Riešenie nízkopríkonového viacsériového integrovaného priemyselného PC APQ E5M pre železničnú dopravu
V systémoch prevádzky a údržby železničnej dopravy je monitorovanie stavu na palube primárnym zdrojom údajov na zaistenie bezpečnosti vlakov a umožnenie prediktívnej údržby. Na palube sú nainštalované senzory teploty, vibrácií, prúdu, rýchlosti a ďalšie senzory, ktoré zhromažďujú prevádzkové údaje v reálnom čase z kľúčových komponentov, ako sú pojazdné ústrojenstvo, trakčné motory a brzdové systémy. Po spracovaní palubným zariadením na zber údajov sa údaje nahrávajú na pozemnú analytickú platformu na podporu varovaní pred poruchami a riadenia stavu zariadení.
Po viacerých kolách hodnotenia produktu a dôkladnom overovaní na mieste si zákazník vybral nízkopríkonový viacsériový vstavaný priemyselný počítač APQ E5M ako hlavné zariadenie pre svoj palubný systém zberu údajov zo senzorov železničnej dopravy.
Výzva pre zákazníkov
Súčasné pripojenie viacerých typov senzorov:Každý vozík musí súčasne pripojiť viacero typov senzorov vrátane senzorov teploty, vibrácií, prúdu, rýchlosti a posunu. Priemyselný počítač preto vyžaduje dostatočné zdroje sériového portu a flexibilné prepínanie medzi komunikačnými protokolmi RS-232 a RS-485.
Dizajn s ultra nízkou spotrebou energie a bez ventilátora:Palubné zariadenia pracujú dlhodobo v uzavretých prostrediach vozňov s obmedzeným odvodom tepla a nevyhnutným prachom. Zariadenie preto potrebuje extrémne nízku spotrebu energie a pasívne chladenie bez ventilátora, aby sa predišlo prestojom systému spôsobeným poruchou ventilátora.
Kompaktná veľkosť a flexibilná inštalácia:Priestor vo vnútri priestorov pre vlakové vybavenie je extrémne obmedzený. Priemyselný počítač musí byť kompaktný a podporovať viacero spôsobov montáže vrátane montáže na stenu a montáže VESA, aby sa zmestil do rôznych konštrukcií vozidiel.
Široký teplotný, napäťový a robustný dizajn:Prevádzkové prostredie vlakov zahŕňa výrazné zmeny teploty a časté vibrácie. Systém musí podporovať prevádzkový teplotný rozsah od -20 °C do 60 °C, širokopásmový vstup 12 – 28 V jednosmerného prúdu a odolnosť voči vibráciám a nárazom v súlade s normami IEC.
Riešenie APQ
Šesť sériových portov pre simultánne pripojenie viacerých senzorov:E5M ponúka šesť integrovaných COM portov vrátane dvoch prepínateľných portov RS-232/485 a štyroch portov RS-232. Táto bohatá sériová konfigurácia podporuje simultánne pripojenie snímačov teploty, vibrácií, rýchlosti, prúdu a ďalších sériových senzorov, čím spĺňa požiadavky na zber údajov z viacerých zdrojov na monitorovanie stavu kritických komponentov podvozku. Vysokorýchlostný režim RS-232 podporuje prenos údajov zo snímačov v reálnom čase a s presnosťou.
Bezventilátorový dizajn s ultra nízkou spotrebou energie pre uzavreté prostredia na doske:E5M je poháňaný procesorom Intel® Celeron® J1900 s ultranízkou spotrebou energie a TDP iba 10 W. Systém využíva pasívne chladenie bez ventilátora a neobsahuje žiadne zraniteľné pohyblivé komponenty ventilátora, čo výrazne znižuje mieru porúch. V utesnených rozvádzacích skrinkách s obmedzeným odvodom tepla zabraňuje bezventilátorová konštrukcia poruchám chladenia spôsobeným hromadením prachu alebo poškodením ventilátora, znižuje prevádzkový hluk a znižuje zaťaženie integrovaného zdroja napájania. Celohliníkový chladič v kombinácii s pozinkovaným oceľovým šasi vyvažuje tepelnú účinnosť a štrukturálnu pevnosť.
Široký rozsah teplôt, napätí a odolnosť pre náročné železničné podmienky:E5M podporuje prevádzkový teplotný rozsah od -20 °C do 60 °C a skladovací teplotný rozsah od -40 °C do 80 °C. Jeho širokopásmový vstup napájania 12 – 28 V DC je kompatibilný s palubnými napájacími systémami rôznych modelov vlakov. Systém prešiel vibračnými testami 3 Grms a nárazovými testami 30 G, čo podporuje dlhodobú stabilnú prevádzku v prostredí vysokofrekvenčných vibrácií vysokorýchlostnej železničnej prevádzky.
Kompaktný tvar a flexibilná montáž pre inštalácie s obmedzeným priestorom:Rozmery modelu E5M sú iba 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm a jeho čistá hmotnosť je približne 2,1 kg. Podporuje inštaláciu podľa štandardu VESA, na stenu a na stôl, čo umožňuje flexibilné nasadenie v kompaktných skrinkách na doske a šetrí cenný inštalačný priestor.
Duálny gigabitový ethernet a bezdrôtové rozšírenie pre spoľahlivé nahrávanie dát:E5M integruje dva gigabitové ethernetové porty Intel®: jeden na komunikáciu s palubným prepínačom a systémom riadenia vlaku a druhý na výmenu údajov s monitorovacou platformou na strane servera. Vstavaný slot Mini PCIe (PCIe 2.0 + USB 2.0 so slotom Nano SIM) podporuje voliteľné moduly 4G na nahrávanie údajov z monitorovania v reálnom čase. Slot M.2 Key-M podporuje rozšírenie SATA SSD pre lokálne ukladanie údajov do vyrovnávacej pamäte.
Bohaté I/O pre viacero periférnych zariadení:E5M ponúka jeden predný port USB 3.0 a tri predné porty USB 2.0 spolu so štyrmi zadnými portami USB 2.0, čo predstavuje celkovo osem rozhraní USB. Výstupy VGA a HDMI podporujú prevádzku s dvoma monitormi. Vstavaný 16-bitový GPIO umožňuje pripojenie k rôznym senzorom a akčným členom. Systém tiež podporuje proprietárne rozširujúce moduly MXM od spoločnosti APQ, ktoré umožňujú flexibilné pridávanie funkcií COM alebo GPIO pre prispôsobenie špecifickým aplikáciám.
Hodnotové úspechy:
Integrácia viacerých senzorov v jednom systéme:Šesť sériových portov (2 × RS-232/485 + 4 × RS-232) v kombinácii s duálnym gigabitovým ethernetom umožňuje priame pripojenie snímačov teploty, vibrácií, rýchlosti, prúdu a ďalších senzorov v podvozku. Kompletnú architektúru zberu údajov je možné nasadiť bez dodatočných rozširujúcich modulov, čo výrazne znižuje počet zariadení a zložitosť zapojenia vo vnútri palubnej rozvádzacej skrinky.
Dlhodobá spoľahlivosť v uzavretých priestoroch:10 W platforma s ultranízkou spotrebou energie a pasívne chladenie bez ventilátora eliminujú riziká poruchy spojené so zraniteľnými komponentmi ventilátorov, čo umožňuje stabilný zber údajov 24 hodín denne, 7 dní v týždni v uzavretých a prašných prostrediach vlakov. Miera poruchovosti je výrazne nižšia ako u konvenčných systémov chladených ventilátorom.
Stabilná prevádzka v náročných podmienkach:Široký rozsah teplôt od -20 °C do 60 °C, širokopásmový vstup 12 – 28 VDC, odolnosť voči vibráciám 3G a odolnosť voči nárazom 30G zabezpečujú nepretržitý zber údajov zo senzorov pri vysokorýchlostnej prevádzke, teplotných zmenách a vibráciách koľají vo vysokorýchlostných vlakoch a metre, čím poskytujú nepretržitý zdroj údajov pre prediktívnu údržbu.
Kompaktné nasadenie šetrí miesto na palube:Kompaktný tvarový faktor 293,5 mm × 149,5 mm × 54,5 mm spolu s možnosťami inštalácie VESA, na stenu a na stôl umožňuje flexibilnú integráciu do vstavaných skriniek a uvoľňuje ďalší priestor pre ďalšie funkčné moduly.
Flexibilné rozšírenie pre prispôsobené požiadavky:Slot Mini PCIe s podporou SIM umožňuje bezdrôtové rozšírenie 4G/Wi-Fi, modul MXM podporuje aplikačne špecifické rozšírenie COM/GPIO a slot M.2 Key-M umožňuje rozšírenie kapacity SSD, čím spĺňa rôzne požiadavky rôznych modelov vlakov a monitorovacích projektov.
