一種遠(yuǎn)程采集鐵路軌道板溫度場(chǎng)參數(shù)的系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種遠(yuǎn)程采集鐵路軌道板溫度場(chǎng)參數(shù)的系統(tǒng)，其包括太陽(yáng)能供電單元、主控單元、室外氣象參數(shù)采集單元、電源隔離單元、電磁隔離芯片、若干溫度采樣單元和遠(yuǎn)程服務(wù)器，太陽(yáng)能供電單元分別與主控單元、室外氣象參數(shù)采集單元及電源隔離單元相連接，電源隔離單元與每一個(gè)溫度采樣單元均相連接，每一個(gè)溫度采樣單元均與電磁隔離芯片相連接及每一個(gè)溫度采樣單元均與設(shè)在軌道板下方的溫度傳感器相連接；電磁隔離芯片與主控單元雙向通訊連接，主控單元和室外氣象參數(shù)采集單元均與遠(yuǎn)程服務(wù)器分別通訊連接。本實(shí)用新型專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵路軌道板的溫度場(chǎng)參數(shù)的遠(yuǎn)程采集，為研究上述參數(shù)對(duì)鐵路軌道的穩(wěn)定性和平順性的影響提供了便捷途徑。

A system for remote acquisition of temperature field parameters of railway track slabs

The utility model discloses a remote railway plate temperature field parameters, including solar power supply unit, main control unit, outdoor meteorological data acquisition unit, power supply unit, electromagnetic isolation chip, a plurality of temperature sampling unit and the remote server, the solar power supply unit is connected with the main control unit, outdoor meteorological parameters acquisition unit and power isolation unit is connected, power supply unit and each temperature sampling units are connected, each temperature sampling unit is connected with the electromagnetic isolation chip temperature sensor and a temperature of each sampling unit are arranged on the track and the bottom plate is connected with the main control chip; electromagnetic isolation unit two the communication connection, the main control unit and outdoor meteorological data acquisition unit are respectively connected with the remote server communication. The utility model realizes the remote acquisition of the temperature field parameters of the railway track plate, and provides a convenient way for studying the influence of the above parameters on the stability and the smoothness of the railway track.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種遠(yuǎn)程采集鐵路軌道板溫度場(chǎng)參數(shù)的系統(tǒng)
本技術(shù)是涉及一種遠(yuǎn)程采集鐵路軌道板溫度場(chǎng)參數(shù)的系統(tǒng)，屬于數(shù)據(jù)采集

技術(shù)介紹
鐵路軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、平順性對(duì)列車運(yùn)行安全具有重大意義。軌道板在與外界進(jìn)行熱交換過程中，由于混凝土結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱率低，軌道板結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)呈非線性分布。在該豎向溫度梯度的作用下，軌道板的反復(fù)翹曲變形是導(dǎo)致軌道板4個(gè)端角處砂漿層傷損的主要原因，改變了動(dòng)荷載作用下軌道結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，影響軌道的平順性。此外，對(duì)縱連板式無砟軌道而言，軌道板溫度變形增加了縱向連續(xù)軌道結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，增大了持續(xù)高溫下軌道板拱起的發(fā)生概率，威脅列車運(yùn)行安全，而曝露于大氣環(huán)境下的無砟軌道結(jié)構(gòu)會(huì)遭受隨外界環(huán)境變化而變化的溫度荷載作用。因此，需要同時(shí)采集太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、氣溫日變化幅度、日照時(shí)長(zhǎng)以及風(fēng)速等氣象參數(shù)及軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度等影響軌道板溫度場(chǎng)的關(guān)鍵參數(shù)信息，以用于研究鐵路軌道的穩(wěn)定性和平順性，而這些數(shù)據(jù)的獲取是在服役的鐵路軌道上，不易直接讓工作人員定時(shí)測(cè)量，所以需要一種可以遠(yuǎn)程采集影響軌道板溫度場(chǎng)的關(guān)鍵參數(shù)的系統(tǒng)，但至今還未見相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述需求，本技術(shù)的目的是提供一種遠(yuǎn)程采集鐵路軌道板溫度場(chǎng)參數(shù)的系統(tǒng)，以滿足對(duì)鐵路軌道的穩(wěn)定性和平順性的研究需求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種遠(yuǎn)程采集鐵路軌道板溫度場(chǎng)參數(shù)的系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能供電單元、主控單元、室外氣象參數(shù)采集單元、電源隔離單元、電磁隔離芯片、若干溫度采樣單元和遠(yuǎn)程服務(wù)器，所述太陽(yáng)能供電單元分別與主控單元、室外氣象參數(shù)采集單元及電源隔離單元相連接，所述電源隔離單元與每一個(gè)溫度采樣單元均相連接，每一個(gè)溫度采樣單元均通過485總線與電磁隔離芯片相連接及每一個(gè)溫度采樣單元均與設(shè)在軌道板下方的溫度傳感器相連接；所述電磁隔離芯片通過485總線或CAN總線與所述主控單元雙向通訊連接，并且，所述主控單元和室外氣象參數(shù)采集單元均通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器分別通訊連接。一種實(shí)施方案，所述太陽(yáng)能供電單元包括太陽(yáng)能電池板、光伏一體機(jī)和蓄電池組，所述太陽(yáng)能電池板與光伏一體機(jī)相連接，所述光伏一體機(jī)與蓄電池組相連接。一種實(shí)施方案，所述主控單元具有DTU無線數(shù)據(jù)透?jìng)髂K。作為優(yōu)選方案，所述主控單元為STM32F107VC處理器，采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(RTOS)。作為優(yōu)選方案，所述主控單元還包括觸摸屏顯示單元和SD存儲(chǔ)卡。一種實(shí)施方案，所述室外氣象參數(shù)采集單元包括室外環(huán)境溫度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、風(fēng)速傳感器及無線傳輸模塊。作為優(yōu)選方案，所述電磁隔離芯片選用ADM2582E或ADM2587E芯片。作為優(yōu)選方案，所述溫度采樣單元選用具有485總線接口、分時(shí)控制接口、485總線發(fā)送接口和485總線接收接口的STM8L系列單片機(jī)。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)的有益技術(shù)效果在于：本技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)影響軌道板溫度場(chǎng)的室外氣象和軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度等關(guān)鍵參數(shù)的遠(yuǎn)程采集，為研究上述參數(shù)對(duì)鐵路軌道的穩(wěn)定性和平順性的影響提供了便捷途徑；另外，本技術(shù)通過采用隔離供電模式，使得整個(gè)系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)，魯棒性好，維護(hù)成本低，采集信息精度高等優(yōu)點(diǎn)，具有明顯的實(shí)用價(jià)值。附圖說明圖1為本技術(shù)提供的一種遠(yuǎn)程采集鐵路軌道板溫度場(chǎng)參數(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例所述的太陽(yáng)能供電單元的原理框圖；圖3為實(shí)施例所述的主控單元的原理框圖；圖4為實(shí)施例所述的室外氣象參數(shù)采集單元的原理框圖；圖5為實(shí)施例所述的溫度采樣單元的電路圖。圖中標(biāo)號(hào)示意如下：1、太陽(yáng)能供電單元；11、太陽(yáng)能電池板；12、光伏一體機(jī)；13、蓄電池組；2、主控單元；21、無線數(shù)據(jù)透?jìng)髂K；22、STM32F107VC處理器；23、觸摸屏顯示單元；24、SD存儲(chǔ)卡；3、室外氣象參數(shù)采集單元；31、室外環(huán)境溫度傳感器；32、光照強(qiáng)度傳感器；33、風(fēng)速傳感器；34、無線傳輸模塊；4、電源隔離單元；5、電磁隔離芯片；6、溫度采樣單元；7、遠(yuǎn)程服務(wù)器；8、485總線；9、溫度傳感器。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本技術(shù)的技術(shù)方案做進(jìn)一步清楚、完整地描述。實(shí)施例如圖1所示：本實(shí)施例提供的一種遠(yuǎn)程采集鐵路軌道板溫度場(chǎng)參數(shù)的系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能供電單元1、主控單元2、室外氣象參數(shù)采集單元3、電源隔離單元4、電磁隔離芯片5、若干溫度采樣單元6和遠(yuǎn)程服務(wù)器7，所述太陽(yáng)能供電單元1分別與主控單元2、室外氣象參數(shù)采集單元3及電源隔離單元4相連接，所述電源隔離單元4與每一個(gè)溫度采樣單元6均相連接，每一個(gè)溫度采樣單元6均通過485總線8與電磁隔離芯片5相連接，及每一個(gè)溫度采樣單元6均與設(shè)在軌道板下方的溫度傳感器9相連接；所述電磁隔離芯片5通過485總線或CAN總線與所述主控單元2雙向通訊連接，并且，所述主控單元2和室外氣象參數(shù)采集單元3均通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器7分別通訊連接。如圖2所示：所述太陽(yáng)能供電單元1包括太陽(yáng)能電池板11、光伏一體機(jī)12和蓄電池組13，所述太陽(yáng)能電池板11與光伏一體機(jī)12相連接，所述光伏一體機(jī)12與蓄電池組13相連接。所述太陽(yáng)能供電單元1是本技術(shù)整個(gè)系統(tǒng)的電能來源，其中：太陽(yáng)能電池板11將光能轉(zhuǎn)換為電能輸送給光伏一體機(jī)12，由光伏一體機(jī)12進(jìn)行調(diào)節(jié)后，一方面直接輸出+8V電源分別為主控單元2和室外氣象參數(shù)采集單元3進(jìn)行供電，另一方面將多余電能輸送給蓄電池組13進(jìn)行蓄電，蓄電池組13可保證在夜間或陰雨天的系統(tǒng)用電需求。如圖3所示：所述主控單元2具有DTU無線數(shù)據(jù)透?jìng)髂K21和STM32F107VC處理器22，觸摸屏顯示單元23和SD存儲(chǔ)卡24。所述主控單元2一方面將獲得的軌道板溫度信息通過DTU無線數(shù)據(jù)透?jìng)髂K21實(shí)時(shí)傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)器7，另一方面對(duì)獲得的軌道板溫度信息存儲(chǔ)到SD存儲(chǔ)卡24中。如圖4所示：所述室外氣象參數(shù)采集單元3包括室外環(huán)境溫度傳感器31、光照強(qiáng)度傳感器32、風(fēng)速傳感器33及無線傳輸模塊34，室外環(huán)境溫度傳感器31、光照強(qiáng)度傳感器32和風(fēng)速傳感器33將各自采集的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊34實(shí)時(shí)傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)器7。如圖5所示：所述的溫度采樣單元6是基于超低功耗芯片STM8L型號(hào)單片機(jī)，具有485總線接口(管腳PD3)、分時(shí)控制接口(管腳PD4)、485總線發(fā)送接口(管腳PD5)和485總線接收接口(管腳PD6)。所述溫度采樣單元6采用隔離多節(jié)點(diǎn)分時(shí)復(fù)用總線監(jiān)測(cè)傳送模式，不同節(jié)點(diǎn)位于軌道板不同位置，以采集不同梯度下軌道板的溫度信息。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均采用隔離供電模式，絕緣電壓等級(jí)為1KV以上，以保障每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的無干擾采集。所述電磁隔離芯片5優(yōu)選ADM2582E或ADM2587E芯片。最后有必要在此指出的是：以上所述僅為本技術(shù)較佳的具體實(shí)施方式，但本技術(shù)的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
的技術(shù)人員在本技術(shù)揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種遠(yuǎn)程采集鐵路軌道板溫度場(chǎng)參數(shù)的系統(tǒng)，其特征在于：包括太陽(yáng)能供電單元、主控單元、室外氣象參數(shù)采集單元、電源隔離單元、電磁隔離芯片、若干溫度采樣單元和遠(yuǎn)程服務(wù)器，所述太陽(yáng)能供電單元分別與主控單元、室外氣象參數(shù)采集單元及電源隔離單元相連接，所述電源隔離單元與每一個(gè)溫度采樣單元均相連接，每一個(gè)溫度采樣單元均通過485總線與電磁隔離芯片相連接及每一個(gè)溫度采樣單元均與設(shè)在軌道板下方的溫度傳感器相連接；所述電磁隔離芯片通過485總線或CAN總線與所述主控單元雙向通訊連接，并且，所述主控單元和室外氣象參數(shù)采集單元均通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器分別通訊連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種遠(yuǎn)程采集鐵路軌道板溫度場(chǎng)參數(shù)的系統(tǒng)，其特征在于：包括太陽(yáng)能供電單元、主控單元、室外氣象參數(shù)采集單元、電源隔離單元、電磁隔離芯片、若干溫度采樣單元和遠(yuǎn)程服務(wù)器，所述太陽(yáng)能供電單元分別與主控單元、室外氣象參數(shù)采集單元及電源隔離單元相連接，所述電源隔離單元與每一個(gè)溫度采樣單元均相連接，每一個(gè)溫度采樣單元均通過485總線與電磁隔離芯片相連接及每一個(gè)溫度采樣單元均與設(shè)在軌道板下方的溫度傳感器相連接；所述電磁隔離芯片通過485總線或CAN總線與所述主控單元雙向通訊連接，并且，所述主控單元和室外氣象參數(shù)采集單元均通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器分別通訊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述太陽(yáng)能供電單元包括太陽(yáng)能電池板、光伏一體機(jī)和蓄電池組，所述太陽(yáng)能電池板與光伏一體機(jī)相連...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱文發(fā)，路宏遙，李再幃，彭樂樂，柴曉冬，何越磊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海工程技術(shù)大學(xué)，
類型：新型
國(guó)別省市：上海,31