虚拟仪器在铁路货车超偏载监测系统中的应用
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LORDING AND REINFORCEMENT | 装载加固文章编号:1004-2024(2021)01-0043-06 中图分类号:U298.3 文献标识码:A DOI :10.16669/ki.issn.1004-2024.2021.01.08目前国内外现有的铁路货运计量安全检测装置,如轨道衡、超偏载仪等对现场实际安装标准要求较高,其中钢轨、轨枕、线路长度、线路坡度、地基承受力、货车通过速度等都有着严格的要求,安装标准与造价较高,导致小型货运站场及铁路专用线难以安装此类设备,从而使铁路运输存在超偏载检测盲点,造成一定的安全隐患。
因此,中国铁路哈尔滨局集团有限公司(以下简称“哈尔滨局集团公司”)设计研发超偏载检测安全预警装置,可以有效解决各个装车站散装货物超偏载安全检测问题,确保货物运输安全。
1 铁路超偏载检测装置现状1.1 现状分析哈尔滨局集团公司现有货运计量安全检测装置123台,其中轨道衡91台,超偏载检测装置32台,分布在16个站段78个装车站。
哈尔滨局集团公司管辖范围内有货运站252个,其中散装货物装车站有226个。
为了强化设备维修质量,确保设备的运用稳定,哈尔滨局集团公司完成管内所有联网货运计量安全检测设备车站级服务器上移至哈尔滨局集团公司信息所机房进行统一管理,杜绝因货运计量安全检测设备车站服务器故障导致数据无法上传问题。
2020年,哈尔滨局集团公司更新、改造、大修货运计量安全检测设备。
新建东佳木斯、宾西、牡丹江(2台)超偏载检测装置4台,新建龙镇、牙克石、尚志轨道衡3台;更新滨江超偏载检测装置1台,更新煤田轨哈尔滨局集团公司超偏载检测安全 预警装置设计与应用对策赵全赏(中国铁路哈尔滨局集团有限公司 货运部,黑龙江 哈尔滨 150006)摘 要:为有效落实国铁集团科技保安全工作方针,提升哈尔滨局集团公司各个装车站散装货物超偏载安全检测能力,阐述哈尔滨局集团公司铁路超偏载检测装置现状,针对存在的安装位置不合理、环境影响较为突出、设备管理质量偏低等问题,分析超偏载检测安全预警装置组成及检测流程,设计测重信号处理、智能校准、报警功能3个模块,实现对散装货物装载状况进行实时量化监控。
电力系统2020.11 电力系统装备丨41Electric System2020年第11期2020 No.11电力系统装备Electric Power System Equipment修问题。
最重要的是无线数据传输技术能够快速、稳定地传输信号,并且传输的信号不易受到干扰。
参考文献[1] 孙瑾.无线数据传输技术在斗轮机控制中的应用[J].化工管理,2017(03):91,93.[2] 张斌超.无线通信在斗轮机的应用[J].中国新技术新产品,2016(07):37-38.[3] 陆芳.斗轮机联锁无线控制系统方案研究[J].电子技术与软件工程,2015(23):38.[4] 王志勇.无线蓝牙通讯在火电厂斗轮机上的应用[J].科技创新导报,2013(28):244-245.[5] 赵磊.基于无线通讯的斗轮机联锁控制[J].机械工程与自动化,2013(04):168-170.动车组金属氧化物避雷器MOA 主要由硅橡胶复合外套、芯体、接线端子、法兰等材料构成。
芯体内装有优异伏安特性的氧化锌电阻片,避雷器外套采用憎水性强的硅橡胶制成,能够保护从接触网发生的雷电涌或电路开闭引起的过电压对车辆变压器等设备绝缘的影响,具有自动恢复功能[1]。
本文在分析了国内外对于金属氧化物避雷器绝缘性能在线监测技术的现状之后,选择使用谐波分析法作为金属氧化物避雷器绝缘在线监测的总体原理,主要任务是从既有阻性电流又有容性电流的总泄漏电流中,将微弱的阻性电流分离出来,根据原理性质特点设计一种虚拟仪器技术作为本次设计的形式基础,并使用LabVIEW 开发软件实现虚拟仪器预定功能,两者结合而成的一种金属氧化物避雷器绝缘在线监测系统。
该在线监测系统的功能实现原理是利用PC 计算机软件技术,将来自于金属物避雷器的阻性泄漏电流的基波分量及3次谐波分量通过滤波作用分离出来,再依据以往的历史记录和理论支持,分析处理二者之间的比例关系,从而进一步判断出引起金属氧化物避雷器绝缘性能下降的原因,是金属氧化物避雷器阀片发生老化还是受潮,从而实现对金属氧化物避雷器运行状况和绝缘情况的监测与分析。
铁道货车超偏载检测装置停电报警器的开发与应用铁道货车超偏载检测装置停电报警器是一种新型的物联网设备,很好地解决了铁道货车超偏载时的安全问题。
本文将在以下几个方面展开对该设备的介绍和分析:设备的开发和功能原理、应用场景、操作方式及其优缺点。
一、设备的开发和功能原理超偏载检测装置停电报警器的基本构成是以物联网为核心的检测系统。
该系统由传感器、数据采集单元、通信模块和报警器四部分组成,传感器负责实时测量货车的载重和车身倾斜角度,数据采集单元将数据进行处理和分析,并通过通信模块将数据传输到云平台或监控中心进行远程监测。
同时,一旦货车超偏载,停电报警器就会即时报警,提醒驾驶员或监控人员及时处理。
设备的功能原理主要包括三个方面:1.实时监测:通过传感器实时测量器的载重和车身倾斜角度,确保铁路货车在运输过程中保持安全稳定状态。
2.数据分析:通过数据采集单元对传感器采集的数据进行处理,实现数据的分析和异常预警等功能。
3.报警提示:当铁道货车超偏载时,停电报警器会马上发出警报,提醒驾驶员及时采取措施,从而保障铁道运输的安全。
二、应用场景超偏载检测装置停电报警器能够应用于多种场景中,主要包括以下几个方面:1.铁路班列:对于长距离铁路货车班列,安装超偏载检测装置停电报警器可以有效检测车身重量,避免超载和偏载现象的发生,保障货车稳定运行。
2.城市物流:在城市物流运输过程中,由于道路相对狭窄,超偏载问题更加突出,这时借助超偏载检测装置停电报警器就可以有效预防超载现象的发生,维护公众交通与安全。
3.重货物运输:在重型货车运输过程中,往往要经过陡坡等复杂地形,这时超偏载检测装置停电报警器就能及时警示运输司机,保护车载货物的安全。
三、操作方式超偏载检测装置停电报警器的操作方式较为简单,主要包括以下几个步骤:1.安装设备:将传感器、数据采集单元、通信模块和报警器等设备安装到货车上。
2.启动设备:当运营企业需要使用货车时,可以通过智能终端或电脑远程启动设备。
重载货运列车超偏载状态监测系统的设计及试验分析
王猛;张扬
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2024()9
【摘要】本文设计了适用于重载货运列车的超偏载状态监测系统,并进行了实车试验。
该系统的硬件部分由PC104微处理器、TC35i无线GSM模块、液晶显示屏以及12 V电源等组成;软件系统分为数据采集、数据库管理、人机交互和超偏载判别4个模块。
选择一辆煤炭运输专用列车,在车厢底部对称安装4个位移传感器,利用GSM模块将采集到的位移数据输送至上位监控系统,将数据处理后转化为载重数据,实现对车厢超偏载状态的监测与预警。
使用EMD法提取趋势项计算得到的载重值接近于实际值,满足监测精度要求。
【总页数】4页(P51-54)
【作者】王猛;张扬
【作者单位】中国铁路济南局集团有限公司计量所
【正文语种】中文
【中图分类】U296;U294.17
【相关文献】
1.货运列车超偏载监测系统的研究
2.重载铁路车辆超偏载状态监测系统研究
3.铁路货运计量安全监测系统超偏载报警车信息处理分析
4.货物列车动态称重(超偏载监测)系统
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非接触式铁路货运车辆超偏载检测系统研究谭覃;高广军;张亚妮;陈功【摘要】针对现有铁路货运装载站存在的装货效率低,过程反复的问题,提出一种新型铁路货运车辆无线动态称重系统的设计方法,即在被测车辆底部非共线的4个点上垂直于轨面安装测距传感器,得到各测点投射到钢轨表面的位移量,从而得到车辆的超偏载信息.并设计出一种货运车辆超偏载检测装置.详细介绍车辆超偏载检测原理,系统的硬软件设计以及样机模型功能检验.研究结果表明:本系统稳定、测量精度较高、可拓展性强,可实时监测装载的超偏载状态,可达到预期效果.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2019(016)004【总页数】8页(P1081-1088)【关键词】超偏载检测;测量;ARM;嵌入式;Zigbee【作者】谭覃;高广军;张亚妮;陈功【作者单位】中南大学交通运输工程学院,轨道交通安全教育部重点实验室,湖南长沙 410075;中南大学交通运输工程学院,轨道交通安全教育部重点实验室,湖南长沙 410075;中南大学交通运输工程学院,轨道交通安全教育部重点实验室,湖南长沙 410075;中南大学交通运输工程学院,轨道交通安全教育部重点实验室,湖南长沙 410075【正文语种】中文【中图分类】U270装车作业系统的效率高低是衡量铁路货物运输组织效率的重要标准之一。
目前,我国许多货运站场的装载作业还停留在人工控制的阶段,装车过程无法定量,人工控制极易造成装车过多或装车不足的现象[1]。
若装车过量,就会威胁到铁路货运的行车安全;如果装车不足,又会造成运输效益低,运输成本上升[2]。
因此,货运车辆装载过程超偏载检测研究具有重要意义。
国内外学者在货运车辆超偏载检测方面做出了大量的研究,其中,轨道衡目前在车辆装载计量中应用最为广泛。
轨道衡技术在1954年即应用在国内的列车装载计量中[3],当时的轨道衡主要是机械静态轨道衡,检测时间长,且只能测量车辆是否超重,不能检测车辆的超偏载状况。
科技资讯2016 NO.20SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION信 息 技 术12科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION煤炭资源作为一种对国家工业以及社会发展起着十分重要作用的不可再生资源,在如今新的市场形势下,国内外煤炭市场竞争十分激烈,在此情况下,煤炭资源的开挖与使用更应该在合理的监控下进行,由此最大可能保护煤炭资源。
该文所设计的系统正是以此为目标,将视频监控系统安放在抑尘站,实时监察进入国铁线路的货车。
系统通过高速摄像头提取货车的图像,由此精准、迅速识别。
该系统可在无人看守的情况下自主运行,通过计算机先进的数据分析与处理能力,视频识别技术采用模式识别、计算机视觉和图像处理等一些技术,获取并对视频进行分析,由此获得其中的重要数据信息,为高效地帮助工作人员对突发情况进行处置,尽可能减少漏报和误报的情况出现。
1 系统总体结构货车出现偏载偏重的问题多数是由所装载的货物没有依照原计划的装载方式进行,使货物在货车车厢的分布不均,货车失去平衡所导致的。
此类问题轻者会损坏货车配件,重者会导致货车出现切轴、脱轨乃至颠覆等严重事故。
铁路运输亟需一套可靠稳定的偏载偏重检测系统。
保证货车的稳定安全运输。
该系统以高速摄像和红外感应技术为基本原理,其中包含偏载偏重测量模块、偏载偏重报警模块、传输模块等几类功能模块。
该文所述系统的结构功能图如图1所示。
2 关键技术该系统拥有以下几个技术特点。
2.1 对列车偏载偏重进行动态监控货物运输安全的前提就是列车没有出现偏载偏重情况。
该系统基于对视频摄像机应用理论的分析,利用多台视频摄像机,将其分布到火车的左中右位置,获取实时有效的货车货物图像,将其投放到显示屏上,再利用图像及计算机的数据处理功能获取例如货物高度等重要信息。
2.2 利用冗余主动激光探测器系统检测设备持续检测触发和光源设计的科学合理,对货车货物的偏载偏重情况及状态同时监测,行驶的货车不同方面的图像同时监测,取样图像可依据实际情况实现对各个参数的调整。
虚拟仪器在铁路货车超偏载监测系统中的应用摘要:铁路货车超偏载一直是影响运输安全的重要问题,然而货车超偏载检测装置(动态轨道衡、大型超偏载)因工程造价高、施工周期长等原因无法大面积使用。
针对于这种情况,我们提出一种结构简单、稳定可靠的解决方案,即采用压力传感器和虚拟仪器实时记录铁轨承重信号,通过合理分析压力信号,对发生的超偏载现象进行记录,并通过网络实现多种方式的管理和报警。
关键词:虚拟仪器,货车超偏载,数字信号处理Abstract: The exceed unbalance loading of railroad wagon is always the important problem influencing the transportation safety. However, because of the high cost, long construction cycle, the detection device (dynamic wagon balance, heavy exceed unbalance loading) is not used in large scale. Based on the condition, we put forward a simple structured, stable and reliable solution, which applys the pressure sensor and virtual instrument to real-timely record tracks bearing signals, through reasonable pressure signal analysis to record exceed unbalance loading phenomenon and realize various management and alarm through the network.Keywords: virtual instrument; exceed unbalance loading of wagon; digital signal processing中图分类号: U29 文献标识码:A文章编号:概述问题的提出随着我国铁路运输事业的快速发展,尤其是近年来铁路大幅度的提速后,货车装载状态监测系统的研究在铁路运输中的作用越来越重要。
轨道衡、超偏载仪设备在港口铁路中的设置与应用发布时间:2021-12-24T12:39:42.447Z 来源:《中国科技人才》2021年第24期作者:王超[导读] 近年来,随着广州港股份有限公司铁路分公司货运量逐年增加和铁路货运大面积提速,为确保货物运输安全,货运铁路装车要求随之提高。
为适应新形势的发展,广州港股份有限公司铁路分公司有必要在其专用线上设置轨道衡、超偏载仪设备。
王超广州港股份有限公司铁路分公司 510730摘要:近年来,随着广州港股份有限公司铁路分公司货运量逐年增加和铁路货运大面积提速,为确保货物运输安全,货运铁路装车要求随之提高。
为适应新形势的发展,广州港股份有限公司铁路分公司有必要在其专用线上设置轨道衡、超偏载仪设备。
关键词:港口铁路;轨道衡;超偏载仪;设置;应用一、引言随着国内能源、原材料大宗散货需求的快速增长,以及广州港积极拓展腹地货源,发展“无水港”战略,改进铁路运输作业方式,给铁路分公司铁路运输业务带来历史性的机遇。
但是铁路分公司下属的生产设备已经不能满足目前铁路运量增长和安全形势的需要。
一是港口装运的货物发生超偏载问题较多,严重影响了铁路运输的安全;二是港口装运的车辆出于安全考虑,需在下元站进行检测,安全后再制票承运,一旦出现问题,只能在下元站翻勾或整列退港,严重影响铁路运输效率。
同时,根据广铁集团《关于发布《广铁(集团)公司货运计量安全检测设备运用管理实施办法(试行)的通知》》(广货发[2010]227号)文件第七条规定:“年运量在30万吨以上的铁路专用线(专用铁路),必须配备轨道衡(含超偏仪)和货车装载视频监控系统。
”设置轨道衡和超偏载势在必行。
二、广州港港外铁路既有状况广州港港外铁路现有新沙、新港和墩美三个车站。
其中新港港区港外铁路正线全长7.232km,站内有到发线6条(含正线),共有曲线9处,计长2.586km,占线路总长35.8%,最大坡度12‰,坡度大于8‰坡段共计9处,计长3.761km。
高速轨道交通安全检测系统的虚拟现实技术应用虚拟现实技术(Virtual Reality, VR)近年来在各个领域的应用越来越广泛,其中之一就是在高速轨道交通安全检测系统中的应用。
虚拟现实技术为高速轨道交通安全检测系统带来了许多优势,包括提升效率、降低成本和提供更真实的训练环境。
本文将详细探讨虚拟现实技术在高速轨道交通安全检测系统中的应用。
首先,虚拟现实技术可用于高速轨道交通安全检测系统的训练模拟。
传统上,高速轨道交通安全检测系统的培训通常是通过实地操作进行的,这不仅耗时费力,而且成本高昂。
通过将虚拟现实技术引入训练过程中,检测人员可以在虚拟环境中模拟各种高速轨道交通安全检测场景,包括车辆违规行为、设备故障等。
通过虚拟现实技术,人们可以在没有实际风险的情况下进行反复训练,提高了培训效果的同时降低了培训成本。
其次,虚拟现实技术能够提供更真实的感知体验。
在高速轨道交通安全检测系统中,检测人员需要对各类设备进行检查,此时准确的感知体验是非常重要的。
虚拟现实技术可以通过头戴显示器、手柄等装置提供逼真的视觉、听觉和触觉体验,让用户仿佛置身于真实的情境之中。
检测人员可以在虚拟环境中观察各类设备的工作状态、发现可能存在的问题,并采取相应的措施,提高了检测的准确性和效率。
另外,虚拟现实技术还能够帮助提前发现潜在的安全风险。
通过虚拟现实技术,可以模拟各种紧急情况,如设备故障、车辆事故等。
检测人员可以在虚拟环境中迅速应对并解决这些紧急情况,培养了他们的应急反应能力。
同时,虚拟现实技术还可以记录下检测人员在应对紧急情况时的表现,并进行评估和分析,从而帮助他们改进工作方法,提高安全检测的效果。
此外,虚拟现实技术还可以提供多样化的数据分析功能,进一步改善高速轨道交通安全检测系统。
通过虚拟环境可以模拟各类交通场景,可以进行大量的数据记录和分析。
这些数据可以用于评估交通设施的安全性,发现系统中存在的问题,并寻求解决方案。
虚拟现实技术还可以将数据进行可视化,利用虚拟现实技术的交互性,让用户能够更加直观地理解数据,并做出相应的决策。
虚拟仪器在铁路货车超偏载监测系统中的应用摘要:铁路货车超偏载一直是影响运输安全的重要问题,然而货车超偏载检测装置(动态轨道衡、大型超偏载)因工程造价高、施工周期长等原因无法大面积使用。
针对于这种情况,我们提出一种结构简单、稳定可靠的解决方案,即采用压力传感器和虚拟仪器实时记录铁轨承重信号,通过合理分析压力信号,对发生的超偏载现象进行记录,并通过网络实现多种方式的管理和报警。
关键词:虚拟仪器,货车超偏载,数字信号处理Abstract: The exceed unbalance loading of railroad wagon is always the important problem influencing the transportation safety. However, because of the high cost, long construction cycle, the detection device (dynamic wagon balance, heavy exceed unbalance loading) is not used in large scale. Based on the condition, we put forward a simple structured, stable and reliable solution, which applys the pressure sensor and virtual instrument to real-timely record tracks bearing signals, through reasonable pressure signal analysis to record exceed unbalance loading phenomenon and realize various management and alarm through the network.Keywords: virtual instrument; exceed unbalance loading of wagon; digital signal processing中图分类号: U29 文献标识码:A文章编号:概述问题的提出随着我国铁路运输事业的快速发展,尤其是近年来铁路大幅度的提速后,货车装载状态监测系统的研究在铁路运输中的作用越来越重要。
超偏载的检测设备是这一系统研究中的重要内容。
长期以来,由于客观条件的限制以及经济利益的驱使,铁路货车超载和偏载现象非常严重,造成车辆严重损伤,大大降低使用寿命甚至危及行车安全;由于装车不准或者装载不均匀和运输中货物移位等原因,铁路不规范装载现象时有发生。
货物的欠载使得列车的实际牵引能力发挥不足,使得已经很紧张的铁路运能更显紧张;而超载、偏载对列车本身的技术状态和列车的运输安全都是一种直接的威胁,如果列车长期处于此种运行情况下,列车的车轮和车轴受力不均匀,长期处于疲劳状况,断轴、爬轨和列车的颠覆等事故就会发生。
因此,设计出一种适用于大面积推广、简易可靠的超偏载检测设备,对于改变这种状况有很大的帮助,不仅可以收到很大的经济效益,而且可尽量避免由于货车超偏载带来一系列交通事故。
为此,我们展开深入研究并引入虚拟仪器加快系统研制、产品定型过程。
虚拟仪器的使用虚拟仪器是基于计算机的仪器。
计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。
粗略地说这种结合有两种方式,一种是将计算机装入仪器,其典型的例子就是智能化的仪器。
随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小,这类仪器功能也越来越强大,目前已经出现含嵌入式系统的仪器。
另一种方式是将仪器装入计算机。
以通用的计算机硬件及操作系统为依托,实现各种仪器功能。
虚拟仪器主要是指这种方式。
虚拟仪器的主要特点有:尽可能采用了通用的硬件,各种仪器的差异主要是软件。
可充分发挥计算机的能力,有强大的数据处理功能,可以创造出功能更强的仪器。
用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。
第二章系统实现系统组成和原理系统包括铁路货车超偏载检测装置、车号自动识别装置、网络集成及数据传输系统等组成。
其核心是铁路货车超偏载检测装置,由称重轨传感器、承重灰枕、信号调理转换器、车轮磁电感应器、计算机及信号采集装置等组成,现安装在葫芦岛货场铁路专用线路上,能动态检测出运行中的货车各车轮重量信息,并自动对货车装载情况进行判断将数据通过网络传输到车站、路局有关部门,实现实时监控。
系统安装示意图如下:我们的研究目标是将传感器应用于铁路货车地称重领域,既不影响既有线路、不增加工务部门的工作量,又能实现轴计量、转向架计量、整车计量,也就是铁路普通车辆和液态罐车的计量检测。
同时,在检测精度相当于同类设备时造价降至同类设备的五分之一左右。
为此我们将专用灰枕两个和专用称重传感器四个安装于线路上,并在传感器两侧安装磁电感应器实现辅助信号分析。
由于在既有线路钢轨轨底安装称重传感器,不破坏其原有线路状态,而且便维护和施工。
当车辆通过时,称重传感器将车轮的重量转换为模拟信号,再通过放大器和AD采样转换为数字信号送到计算机,计算机中的虚拟仪器软件再根据数据进行处理。
当车辆通过称量区域时,压力传感器和磁电感应器所产生的数据波形如图:软件功能实现传统仪器由信号采集、信号处理和结果表达与仪器控制三部分组成,在传统仪器里,这三部分都是用电子线路来实现的,即:都是采用硬件来实现的。
随着计算机技术的发展,尤其是数字信号处理技术的进步,实现各种信号处理功能的软件算法精度越来越高,速度越来越快,在仪器的信号处理部分,用软件代替硬件成为可能,即:用算法代替电子线路,能够实现传统仪器的信号处理功能。
这样,把传统仪器的后两部分(信号处理、结果表达与仪器控制)由计算机软件来实现,而不再采用硬件(电子线路)来实现,基于这种思想形成的仪器,就叫虚拟仪器。
我们使用的LabVIEW软件具备良好的内存管理机制,多线程的任务管理以及丰富的界面元素,为编程人员提供一个良好的软件平台。
在此平台上为了实现系统的功能,我们同时使用了几个任务:界面显示任务。
数据存储任务。
信号采集任务:数据端口采用中断方式采集模拟信号,并保存到内存缓存中,当缓存满是使用备用缓存,并向分析任务提交数据。
分析任务:当获得数据后,开始分析并计算相关数据(包括:车速、方向、车辆位置、重量等),将结果数据提交界面任务。
软件实施过程中,有一个关键便是如何防止数据的丢失,数据丢失一般是由数据显示与数据采集之间的矛盾引起的,因为Windows是一个多任务、多线程的非实时系统,数据显示、图形显示必然会对要求实时高速数据采集产生一定的时延作用,造成数据丢失、声音的变异和失真,极大影响系统对数据分析的准确性。
为克服这一缺憾,我们采用双缓存数据中断采集的方式,即由板卡采集数据缓存满触发中断,并将其暂存于软件数据缓存池中,当处于非中断时间来处理数据、分析、数据输出和屏幕刷新显示等过程。
这样即保证了信号的完整性,又满足了系统对信号处理的要求。
软件结构图如下:第三章关键技术及实现方式硬件选型研华PCI1742U板卡是一款功能强大的高分辩率多功能PCI总线数据采集卡。
它的采样速率可达1MS/s,16位分辩率,是大部分数据采集应用的理想选择。
PCI-1742U提供16路单端或8路差分的模拟量输入,2路16位D/A模拟输出通道,16位数字量输出通道,以及1个10MHz的16位多功能计数器通道。
在试验过程中,由于参数选择不合适,导致信号不完整,无法获得完整有效的数据。
通过大量试验和调整发现问题出在虚拟仪器的软硬件配合上,由于采样频率设置太高,导致了CPU占用过大、数据存储任务过重、内存泄漏等一系列问题,经过多次试验确定采样频率为20KHz。
信号滤波方法数字滤波器在数字信号处理的各种应用中发挥着十分重要的作用,它是通过抽样数据进行数学运算处理来达到频域滤波的目的。
数学运算通常有两种实现方式,一种是频域法,即利用FFT快速算法对输入信号进行离散傅立叶变换,分析其频谱,然后根据所希望的频率特性进行滤波,再利用傅立叶反变换快速算法恢复出时域信号,这种方法具有较好的频率选择特性和灵活性,并且由于信号频率与所希望的频谱特性是简单的相乘关系,它比计算等价的时域卷积要快的多。
另一种方法是时域法,这种方法是对离散抽样数据做差分数学运算来达到滤波目的。
一般用两种方法来实现数字滤波器:一是采用通用计算机,利用计算机的存储器、运算器和控制器把滤波器所要完成的运算编成程序通过计算机来执行,也就是采用计算机软件来实现;二是设计专用的数字处理硬件。
数字滤波器用硬件实现的基本部件包括延迟器、乘法器和加法器;用软件来实现时,它只是一段线性卷积程序。
在LabVIEW中,只需要调用封装好的数字滤波程序,设置恰当的参数即可。
软件实现的优点是系统函数具有可变性,仅依赖于算法结构,并且易于获得较理想的滤波性能。
我们通过使用不同滤波方法和参数对结果进行综合比较,很快确定了硬件滤波方案,为后期的产品化提供了宝贵参数和模拟环境。
第四章试验结果和总结本系统经过多次试验,获得数据和能够准确反映货车超偏载的实际情况,通过全过程记录列车数据,能够提供真实可靠的考核依据。
经过对比试验获得数据如下:通过虚拟仪器的使用进一步加快系统开发进度、产品化进度,为系统的定型确定了合适的参数和滤波特性,同时通过自动记录的数据有助于我们进一步深入分析车速与轮轨重量信号关系、系统长时间零飘,对减少误差提供有益的帮助。
参考文献[1]侯国屏,王坤等.LabVIEW7.1 编程与虚拟仪器设计[M].北京:清华大学出版社,2005.[2]于锋,侯永海等.基于PCI-1714 的高速数据采集系统方案设计[J]. 微计算机信息,2005,(21)8:60-62.注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。