基于虚拟仪器的ZPW-2000轨道电路测试系统软件的研究

论文摘要

随着铁路的提速,移频自动闭塞系统在控制列车行车安全方面起到越来越重要的作用,其中在区间信号设备方面,ZPW-2000型无绝缘移频轨道电路得到了广泛应用。但是目前针对ZPW-Z000设备的维修手段仍然比较落后。同时对检修设备也缺乏必要的管理手段。因此,非常有必要研究开发相应的测试管理系统,满足现场对ZPW-2000型轨道电路测试和管理的需要。本文采用了虚拟仪器的理念进行了测试系统的开发。虚拟仪器是当前国际测控领域最流行的开发平台。在软件方面,它提供了便于工程师快速掌握的开发工具——LabVIEW,具备完善的软件功能和测试相关的函数；在硬件方面,有种类丰富的信号采集和处理的板卡,方便于快速搭建起一个符合要求的测控系统。本文首先分析了当前ZPW-2000型轨道电路检修工作的现状并列出其中的问题。然后通过现场调研对测试系统做出功能需求分析,并针对要实现功能设计相应的软硬件系统。在下面的章节对软件系统进行详细介绍。首先对软件系统进行功能需求分析,并提出三个模块——测试模块、数据管理模块和显示模块,并分析他们之间的信息交互模式。接着,从提高测试系统的测试效率出发,提出了生产者/消费者模式作为软件框架。接下来,以接收器灵敏度测试为例重点介绍了测试模块的工作原理和实现。首先介绍了测试背景和测试内容。再对待测信号进行了分析,提出了信号调理方案。然后介绍了测试流程,对发现的问题进行了讨论。其中,在测试工作开始时,提出了测试系统自身校正的方案；出于对测试效率的考虑,提出了查找算法来实现；对于测量叠加较大的问题,分析其原因并提出了相应抗干扰的方案；为了保证指令发送环节的准确,提出了一个对所有测试项都适用的指令输出系统；最后介绍了PCI-6221的使用方法。对数据管理模块,分析了测试系统在数据存储方式方面存在的问题,按数据调用方式的不同,提出了用SQL数据库和EXCEL表分类存储的方案,并分别详述其结构与实现。对于显示模块,结合数据管理模块中的相关内容,详细描述了报表的生成过程。最后,对全文的研究内容进行了总结,探讨了下一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 ZPW-2000轨道电路综合阐述
• 1.3 研究现状
• 1.4 论文主要工作与安排
• 第2章 系统需求分析与总体设计
• 2.1 系统需求分析
• 2.2 系统结构分析
• 2.3 虚拟仪器技术的使用
• 第3章 软件结构设计方案
• 3.1 软件系统需求分析
• 3.2 软件系统结构与信息交互
• 3.3 软件工作原理分析
• 3.4 软件系统的测试任务流程
• 3.5 软件系统的设计模式
• 第4章 测试模块的设计
• 4.1 测试原理概述
• 4.1.1 接收器测试背景简介
• 4.1.2 灵敏度测试内容
• 4.2 待测信号分析
• 4.2.1 移频信号相关介绍
• 4.2.2 虚拟示波器的实现
• 4.3 测试量误差讨论
• 4.3.1 校正系统分析
• 4.3.2 校正系统的具体实现
• 4.3.3 干扰概述和分析
• 4.3.4 模拟量抗干扰设计
• 4.3.5 数字量抗干扰设计
• 4.4 灵敏度测试的具体实现
• 4.4.1 灵敏度指标测试流程
• 4.4.2 指令输出方案
• 4.4.3 测试算法
• 4.4.4 信号调节方案
• 4.4.5 采集卡的设置与使用
• 4.5 接收器测试精度分析
• 第5章 数据管理和显示模块的设计
• 5.1 数据管理模块的设计
• 5.1.1 数据管理模块方案设计
• 5.1.2 SQL数据库的功能设计
• 5.1.3 SQL数据库的具体实现
• 5.1.4 SQL数据库操作
• 5.1.5 EXCEL表的功能设计
• 5.1.6 常设项信息表的实现
• 5.2 显示模块的设计
• 5.2.1 显示模块需求分析
• 5.2.2 前台显示的具体实现
• 5.2.3 报表系统的具体实现
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 本测试系统的全部测试项目
• 攻读硕士期间所发表的论文