开发铁路道岔检测的数据采集系统

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挑战:

为了进行一个现场的物理量采集与分析，比如，铁路道岔在操作过程中和/或火车通过中所产生的压力和力，我们创建了易于运输的系统，以便验证和分析其在运动过程中的行为特性。

解决方案:

将NI CompactDAQ硬件与USB接口集成，利用安装在便携式电脑上的NI LabVIEW开发系统来开发应用程序，创建一个易于运输的系统，该系统不但结构紧凑，简单易用，而且灵活，可配置以及良好的牢固性，可以与安装在铁路道岔系统上的不同类型传感器进行交互，起到即使采集物理量的作用。

 “由于NI CompactDAQ系统设备尺寸小巧，我们创建了一个重量轻，体积小巧的可封闭箱子，为了对安装在现场传感器上的电信号进行调理和采集，我们还包含了必要的功能，来对客户的应用进行分析。”

我们设计了该系统，并对该系统进行了一段时间的测试，在测试期间出现了干扰现象，如峰值干扰——干扰甚至达到几百伏电压，这些干扰是由于经过的火车引起的电磁场引起的。我们创建该系统，不仅为了对系统进行简单的测试，也为了研究道岔反复受到压力时的情况。

系统组件

完整的系统由NI CompactDAQ采集系统，调理现场电信号且避免采集系统受到现场干扰的电气接口组件，以及安装了数据采集和处理应用程序，并通过USB端口与NI CompactDAQ系统连接的便携式电脑三部分组成。

我们还装配了电气系统，包括放置于军方认证的可封闭的带轮子的箱子中的电信号调理与采集系统，该系统非常适合于现场使用。

应用程序

我们设计了专用的应用程序，用来输入采集参数，如采样通道，采样频率，触发和采样持续时间；在测试期间，用来管理数据，如数据的图形可视化和保存；还可以在后处理中管理和分析采集的数据，实现数据的图形可视化，数学函数的应用以及以.csv后缀格式的数据导出。

紧凑型硬件

由于NI CompactDAQ系统设备尺寸小巧，我们创建了一个重量轻，体积小巧的可封闭箱子，为了对安装在现场传感器上的电信号进行调理和采集，我们还包含了必要的功能，来对客户的应用进行分析。

由于硬件数量有限，用户必须为该箱子提供220伏的交流电源，向所有系统中的组件，传感器系统和采集系统供电；采用适当的电缆连接口，将传感器电缆连接到箱子内的接线终端上；并用USB电缆线将NI CompactDAQ硬件设备与便携式计算机连接。

软件

软件设计部分将测试采集模块与后处理分析模块分开，基于所进行的不同测试，允许使用不同类型的采集方式，然后在后处理过程中对所保存的数据进行分析。

灵活，可配置的系统

我们将采集模块结构化，使用户可以选择用于测试的采样通道和采样频率——用户可以选择的最大频率取决于用户所指定的通道数。用户还可以选择数字触发器来启动采集模块。通过这个特殊的功能，用户可以定义采集只能在某些情况下才会开始，因而优化了实际的采集持续时间和实施的最长采集持续时间。

对于每个模拟通道，用户可以定义曲线的图形表示方法，定义与模拟通道相关联的名称，和定义将电信号转换为工程信号的线性参数值，来表示由单个模拟通道监测的幅值。用户可以以特定结构的文件形式来保存这些参数值，以便重新反复使用这些值作为不同测试的参数配置。

当用户开始进行数据采集时，开发应用程序就会根据用户所作出的选择来动态配置采集引擎，对数据进行采集，以动态采集的方式在图形上显示数据，将采集的数据保存，并在监视器上显示采集状态。

我们设计了后处理模块，以便用户再次分析通过现场采集存储的数据。用户利用该模块，可以重新加载以前保存的测试数据，图形显示这些数据以及管理所显示数据曲线，并使用数学函数，如应用用于消除频率上干扰的滤波器函数，来处理所采集的数据；获得新的可以以.csv格式导出的图表，该格式与其他数学分析软件兼容，如NI DIAdem；或以图片格式保存新的测试数据。