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电力机车状态监测系统研究

作　者: 尹陆军
导　师: 郭世明
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力电子及电力传动
关键词: ARMCPU μC/OS-II 电力机车状态监测数据采集
分类号: U264
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 338次
引　用: 11次
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内容摘要

众所周知，机车运行状况直接关系到铁路运行的安全，而机车运行状况的监测与机车维修是机车保持良好状态的有力保障。现在国内常用的机车检修机制为“定期检修”，这样不但检修成本高，而且极容易使机车带病运行，与铁路运行对“安全”的要求相背离。随着传感器技术、微型计算机技术与现场总线技术的发展，如何将这些技术应用到机车状态在线监测中，为机车调度与检修提供依据是当今机车运行及检修方面研究的热点，也是适应当前铁路大提速的背景，开发新一代机车监测系统，实现“按机车状态进行检修”的检修机制的需要。整个系统的思路是运用现代成熟技术，将机车运行过程中的各设备的电参数实时地进行采集，并对其进行判断，如果参数超限，就以较高密度对该参数以及该设备其它相关参数进行录波，并将故障的录波数据以无线通信的方式传输到机车调度与检修部门，由调度与检修部门根据机车的运行状态灵活制定机车检修计划：机车各设备的运行参数长期积累后，便可对其进行综合分析，从而得到各种机车设备的奉命曲线，这样就可以制定更为合理高效的机车检修机制。整个系统由状态监测与数据采集、无线数据通信系统、信息处理与故障诊断专家系统三部分组成，其状态监测与数据采集用于机车设备运行参数的实时监测与采集、数据处理与关键故障报警；信息处理与故障诊断专家系统用于将机车各设备进行建模，并将所采集的机车上的各项参数在所建立的模型中进行综合分析，从而得出机车发生的故障类型或者潜在的故障隐患，进而给出合理有效的维修方法与程序；而无线数据通信系统的作用是进行以上两个子系统的通信。本文是作者结合状态监测与数据采集系统研制过程完成的。全文在充分分析我国电力机车运行条件、机车故障监测与检修现状及存在的问题的基础上，主要阐述了车载状态监测与数据采集系统的设计思路，嵌入式操作系统μC／OS—Ⅱ与ARM架构CPU、CAN总线、液晶显示等技术在系统中的应用，状态监测与数据采集系统工作过程，文中对系统抗干扰措施进行了阐述，并以流程图的形式给出了系统程序中任务的划分、各任务间关联及各任务所完成的工作等。附录中给出了系统的电路图。

全文目录

第1章绪论  9-12
  1.1 问题的提出  9
  1.2 国内外此领域现状  9-10
  1.3 选题的意义  10
  1.4 作者完成工作及论文重点  10-12
第2章系统方案研究  12-21
  2.1 前言  12
  2.2 SS_8型电力机车主要设备介绍  12-17
  2.3 电力机车状态监测系统功能分析  17
  2.4 系统方案的确定  17-21
    2.4.1 系统总体结构  17-18
    2.4.2 系统工作原理  18-21
第3章信号采集系统方案研究  21-41
  3.1 前言  21
  3.2 系统信号的选择及采集方案的确定  21-37
    3.2.1 模拟量采集  23-31
    3.2.2 数字量采集  31-33
    3.2.3 开关量采集  33-34
    3.2.4 信号采集系统软件流程  34-37
  3.3 信号采集系统性能分析  37-41
    3.3.1 硬件性能分析  37-39
    3.3.2 软件性能分析  39-41
第4章微机控制系统研究  41-73
  4.1 前言  41
  4.2 微机控制系统硬件研究  41-55
    4.2.1 基于ARM7TDMI的LPC2104的性能特点  41-50
    4.2.2 系统网络结构  50-54
    4.2.3 微机控系统硬件结构  54-55
  4.3 微机控制系统软件研究  55-70
    4.3.1 嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅱ  55-58
    4.3.2 μC／OS-Ⅱ在LPC2104上的移植  58-65
    4.3.3 微机控制系统软件流程  65-70
  4.4 微机控制系统性能分析  70-73
    4.4.1 硬件性能分析  71
    4.4.2 软件性能分析  71-73
第5章人机交互模块研究  73-83
  5.1 前言  73-74
  5.2 液晶显示技术综述  74-75
  5.3 点阵式液晶显示模块MSC-G12864性能及应用  75-80
    5.3.1 点阵式液晶显示器件简介  75
    5.3.2 内置RAM的列驱动器HD61202的电路工作原理及功能  75-77
    5.3.3 点阵图形式液晶模块G12864  77-78
    5.3.4 MCU与G12864实用接口电路  78-80
  5.4 点阵式LCD汉字显示的原理  80-81
  5.5 键盘设计  81-83
第6章系统防干扰措施研究  83-90
  6.1 前言  83
  6.2 干扰的形成分析  83-84
    6.2.1 机车状态监测系统中主要的干扰类型  83
    6.2.2 噪声的耦合方式  83-84
  6.3 硬件抗干扰措施  84-86
    6.3.1 屏蔽措施  84
    6.3.2 接地措施  84-86
    6.3.3 传输通道抗干扰措施  86
    6.3.4 印刷电路板与电路的抗干扰措施  86
  6.4 软件抗干扰措施  86-90
    6.4.1 “看门狗”技术  87
    6.4.2 数字滤波技术  87-90
结论  90-92
致谢  92-93
参考文献  93-96
附录1: 系统电路图  96-98
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  98

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