基于電力載波和無線通信技術(shù)的斷軌監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)方案

基于電力線載波技術(shù)和無線通信技術(shù)的斷軌檢測系統(tǒng)，包括檢測裝置、集中管理裝置以及遠程監(jiān)控中心。檢測裝置和集中管理裝置內(nèi)部有電力載波模塊和無線通信模塊。檢測裝置采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給集中管理裝置。集中管理裝置收集檢測裝置數(shù)據(jù)作初步判斷并傳輸給遠程監(jiān)控中心。遠程監(jiān)控中心通過數(shù)據(jù)分析確定是否斷軌并做相應(yīng)處理。優(yōu)點：電力載波模塊可利用現(xiàn)有鋼軌作為通信載體，電力載波通信方式可以實現(xiàn)多個裝置之間的網(wǎng)絡(luò)互連，通過傳遞載波信號電壓強度的數(shù)據(jù)，即可判斷鐵軌情況；另外，無線通信模塊也可傳輸載波信號強度。當(dāng)其中一種方式失效時，可通過另一種方式監(jiān)測鐵軌情況，兩者相結(jié)合，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種基于電力線載波技術(shù)和無線通信技術(shù)的斷軌檢測系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
鐵路導(dǎo)軌是列車順利運行的基礎(chǔ)，如果出現(xiàn)斷軌的情況，將會引起列車脫軌等嚴重情況。進行斷軌監(jiān)測對出現(xiàn)斷軌情況及時預(yù)警，對保障鐵路安全運輸具有重大意義。電力線載波通信是一種利用現(xiàn)有電力線或其他通信載體，通過載波方式將數(shù)字或模擬信號進行傳輸?shù)姆绞健o線傳輸方式主要是采用GSM模塊和無線數(shù)傳模塊進行數(shù)據(jù)傳輸。目前斷軌檢測所采用的方法主要有人工、超聲波檢測等，但是人工探測效率低，超聲波檢測具有費用尚等缺點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為提供一種基于電力線載波技術(shù)和無線通信技術(shù)的斷軌檢測系統(tǒng)，采用本專利技術(shù)可以利用現(xiàn)成的鐵路導(dǎo)軌作為通信載體進行斷軌檢測，具有廣闊的經(jīng)濟前景。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案:—種基于電力線載波技術(shù)和無線通信技術(shù)的斷軌檢測系統(tǒng)，包括檢測裝置、集中管理裝置以及遠程監(jiān)控中心。檢測裝置7和集中管理裝置10內(nèi)部都有電力載波模塊8和無線通信模塊9。檢測裝置7用來采集數(shù)據(jù)，并通過中繼方式將數(shù)據(jù)傳輸給集中管理裝置10。集中管理裝置10用來收集檢測裝置7數(shù)據(jù)作初步判斷并傳輸給遠程監(jiān)控中心6。遠程監(jiān)控中心6主要通過數(shù)據(jù)分析確定是否斷軌并做相應(yīng)處理。所述集中管理裝置與遠程監(jiān)控中心之間通過GSM進行通信。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本專利技術(shù)技術(shù)方案的優(yōu)點在于:電力載波模塊可以利用現(xiàn)有鋼軌作為通信載體而不需要敷設(shè)專有線路，電力載波通信方式可以實現(xiàn)多個裝置之間的網(wǎng)絡(luò)互連，通過傳遞載波信號電壓強度的數(shù)據(jù)，即可判斷鐵軌情況；另外，無線通信模塊也可傳輸載波信號強度。當(dāng)其中一種方式失效時，可以通過另一種方式監(jiān)測鐵軌情況，兩者相結(jié)合，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。【附圖說明】下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本專利技術(shù)作詳細闡釋。圖1為本專利技術(shù)系統(tǒng)斷軌檢測原理圖。圖2為本專利技術(shù)系統(tǒng)總體示意圖。圖3為本專利技術(shù)系統(tǒng)工作原理簡圖。圖4為本專利技術(shù)檢測裝置內(nèi)部原理圖。I為外接電源；2為鐵軌電阻；3為檢測點；4為大地電阻；5為鐵軌；6為遠程監(jiān)控中心;7為檢測裝置;8為電力載波模塊;9為無線通信模塊;10為集中管理裝置；【具體實施方式】下面通過附圖1、2、3、4所示，對本專利技術(shù)的一種基于電力線載波和無線通信的斷軌檢測系統(tǒng)進行進一步說明:如圖1所示，為系統(tǒng)斷軌檢測的原理圖。該系統(tǒng)主要利用電路回路的檢測原理進行斷軌判斷:即如果電路導(dǎo)通，則可以在回路當(dāng)中檢測正常載波信號電壓強度;但當(dāng)電路斷開時，載波信號電壓強度出現(xiàn)異常。如圖1所示，在鐵軌開始端并聯(lián)一個外接電源I，接著在區(qū)段的任意位置，將檢測裝置并聯(lián)在兩根鐵軌之間。其中，由于鐵軌電阻2很小，可等效為電線，檢測點裝置可等效為電壓表。這樣，電源、鐵軌與檢測點裝置就可形成一個檢測回路。因為鐵軌可導(dǎo)電，當(dāng)鐵軌未斷開的時候，電源可以在鐵軌上產(chǎn)生電流，并被檢測裝置檢測到鐵軌的載波信號電壓強度。當(dāng)發(fā)生斷軌時，斷裂處通過大地電阻4構(gòu)成斷軌異常回路，檢測裝置檢測到的載波信號電壓強度異常，這時監(jiān)控中心通過數(shù)據(jù)分析可確定發(fā)生了斷軌，進而報警。如圖2所示，為該系統(tǒng)總體示意圖。由鐵軌5、遠程監(jiān)控中心6、檢測裝置7、集中管理裝置10組成。檢測裝置7和集中管理裝置10內(nèi)部都有電力載波模塊8和無線通信模塊9。檢測裝置7主要用來采集數(shù)據(jù)，并通過中繼方式將數(shù)據(jù)傳輸給集中管理裝置10。集中管理裝置10主要用來收集檢測裝置7數(shù)據(jù)作初步判斷并傳輸給遠程監(jiān)控中心6。遠程監(jiān)控中心6主要通過數(shù)據(jù)分析確定是否斷軌并做相應(yīng)處理。檢測裝置7間隔一定距離連接在鐵路兩條鋼軌上，集中管理裝置10也連接在兩條鋼軌上;檢測裝置之間，以及各個檢測裝置與集中管理裝置之間，都通過載波模塊8和/或無線數(shù)傳模塊10進行通信;集中管理裝置10與遠程監(jiān)控中心6通過GSM通信進行數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)正常工作時，集中管理裝置10定時向檢測裝置7發(fā)送狀態(tài)請求包，檢測裝置如果有數(shù)據(jù)更新，返回應(yīng)答給集中管理裝置;集中管理裝置再向有數(shù)據(jù)更新的檢測裝置發(fā)送數(shù)據(jù)請求包，檢測裝置之間通過中繼將更新的數(shù)據(jù)發(fā)送到集中管理裝置，集中管理裝置再將數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送到監(jiān)控中心進行分析判斷；如果出現(xiàn)斷軌，斷軌前后兩檢測裝置之間的通信會出現(xiàn)異常，檢測裝置LED會進行異常報警顯示，同時監(jiān)測中心通過集中管理傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行判斷做出報警處理。如圖3所示，為系統(tǒng)工作原理簡圖。檢測裝置采集的溫濕度、電壓數(shù)據(jù)通過電力載波通信傳輸給集中管理裝置10，無線數(shù)傳作為備用通信方式，可以提高系統(tǒng)的可靠性。集中管理裝置10將所收集的檢測裝置采集數(shù)據(jù)進行初步分析判斷再發(fā)送遠程監(jiān)控中心。檢測裝置之間通信出現(xiàn)異常時會通過LED燈報警顯示。遠程監(jiān)控中心如果通過對載波強度數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)斷軌，則進行報警提示，同時可以通過短信方式提醒相關(guān)維護人員。如圖4所示，為檢測裝置內(nèi)部原理圖。L、N兩根線分別接到兩根鋼軌上，當(dāng)檢測裝置7向鋼軌發(fā)送載波信號時，首先信號從單片機(MCU)發(fā)出指令，經(jīng)過載波模塊8，產(chǎn)生載波信號，通過載波耦合電路，將載波信號傳輸?shù)戒撥墶z測裝置7將接收到的載波信號分成兩路處理，一路依次經(jīng)過耦合電路、濾波電路、放大電路，傳輸?shù)捷d波模塊8，然后載波模塊8將接收到的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并傳輸給單片機進行數(shù)據(jù)處理；另外一路也依次經(jīng)過耦合電路、濾波電路、放大電路，再經(jīng)過帶隔離的線性放大器，然后將放大后的電壓信號傳輸給單片機的內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將放大后的載波信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號，進行載波強度檢測。載波發(fā)送時，檢測裝置7中MCU將信號發(fā)送給載波模塊8，載波模塊8經(jīng)過處理將信號通過耦合電路發(fā)送出去，從而完成載波發(fā)送。M⑶與載波模塊通過TX/RX引腳進行串口數(shù)據(jù)收發(fā)，通過PLCRST引腳復(fù)位載波模塊。MCU其他引腳如圖4所示，分別外接存儲模塊、SH)防雷模塊、無線數(shù)傳模塊和LED。檢測裝置由鋰電池提供7.2V電源，經(jīng)電源管理芯片轉(zhuǎn)換成5.0v電壓和3.3V電壓。一部分通過電壓轉(zhuǎn)換芯片降低為3.3V給單片機供電，另一部分為載波模塊通信以及載波發(fā)送供電。與此同時，檢測裝置還通過溫度和濕度傳感器，實時采集環(huán)境的溫度和濕度等參數(shù)，然后通過載波和/或無線數(shù)傳模塊將測量的載波信號強度、溫度和濕度等參數(shù)，傳輸給集中管理裝置。【主權(quán)項】1.一種基于電力載波和無線通信技術(shù)的斷軌監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括檢測裝置、集中管理裝置以及遠程監(jiān)控中心;檢測裝置(7)和集中管理裝置(10)內(nèi)部都有電力載波模塊(8)和無線通信模塊(9);檢測裝置(7)用來采集數(shù)據(jù)，并通過中繼方式將數(shù)據(jù)傳輸給集中管理裝置(10);集中管理裝置(10)用來收集檢測裝置(7)數(shù)據(jù)作初步判斷并傳輸給遠程監(jiān)控中心(6);遠程監(jiān)控中心(6)主要通過數(shù)據(jù)分析確定是否斷軌并做相應(yīng)處理。【專利摘要】基于電力線載波技術(shù)和無線通信技術(shù)的斷軌檢測系統(tǒng)，包括檢測裝置、集中管理裝置以及遠程監(jiān)控中心。檢測裝置和集中管理裝置內(nèi)部有電力載波模塊和無線通信模塊。檢測裝置采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給集中管理裝置。集中管理裝置收集檢測裝置數(shù)據(jù)作初步判斷并傳輸給遠程監(jiān)控中心。遠程監(jiān)控中心通過數(shù)據(jù)分析確定是否斷軌并做相應(yīng)處理。優(yōu)點：電力載波模塊可利用現(xiàn)有鋼軌作為通信載體，電力載波通信方式可以實現(xiàn)多個裝置之間的網(wǎng)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于電力載波和無線通信技術(shù)的斷軌監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括檢測裝置、集中管理裝置以及遠程監(jiān)控中心；檢測裝置(7)和集中管理裝置(10)內(nèi)部都有電力載波模塊(8)和無線通信模塊(9)；檢測裝置(7)用來采集數(shù)據(jù)，并通過中繼方式將數(shù)據(jù)傳輸給集中管理裝置(10)；集中管理裝置(10)用來收集檢測裝置(7)數(shù)據(jù)作初步判斷并傳輸給遠程監(jiān)控中心(6)；遠程監(jiān)控中心(6)主要通過數(shù)據(jù)分析確定是否斷軌并做相應(yīng)處理。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙炯，熊肖磊，周奇才，林師銳，石慧，肖豪，李呈光，
申請(專利權(quán))人：同濟大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31