УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ЗНАЧЕНИЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Техническое решение относится к области информационно-измерительной техники, а именно к системам регистрации параметров состояния объектов контроля, и предназначено для измерения параметров, используемых при диагностировании объектов контроля и их узлов, например, дизель генераторной установки тепловоза. Техническое решение относится к железнодорожному транспорту, в частности к системам мониторинга тягового подвижного состава с дизель-генераторными установками, но может быть применена и на других транспортных средствах.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из предшествующего уровня техники известно устройство регистрации параметров (см. RU №89834 U1, опубл. 20.12.2009 г., автор Бочаров В.М. и др.), характеризующих техническое состояние технического объекта, которое содержит подсистему контроля технического состояния, топливоизмерительную подсистему, бортовую подсистему регистрации, устройство энергоснабжения, стационарную подсистему обработки и анализа информации, в котором измерение параметров происходит непрерывно через равные промежутки времени, либо в фиксированные моменты времени с постоянной периодичностью.
Изменения значений параметров технического состояния технического объекта можно условно разделить на две группы. К первой группе относятся изменения, связанные с переходом объекта контроля от одного режима к другому.
Например, изменения значений параметров дизельного двигателя, связанные с увеличением или уменьшением частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости, частоты вращения ротора масляного насоса и т.д. Такие изменения можно охарактеризовать, как низкочастотные. В этом случае скорость изменения значений параметров меньше частоты вызывающего их воздействия (например, скорость изменения частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя локомотива, при переключении позиции контроллера машиниста, значительно меньше скорости движения элементов шатунно-поршневой группы).
Ко второй группе относятся изменения, связанные с наличием в объекте контроля подвижных частей, которые передвигаются с высокой линейной или угловой скоростью. Наличие таких частей, а также кинематических связей между ними обуславливает высокочастотное воздействие на регистрируемые параметры работы технического объекта. Например, постоянно меняющиеся масляные зазоры в сопряжении шатунно-поршневая группа - коленчатый вал дизельного двигателя локомотива могут вызывать изменение значения давления масла с высокой частотой.
Примером параметра, значения которого при работе локомотива изменяются в широком диапазоне частот, является давление масла. С одной стороны, изменение давления масла обусловлено частотой вращения шестерен масляного насоса, которая напрямую связана с частотой вращения коленчатого вала двигателя. С другой стороны, при вращении коленчатого вала дизельного двигателя детали кривошипно-шатунного механизма испытывают различные взаимные воздействия, приводящие к изменению величины масляных зазоров в парах трения, что может привести к импульсным изменениям мгновенного значения давления масла.
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает регистрацию значений параметров технического состояния, изменяющихся с различной скоростью и периодичностью, при переходных и быстро изменяющихся режимах работы из-за больших периодов между точками измерений, по сравнению с периодами изменения параметра. Данный недостаток может оказывать влияние на достоверность диагностирования с использованием зарегистрированных значений параметров.
СУЩНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ
Данное техническое решение направлено на устранение недостатков, присущих существующим аналогам. Задачей данного технического решения является обеспечение требуемой релевантности статистических данных и повышение достоверности диагностирования с использованием зарегистрированных значений параметров за счет учета как низкочастотных, так и высокочастотных составляющих контролируемого параметра.
Технический результат от использования данного технического решения заключается в повышении точности диагностирования за счет учета как низкочастотных, так и высокочастотных составляющих контролируемого параметра.
Данный технический результат достигается за счет того, что перед началом измерения параметров определяется время одного цикла, задается шаг измерения, задержка начала измерения на каждом цикле и количество циклов, в течение которых формируется полная совокупность измерений. В блоке задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле контролируется наличие признака команды на измерение. При наличии признака команды на измерение в блоке задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле производится расчет времени смещения, устанавливается задержка начала измерения на каждом цикле и осуществляется измерение контролируемого параметра. Такой способ измерения позволяет при низкой частоте измерения повысить достоверность диагностирования с использованием зарегистрированных значений параметров за счет учета как низкочастотных, так и высокочастотных составляющих контролируемого параметра.
Данное техническое решение может быть выполнено в виде устройства регистрации значений диагностических параметров, включающего подсистему контроля технического состояния, топливоизмерительную подсистему, бортовую подсистему регистрации, стационарную подсистему обработки и анализа информации, отличающегося тем, что в структуру устройства вводится блок определения продолжительности цикла, подключенный к подсистеме контроля технического состояния и топливоизмерительной подсистеме; задатчик нулевой точки, подключенный к блоку определения продолжительности цикла; блок задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле, подключенный к задатчику нулевой точки; блок выборки и оперативного хранения, подключенный входом к блоку задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле.
Устройство регистрации значений диагностических параметров может отличаться тем, что блок выборки и оперативного хранения подключен выходом к бортовой подсистеме регистрации.
Устройство регистрации значений диагностических параметров может отличаться тем, что в блоке определения продолжительности цикла определяется время одного цикла.
Устройство регистрации значений диагностических параметров может отличаться тем, что в блоке определения продолжительности цикла задается признак нулевой точки, признак наличия команды на измерение, шаг измерения.
Устройство регистрации значений диагностических параметров может отличаться тем, что в блоке задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле контролируется наличие признака команды на измерение.
Устройство регистрации значений диагностических параметров может отличаться тем, что в блоке задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле производится расчет времени смещения.
Устройство регистрации значений диагностических параметров может отличаться тем, что в блоке задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле устанавливается задержка начала измерения на каждом цикле.
Устройство регистрации значений диагностических параметров может отличаться тем, что в блоке задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле осуществляется измерение контролируемого параметра.
Устройство регистрации значений диагностических параметров может отличаться тем, что блок выборки и оперативного хранения передает упорядоченную информацию в бортовую подсистему регистрации.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - структурная схема устройства;
Фиг. 2 - блок-схема алгоритма работы устройства;
Фиг. 3 - диаграммы регистрации промежуточных значений контролируемой величины;
Фиг. 4 - диаграммы регистрации промежуточных значений контролируемой величины;
Фиг. 5 - диаграммы регистрации промежуточных значений контролируемой величины;
Фиг. 6 - диаграммы регистрации промежуточных значений контролируемой величины;
Фиг. 7 - диаграмма, построенная по данным, полученным в результате выборки упорядоченным в порядке возрастания времени измерения относительно начала цикла.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ
Согласно Фиг. 1 устройство регистрации значений диагностических параметров включает подсистему (1) контроля технического состояния дизель-генераторной установки, топливоизмерительную систему (2), бортовую подсистему регистрации (3), стационарную подсистему (4) обработки и анализа информации, блок определения продолжительности цикла (5), задатчик нулевой точки (6), блок задержки регистрации (7), блок (8) выборки и оперативного хранения.
Подсистема (1) контроля технического состояния дизель-генераторной установки, включающая распределительную коробку давления, датчик оборотов турбокомпрессора, датчик турбонаддува; кроссблок, датчик мощности и датчик оборотов дизель-генераторной установки, датчик температуры воды контура охлаждения дизеля, датчик контроллера машиниста, устройство энергоснабжения, блок питания, коммуникатор бортовой сети, стационарную подсистему обработки и анализа информации, содержащую считывающее устройство карточки машиниста и карточки локомотива для персонального компьютера с возможностью передачи данных по протоколу обмена компьютерной сети на сервер с информационной базы, при этом все подсистемы связаны по информационной шине RS-485 с использованием проприетарного протокола обмена.
Топливоизмерительная подсистема (2) включает в себя: датчики уровня топлива, которые установлены максимально приближенно к топливным рейкам дизеля и расположены по диагонали, датчики температуры топлива и обнаружения воды в топливном баке тепловоза, связанная с устройством контроля состояния дизель-генераторной установки.
Бортовая подсистема регистрации (3), содержащая индикаторный блок, карту локомотива, карту машиниста с его табельным номером, модуль радиоканала, модуль GPS и антенну GPS, связанную с космической системой определения местоположения и скорости локомотива, снабженную датчиками уровня подтоварной воды в топливном баке и датчиками температуры топлива, имеющую доступ к серверу с информационной базой, по протоколу обмена компьютерной сети.
Стационарная подсистема (4) обработки и анализа информации, содержащая считывающее устройство карточки машиниста и карточки локомотива для персонального компьютера с возможностью передачи данных по протоколу обмена компьютерной сети на сервер с информационной базы. Вся информация передается по информационной шине RS-485 с использованием приоприетарного протокола обмена информации между модулями. Сервер с информационной базой данных связан с сетью интранет.
В структуру устройства дополнительно введен блок определения продолжительности цикла 5, например, временной таймер, который настраивается на время, определяемое автоматически в зависимости от режима работы дизель-генераторной установки, является необходимой в предлагаемом устройстве. Блок определения продолжительности цикла (5) подключен к подсистеме контроля (1) технического состояния и топливоизмерительной подсистеме (2).
Задатчик нулевой точки (6), например, временной таймер, который настраивается на время, определяемое автоматически в зависимости от режима работы дизель-генераторной установки и времени продолжительности цикла, является необходимым в предлагаемом устройстве и подключается к блоку определения продолжительности цикла.
Блок задержки регистрации (7), например, временной таймер, который настраивается на время, определяемое автоматически в зависимости от режима работы дизель-генераторной установки и времени продолжительности цикла, является необходимым в предлагаемом устройстве в начале измерения на каждом цикле, подключенный к задатчику нулевой точки (6).
Блок (8) выборки и оперативного хранения для осуществления оперативного хранения и выборки зафиксированных с установленным смещением и шагом измерения данных и передачи упорядоченной информации в бортовую подсистему регистрации является необходимым в предлагаемом устройстве. Синхронизация работы введенных дополнительных блоков устройства регистрации значений диагностических параметров осуществляется с использованием синхроимпульсов.
Блок (8) выборки и оперативного хранения подключен входом к блоку задержки регистрации (7) в начале измерения на каждом цикле (Фиг. 1). Блок (8) выборки и оперативного хранения подключен выходом к бортовой подсистеме регистрации (3). Информация из блока выборки и оперативного хранения (8) поступает в бортовую подсистему регистрации (3).
Предлагаемое устройство позволит не увеличивая периодичность измерений, которое приводит к многократному увеличению регистрируемых значений контролируемого параметра, обеспечить повышение достоверности диагностирования с использованием зарегистрированных значений параметров за счет учета как низкочастотных, так и высокочастотных составляющих контролируемого параметра.
Устройство работает следующим образом: перед началом измерения параметров в блоке определения продолжительности цикла (5) определяется время одного цикла, задается признак нулевой точки, признак наличия команды на измерение, шаг измерения. По команде с блока определения продолжительности цикла (5) задатчик нулевой точки (6) устанавливается на начальное положение.
В блоке задержки регистрации (7) в начале измерения на каждом цикле контролируется наличие признака команды на измерение. При наличии признака команды на измерение в блоке задержки регистрации (7) в начале измерения на каждом цикле производится расчет времени смещения, устанавливается задержка начала измерения на каждом цикле и осуществляется измерение контролируемого параметра.
Полученные данные передаются в блок (8) выборки и оперативного хранения. В блоке (8) выборки и оперативного хранения осуществляется оперативное хранение и выборка зафиксированных с установленным смещением и шагом измерения данных. Блок (8) выборки и оперативного хранения передает упорядоченную информацию в бортовую подсистему регистрации (3). Синхронизация работы введенных дополнительных блоков устройства регистрации значений диагностических параметров осуществляется с использованием синхроимпульсов.
На Фиг. 2 и Фиг. 3-7 приведены алгоритм и диаграммы регистрации параметров с использованием новых признаков, в соответствии с которыми осуществляется синхронизация работы введенных дополнительных блоков устройства регистрации значений диагностических параметров с использованием синхроимпульсов таким образом, что момент регистрации контролируемого параметра в начале каждого цикла измерений задается с определенным смещением времени первого измерения относительно начала цикла, увеличивающегося на каждом последующем цикле, шаг измерения значений контролируемого параметра устанавливается постоянным на всех циклах измерений.
На Фиг. 3-7 сплошной линией показаны значения циклически изменяющейся контролируемой величины, пунктирной линией показаны диаграммы, построенные по результатам промежуточных измерений в каждом цикле и по данным, полученным в результате выборки.
На Фиг. 3-7 условными обозначениями обозначены следующие позиции:
0
k
Тц - длительность одного цикла; tn … tn - смещение времени первого измерения относительно начала цикла; Тш - шаг измерения; k - количество циклов Тц, в течение которых формируется полная совокупность измерений.
Техническим результатом, получаемым с использованием приведенной совокупности признаков (формирования продолжительности цикла изменения значения измеряемого параметра, характеризующего техническое состояние технического объекта, например, дизель-генераторной установки локомотива, задатчик нулевой точки, для начала формирования продолжительности цикла изменения значения измеряемого параметра; блок задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле, блок выборки и оперативного хранения упорядочненной информации измеряемого параметра), при условии относительного постоянства условий эксплуатации объекта контроля, является обеспечение требуемой релевантности статистических данных и повышение достоверности диагностирования с использованием зарегистрированных значений параметров за счет учета как низкочастотных, так и высокочастотных составляющих контролируемого параметра. При этом нет необходимости увеличивать периодичность измерений, что приведет к многократному увеличению регистрируемых значений контролируемого параметра.
В качестве примера реализации описываемого технического решения можно привести устройство регистрации значений диагностических параметров, включающее: подсистему контроля технического состояния, топливоизмерительную подсистему, бортовую подсистему регистрации, стационарную подсистему обработки и анализа информации, отличающееся тем, что в структуру устройства вводится блок определения продолжительности цикла, подключенный к подсистеме контроля технического состояния и топливоизмерительной подсистеме; задатчик нулевой точки, подключенный к блоку определения продолжительности цикла; блок задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле, подключенный к задатчику нулевой точки; блок выборки и оперативного хранения, подключенный входом к блоку задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле, при этом: подсистема контроля технического состояния включает датчики температуры воды, оборотов, давления топлива, наддува, давления масла, мощности; топливоизмерительная подсистема включает датчики топлива, бортовая подсистема регистрации включает кросс блок и БИ (блок измерений), который по радиоканалу соединен со стационарной подсистемой обработки и анализа информации, расположенной в депо.
В описанную выше структуру дополнительно вводится блок определения продолжительности цикла, подключенный к кроссблоку; задатчик нулевой точки, подключенный к блоку определения продолжительности цикла; блок задержки регистрации в начале измерения на каждом цикле, подключенный к задатчику нулевой точки; блок выборки и оперативного хранения, подключенный входом к блоку задержки регистрации, а выходом подключен к бортовой подсистеме регистрации.
Специалисту в данной области очевидно, что конкретные варианты осуществления устройства регистрации значений диагностических параметров были описаны здесь в целях иллюстрации, допустимы различные модификации, не выходящие за рамки и сущности объема технического решения.