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类型在线功率检测技术在屏蔽门百万次测试系统中的应用.pdf

  • 上传人:first2
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  • 上传时间:2021-09-07
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    在线 功率 检测 技术 屏蔽门 百万 测试 系统 中的 应用
    资源描述:
    收稿日期:20170401 摘要:在屏蔽门系统样机百万次测试过程中,测试周期约为410个月,不间断测试运行,需要花费较大的人力和物力,利用 了在线检测技术,使用采集功率芯片,通过无线WiFi模块,将数据发送到网络服务器。通过功率数据分析,判断出系统摩擦 力变化值,方便用户实时监测屏蔽门系统运行状态,方便了测试,节省了人力和物力。 关键词:在线检测;功率检测;屏蔽门系统;百万测试;系统集成 中图分类号:TP274文献标识码:A文章编号:10099492 ( 2017 ) 10004004 Application of On-Line Power Detection Technology for the Platform Screen Door System of the Million Times Test HU Yang-chao,SHAO Gang (The 713thResearch Institute of China Shipbuilding Industry Corporation, Zhengzhou 450052,China) Abstract:In the million times testing process of platform screen door system, the testing cycle is about four to ten months of uninterrupted test run, will take more manpower and materials.The paper has applied the on-line power detection technology, used a IC of the power detection, with the wireless module in order to send the data to Web server. Based on the analysis of power detection, judged the changes of friction force, which is convenient for monitoring the running state,and convenient for testing and saves manpower and material resources. Key words:on-line detection;power detection;platform screen door system;million testingsystem integration 在线功率检测技术在屏蔽门百万次测试系统中的应用 胡扬超,邵刚 (中国船舶重工集团公司 第七一三研究所, 河南郑州450052) DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2017. 10. 011 0引言 屏蔽门系统是城市轨道交通系统的重要组成 部分,它隔离了轨行区和候车区,不但减少了系 统内外空气和能量的交换,而且提升了乘客的侯 车的舒适感和安全度。 在屏蔽门系统使用前,会对其样机做一次百 万次测试试验。试验时,样机不间断开关门,正 常情况下,测试时间跨度约达4个月。测试过程 中,其滑动摩擦力是重要的测试指标,若人工去 监测,不但提升了人工的劳动强度,而且操作不 当会造成样机停机、测试中止。因此本系统提出 一种在线监测方案,利用摩擦力与功率成正比的 关系,根据监测功率的变化,判断出摩擦力的变 化,有效提升了测量效率,节省了人力。 1方案总体设计 本系统主要由客户端、网络服务器、无线路 由器、在线采集器等四部分组成。在线采集器主 要采集现场测量的有功功率、电压、电流、温湿 度等数据,并通过自身携带的WiFi模块接入网 络,使用TCP/IP协议,将数据发送、存储到网络 服务器中;客户端通过访问服务器,查询到实时 数据、历史数据,从而实现对现场设备的环境及 耗电监测,为分析百万次测试结果提供数据支撑。 图1方案总体设计图 机电工程技术2017年第46卷第10期测控技术 40 万方数据 2方案硬件设计 系统主要设计的硬件是在线采集器。此硬件 主要采集现场自然环境的温湿度、系统电功率, 通过WiFi模块将数据传送入网络中。因此根据功 能和设计需要,可将采集器分为如下几个模块: MCU单元、无线通讯、功率采集和温湿度采集模 块等五部分。 2.1 MCU单元 MCU单元属采集器的核心部件,由电源、最 小系统、串口及存储芯片组成。系统由AC220V 供电,采集器中,采用成熟的AC220V转DC5V模 块 将 市 电 转 为 DC5V, 通 过 AMS1117-3.3V 将 DC5V电源转换为DC3.3V为最小系统供电。 最小系统采用STM32F103C8T6为核心芯片, 此芯片最高工作频率可达 72 MHz,拥有如 SPI、 I2C、CAN、USART等丰富的片上资源1,因此简 化了芯片外围电路的设计,降低了设计成本,提 升了设计效率。设计完成的电路图如图2所示。 串口电路是 MCU 单元连接无线通讯模块的 “桥梁” ,由于选用的无线模块支持 TTL 电平通 讯,因此只需将STM32芯片的TX、RX与无线模 块的RX、TX交叉连接即可完成通讯。 存储电路主要存储采集器内部的必需参数, 数据量较小,采用AT24C04即可满足要求,采用 通用的I2C总线实现数据读取。 2.3无线通讯模块设计 无线通讯模块采用目前市场成熟产品MT7681 集成模块。MT7681是一款高度集成的WiFi的片 上系统的单芯片,支持 IEEE802.11b/g/n 单数据 流,提供 GPIO 和 PWM 智能控制,以及 UART, SPI,和设备通信的I2C接口2。此芯片由联发科 公司出产,信号优良,性能稳定。模块采用3.3 V 供电,此系统下使用该模块的STA模式,内置了 TCP协议,初始化接入网络后,由MCU单元根据 需要通过它访问远端IP和端口。 2.4功率采集模块设计 功率采集模块采用HLW8012为计量芯片,该 芯片满足 50/60 Hz IEC687/1036 标准的准确度要 求,在 10001 的范围内精度可达0.2,采用 5 V供电3。 如 图 3 所 示 , 在 HLW8012 的 1 脚电源端, 并联两个小电容,用来滤 除电网中的高频及低频噪 音;电流信号经过锰铜电 阻 ( 规 格 选 用 0.002R, 15A)采样后,接入2脚和 3脚;电压信号接入电阻网络后接入到4脚,为保 证足够的耐压,此处电阻网络采用直插式电阻或 0805封装以上电阻;6脚CF、7脚CF1和8脚SEL 图3功率采集模块 图2外围电路图 胡扬超等:在线功率检测技术在屏蔽门百万次测试系统中的应用测控技术 41 万方数据 经过光耦接入到MCU中,通过计算CF和CF1的 脉冲周期来计算功率、电压有效值和电流有效值 的大小。 另外,由于此模块中的市电火线与直流电的 GND短接,而且DC5V与MCU单元也相连,为提 高系统可靠性,加入5 V隔离电源。减少市电的 干扰。相应的,对采集的信号加入光耦隔离。如 图4所示。 2.5温湿度采集模块设计 温湿度模块采用较为常见的DHT11。此芯片 电路较为常见4。根据其串行数据线,可直接读出 温湿度的大小。 3软件方案设计 3.1软件设计架构 软件设计包括 硬件电路中芯片程 序和服务器端应用 程序两部分组成。 其中硬件芯片程序 内部流程图如图5所 示。 屏蔽门样机系 统 与 采 集 器 连 接 后,采集器采用防 潜动算法,当输入 信号的功率值大于 内部信号的噪声值 时,计量芯片就开 始计量使用;此时 开始采集温湿度信 号 , 并 通 过 无 线 WiFi将数据传输进入服务器;随后进入下一个采 集循环。 服务器端应用程序使用C语言编程,主要 作用是建立TCP服务器端,将收到的数据存储到 数据库中,同时将数据以友好的界面显示出来, 另外软件具备系统分析功能,可以对屏蔽门样机 开关一次过程中进行功率和环境分析,通过功率 变化研判出系统滑动门门体摩擦力变化。 3.2软件主界面设计 如图6所示,主界面显示了电压、电流、有 功功率、无功功率及环境温湿度等参数,其中电 压、电流、功率等值转换在下位机STM32芯片中 完成,传输到服务器中的数据即为真实数据。为 便于系统观察、对比和分析,曲线显示时,运用 多Y坐标方式5,将电压、电流、功率及温湿度放 在同一曲线图中。 3.3数据分析功能 数据分析主要分析屏蔽门开关门过程中的功 率的尖峰值和平均值。可以根据这些功率变化推 算出摩擦力的变化。 3.4数据参数标定及存储 在计量功率前,需对测得数据进行标定,可 对功率曲线进行微分分解,多次标定,使数据精 确度更高。 数据库使用 SQLite,它实现了自给自足的、 无服务器的、零配置的、事务性的 SQL 数据库引 擎。SQLite 是在世界上最广泛部署的 SQL 数据库 引擎,SQLite 源代码不受版权限制6。 图4信号隔离电路 图5软件主流程图 图6主界面图 机电工程技术2017年第46卷第10期测控技术 42 万方数据 4结论 行人检测是机场围界安防的一个重要也是基 本的任务。尽管在国内外不断有新技术用于这一 领域,但漏检和误报情况经常发生。本论文以红 外摄像技术为背景,提出了采集机场围界行人图 像的检测技术。主要结论如下: (1)被动式红外检测技术简单易行,适用于 机场围界入侵的监控检测。 (2)采用高斯滤波图像预处理及图像二值化 分割能够较好地对机场围界入侵进行识别。 (3)采用图像和音频双提示功能,能够确保 一旦有红外入侵,监控人员都能及时获取准确信 息。 (4)对所设计的软硬件系统进行实际测试结 果表明,该系统能够有效完成行人窗口、行人位 置的跟踪确定和音频报警,提高了监控人员掌握 现场情况的及时性和准确性。 参考文献: 1于淼. 激光扫描成像系统研究D. 北京:北京邮电 大学,2014. 2蔺素珍. 双色中波红外图像差异特征分析及融合方法 研究D. 太原:中北大学,2012. 3林栩凌,阮宁娟,周峰. 太赫兹技术空间应用研究探 讨J. 航天返回与遥感,2012(01) :75-80 . 4 Besbes, B. Intelligent Vehicles Symposium(IV) M. Miron,A. 2012 IEEE Digital Object Identifier: 10.1109/IVS.2012.6232227,2012:1120-1125. 5刘红雨. 基于红外视频的行人检测D. 沈阳:沈阳 工业大学,2012. 6王林泓. 热释电红外信号特征分析及人体识别方法研 究D. 重庆:重庆大学,2010. 7 李江,王勇诚. 机载红外探测系统的发展新思路 J. 激光与红外,2013(07) :794-798. 8 孙继刚. 序列图像红外小目标检测与跟踪算法研究 D. 长春:中国科学院研究生院(长春光学精密机 械与物理研究所) ,2014. 9汤达,牛照东,王丁禾,等. 光学图像高斯平滑滤波 的 DSP 优 化 J. 激 光 与 红 外 , 2013 (12): 1411-1415. 10韩现伟. 大幅面可见光遥感图像典型目标识别关键技 术研究D. 哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013. 11吕静. 基于红外图像的行人检测算法的研究D. 成 都:电子科技大学,2015. 12 唐清. 阈值分割及红外图像行人检测研究 D. 广 州:华南理工大学,2010. 13 Maria Akther,Md. Kaiser Ahmed,Md. Zahid Hasan. Detection of Vehicles Number Plate at Nighttime using Iterative Threshold Segmentation(ITS)Algorithm J. Internati
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