馮笑,，李西安

　?。ㄠ嵵蓁F路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052）

　　摘要：為了避免因機(jī)車軸溫隱患造成行車事故,，設(shè)計(jì)了一種基于LabVIEW的機(jī)車軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng),。本系統(tǒng)通過(guò)LabVIEW上位機(jī)對(duì)機(jī)車軸溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了車載與地面系統(tǒng)的雙重監(jiān)測(cè)任務(wù),。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性,，該系統(tǒng)具有操作界面直觀、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析高效等特點(diǎn),。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)車軸溫,；LabVIEW,；單總線；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

0引言

　　圖1機(jī)車軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖機(jī)車車輛在運(yùn)行過(guò)程中,，由于軸承與車軸間相互摩擦而發(fā)熱容易引起熱軸,、燃軸，甚至造成切軸的行車事故,，嚴(yán)重影響了鐵路交通運(yùn)輸?shù)陌踩?］,。及時(shí)、可靠,、準(zhǔn)確地對(duì)機(jī)車軸溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)及報(bào)警,，對(duì)確保列車安全運(yùn)行具有重大意義。

　　傳統(tǒng)的軸溫檢測(cè)裝置采用紅外線探測(cè)原理,，利用車輛運(yùn)行中發(fā)熱軸箱發(fā)射紅外線的強(qiáng)弱來(lái)早期發(fā)現(xiàn)熱軸故障,，減輕了過(guò)去使用人工手摸辦法的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度與可靠性,。但是由于傳感器的非線性校正和溫度補(bǔ)償因素,，使得檢測(cè)數(shù)據(jù)的離散性大、線性度差［2］,。隨著信息化技術(shù)不斷發(fā)展,，伴隨著鐵路列車提速，通過(guò)車載軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng),，利用數(shù)字溫度傳感器對(duì)機(jī)車軸承溫度信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),，在PC上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)集中監(jiān)測(cè)、分析及記錄等,，對(duì)于確保安全運(yùn)行及軸溫?cái)?shù)據(jù)分析都顯得尤為重要,。然而，目前的監(jiān)測(cè)軟件多采用Visual Basic,、Visual C++等語(yǔ)言環(huán)境開(kāi)發(fā),，編程較為復(fù)雜且操作不便，同時(shí)大量數(shù)據(jù)通過(guò)IC卡轉(zhuǎn)存,，不利于進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與記錄,。

　　LabVIEW作為一種圖形化的編程語(yǔ)言，具有設(shè)計(jì)界面友好,、靈活及便于操作等優(yōu)點(diǎn),，在數(shù)據(jù)采集與分析、虛擬儀器,、信號(hào)處理及儀器控制方面具有廣泛應(yīng)用［3-4］,。本文在單總線機(jī)車軸溫監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于LabVIEW的機(jī)車軸溫的上位機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),。

1機(jī)車軸溫監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)

　　機(jī)車軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括車載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和地面監(jiān)測(cè)中心兩部分,，其中車載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由溫度傳感器,、單總線、單片機(jī)控制系統(tǒng)等組成［5］,。車載軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)單總線的連接方式,，在機(jī)車軸箱、電機(jī),、抱軸等部件掛接數(shù)字溫度傳感器DS18B20，然后由系統(tǒng)微處理器控制實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)采集,、硬件報(bào)警,、數(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)及傳輸?shù)裙δ埽?-7］,。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括下位機(jī)與上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)兩部分,。系統(tǒng)工作過(guò)程如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)通過(guò)單總線網(wǎng)絡(luò)控制DS18B20實(shí)現(xiàn)軸溫實(shí)時(shí)采集、顯示及報(bào)警,，然后通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)再由串口方式與PC通信,，在上位機(jī)上管理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?！?/p>

　　2.1下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法和C語(yǔ)言編程,，結(jié)構(gòu)化編程使得程序清晰易懂，便于進(jìn)行系統(tǒng)功能的進(jìn)一步擴(kuò)展,。系統(tǒng)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)總體流程圖如圖2所示,。其中溫度采集子程序的工作流程采用巡回檢測(cè)方法，完成對(duì)每個(gè)DS18B20傳感器溫度循環(huán)采集,。溫度采集主要步驟包括：初始化DS18B20,；搜索DS18B20；匹配DS18B20,；發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令,；讀取溫度值［8］。

　　2.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

　　上位機(jī)采用LabVIEW圖形化編程語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)程序,，所編寫(xiě)的程序代碼簡(jiǎn)單,，而且前面板的操作界面美觀，易于使用,。本系統(tǒng)以7 路溫度數(shù)據(jù)采集為例進(jìn)行上位機(jī)軟件設(shè)計(jì),，該軟件程序主要包括串口測(cè)量程序、溫度報(bào)警程序,、數(shù)據(jù)顯示與處理部分等,。在LabVIEW 2013進(jìn)行上位機(jī)程序設(shè)計(jì)的用戶界面如圖3所示?！?/p>

　?。?）串口測(cè)量程序

　　機(jī)車軸溫?cái)?shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送至PC上,，經(jīng)過(guò)LabVIEW串口測(cè)量程序讀取后實(shí)時(shí)顯示在前面板中。圖4所示的串口測(cè)量程序,，主要包括VISA打開(kāi)函數(shù),、VISA讀取函數(shù)及關(guān)閉函數(shù)。VISA是一種用來(lái)與各種儀器總線進(jìn)行通信的高級(jí)應(yīng)用編程接口,，包含于LabVIEW軟件所具有的一套VISA庫(kù)函數(shù),，用于支持串口通信。利用VISA配置串口屬性用于初始化串口,，設(shè)置VISA資源名稱,、波特率、數(shù)據(jù)位,、奇偶校驗(yàn)位及停止位等,。只有所配置串口的參數(shù)與計(jì)算機(jī)串口的參數(shù)設(shè)置保持一致，串口測(cè)量程序才能正確接收溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),。

　?。?）溫度報(bào)警程序

　　首先通過(guò)溫度數(shù)據(jù)通過(guò)十進(jìn)制數(shù)字字符串至數(shù)值轉(zhuǎn)換函數(shù)將字符串中數(shù)字字符轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制整數(shù)，然后與超溫報(bào)警所要求的機(jī)車軸位溫度90℃進(jìn)行比較,，大于90℃就會(huì)聲光報(bào)警,。將轉(zhuǎn)換完的值與前一次測(cè)量的溫度值作比較，大于溫升報(bào)警值12.7℃即進(jìn)行聲光報(bào)警,。

　?。?）數(shù)據(jù)顯示與處理部分

　　圖5所示為數(shù)據(jù)顯示與處理部分程序段，數(shù)據(jù)顯示部分包括顯示數(shù)值,、控件數(shù)值及溫度實(shí)時(shí)變化曲線,，數(shù)據(jù)處理部分主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)表格的創(chuàng)建與存儲(chǔ)功能，便于進(jìn)行軸溫?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析,。

3系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

　　在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中模擬真實(shí)列車運(yùn)行過(guò)程中的軸溫監(jiān)測(cè)情況來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試,，通過(guò)上位機(jī)軟件觀察列車某一軸位6個(gè)軸號(hào)連續(xù)6個(gè)小時(shí)的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并保存到Excel文件中,。選定測(cè)試日期2015年8月21日,，設(shè)定軸承的軸位為1，軸號(hào)為1,、2,、3、4,、5,、6，表1所示為系統(tǒng)測(cè)試的部分溫度數(shù)據(jù)記錄信息表,。

　　表1表明,，系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)符合誤差要求,。測(cè)試過(guò)程未見(jiàn)異常情況發(fā)生，監(jiān)測(cè)結(jié)果直接通過(guò)LabVIEW上位機(jī)前面板即可讀取,，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)軸溫信息與超溫,、溫升報(bào)警信息，同時(shí)自動(dòng)生成Excel數(shù)據(jù)記錄表格,，便于數(shù)據(jù)篩選,、保存與分析。

4結(jié)論

　　本文以單總線數(shù)字式機(jī)車軸溫監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)為基礎(chǔ),，設(shè)計(jì)了基于LabVIEW的機(jī)車軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng),。通過(guò)上位機(jī)系統(tǒng)對(duì)機(jī)車軸溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警，具有開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單,、操作界面直觀,、數(shù)據(jù)處理,、存儲(chǔ)與分析高效便捷等優(yōu)點(diǎn),，有效地保證了機(jī)車軸溫的車載與地面的雙重監(jiān)測(cè)任務(wù)，對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患事故,、確保列車安全運(yùn)行具有重要意義,。

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