI数据包信息上传至后台服务器, 并存至后台服务器数据库中。

4) 上位机软件对数据库进行操作, 测算公交车节点和各个信标节点之间的距离估计值, 并利用极大似然估计法求得公交车节点的估计位置

5) 保存数据结果并利用GIS显示公交车定位结果。

4.2 定位实现

信标节点安装在公交车行驶路段的两边, 它是无线定位系统中已知坐标的节点。该节点要正确地配置在定位区域中。它主要将一个包含自己位置的坐标 (x, y) 和与公交节点间通信的RSSI值的信息包发送至盲节点。

盲节点安装在公交车上。它向信标节点发送连接命令, 接收来自信标节点的RSSI数据包。盲节点和离自己最近的参考节点通信, 收集这些节点的坐标 (x, y) 和RSSI值并将这些信息通过串口发送给网关节点。

网关节点安装在公交车上, 其主要功能是接收盲节点传送过来的RSSI数据包, 并将其通过LTE 4G发送至后台服务器。其中与盲节点及LTE 4G模块的通信均是通过串口进行。

4.3 结果显示

本设计GIS实时地图采用北京慧图信息科技公司的Top Map地理信息设计开发平台。该平台提供了丰富的地理信息设计功能, 包括地图的图层管理、GIS交换格式导入导出、地图编辑、图层编辑、实体编辑、属性数据操作、图像输出等功能。通过采用上述方法, 提出的本设计方案能够实现电子地图上的公交车辆的实时定位。

5 定位结果

本系统CC2530 模块无线通信的距离是180 m, 设定在盲节点可通信范围内信标节点个数分别为3、5、7、9、11 时所测得的定位误差分别如图5 所示。

从图5 中可以看出, 本系统在信标节点大于6 个时归一化的定位误差将稳定在15%左右, 基本符合公交车定位精度要求, 说明该系统的定位是有效的, 但信标节点的数目要多点较好。

6 结语

本设计利用Zig Bee网络得到路边信标节点传送给公交车终端节点的RSSI信息, 通过LTE 4G将其上传到后台服务器并存入数据库中。通过上位机对数据库进行定位处理, 而后通过GIS技术将公交车的地理位置实时显示出来。经实际测试, 该系统运行稳定, 可以实时了解公交车辆行车信息和车辆状况, 为乘客和调度提供极大的方便, 也符合目前智慧城市的需求。同时, 虽然该定位系统是以公交车辆定位为依托的, 但为类似的定位系统的设计也可以参考。

摘要：为了实现城市公交车辆的实时定位, 根据接收信号强度指示 (RSSI) 定位和极大似然估计定位算法原理, 采用LTE (长期演进) 4G、Zig Bee (基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议) 及GIS (地理信息系统) 技术组建成公交车辆定位系统。系统4G模块采用华为生产的ME906V, Zig Bee模块采用TI (德州仪器) 生产的CC2530。该系统可以为车辆调度, 乘客等车等带来方便, 具有功耗低、成本低、实用价值高等优点。

关键词：车辆定位,接收信号强度指示,长期演进,地理信息系统

参考文献

[1]陈勇, 杨明辉.基于LTE4G模块的无线通信系统的设计[J].软件导刊, 2010, 9 (12) :135-136.

[2]CUI Guangzhao, JIN Song, HU Zhihong.Design of ZigBee network test and control system based on S3C2410[J], Advanced Materials Research, 2010, 637-641.

[3]张智, 张蔺.GIS和ZigBee在煤矿井下人员实时定位的应用[J].企业技术开发 (技术版) , 2010, 29 (3) :47-48.

[4]BENKIC K, MALAJNER M, PLANINSIC P.Using RSSI value for distance estimation in wireless sensor networks based on ZigBee//[C].Proc of 15th International Conference on Systems, Signals and Image Processing.Bratislava:IWSSIP, 2008, 303-306.