Solução

APQ E5M: Solução de PC industrial embarcado multi-serial de baixo consumo para transporte ferroviário.

Em sistemas de operação e manutenção de transporte ferroviário, o monitoramento de condição a bordo é a principal fonte de dados para garantir a segurança dos trens e viabilizar a manutenção preditiva. Sensores de temperatura, vibração, corrente, velocidade e outros são instalados a bordo para coletar dados operacionais em tempo real de componentes-chave, como o sistema de rodagem, os motores de tração e os sistemas de frenagem. Após o processamento pelos equipamentos de aquisição de dados a bordo, os dados são enviados para uma plataforma de análise em solo para auxiliar na emissão de alertas de falhas e na gestão da integridade dos equipamentos.

Após várias rodadas de avaliação de produto e validação rigorosa no local, o cliente selecionou o PC industrial embarcado multi-serial de baixo consumo APQ E5M como o dispositivo principal para seu sistema de aquisição de dados de sensores embarcados em transporte ferroviário.

Desafio do Cliente

Conexão simultânea de múltiplos tipos de sensores:Cada carro de processamento precisa conectar vários tipos de sensores simultaneamente, incluindo sensores de temperatura, vibração, corrente, velocidade e deslocamento. Portanto, o PC industrial requer amplos recursos de porta serial e alternância flexível entre os protocolos de comunicação RS-232 e RS-485.
Design ultrabaixo consumo de energia e sem ventoinhas:Os equipamentos de bordo operam por longos períodos em ambientes fechados, com dissipação de calor limitada e presença inevitável de poeira. Portanto, o dispositivo necessita de consumo de energia extremamente baixo e resfriamento passivo sem ventoinha para evitar paradas do sistema causadas por falhas na ventoinha.
Tamanho compacto e instalação flexível:O espaço dentro dos compartimentos de equipamentos dos trens é extremamente limitado. O PC industrial deve ser compacto e suportar múltiplos métodos de montagem, incluindo montagem em parede e montagem VESA, para se adequar a diferentes designs de veículos.
Design robusto, para ampla faixa de temperatura e voltagem:Os ambientes operacionais de trens envolvem mudanças significativas de temperatura e vibrações frequentes. O sistema deve suportar uma faixa de temperatura operacional de -20 °C a 60 °C, uma entrada de ampla faixa de 12 a 28 VCC e resistência a vibrações e choques em conformidade com a norma IEC.

Solução APQ

Seis portas seriais para conectividade simultânea de múltiplos sensores.:O E5M oferece seis portas COM integradas, incluindo duas portas RS-232/485 comutáveis e quatro portas RS-232. Essa rica configuração serial suporta a conexão simultânea de sensores seriais de temperatura, vibração, velocidade, corrente e outros, atendendo aos requisitos de aquisição de dados de múltiplas fontes para monitoramento de condição de componentes críticos do trem de rodagem. O modo RS-232 de alta velocidade suporta a transmissão de dados dos sensores em tempo real e com precisão.
Design sem ventoinhas de ultrabaixo consumo para ambientes fechados de bordo.:O E5M é equipado com um processador Intel® Celeron® J1900 de ultrabaixo consumo, com um TDP de apenas 10 W. O sistema utiliza refrigeração passiva sem ventoinhas e não contém componentes móveis vulneráveis a ventoinhas, reduzindo significativamente a taxa de falhas. Em gabinetes selados com dissipação de calor limitada, o design sem ventoinhas evita falhas de refrigeração causadas pelo acúmulo de poeira ou danos às ventoinhas, reduz o ruído de operação e diminui a carga na fonte de alimentação integrada. Um dissipador de calor totalmente em alumínio, combinado com um chassi de aço galvanizado, equilibra a eficiência térmica e a resistência estrutural.
Robusto, com ampla faixa de temperatura e tensão, ideal para condições ferroviárias exigentes.:O E5M suporta uma faixa de temperatura operacional de -20 °C a 60 °C e uma faixa de temperatura de armazenamento de -40 °C a 80 °C. Sua entrada de alimentação de ampla faixa de 12 a 28 VCC é compatível com os sistemas de energia de bordo de diferentes modelos de trens. O sistema passou por testes de vibração de 3 Grms e testes de choque de 30 G, garantindo operação estável a longo prazo no ambiente de vibração de alta frequência típico de trens de alta velocidade.
Formato compacto e montagem flexível para instalações com espaço limitado.:O E5M mede apenas 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm e tem um peso líquido de aproximadamente 2,1 kg. Ele suporta instalação VESA, montagem em parede e em mesa, permitindo uma implantação flexível em gabinetes compactos e economizando espaço valioso de instalação.
Ethernet Gigabit dupla e expansão sem fio para upload de dados confiável:O E5M integra duas portas Intel® Gigabit Ethernet: uma para comunicação com o switch integrado e o sistema de controle do trem, e a outra para troca de dados com a plataforma de monitoramento de back-end. Um slot Mini PCIe integrado (PCIe 2.0 + USB 2.0, com um slot Nano SIM) suporta módulos 4G opcionais para upload de dados de monitoramento em tempo real. Um slot M.2 Key-M suporta expansão de SSD SATA para cache de dados local.
Ampla gama de entradas e saídas para múltiplos dispositivos periféricos:O E5M oferece uma porta USB 3.0 frontal e três portas USB 2.0 frontais, além de quatro portas USB 2.0 traseiras, totalizando oito interfaces USB. As saídas VGA e HDMI suportam operação com dois monitores. O GPIO de 16 bits integrado facilita a conexão com diversos sensores e atuadores. O sistema também suporta os módulos de expansão MXM proprietários da APQ, permitindo a adição flexível de funções COM ou GPIO para personalização específica da aplicação.

Valorização das Conquistas:

Integração de múltiplos sensores em um único sistema:Seis portas seriais (2 × RS-232/485 + 4 × RS-232), combinadas com duas portas Gigabit Ethernet, permitem a conexão direta de sensores de temperatura, vibração, velocidade, corrente e outros no sistema de rodagem. A arquitetura completa de aquisição de dados pode ser implementada sem módulos de expansão adicionais, reduzindo significativamente o número de dispositivos e a complexidade da fiação dentro do gabinete.
Confiabilidade a longo prazo em ambientes fechados:A plataforma de ultrabaixo consumo de 10 W e o resfriamento passivo sem ventoinha eliminam os riscos de falha associados a componentes de ventoinha vulneráveis, permitindo a aquisição de dados estável 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes ferroviários fechados e empoeirados. A taxa de falhas é significativamente menor do que a de sistemas convencionais com resfriamento por ventoinha.
Operação estável em condições exigentes:Operação em ampla faixa de temperatura, de -20°C a 60°C, entrada de ampla faixa de 12 a 28 VCC, resistência à vibração de 3G e resistência a choques de 30G garantem a aquisição contínua de dados do sensor em operação de alta velocidade, mudanças de temperatura e vibração dos trilhos em trens de alta velocidade e veículos de metrô, fornecendo uma fonte de dados ininterrupta para manutenção preditiva.
A implantação compacta economiza espaço a bordo:O formato compacto de 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm, juntamente com as opções de instalação VESA, montagem na parede e em mesa, permite uma integração flexível em gabinetes integrados e libera espaço adicional para outros módulos funcionais.
Expansão flexível para requisitos personalizados:O slot Mini PCIe com suporte para SIM permite a expansão sem fio 4G/Wi-Fi, o módulo MXM suporta a expansão COM/GPIO específica da aplicação e o slot M.2 Key-M permite a expansão da capacidade do SSD, atendendo aos diversos requisitos de diferentes modelos de trens e projetos de monitoramento.