Rozwiązanie APQ E5M – energooszczędny, wieloszeregowy, wbudowany komputer przemysłowy do transportu kolejowego
W systemach eksploatacji i utrzymania transportu kolejowego, pokładowy monitoring stanu jest podstawowym źródłem danych zapewniającym bezpieczeństwo pociągów i umożliwiającym predykcyjne utrzymanie. Na pokładzie zainstalowane są czujniki temperatury, wibracji, prądu, prędkości i inne, które zbierają w czasie rzeczywistym dane eksploatacyjne z kluczowych podzespołów, takich jak podwozie, silniki trakcyjne i układy hamulcowe. Po przetworzeniu przez pokładowy sprzęt do akwizycji danych, dane są przesyłane do naziemnej platformy analitycznej, co wspomaga ostrzeganie o awariach i zarządzanie stanem technicznym sprzętu.
Po przeprowadzeniu wielu etapów oceny produktu i rygorystycznej walidacji na miejscu klient wybrał energooszczędny, wieloseryjny komputer przemysłowy APQ E5M jako główne urządzenie swojego systemu akwizycji danych z czujników pokładowych w transporcie kolejowym.
Wyzwanie klienta
Jednoczesne połączenie wielu typów czujników:Każdy wagon musi być podłączony jednocześnie do wielu typów czujników, w tym czujników temperatury, drgań, prądu, prędkości i przemieszczenia. Komputer przemysłowy wymaga zatem dużej liczby portów szeregowych i możliwości elastycznego przełączania między protokołami komunikacyjnymi RS-232 i RS-485.
Konstrukcja o bardzo niskim poborze mocy i bez wentylatora:Urządzenia pokładowe pracują przez długi czas w zamkniętych przestrzeniach wagonów, z ograniczonym rozpraszaniem ciepła i nieuniknionym zapyleniem. Dlatego urządzenie wymaga wyjątkowo niskiego zużycia energii i bezwentylatorowego, pasywnego chłodzenia, aby uniknąć przestojów spowodowanych awarią wentylatora.
Kompaktowy rozmiar i elastyczna instalacja:Przestrzeń w przedziałach wyposażenia pociągu jest niezwykle ograniczona. Komputer przemysłowy musi być kompaktowy i obsługiwać wiele metod montażu, w tym montaż na ścianie i montaż VESA, aby pasował do różnych konstrukcji pojazdów.
Szeroki zakres temperatur i napięć oraz wytrzymała konstrukcja:Środowiska pracy pociągów charakteryzują się znacznymi zmianami temperatury i częstymi wibracjami. System musi obsługiwać zakres temperatur pracy od -20°C do 60°C, szerokozakresowe napięcie wejściowe 12–28 V DC oraz być odporny na wibracje i wstrząsy zgodnie z normami IEC.
Rozwiązanie APQ
Sześć portów szeregowych umożliwiających jednoczesną łączność z wieloma czujnikami:Model E5M oferuje sześć wbudowanych portów COM, w tym dwa przełączane porty RS-232/485 i cztery porty RS-232. Ta rozbudowana konfiguracja szeregowa umożliwia jednoczesne podłączenie czujników temperatury, drgań, prędkości, prądu i innych czujników szeregowych, spełniając wymagania dotyczące gromadzenia danych z wielu źródeł w celu monitorowania stanu krytycznych podzespołów układu jezdnego. Szybki tryb RS-232 umożliwia precyzyjną transmisję danych z czujników w czasie rzeczywistym.
Konstrukcja bezwentylatorowa o bardzo niskim poborze mocy do zamkniętych środowisk pokładowych:Komputer E5M jest napędzany procesorem Intel® Celeron® J1900 o ultraniskim poborze mocy i współczynniku TDP wynoszącym zaledwie 10 W. System wykorzystuje pasywne chłodzenie bezwentylatorowe i nie zawiera żadnych wrażliwych, ruchomych elementów wentylatora, co znacznie zmniejsza awaryjność. W szczelnych obudowach o ograniczonym rozpraszaniu ciepła, konstrukcja bezwentylatorowa zapobiega awariom chłodzenia spowodowanym gromadzeniem się kurzu lub uszkodzeniem wentylatora, redukuje hałas i zmniejsza obciążenie zasilacza. Całkowicie aluminiowy radiator w połączeniu z ocynkowaną stalową obudową zapewniają równowagę między wydajnością termiczną a wytrzymałością konstrukcyjną.
Szeroki zakres temperatur, szerokie napięcie i wytrzymałość na wymagające warunki kolejowe:E5M obsługuje zakres temperatur pracy od -20°C do 60°C i zakres temperatur przechowywania od -40°C do 80°C. Szeroki zakres napięcia zasilania 12–28 V DC jest kompatybilny z systemami zasilania różnych modeli pociągów. System przeszedł testy wibracyjne o sile skutecznej 3 Grms i wstrząsy o sile 30 G, co gwarantuje długotrwałą, stabilną pracę w środowisku drgań o wysokiej częstotliwości, charakterystycznych dla kolei dużych prędkości.
Kompaktowy rozmiar i elastyczny montaż do instalacji w ograniczonej przestrzeni:E5M ma wymiary zaledwie 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm i waży około 2,1 kg. Obsługuje standard VESA, montaż ścienny i montaż na biurku, co umożliwia elastyczną instalację w kompaktowych obudowach i oszczędza cenną przestrzeń instalacyjną.
Podwójny gigabitowy Ethernet i rozszerzenie bezprzewodowe zapewniające niezawodne przesyłanie danych:E5M integruje dwa porty Intel® Gigabit Ethernet: jeden do komunikacji z przełącznikiem pokładowym i systemem sterowania pociągiem, a drugi do wymiany danych z platformą monitoringu zaplecza. Wbudowane gniazdo Mini PCIe (PCIe 2.0 + USB 2.0, z gniazdem Nano SIM) obsługuje opcjonalne moduły 4G do przesyłania danych z monitoringu w czasie rzeczywistym. Gniazdo M.2 Key-M umożliwia rozbudowę o dysk SSD SATA do lokalnego buforowania danych.
Bogate wejście/wyjście dla wielu urządzeń peryferyjnych:Model E5M oferuje jeden przedni port USB 3.0 i trzy przednie porty USB 2.0, a także cztery tylne porty USB 2.0, co daje łącznie osiem interfejsów USB. Wyjścia VGA i HDMI obsługują obsługę dwóch wyświetlaczy. Wbudowany 16-bitowy interfejs GPIO ułatwia podłączenie różnych czujników i elementów wykonawczych. System obsługuje również opatentowane moduły rozszerzeń MXM firmy APQ, umożliwiając elastyczne dodawanie funkcji COM lub GPIO w celu dostosowania do konkretnych zastosowań.
Osiągnięcia wartościowe:
Integracja wielu czujników w jednym systemie:Sześć portów szeregowych (2 × RS-232/485 + 4 × RS-232), w połączeniu z podwójnym gigabitowym Ethernetem, umożliwia bezpośrednie podłączenie czujników temperatury, drgań, prędkości, prądu i innych w układzie jezdnym. Pełną architekturę akwizycji danych można wdrożyć bez dodatkowych modułów rozszerzeń, co znacznie zmniejsza liczbę urządzeń i złożoność okablowania wewnątrz szafy pokładowej.
Długoterminowa niezawodność w środowiskach zamkniętych:Platforma o ultraniskim poborze mocy 10 W i pasywne chłodzenie bezwentylatorowe eliminują ryzyko awarii związane z wrażliwymi elementami wentylatora, umożliwiając stabilne zbieranie danych 24/7 w zamkniętych i zakurzonych środowiskach pociągów. Wskaźnik awaryjności jest znacznie niższy niż w przypadku konwencjonalnych systemów chłodzonych wentylatorem.
Stabilna praca w wymagających warunkach:Praca w szerokim zakresie temperatur od -20°C do 60°C, wejście o szerokim zakresie napięcia 12–28 VDC, odporność na wibracje 3G i wstrząsy 30G zapewniają ciągłą akwizycję danych z czujników podczas pracy z dużą prędkością, przy zmiennych temperaturach i wibracjach torów w pociągach dużych prędkości i pojazdach metra, stanowiąc nieprzerwane źródło danych na potrzeby konserwacji predykcyjnej.
Kompaktowe wdrożenie pozwala zaoszczędzić miejsce na pokładzie:Kompaktowy rozmiar 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm, a także możliwość montażu na ścianie, montażu w szafach pokładowych i postawienia na biurku umożliwiają elastyczną integrację z szafami pokładowymi i uwalniają dodatkową przestrzeń na inne moduły funkcjonalne.
Elastyczna rozbudowa w celu dostosowania do indywidualnych wymagań:Gniazdo Mini PCIe z obsługą kart SIM umożliwia bezprzewodową rozbudowę 4G/Wi-Fi, moduł MXM obsługuje rozbudowę COM/GPIO w zależności od aplikacji, a gniazdo M.2 Key-M pozwala na rozbudowę pojemności dysków SSD, spełniając zróżnicowane wymagania różnych modeli pociągów i projektów monitorowania.
