CN102455220B - 一种轨道温度监测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种轨道温度监测方法、装置和系统，本发明实施例通过所述非接触式温度传感器的采集功能，在列车行车时实现间隔预设行驶距离温度数据采集、串口读取和数据传输的功能，实现了高自动化地，动态地监测轨道温度的效果，并能调整所述预设行驶间隔进行温度数据采集密度的调整，因而可实现高密度的数据采集功能；本发明还公开了与所述方法对应的装置，所述装置结构简洁，达到了运营成本低，维护简易的技术效果；本发明还公开了一种轨道温度监测系统，该监测系统包含了监测服务器，为接收所述记录文件的终端，可实现所述记录文件实时显示及分析，从而改善了现有的轨道温度监测技术的实时性差的缺陷。

Description

一种轨道温度监测方法和装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，更具体地说，涉及一种轨道温度监测方法、装置和系统。

背景技术

铁路作为陆上运输的主力军，为了适应社会和经济发展的需要，在重载、高速运输和信息技术方面取得了新的突破。目前，我国大部分线路使用的是无缝钢轨，所述无缝钢轨因外界温度的变化而产生温度应力作用，即热胀冷缩，在没有温度应力放散控制的情况下，外界温度高，将可能造成涨轨跑道的现象；外界温度低时，则存在拉断钢轨的隐患；因而，针对钢轨温度的监测显得尤为重要。

现有的针对钢轨温度的监测主要有两种方式：手工定点定时测量，即铁路工务段职工在施工或者维护的过程中使用手持式温度计手工测量钢轨温度；定点贴片埋点测量，即在铁路线路上每隔一定的距离放置一个温度传感器，若干个温度传感器组成一个单元与单片机相连，所述单片机通过采集并记录各个传感器的数据，通过转储或者网络的方式进行数据传输。

然而，现有的针对钢轨的温度的监测至少存在如下缺点：所述手工定点定时测量的方法监测密度小，难以捕捉日、月、年内的最高轨道温度和最低轨道温度，不能提供全面可靠的温度数据，并且，手工测量占用的劳动力多，测量的误差大、实时性差；所述定点贴片埋点测量的方法要想达到高密度的测量效果，需要投入大量的温度传感器及相应的电缆、服务器等，因而运营成本高，维护困难。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种轨道温度监测方法、装置和系统，以实现高密度、全面可靠、高自动化、成本低，维护简易的轨道温度测量。

一种轨道温度监测方法，用于轨道温度监测系统，包括：

在列车行车并在达到预设行驶距离间隔时，利用非接触式温度传感器采集列车行驶轨道的温度数据；

将从串口读取的所述预设行驶距离间隔的始末数值及所述温度数据存储至记录文件；

将所述记录文件发送至监测服务器。

上述实施方式，通过所述非接触式温度传感器的采集功能，在列车行车时实现间隔预设行驶距离温度数据采集、串口读取和数据传输的功能，实现了动态地监测轨道温度的效果。

优选地，所述非接触式温度传感器具体为红外温度传感器，安装于机车底端，红外传感器垂直于钢轨轨面；

在本实施方式中，所述红外传感器距离轨面不大于0.5米，并确保固定。为有效检测轨道温度，安装位置应有效避免外部热源或者冷却源对红外探头的影响。

作为优选，所述红外温度传感器采用一体式结构，镜头、处理电路及接口电路组合在一起，结构简单，便于安装维修。

优选地，所述方法还包括：初始化，所述监测初始化包括：

所述轨道温度监测系统的硬件初始化；

检查所述系统的主控制单元的内存空间，当所述内存空间小于预设内存值时，删除原有文件并使所述内存空间不小于所述预设内存值。

上述实施例表明，在进行轨道温度监测前，进行初始化步骤，以保证监测的顺利进行。

优选地，所述方法还包括，判断所述系统是否处于正常监测状态，具体为：

读取所述系统的总线的通信信息，当所述系统为正常监测状态时，则创建所述记录文件，所述记录文件的格式与所述预设行驶距离间隔始末数值及所述温度数据匹配；

当所述系统处于故障状态，则放弃创建所述记录文件。

上述实施例是读取系统的通信信息，根据当前的监测状态，判断是否能够建立或放弃建立记录文件。

优选地，所述方法还包括，当所述列车进行交路转移时，采集所述交路转移后的线路上的列车行驶轨道的温度数据，并将从串口读取的所述交路转移后的线路上的温度数据、该列车的车次号、所述交路转以后的线路信息、所述交路转移后线路的预设行驶距离间隔始末数值存储至记录文件。

该实施方式表明在列车出现交路转移的情况时，所述记录文件存储的信息是温度数据、车次号、线路信息和该交路转移后线路的预设行驶距离间隔始末数值，该种监测方式，适应了列车进行换道等情况的监测需要。

优选地，将所述记录文件发送至监测服务器具体为：将所述记录文件通过通用分组无线服务技术GPRS发送至所述系统的监测服务器并进行显示。

优选地，将所述记录文件发送至监测服务器具体为：将所述记录文件通过串口进行转储。

所述记录文件的输出方式有多种，本发明优选所述GPRS发送方式和所述串口转储方式，但并不局限于上述列举的方式。

一种轨道温度监测装置，包括：非接触式温度传感器、电平转换盒、主控单元，其中：

所述非接触式温度传感器用于：在列车行车并在达到预设行驶距离间隔时，采集列车行驶轨道的温度数据；

所述电平转换盒用于：将所述预设行驶距离间隔的始末数值和所述温度数据转换为串口信号；

所述主控单元用于：将从串口读取的所述预设行驶距离间隔的始末数值及所述温度数据存储至记录文件；

以及，将所述记录文件发送至监测服务器。

所述监测装置与所述监测方法对应，该监测装置利用所述非接触式温度传感器的采集功能、所述电平转换盒的电平-串口信号的转换功能以及所述主控单元的读取和发送功能，实现了高自动化的轨道温度监测，并能将所述记录有列车行驶信息和温度数据进行实时的传送。

上述方式作为优选在本发明中采用，但并不限于上述方式。

一种轨道温度监测系统，包括：列车行驶轨道、轨道温度监测装置和监测服务器，其中：

所述轨道温度监测装置包括：非接触式温度传感器、电平转换盒、主控单元，其中：

所述非接触式温度传感器用于：在列车行车并在达到预设行驶距离间隔时，采集所述列车行驶轨道的温度数据；

所述电平转换盒用于：将所述预设行驶距离间隔的始末数值和所述温度数据转换为串口信号；

所述主控单元用于：将从串口读取的所述预设行驶距离间隔的始末数值及所述温度数据存储至记录文件；

以及，将所述记录文件发送至监测服务器。

所述系统与装置、方法对应，系统包含有类车行驶轨道、轨道温度监测装置和监测服务器，所述监测服务器为接收所述记录文件的终端，可将所述记录文件进行显示及供给系统操作人员进行数据分析。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例通过所述非接触式温度传感器的采集功能，在列车行车时实现间隔预设行驶距离温度数据采集、串口读取和数据传输的功能，实现了高自动化地，动态地监测轨道温度的效果，并能调整所述预设行驶距离间隔进行温度数据采集密度的调整，因而可实现高密度的数据采集功能，克服了现有的监测技术采集密度不足的缺点，提供了全面可靠的温度数据参考；并且由于所述非接触式温度传感器为高精度的温度测试设备，提高了轨道测量的精度；本发明还公开了与所述方法对应的装置，所述装置结构简洁，利用所述非接触式温度传感器的采集功能、所述电平转换盒的电平-串口信号的转换功能以及所述主控单元的读取和发送功能，即实现了轨道温度测量，达到了全线轨道温度监测运营成本低，维护简易的技术效果；本发明还公开了一种轨道温度监测系统，该监测系统包含了监测服务器，为接收所述记录文件的终端，可实现所述记录文件实时显示及分析，从而改善了现有的轨道温度监测技术的实时性差的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种轨道温度监测方法流程图；

图2为本发明又一实施例公开的一种轨道温度监测方法流程图；

图3为本发明又一实施例公开的一种轨道温度监测方法流程图；

图4为本发明实施例公开的一种轨道温度监测装置结构示意图；

图5为本发明又一实施例公开的一种轨道温度系统结构示意图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词、简写或缩写总结如下：

GPRS:General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务；

CPU:Central Processing Unit，中央处理器；

S3C2440A:三星公司生产的一款微型处理器；

USB：Universal Serial BUS，通用串行总线；

Flash：FLASH存储器，又名闪存。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种轨道温度监测方法、装置和系统，以实现高密度、全面可靠、高自动化、成本低，维护简易的轨道温度测量。

图1示出了一种轨道温度监测方法，包括：

步骤101：在列车行车并在达到预设行驶距离间隔时，利用非接触式温度传感器采集列车行驶轨道的温度数据；

在本发明的该实施例中，所述预设行驶距离间隔根据现行的铁路列车行驶速度及所述轨道温度监测系统的监测服务器中央处理器CPU的运算周期而定；

所述非接触式温度传感器在本实施例中，优选为红外温度传感器。

需要说明的是：所述红外温度传感器采用一体式结构，镜头、处理电路及接口电路组合在一起，结构简单，便于安装维修，所述红外传感器距离轨面不大于0.5米，并确保固定。为有效检测轨道温度，安装位置应有效避免外部热源或者冷却源对红外探头的影响。

步骤102：将从串口读取的所述预设行驶距离间隔始末数值及所述温度数据存储至记录文件；

所述记录文件的格式与所述预设行驶距离间隔始末数值及所述温度数据匹配；

步骤103：将所述记录文件发送至监测服务器。

在本实施例中，需要首先说明的是：所述预设行驶距离间隔的距离由现有的列出运行监测技术进行测量，且所述预设行驶距离间隔始末数值由所述列车运行监测系统进行传输，并结合所述红外传感器进行轨道温度的监测方法的实现，所述列车运行监测技术是现行的成熟技术，在此不多做说明和赘述；

所述预设行驶距离间隔设定为10米，在所述列车开始行驶过程中，利用所述红外温度传感器每当所述列车行进距离达到10米，即进行一次记录，并结合该10米距离的始末数值，比如1110米时记录一次温度，以及经过10米后，在1120米时也记录一次温度，按照与所述记录文件匹配的形式，存储在所述记录文件中，并且，所述行驶距离间隔始末数值及所述温度数据通过串口进行读取，并通过GPRS技术或串口通信手段进行转存的方式，发送至所述监测服务器。

需要说明的是，根据不同的需要，可将记录文件通过坐标图表的形式，将关于所述温度数据及行驶距离间隔始末数值进行显示，且并不局限于该形式。

上述实施方式，通过所述非接触式温度传感器的采集功能，在列车行车时实现间隔预设行驶距离温度数据采集、串口读取和数据传输的功能，实现了动态地监测轨道温度的效果。

图2示出了又一种轨道温度监测方法，包括:

步骤201：将所述轨道温度监测系统进行初始化；

在本实施例中，所述初始化包括：

所述轨道温度监测系统的硬件初始化

更为具体地，所述硬件初始化包括：上电后的自检，检查红外传感器的工作情况，即传感器是否有效工作，、主机与监控装置通讯状况；

初始化；

检查所述系统的主控制单元的内存空间，当所述内存空间小于预设内存值时，删除原有文件并使所述内存空间不小于所述预设内存值。

步骤202：判断所述系统是否处于正常监测状态；

读取所述系统的总线的通信信息，当所述系统为正常监测状态时，则创建所述记录文件，并进行步骤203；当所述系统处于故障状态，则放弃创建所述记录文件。

需要说明的是：所述记录文件的格式与所述预设行驶距离间隔始末数值及所述温度数据匹配；

步骤203：在列车行车并在达到预设行驶距离间隔时，利用非接触式温度传感器采集列车行驶轨道的温度数据；

步骤204：将从串口读取的所述预设行驶距离间隔始末数值及所述温度数据存储至记录文件；

步骤205：将所述记录文件通过GPRS发送至监测服务器，并进行显示。

所述记录文件的输出方式有多种，本实施例中优选所述GPRS发送方式当然可通过串口USB等转储方式，但并不局限于上述列举的方式。

本实施例在进行轨道温度监测前，进行初始化步骤，以保证监测的顺利进行；并且读取系统的总线的通信信息，根据当前的监测状态，判断是否能够建立或放弃建立记录文件；以及结合所述非接触式温度传感器的采集功能，在列车行车时实现间隔预设行驶距离温度数据采集、串口读取和数据传输的功能，实现了高自动化地，动态地监测轨道温度的效果。

需要指出的是，可根据实际监测情况对所述预设行驶距离间隔进行调整，以实现温度数据采集密度的变化，并可通过缩短预设行驶距离间隔的温度采集实现高密度的数据采集功能，克服了现有的监测技术采集密度不足的缺点，提供了全面可靠的温度数据参考，并能用较少的设备进行覆盖全线路的列车行驶轨道的温度测量。

图3示出了有一种轨道温度监测的方法，首先需要说明的是，本实施例所进行说明是在所述列车进行交路转移的情况时，列举的实施例，该方法包括：

步骤301：将所述轨道温度监测系统进行初始化；

在本实施例中，所述初始化包括：

所述轨道温度监测系统的硬件初始化；

检查所述系统的主控制单元的内存空间，当所述内存空间小于预设内存值时，删除原有文件并使所述内存空间不小于所述预设内存值。

步骤302：判断所述系统是否处于正常监测状态；

读取所述系统的总线的通信信息，当所述系统为正常监测状态时，则创建所述记录文件，并进行步骤303；当所述系统处于故障状态，则放弃创建所述记录文件。

步骤303：当所述列车进行交路转移时，采集所述交路转移后的线路上的列车行驶轨道的温度数据；

步骤304：从串口读取的所述交路转移后的线路上的温度数据、该列车的车次号、所述交路转以后的线路信息、所述交路转移后线路的预设行驶距离间隔始末数值存储至记录文件。

步骤305：将所述记录文件通过GPRS发送至监测服务器，并进行显示。

本实施例表明在列车出现交路转移的情况时，例如，列车在A号线轨道上行驶，在该轨道上的预设行驶距离间隔为10米，即，所述非接触式温度传感器在列车每行进10米，进行一次温度的采集；当所述列车在进行临时交路转移时，列车需行驶在B号线轨道上，而根据实际情况，所述B号线的轨道的预设行驶距离间隔可能因为交路的转换而产生变化，比如，在A线路采集的最后一次行驶数值为1580米，而对于B线路来说，再过8米就要进行下一次温度采集，此时，由于此种交路转换而导致数据采集的不连续，则根据该需要在所述记录文件中进行关于B号线的温度数据、该列车的车次号、所述交路转以后的线路信息、所述交路转移后线路的预设行驶距离间隔始末数值的采集和存储，以适应交路转移至后的数据或信息变化。

而此时，所述记录文件存储的信息是温度数据、车次号、线路信息和该交路转移后线路的预设行驶距离间隔始末数值，该种监测方式，适应了列车进行换道等情况的监测需要。

图4示出了一种轨道温度监测装置，包括：非接触式温度传感器401、电平转换盒402、主控单元403，其中：

所述非接触式温度传感器401用于：在列车行车并在达到预设行驶距离间隔时，采集列车行驶轨道的温度数据；

所述电平转换盒402用于：将所述预设行驶距离间隔始末数值和所述温度数据转换为串口信号；

所述主控单元403用于：将从串口读取的所述预设行驶距离间隔始末数值及所述温度数据存储至记录文件；

以及，将所述记录文件发送至监测服务器。

在本实施例中，需要首先说明的是：所述预设行驶距离间隔的距离由现有的列出运行监测装置进行测量，且所述预设行驶距离间隔始末数值由所述列车运行监测系统进行传输，并结合所述红外传感器进行轨道温度的监测方法的实现，所述列车运行监控技术是现行的成熟技术，在此不多做说明和赘述；

所述监测装置的非接触式温度传感器的镜头与铁路轨道垂直，使之处于最佳扫描距离，同时可对所述镜头进行外围防护。

所述监测装置与所述监测方法对应，该监测装置利用所述非接触式温度传感器401的采集功能、所述电平转换盒402的电平-串口信号的转换功能以及所述主控单元403的读取和发送功能，实现了高自动化的轨道温度监测，并能将所述记录有列车行驶信息和温度数据进行实时的传送。

作为优选，所述非接触式温度传感器具体为红外温度传感器；所述主控单元具体为S3C2440A。

所述S3C2440A是三星公司生产的处理器，该处理既有高性能，高集成度、低功耗、基本无升温的优点，且结构紧凑、体积小、安装使用方便。该处理器提供了大容量的空间Flash和内存，与所述监测服务器连接的PC/104总线、两路RS232串行接口，两个USB接口、看门狗等硬件接口，保证了所述装置既能进行串口信号或数据的采集，以及与监测服务器及列车通信总线的通信。

需要指出的是，在采用GPRS的方式将所述记录文件发送至所述监测服务器时，所述S3C2440A处理器可与GPRS插件连接并通过RS232进行数据传输。

图5示出了一种轨道温度监测系统，包括：列车行驶轨道501、轨道温度监测装置502和监测服务器503，其中：

所述轨道温度监测装置502包括：非接触式温度传感器5021、电平转换盒5022、主控单元5023，其中：

所述非接触式温度传感器5021用于：在列车行车并在达到预设行驶距离间隔时，采集所述列车行驶轨道的温度数据；

所述电平转换盒5022用于：将所述预设行驶距离间隔始末数值和所述温度数据转换为串口信号；

所述主控单元5023用于：将从串口读取的所述预设行驶距离间隔始末数值及所述温度数据存储至记录文件；

以及，将所述记录文件发送至监测服务器503。

在本实施例中，需要说明的是：所述预设行驶距离间隔的距离由现有的列出运行监测系统或装置进行测量，且所述预设行驶距离间隔始末数值由所述列车运行监测系统进行传输，并结合所述红外传感器进行轨道温度的监测方法的实现，所述列车运行监测技术是现行的成熟技术，在此不多做说明和赘述；

所述系统与装置、方法对应，系统包含有类车行驶轨道、装置和监测服务器，所述监测服务器为接收所述记录文件的终端，可将所述记录文件进行显示及供给系统操作人员进行数据分析。

综上所述：

本发明的实施例通过所述非接触式温度传感器的采集功能，在列车行车时实现间隔预设行驶距离温度数据采集、串口读取和数据传输的功能，实现了高自动化地，动态地监测轨道温度的效果，并能调整所述预设行驶距离间隔进行温度数据采集密度的调整，因而可实现高密度的数据采集功能，克服了现有的监测技术采集密度不足的缺点，提供了全面可靠的温度数据参考；并且由于所述非接触式温度传感器为高精度的温度测试设备，提高了轨道测量的精度；

本发明还公开了与所述方法对应的装置，所述装置结构简洁，利用所述非接触式温度传感器的采集功能、所述电平转换盒的电平-串口信号的转换功能以及所述主控单元的读取和发送功能，即实现了轨道温度测量，达到了全线轨道温度监测运营成本低，维护简易的技术效果；

本发明还公开了一种轨道温度监测系统，该监测系统包含了监测服务器，为接收所述记录文件的终端，可实现所述记录文件实时显示及分析，从而改善了现有的轨道温度监测技术的实时性差的缺陷。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域技术人员可以理解，可以使用许多不同的工艺和技术中的任意一种来表示信息、消息和信号。例如，上述说明中提到过的消息、信息都可以表示为电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或以上任意组合。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种轨道温度监测方法，用于轨道温度监测系统，其特征在于，包括：

轨道温度监测系统的硬件初始化；

检查所述系统的主控制单元的内存空间，当所述内存空间小于预设内存值时，删除原有文件并使所述内存空间不小于所述预设内存值；

读取所述系统的总线的通信信息，当所述系统为正常监测状态时，则创建记录文件，所述记录文件的格式与预设行驶距离间隔始末数值及温度数据匹配；当所述系统处于故障状态，则放弃创建所述记录文件；

在列车行车并在达到预设行驶距离间隔时，利用非接触式温度传感器采集列车行驶轨道的温度数据；

将从串口读取的预设行驶距离间隔的始末数值及所述温度数据存储至记录文件，所述记录文件通过坐标图表的形式，将所述温度数据及行驶距离间隔始末数值进行显示；

当所述列车进行交路转移时，根据转换后线路的预设行驶距离间隔采集所述交路转移后的线路上的列车行驶轨道的温度数据；

从串口读取的所述交路转移后的线路上的温度数据、该列车的车次号、所述交路转移后的线路信息、所述交路转移后线路的预设行驶距离间隔始末数值存储至记录文件；

将所述记录文件发送至监测服务器。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述非接触式温度传感器具体为红外温度传感器，安装于机车底端，并且红外温度传感器垂直于钢轨轨面。

3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，将所述记录文件发送至监测服务器具体为：将所述记录文件通过通用分组无线服务技术GPRS发送至所述系统的监测服务器并进行显示。

4.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，将所述记录文件发送至监测服务器具体为：将所述记录文件通过串口进行转储。