【技術實現步驟摘要】
本申請涉及超聲波無損檢測，尤其涉及一種基于時鐘同步技術的超聲波斷軌監測系統及方法。
技術介紹
1、在鐵路運輸系統中，鋼軌起著支撐列車和引導車輛車輪前進的作用。如果出現鋼軌斷裂將有可能造成列車脫軌、傾覆等重大行車安全事故，造成人員傷亡和重大財產損失。隨著高速鐵路的快速發展，無縫線路在軌道交通領域的應用也越來越廣泛，斷軌的發生機率也隨之變高。目前我國主要使用探傷車和軌道電路等方法檢測斷軌，但是存在諸多缺點。
2、近年來，利用超聲導波檢測無縫線路斷軌取得了長足的發展，傳統的超聲波斷軌檢測方法為一發一收模式，一般按照1公里進行收發間隔排布，然后各節點的數據通過鋼軌介質進行傳播匯聚到監測區段的端頭，在通過gprs與后臺進行傳輸。由于受到鋼軌條件的影響，同一監測區段的兩根鋼軌對于超聲導波信號衰減程度不同，信號強弱不一，為了滿足長距離的監測條件，按照導波信號衰減最大的有效監測距離進行安裝。因此，受軌距桿或其他影響，通過發射的超聲導波組內的間隔特征無法區分相鄰節點的串擾、左右軌的串擾，存在著漏報的風險。再者，現場的應用環境復雜尤其是電氣化線路，對于設備的可靠性有很高的要求，發射節點或接收節點如果產生故障，容易產生斷軌誤告警。再者，現場軌邊的節點設備通過鋼軌進行通訊匯聚然后再通過gprs進行傳輸，降低了通信可靠性和提高了通信中斷影響的范圍，不利于系統穩定可靠運行。
技術實現思路
1、本申請提供了一種基于時鐘同步技術的超聲波斷軌監測系統及方法。以解決傳統的超聲波斷軌系統，無法區分相鄰節點的
2、第一方面，本申請提供了一種基于時鐘同步技術的超聲波斷軌監測系統，包括用戶訪問層、通信服務層和前端設備，所述前端設備包括若干收發一體監測單元，若干所述收發一體監測單元依次等距設置于監測段鋼軌上，若干所述收發一體監測單元將監測段鋼軌分隔為若干區間，相鄰兩個所述收發一體監測單元構成收發一體監測組，若干所述收發一體監測組按照監測段鋼軌延伸方向排序，依次對其所在區間的鋼軌狀態進行監測，所述收發一體監測組內的兩個所述收發一體監測單元先后接收對方發送的超聲波信號，并根據接收到的超聲波信號生成對其所在區間的鋼軌狀態監測結果，所述收發一體監測單元將所在區間鋼軌的監測結果上傳至所述通信服務層，所述用戶訪問層通過網絡連接通信服務層，以獲取存儲在所述通信服務層的鋼軌監測結果。
3、在一些實施例中，所述收發一體監測單元包括處理器模塊、時鐘管理模塊、超聲波發射電路模塊、超聲波信號濾波放大采集模塊、預警模塊和通訊模塊，所述時鐘管理模塊用于向所述處理器模塊發送時間信號，所述時間信號包括超聲波發射開始時間信號、超聲波發射結束時間信號、超聲波采集開始時間信號和超聲波采集結束時間信號，所述處理器模塊參照超聲波發射開始時間信號和超聲波發射結束時間信號，控制所述超聲波發射電路模塊通過鋼軌向同一收發一體監測組內的另一個收發一體監測單元發射超聲波信號，所述處理器模塊參照超聲波采集開始時間信號和超聲波采集結束時間信號，控制所述超聲波信號濾波放大模塊采集同一收發一體監測組內的另一個收發一體監測單元通過鋼軌所發射的超聲波信號，所述預警模塊根據所述超聲波信號濾波放大采集模塊能否采集到超聲波信號、所采集的超聲波信號的頻譜分布和幅值生成監測結果信號，所述監測結果信號包括鋼軌正常信號、鋼軌斷軌信號和鋼軌損傷信號，所述通訊模塊用于將監測結果信號上傳至通信服務層。
4、在一些實施例中，所述收發一體監測單元還包括gps時鐘和本地時鐘，所述gps時鐘通過衛星導航系統獲取校準時間信號，并將校準時間信號輸出至時鐘管理模塊，所述本地時鐘向所述時鐘管理模塊發送實時時間信號；所述時鐘管理根據校準時間信號校準所述本地時鐘。
5、在一些實施例中，所述通訊模塊的通訊端口包括gprs通訊接口、以太網接口和rs485接口，在網絡覆蓋的區域，所述收發一體監測單元采用gprs與通信服務層進行通信，在網絡無覆蓋的區域，所述收發一體監測單元采用rs485接口的lora、以太網口或者rs485雙絞線的方式組成局域網，并匯聚到有網絡覆蓋的地方，再采用gprs與通信服務層進行通信。
6、第二方面，本申請提供了一種基于時鐘同步技術的超聲波斷軌監測方法，所述超聲波斷軌監測方法包括：
7、通信服務器在第一時刻向收發一體監測組內的第一收發一體監測單元發送第一發射指令，同時向收發一體監測組內的第二收發一體監測單元發送第一接收指令；所述第一發射指令用于指示第一收發一體監測單元向第二收發一體監測單元發送超聲波信號；所述第一接收指令用于指示第二收發一體監測單元接收來自第一收發一體監測單元發送的超聲波信號；
8、第二收發一體監測單元根據能否采集到超聲波信號、以及所采集的超聲波信號的頻譜分布和幅值生成第一監測結果，并將第一監測結果上傳至通信服務器；
9、通信服務器在與第一時刻間隔預設時長的第二時刻向收發一體監測組內的第二收發一體監測單元發送第二發射指令，同時向收發一體監測組內的第一收發一體監測單元發送第二接收指令；所述第二發射指令用于指示第二收發一體監測單元向第一收發一體監測單元發送超聲波信號；所述第二接收指令用于指示第一收發一體監測單元接收來自第二收發一體監測單元發送的超聲波信號；
10、第一收發一體監測單元根據能否采集到超聲波信號、以及所采集的超聲波信號的頻譜分布和幅值生成第二監測結果，并將第二監測結果上傳至通信服務器；
11、通信服務器根據所接收的第一監測結果和第二監測結果，判斷該區間鋼軌狀態。
12、在一些實施例中，所述方法還包括：
13、通信服務器在第一時刻向至少一個收發一體監測組內的第一收發一體監測單元發送第一發射指令；其中，任意兩個所述收發一體監測組位于不同的循環區間中；所述循環區間由監測段鋼軌延伸方向上連續n個區間構成，且每個區間只能在一個循環區間內。
14、在一些實施例中，若干循環區間內的收發一體監測組，同時按照監測段鋼軌延伸方向順序，依次對其所在區間的鋼軌狀態進行監測。
15、由以上技術方案可以看出，本申請提供了一種基于時鐘同步技術的超聲波斷軌監測系統及方法，通過在監測段鋼軌上依次等距設置若干收發一體監測單元，相鄰兩個收發一體監測單元構成收發一體監測組，若干收發一體監測組按照監測段鋼軌延伸方向排序，依次對其所在區間的鋼軌狀態進行監測，從而避免相鄰節點的串擾、左右軌的串擾，降低漏報；通過設置收發一體監測組內的兩個收發一體監測單元先后接收對方發送的超聲波信號，并根據接收到的超聲波信號生成對其所在區間的鋼軌狀態監測結果，兩個收發一體監測單元將對同一段區間的監測結果上傳至通信服務層，通信服務層根據所接收的兩個監測結果，判斷對應區間鋼軌是否斷軌，從而避免斷軌誤告警；收發一體監測單元的通訊模塊的通訊端口包本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于時鐘同步技術的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，包括用戶訪問層、通信服務層和前端設備，所述前端設備包括若干收發一體監測單元；
2.根據權利要求1所述的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，所述收發一體監測單元包括：
3.根據權利要求2所述的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，所述收發一體監測單元還包括：
4.根據權利要求2所述的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，所述通訊模塊的通訊端口包括GPRS通訊接口、以太網接口和RS485接口；
5.根據權利要求4所述的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，所述通信服務層包括：
6.根據權利要求5所述的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，所述用戶訪問層包括若干網絡終端，若干所述網絡終端與所述網絡服務器通過網絡連接。
7.根據權利要求2所述的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，所述前端設備還包括：
8.一種基于時鐘同步技術的超聲波斷軌監測方法，所述方法應用于權利要求1-7任一項所述的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，所述超聲波斷軌監測方法包括：
9.根據權利要求8所述
10.根據權利要求9所述的超聲波斷軌監測方法，其特征在于：
...【技術特征摘要】
1.一種基于時鐘同步技術的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，包括用戶訪問層、通信服務層和前端設備，所述前端設備包括若干收發一體監測單元；
2.根據權利要求1所述的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，所述收發一體監測單元包括：
3.根據權利要求2所述的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，所述收發一體監測單元還包括：
4.根據權利要求2所述的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，所述通訊模塊的通訊端口包括gprs通訊接口、以太網接口和rs485接口；
5.根據權利要求4所述的超聲波斷軌監測系統，其特征在于，所述通信服務層包括...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙建東，高靜，岳華洋，
申請(專利權)人：保定市天河電子技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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