Daniel Parra Ramos, Ineco
다양한 오디오 신호의 측정, 모니터링 및 캡처 기능을 통합하고, 다른 장비와 원격으로 동기화하고, Multifunction Vehicle Bus (MVB) 관련 프로토콜을 통해 기차와 통신하고, 대량 데이터를 관리 및 처리하여 철도 네트워크의 고조파 간섭을 분석하는 복잡한 데이터 수집 시스템을 설계해야 합니다.
NI PXI 플랫폼과 NI LabVIEW 및 DIAdem 소프트웨어 도구를 기반으로, 시스템 요구 사항을 충족하고 신속하고 효율적으로 리포트를 생성할 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어 시스템을 개발합니다.
Ineco는 운송 분야에서 광범위한 경험을 쌓은 엔지니어링 회사입니다. 하모닉이 철도 인프라에 미치는 영향을 연구하기 위해, NI는 필요한 모든 특성을 통합하는 데이터 수집 시스템을 설계하고 개발했습니다.
팀에서는 일반적으로 이동식 견인 차량에 대한 철도 데이터를 수집합니다. 이 프로젝트에서는 진동의 영향을 최소화하기 위해 NI PXIe-1062Q 8슬롯 섀시를 선택했습니다.
NI 6120 및 NI 6123 모듈과 함께 PXI 플랫폼을 사용하여 높은 주파수 (50 kHz)에서 다양한 전압 및 전류 신호를 동시에 캡처했고 덕분에 오디오 주파수의 전체 대역폭을 기록할 수 있었습니다. 모듈을 연결하기 위해 NI TB-2708, TB-2709 및 TB-2705 터미널 블록을 사용하여 처음 두 개의 SMB 연결과 마지막 직접 신호 케이블 연결을 제공했습니다.
MVB 통신 카드를 사용하여 서로 다른 견인 차량에서 서로 다른 신호를 수집해야 했습니다. PXI 플랫폼과LabVIEW는 섀시 내부에 완전히 통합되어 DLL 관련 LabVIEW VI를 사용해 카드와 어플리케이션 사이에서 데이터를 빠르고 쉽게 전송합니다.
설계의 주요 요구사항 중 하나는 먼 거리에서 이동 중인 컴퓨터 여러 대를 정확하게 동기화하는 것이었습니다.
필요한 동기화를 달성하기 위해 NI PXI-6682 타이밍 및 동기화 모듈을 사용하여 GPS와 동기화하기로 결정했습니다. 이 모듈은 모듈식이고 어플리케이션에 쉽게 통합되며 장비를 보다 정확하게 동기화하기 때문에 시스템 통합에 완벽하게 적합했습니다.
철도 인프라 내에서 작동 지점의 위치를 시각화하기 위해 PXI-6682에 연결된 안테나에서 얻은 GPS 위치 좌표를 Google Earth와 관련된 사용자 인터페이스로 전송했습니다. 3G를 사용하여 Google Earth에 연결하는데, 커버리지가 없는 경우에는 이전에 저장된 연구 영역의 소프트웨어 맵의 캐시를 사용합니다.
LabVIEW를 사용하여 어플리케이션을 개발한 이유는 다양한 하드웨어 모듈을 쉽게 통합하고 강력한 그래픽 개발 환경을 갖추고 있으며 시각적 프로그래밍 환경을 제공하기 때문입니다.
어플리케이션은 두 가지 다른 환경에서 작동하도록 설계되었습니다. 첫 번째는 데이터 수집, 모니터링 및 리얼타임 처리를 위한 환경이고, 두 번째는 무정전 전원 공급 장치 (UPS)를 사용하여 (사람의 개입없이) 완전히 자동으로 장기간 데이터 수집을 위한 환경입니다.
저희는 시스템을 세 가지 주요 블록으로 구성했습니다.
초기 셋업
초기 셋업에서 기본 파라미터는 사용된 프로브의 개수, MVB 통신 파라미터, 열차의 종류 및 모델과 다양한 인디케이터(예: 구동 장치와의 통신 및 상태 확인)였습니다.
전압, 전류, GPS
이 블록은 컴퓨터 및 GPS 신호에 연결된 여러 센서에서 데이터 수집 시스템을 설정하고 수행하는 역할을 담당합니다. 어플리케이션이 리얼타임 모드로 작동하는 경우 이 블록은 필터, RMS, 임피던스, 속도 계산 및 화면표시와 같은 신호 처리 작업도 수행합니다.
MVB 변수
이 블록은 ANSI C 및 LabVIEW 호출 함수를 사용하여 개발된 DLL을 통해 MVB 통신 설정을 담당합니다. 이러한 변수는 데이터 로깅 및 화면 표시를 담당하기도 합니다.
이러한 블록은 Timed 루프를 사용하여 동기화됩니다. 다른 컴퓨터와의 동기화는 NI 6682 모듈에서 제공하는 GPS 시간을 통해 수행됩니다.
로깅 프로세스 자동화를 위해 NI는 NI-6120 모듈을 통해 아날로그 신호를 UPS에 보냅니다. 이 신호는 UPS에 대한 연결 해제 명령이므로 UPS가 대기 모드로 전환됩니다. 그런 다음 PXI가 안전하게 종료되어 데이터 손실을 방지합니다.
저희는 필터를 적용하고, 시간 영역 데이터와 주파수를 분석하고, 자동화된 스크립트를 생성하여 대량 데이터를 신속하게 관리할 수 있는 솔루션이 필요했는데 NI DIAdem 데이터 관리 소프트웨어를 사용하여 이러한 요구사항을 충족했습니다.
저희는 NI PXI 플랫폼을 사용하여 이동식 견인 차량을 위한 신뢰할 수 있는 모듈식 소형 데이터 수집 시스템을 개발했습니다. LabVIEW를 개발 환경으로 선택한 이유는 직관적인 시각적 프로그래밍 특성, 유연성, MVB 프로토콜을 통한 간단한 통합 및 유지 보수 때문입니다. DIAdem 데이터 관리 소프트웨어는 스크립트를 사용하여 리포트를 자동화해 처리 시간 및 작업을 줄였습니다.
NI 하드웨어와 소프트웨어 간의 시너지 효과는 지속적인 개발과 개선을 제공하므로 철도 부문에서 발생할 수 있는 시스템 기반 변경 사항을 쉽게 적용할 수 있습니다.
Daniel Parra Ramos
Ineco