一种免维护轨道板自动监测和报警装置的制作方法

1.本实用新型属于高速铁路轨道板监测技术领域，尤其涉及一种免维护轨道板自动监测和报警装置。


背景技术：

2.轨道结构的平顺性对行车的舒适性和安全性影响较大。高速铁路采用轨道板支承和固定钢轨，轨道板因导热系数小，在温差影响下会产生翘曲变形，进而影响轨道的平顺性。寒冷地区的路基季节性冻胀、融沉带来的不均匀变形也会引起轨道板和轨面的不平顺。
3.保证轨道结构的平顺性是工务部门日常维护工作的重点之一。目前对轨道平顺性的检测主要采用人工巡检和周期性轨道检查车检测的方式，根据人工巡检和轨道检查车的记录，可以发现轨道平顺状态不良的地点，以便采取紧急补修或限速措施。但人工巡检方式，工作负荷大、工作效率低，巡检间隔时间长，且没有数据留存，难以进行智能分析；周期性轨检车检测方式，检测周期较长，检测精度和定位精度不高，而且只能发现问题，不能排查隐患，不能满足现代铁路建设和运营维护的信息化、智能化的要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种免维护轨道板自动监测和报警装置，能自动检测轨道板的微小形变(0.001
°
)和板心温度，通过无线网络(专网或公网)将测量数据上传给分析平台用于分析轨道板的形变程度及变化趋势，并在轨道板形变量超出正常范围时自动报警。
5.本实用新型提供了一种免维护轨道板自动监测和报警装置，包括传感单元及主机；所述传感单元包括两轴角度计及温度传感器；所述主机包括接口转换模块、微处理模块、无线通信模块、电源控制模块、供电模块；
6.所述两轴角度计及温度传感器集成封装，插入轨道板纵向中间位置的安装孔内并密封，所述两轴角度计x轴和y轴分别对应轨道板的横向和纵向；所述主机固定在轨道板的侧面并通过电缆与所述传感单元连接；
7.所述两轴角度计及温度传感器与所述微处理模块连接，分别用于测量轨道板的横向和纵向变形角度以及板心温度数据，并将测量数据发送至所述微处理模块；
8.所述微处理模块通过所述接口转换模块与所述无线通信模块连接，用于将测量数据及报警信息通过所述无线通信模块发送至远端分析平台；
9.所述供电模块通过所述电源控制模块与所述微处理模块连接，用于为所述两轴角度计、温度传感器、接口转换模块、微处理模块、无线通信模块提供电源。
10.进一步地，所述两轴角度计、温度传感器通过数据线及控制线与所述微处理模块连接。
11.进一步地，所述微处理模块通过数据总线、控制总线及地址总线与所述接口转换模块连接，所述接口转换模块通过rs485总线与所述无线通信模块连接。
12.进一步地，所述供电模块通过电源线与所述电源控制模块连接，所述电源控制模块通过控制总线与所述微处理模块连接。
13.进一步地，所述供电模块采用一次性电池。
14.进一步地，所述传感单元及主机安装于各自的外壳内。
15.借由上述方案，通过免维护轨道板自动监测和报警装置，具有如下技术效果：
16.1)能够实现自动在线监测，解决了人工巡检的工作效率低，巡检间隔时间长等问题，减轻工作负荷；解决了轨检车检测周期长、测量和定位精度低等问题。
17.2)通过持续的测量和数据上传，解决了人工巡检没有数据留存问题，为智能分析提供了数据基础；不仅能及时发现问题，而且可以排查安全隐患，并为合理安排维修计划提供科学依据，满足轨道板运维的数字化、信息化的要求。
18.3)本装置可对轨道板超范围形变进行自动报警，符合轨道板运维的智能化要求。
19.4)采用了低功耗电源控制技术，使本装置可免维护运行5年以上，满足低碳节能的要求，同时也避免增加运维人员的工作负荷。
20.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
21.图1为本发明免维护轨道板自动监测和报警装置的结构框图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
23.参图1所示，本实施例提供了一种免维护轨道板自动监测和报警装置，包括传感单元1及主机2；传感单元1包括两轴角度计11及温度传感器12；主机2包括接口转换模块21、微处理模块22、无线通信模块23、电源控制模块24、供电模块25；两轴角度计11及温度传感器12集成封装，插入轨道板纵向中间位置的安装孔(横向靠边位置，且没有配筋的地方打孔)内并密封，两轴角度计x轴和y轴分别对应轨道板的横向和纵向；主机2固定在轨道板的侧面并通过电缆与传感单元1连接，并将传感单元与主机间的电缆固定在轨道板上；两轴角度计11及温度传感器12与微处理模块22连接，分别用于测量轨道板的横向和纵向变形角度以及板心温度数据，并将测量数据发送至微处理模块22；微处理模块22通过接口转换模块21与无线通信模块23连接，用于将测量数据及报警信息通过无线通信模块23发送至远端分析平台；供电模块25通过电源控制模块24与微处理模块22连接，用于为各模块(两轴角度计11、温度传感器12、接口转换模块21、微处理模块22、无线通信模块23)提供电源。
24.该装置两轴角度计型号为bwm826，可实现轨道板横向和纵向形变0.001
°
的高精度测量，在其它示例中也可采用光纤光栅、激光雷达等形变测量装置替代两轴角度计进行测量。通过将温度传感器植入轨道板，掌握轨道板板心温度的变化。两轴角度计11及温度传感器12按照可配置的数据测量间隔时间，测量轨道板的横向和纵向变形角度以及板心的温度数据，并按照可配置的数据发送间隔时间将测量数据通过无线通信模块(型号：ml7810-m)
发送给分析平台。微处理模块22采用stc stc8h1k08s2单片机，通过边缘计算，引入门限判别机制，实现测量数据实时判别和实时报警功能，在测量的同时，将横向和纵向变形数据与可配置的正常变形范围进行比对和判别，如果测量数据超出范围，则产生报警并立即发送给分析平台，而无需等待发送间隔时间。供电模块采用一次性电池供电(也可采用电缆或太阳能电池供电方式)，电源控制模块型号为ams-semitech ams1117+chipstar cs5080e，在工作期间，自动对各模块的工作状态(工作、休眠、关机、唤醒等)进行管控，达到低功耗运行，满足免维护工作5年以上的要求。
25.在本实施例中，两轴角度计11及温度传感器12通过数据线及控制线与微处理模块22连接。
26.在本实施例中，微处理模块22通过数据总线、控制总线及地址总线与接口转换模块21连接，接口转换模块21通过rs485总线与无线通信模块23连接。
27.在本实施例中，供电模块25通过电源线与电源控制模块24连接，电源控制模块24通过控制总线与微处理模块22连接。
28.在本实施例中，传感单元1及主机2安装于各自的外壳内。
29.该免维护轨道板自动监测和报警装置，具有如下技术效果：
30.1)能够实现自动在线监测，解决了人工巡检的工作效率低，巡检间隔时间长等问题，减轻工作负荷；解决了轨检车检测周期长、测量和定位精度低等问题。
31.2)通过持续的测量和数据上传，解决了人工巡检没有数据留存问题，为智能分析提供了数据基础；不仅能及时发现问题，而且可以排查安全隐患，并为合理安排维修计划提供科学依据，满足轨道板运维的数字化、信息化的要求。
32.3)本装置可对轨道板超范围形变进行自动报警，符合轨道板运维的智能化要求。
33.4)采用了低功耗电源控制技术，使本装置可免维护运行5年以上，满足低碳节能的要求，同时也避免增加运维人员的工作负荷。
34.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种免维护轨道板自动监测和报警装置，其特征在于，包括传感单元(1)及主机(2)；所述传感单元(1)包括两轴角度计(11)及温度传感器(12)；所述主机(2)包括接口转换模块(21)、微处理模块(22)、无线通信模块(23)、电源控制模块(24)、供电模块(25)；所述两轴角度计(11)及温度传感器(12)集成封装，插入轨道板纵向中间位置的安装孔内并密封，所述两轴角度计x轴和y轴分别对应轨道板的横向和纵向；所述主机(2)固定在轨道板的侧面并通过电缆与所述传感单元(1)连接；所述两轴角度计(11)及温度传感器(12)与所述微处理模块(22)连接，分别用于测量轨道板的横向和纵向变形角度以及板心温度数据，并将测量数据发送至所述微处理模块(22)；所述微处理模块(22)通过所述接口转换模块(21)与所述无线通信模块(23)连接，用于将测量数据及报警信息通过所述无线通信模块(23)发送至远端分析平台；所述供电模块(25)通过所述电源控制模块(24)与所述微处理模块(22)连接，用于为所述两轴角度计(11)、温度传感器(12)、接口转换模块(21)、微处理模块(22)、无线通信模块(23)提供电源。2.根据权利要求1所述的免维护轨道板自动监测和报警装置，其特征在于，所述两轴角度计(11)、温度传感器(12)通过数据线及控制线与所述微处理模块(22)连接。3.根据权利要求1所述的免维护轨道板自动监测和报警装置，其特征在于，所述微处理模块(22)通过数据总线、控制总线及地址总线与所述接口转换模块(21)连接，所述接口转换模块(21)通过rs485总线与所述无线通信模块(23)连接。4.根据权利要求1所述的免维护轨道板自动监测和报警装置，其特征在于，所述供电模块(25)通过电源线与所述电源控制模块(24)连接，所述电源控制模块(24)通过控制总线与所述微处理模块(22)连接。5.根据权利要求1所述的免维护轨道板自动监测和报警装置，其特征在于，所述供电模块(25)采用一次性电池。6.根据权利要求1所述的免维护轨道板自动监测和报警装置，其特征在于，所述传感单元(1)及主机(2)安装于各自的外壳内。

技术总结
本实用新型涉及一种免维护轨道板自动监测和报警装置，包括传感单元及主机；传感单元包括两轴角度计及温度传感器；主机包括接口转换模块、微处理模块、无线通信模块、电源控制模块、供电模块；两轴角度计及温度传感器集成封装，插入轨道板纵向中间位置的安装孔内并密封；主机固定在轨道板的侧面并通过电缆与传感单元连接；两轴角度计及温度传感器与微处理模块连接；微处理模块通过接口转换模块与无线通信模块连接；供电模块通过电源控制模块与微处理模块连接。本实用新型能自动检测轨道板的微小形变和板心温度，通过无线网络将测量数据上传给分析平台用于分析轨道板的形变程度及变化趋势，并在轨道板形变量超出正常范围时自动报警。报警。报警。


技术研发人员：陈前程 张立达
受保护的技术使用者：北京天佑坦达通信技术有限公司
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/4/19