راهکار APQ E5M کم مصرف با قابلیت اتصال به شبکه چند سریال و تعبیه شده در کامپیوتر صنعتی برای حمل و نقل ریلی
در سیستمهای بهرهبرداری و نگهداری حمل و نقل ریلی، پایش وضعیت قطار منبع اصلی داده برای اطمینان از ایمنی قطار و امکانپذیر کردن نگهداری پیشبینیکننده است. حسگرهای دما، ارتعاش، جریان، سرعت و سایر حسگرها روی قطار نصب میشوند تا دادههای عملیاتی را به صورت بلادرنگ از اجزای کلیدی مانند چرخدندههای محرک، موتورهای کششی و سیستمهای ترمز جمعآوری کنند. پس از پردازش توسط تجهیزات جمعآوری دادههای روی قطار، دادهها به یک پلتفرم تحلیل زمینی آپلود میشوند تا از هشدارهای خطا و مدیریت سلامت تجهیزات پشتیبانی کنند.
پس از چندین مرحله ارزیابی محصول و اعتبارسنجی دقیق در محل، مشتری کامپیوتر صنعتی تعبیهشده چند سریالی کممصرف APQ E5M را به عنوان دستگاه اصلی برای سیستم جمعآوری دادههای حسگر داخلی حملونقل ریلی خود انتخاب کرد.
چالش مشتری
اتصال همزمان چندین نوع حسگر:هر کالسکه نیاز به اتصال همزمان چندین نوع حسگر، از جمله حسگرهای دما، ارتعاش، جریان، سرعت و جابجایی دارد. بنابراین، کامپیوتر صنعتی به منابع پورت سریال فراوان و سوئیچینگ انعطافپذیر بین پروتکلهای ارتباطی RS-232 و RS-485 نیاز دارد.
طراحی فوقالعاده کممصرف و بدون فن:تجهیزات نصبشده روی دستگاه برای مدت طولانی در محیطهای بسته با اتلاف حرارت محدود و گرد و غبار اجتنابناپذیر کار میکنند. بنابراین، این دستگاه به مصرف برق بسیار کم و خنککننده غیرفعال بدون فن نیاز دارد تا از خرابی سیستم ناشی از خرابی فن جلوگیری شود.
اندازه جمع و جور و نصب انعطاف پذیر:فضای داخل محفظههای تجهیزات قطار بسیار محدود است. کامپیوتر صنعتی باید جمع و جور باشد و از روشهای نصب چندگانه، از جمله نصب دیواری و نصب VESA، برای تطبیق با طرحهای مختلف وسیله نقلیه پشتیبانی کند.
طراحی مقاوم، با قابلیت تحمل دما و ولتاژ بالا:محیطهای عملیاتی قطار شامل تغییرات دمایی قابل توجه و ارتعاش مکرر هستند. این سیستم باید از محدوده دمای عملیاتی -20 درجه سانتیگراد تا 60 درجه سانتیگراد، ورودی با برد گسترده 12-28 ولت DC و مقاومت در برابر ارتعاش و ضربه مطابق با IEC پشتیبانی کند.
راهکار APQ
شش پورت سریال برای اتصال همزمان چند حسگر:E5M شش پورت COM داخلی، شامل دو پورت RS-232/485 قابل تعویض و چهار پورت RS-232 را ارائه میدهد. این پیکربندی سریال غنی، از اتصال همزمان سنسورهای سریال دما، ارتعاش، سرعت، جریان و سایر سنسورها پشتیبانی میکند و الزامات جمعآوری دادههای چند منبعی را برای نظارت بر وضعیت اجزای حیاتی چرخدندههای محرک برآورده میسازد. حالت RS-232 پرسرعت، از انتقال دادههای سنسورها در زمان واقعی و دقیق پشتیبانی میکند.
طراحی بدون فن و فوقالعاده کممصرف برای محیطهای بستهی روی برد:E5M از یک پردازنده بسیار کممصرف Intel® Celeron® J1900 با توان طراحی حرارتی (TDP) تنها 10 وات بهره میبرد. این سیستم از خنککننده غیرفعال بدون فن استفاده میکند و هیچ قطعه فن متحرک آسیبپذیر ندارد که به طور قابل توجهی میزان خرابی را کاهش میدهد. طراحی بدون فن در کابینتهای روی برد مهر و موم شده با اتلاف حرارت محدود، از خرابیهای خنککننده ناشی از تجمع گرد و غبار یا آسیب فن جلوگیری میکند، نویز عملیاتی را کاهش میدهد و بار روی منبع تغذیه روی برد را کم میکند. یک هیت سینک تمام آلومینیومی همراه با شاسی فولادی گالوانیزه، راندمان حرارتی و استحکام ساختاری را متعادل میکند.
دمای بالا، ولتاژ بالا و مقاوم برای شرایط سخت ریلی:E5M از محدوده دمای عملیاتی -20°C تا 60°C و محدوده دمای ذخیرهسازی -40°C تا 80°C پشتیبانی میکند. ورودی برق با برد گسترده 12-28 VDC آن با سیستمهای برق داخلی مدلهای مختلف قطار سازگار است. این سیستم آزمایش ارتعاش 3 گرم در ثانیه و آزمایش شوک 30 گرم در ثانیه را با موفقیت پشت سر گذاشته است و از عملکرد پایدار و طولانی مدت در محیط ارتعاش فرکانس بالای بهرهبرداری از راهآهن پرسرعت پشتیبانی میکند.
ابعاد جمع و جور و نصب انعطافپذیر برای نصب در فضاهای محدود:ابعاد E5M تنها 293.5 میلیمتر × 149.5 میلیمتر × 54.5 میلیمتر و وزن خالص آن تقریباً 2.1 کیلوگرم است. این دستگاه از استاندارد VESA، نصب دیواری و نصب رومیزی پشتیبانی میکند و امکان استقرار انعطافپذیر در کابینتهای جمعوجور روی برد را فراهم میکند و فضای نصب ارزشمندی را صرفهجویی میکند.
دو درگاه اترنت گیگابیت و توسعه بیسیم برای آپلود مطمئن دادهها:E5M دو پورت اترنت گیگابیت اینتل را در خود جای داده است: یکی برای ارتباط با سوئیچ داخلی و سیستم کنترل قطار و دیگری برای تبادل داده با پلتفرم مانیتورینگ بکاند. یک اسلات Mini PCIe داخلی (PCIe 2.0 + USB 2.0، با یک اسلات Nano SIM) از ماژولهای 4G اختیاری برای آپلود دادههای مانیتورینگ در لحظه پشتیبانی میکند. یک اسلات M.2 Key-M از توسعه SATA SSD برای ذخیرهسازی محلی دادهها پشتیبانی میکند.
ورودی/خروجی غنی برای دستگاههای جانبی متعدد:E5M یک پورت USB 3.0 در جلو و سه پورت USB 2.0 در جلو، به همراه چهار پورت USB 2.0 در عقب، در مجموع هشت رابط USB ارائه میدهد. خروجیهای VGA و HDMI از عملکرد دو نمایشگر پشتیبانی میکنند. GPIO داخلی ۱۶ بیتی، اتصال به سنسورها و محرکهای مختلف را تسهیل میکند. این سیستم همچنین از ماژولهای توسعه MXM اختصاصی APQ پشتیبانی میکند و امکان افزودن انعطافپذیر توابع COM یا GPIO را برای سفارشیسازی خاص برنامه فراهم میکند.
دستاوردهای ارزشی:
ادغام چند حسگر در یک سیستم واحد:شش پورت سریال (2 × RS-232/485 + 4 × RS-232)، همراه با دو پورت اترنت گیگابیت، امکان اتصال مستقیم سنسورهای دما، ارتعاش، سرعت، جریان و سایر سنسورها را در تجهیزات عملیاتی فراهم میکنند. معماری کامل جمعآوری دادهها را میتوان بدون ماژولهای توسعه اضافی پیادهسازی کرد و به طور قابل توجهی تعداد دستگاهها و پیچیدگی سیمکشی داخل کابینت داخلی را کاهش داد.
قابلیت اطمینان طولانی مدت در محیط های بسته:پلتفرم فوق کممصرف ۱۰ واتی و خنککننده غیرفعال بدون فن، خطرات ناشی از خرابی قطعات آسیبپذیر فن را از بین میبرد و امکان جمعآوری پایدار دادهها را به صورت ۲۴ ساعته و ۷ روز هفته در محیطهای بسته و غبارآلود قطار فراهم میکند. میزان خرابی به طور قابل توجهی کمتر از سیستمهای خنککننده فندار معمولی است.
عملکرد پایدار در شرایط سخت:عملکرد در دمای گسترده از -20 درجه سانتیگراد تا 60 درجه سانتیگراد، ورودی با رنج وسیع 12-28 ولت DC، مقاومت در برابر ارتعاش 3G و مقاومت در برابر ضربه 30G، جمعآوری مداوم دادههای حسگر را تحت عملکرد پرسرعت، تغییرات دما و ارتعاش مسیر در قطارهای پرسرعت و وسایل نقلیه مترو تضمین میکند و یک منبع داده بدون وقفه برای نگهداری پیشبینیشده فراهم میکند.
استقرار فشرده باعث صرفهجویی در فضای داخلی میشود:ابعاد جمعوجور ۲۹۳.۵ میلیمتر × ۱۴۹.۵ میلیمتر × ۵۴.۵ میلیمتر، همراه با گزینههای نصب VESA، دیواری و رومیزی، امکان ادغام انعطافپذیر در کابینتهای داخلی را فراهم میکند و فضای اضافی را برای سایر ماژولهای کاربردی آزاد میکند.
توسعه انعطافپذیر برای نیازهای سفارشی:اسلات Mini PCIe با پشتیبانی از سیمکارت، امکان گسترش بیسیم 4G/Wi-Fi را فراهم میکند، ماژول MXM از گسترش COM/GPIO مخصوص برنامه پشتیبانی میکند و اسلات M.2 Key-M امکان گسترش ظرفیت SSD را فراهم میکند و نیازهای متنوع مدلهای مختلف قطار و پروژههای نظارتی را برآورده میسازد.