CN104748799B - 一种接触网动态智能故障监测调整系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高速铁路供电智能监测、通信、调整领域，公开了一种接触网动态智能故障监测调整系统及方法，包括前端设备与调度终端设备，调度终端设备即就是计算机终端，前端设备包含以下模块，数据采集模块：负责采集接触网补偿装置的状态A、B值、温度、湿度、风速、风向、机车通过这些信息与数据的采集；数据处理与控制模块：此模块有单片机以及由单片机组成的数据处理电路组成，整个模块的功能是处理数据采集模块采集的数据，并且按时间将采集的数据生成对应的数据表格并存储。本发明高效、准确地实现接触网断线、正线或曲线处定位器脱落、终端锚固线夹断裂等故障的侦测，准确判断接触网的状态，有力地保障了电气化铁路的安全运行。

Description

一种接触网动态智能故障监测调整系统及方法

技术领域

本发明涉及高速铁路供电智能监测、调整领域，尤其涉及了一种接触网动态智能故障监测调整系统。

背景技术

目前正是中国高速铁路跨越式发展阶段，尤其是电气化铁路的全面建设，为我国经济发展提供了有力保障。接触网作为电气化铁路的核心设备之一，其重要性日益凸显且安全性要求特别高，保证接触网的安全可靠运行是电气化铁路安全运行的重中之重，也是当代铁路供电人的重要使命。

当下而言，接触网故障实时智能监测系统还是空白，接触网故障不能及时准确的反馈给供电维护人员，使供电维护人员在故障判断、故障处理的过程中处于被动状态，及时维修难以保证，影响列车正常行驶2个小时以上的定性为一般D类事故。

接触网故障实时监测系统还具备很大的科研价值。目前来说，我国电气化铁路属于新兴技术，不同的供电方式、不同的接触网线径、不同的接触网材质、长度等等，在不同的温度、经纬度、风速、湿度等状况下，其伸缩状态没有科研数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过给全补偿接触网补偿坠坨上安装此装置系统，通过温度、风速、风向、湿度、GPS定位的经纬度、海拔等相同因素下B值的纵向比较，判断接触网是断线、定位脱落、终端锚固线夹脱落、良好等状态，并能通过无线发射器，发射给调度终端。甚至在极限温度下A、B值超限的情况下，可实现单人当地调整或者无人远程控制调整补偿装置A、B值或及时通知维修人员，大大缩短现场抢修时间，提供了一种接触网动态智能故障监测调整系统。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种接触网动态智能故障监测调整系统，包括前端设备与调度终端设备，调度终端设备即就是计算机终端，前端设备包含以下模块，

数据采集模块：负责采集接触网补偿装置的状态A、B值、温度、湿度、风速、风向、机车通过这些信息；

数据处理与控制模块：此模块有单片机以及由单片机组成的数据处理电路组成，整个模块的功能是处理数据采集模块采集的数据，并且按时间将采集的数据生成对应的数据表格并存储；

通信模块：通讯模块是用于前端设备与调度终端的无线通信；

人机接口模块：作用是完成相关参数的设定；

控制执行模块：作用是负责控制信号的执行，主要完成接触网补偿装置的状态A、B值的调整；

调度终端设备作用是负责至少一台前端设备的数据表格收集和汇总；接收故障信息，记录并对故障信息进行编辑，通过短信的形式，对至少一台设置好的手机进行故障信息短信群发；可在终端操作，对任意一个前端设备实时抄表；许可后，可对任意一台前端设备发送控制命令，调整设备监控的接触网补偿装置的状态A、B值。

作为优选，数据采集模块包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器、风向传感器、GPS的定位器、机车通过监测器以及A、B值检测器，温度传感器其作用是实现接触网锚段所在处实时温度的采集；湿度传感器其作用是实现接触网锚段所在处实时湿度的采集；风力传感器其作用是实现解除网锚段所在处实时风力的采集；风向传感器其作用是实现接触网锚段所在处实时风向的采集；GPS的定位器其作用是实现接触网锚段所在处经纬度的定位采集；机车通过监测器其作用是实现接触网锚段是否通过机车的检测；A、B值检测器其作用是通过对A、B值的实时监测。

一种接触网动态智能故障监测调整的方法，包含前端设备数据处理过程以及终端主机数据处理过程，前端设备数据处理过程包含以下步骤：

步骤 1 ：数据采集模块对所需要的数据进行采集，数据处理与控制模块对数据按时间将采集的数据生成对应的数据表格并存储，存储后的数据供给调度终端设备；

步骤 2 ：数据处理与控制模块对数据进行处理后进行故障判断，若存在故障，再将即时故障信息数据传送给工区终端；若不存在故障，则直接定时发信给工区终端；

终端主机数据处理过程包含以下步骤：

步骤 3 ：调度终端设备接收到存储后的数据后，直接形成文档并存储；调度终端接收到故障信息数据，判断故障类型后，直接生成故障信息并且报警，并且启动相应的工作流程。

作为优选，在步骤2还包括对 A、B 值的检测，包含以下步骤：

步骤 1.1、 数据采集模块采集到 A、B 值，对 A、B 值进行实时监测，监测 A、B值是否剧烈变化；

步骤 1.2、 A、B 值存在剧烈变化，则调取相同因素下 A、B 值库 m 个数据，对这些数据进行数字滤波，然后比较数据差值大小判断故障类型，将故障传送到无线通讯模块中； A、B 值不存在剧烈变化，此时与 300mm 作比较，比较之后将其通讯至调度终端调度进行决断；

步骤 1.3、 将步骤 1.2 无线通讯模块通讯至调度终端调度进行决断。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明能轻松解决接触网断线、曲线定位器脱落、终端锚固线夹断裂等故障，准确、高效、及时的调整A、B值，减轻相关工作人员的工作负担，能有效缩短事故处理时间，有效避免中断行车的铁路事故发生，保障电气化铁路的安全运行。本发明高效、准确地实现接触网断线、曲线定位器脱落或定位装置脱落、终端锚固线夹断裂等故障的侦测，准确判断接触网的状态，有力地保障了电气化铁路的安全运行。实现远程自动调整A、B值的工作，极大地减轻了相关工作人员的工作量。为铁路系统同一线路，接触网技术状态参数研究提供了科研数据。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的系统结构图；

图2是本发明的AB值检测流程图；

图3是本发明的系统组网图；

图4是本发明的前端设备数据处理流程图；

图5是本发明的终端主机数据处理流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

一种接触网动态智能故障监测调整系统，如图1所示，包括前端设备与调度终端设备，调度终端设备即就是计算机终端，前端设备包含以下模块，

数据采集模块：其作用是采集A、B值、温度、湿度、风速、风向、机车通过这些信息和数据；所有需要采集的数据，都可以通过数据采集模块进行采集；

数据处理与控制模块：本模块是由单片机等硬件电路及相应的软件共同构成。其功能是处理数据采集模块采集的数据，按时间将采集的数据生成对应的数据表格并存储。对采集的A、B值数据进行分析处理，通过数据分析，判断接触网的状态：接触网断线、曲线定位器脱落、终端锚固线夹断裂及良好，A、B值越限时，要将对应一定时段的一定数量的数据表格连同报警信息一起，传给通信模块，以便通过一定的信道，发送到后台模块。对后台发送的命令进行分析判读，输出某些控制信号，例如：A、B值调整信号，来控制执行机构调整A、B值；

通信模块：其作用是在前端设备与调度终端的进行无线通信；其中包括前端设备的地址标记，身份识别，GPS或北斗授时等这些功能；

人机接口：其作用是完成相关参数的设定，包括海拔高度以及现场数据的查阅；

控制执行模块：其作用是负责控制信号的执行，完成A、B值的调整；

调度终端设备即就是计算机终端，其作用是负责至少一台前端设备的数据表格收集和汇总；接收故障信息，记录并对故障信息进行编辑，通过短信的形式，对至少一台设置好的手机进行故障信息短信群发；可在终端操作，对任意一个前端设备实时抄表；许可后，可对任意一台前端设备发送控制命令，调整设备监控的A、B值，如图3所示。

此外，整个系统中还包括系统电源，在此，使用的是蓄电池。

前端设备中的数据采集模块包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器、风向传感器、GPS的定位器、机车通过监测器以及A、B值检测器；

温度传感器：实现接触网锚段所在处实时温度的采集，作为影响接触网伸缩变化的一个主要量；

湿度传感器：实现接触网锚段所在处实时湿度的采集，作为影响接触网伸缩变化的一个主要量；

风力传感器：实现解除网锚段所在处实时风力的采集，作为影响接触网伸缩变化的一个参考量；

风向传感器：实现接触网锚段所在处实时风向的采集，作为影响接触网伸缩变化的一个参考量；

GPS的定位器：实现接触网锚段所在处经纬度的定位采集，作为影响接触网伸缩变化的一个参考量；

机车通过监测器：实现接触网锚段是否通过机车的检测，接触网通过机车和不通机车时的A、B值是有很大不同的，要依据是否通过机车，用检测的A、B值判断接触网运行状态时，应对A、B值进行一定的修正的过程中所有模块采集另外存储的功能，有机车通过的过程中，数据波动较大，不参与故障判断的数据库抽取；

AB值检测器：通过对A、B值的实时监测，作为接触网伸缩变化的一个间接测量量。

基于整个系统实现的一种接触网动态智能故障监测调整的方法，包含前端设备数据处理过程以及终端主机数据处理过程，前端设备数据处理过程包含以下步骤：步骤1：数据采集模块对所需要的数据进行采集，数据处理与控制模块对数据按时间将采集的数据生成对应的数据表格并存储，存储后的数据供给调度终端设备；

步骤 2 ：数据处理与控制模块对数据进行处理后进行故障判断，若存在故障，再将即时故障信息数据传送给工区终端；若不存在故障，则直接定时发信给工区终端；此过程如图4所示；

其故障数据处理和判断过程如下：

步骤 1.1、 数据采集模块采集到 A、B 值，对 A、B 值进行实时监测，监测 A、B 值是否剧烈变化；

步骤 1.2、 A、B 值存在剧烈变化，则调取相同因素下 A、B 值库 m 个数据，对这些数据进行数字滤波，然后比较数据差值大小判断故障类型，将故障传送到无线通讯模块中； A、B 值不存在剧烈变化，此时与 300mm 作比较，比较之后将其通讯至调度终端调度进行决断；

步骤 1.3、 将步骤 1.2 无线通讯模块通讯至调度终端调度进行决断。如图2。

终端主机数据处理过程包含以下步骤：

步骤 3 ：调度终端设备接收到存储后的数据后，直接形成文档并存储；调度终端接收到故障信息数据，判断故障类型后，直接生成故障信息并且报警，并且启动相应的工作流程。此过程如图5所示。

简单说来就是对采集的A、B值数据进行分析处理，通过数据分析，判断接触网的状态（接触网断线、曲线定位器脱落、终端锚固线夹断裂及良好），A、B值越限时，要将对应一定时段的一定数量的数据表格连同报警信息一起，传给通信模块，以便通过一定的信道，发送到后台模块。对后台发送的命令进行分析判读，输出某些控制信号，A、B值调整信号，来控制执行机构调整A、B值。

以上描述，是对应一个工区的硬件构架，若干工区，可组成一个监控网络，甚至组建全国的监控网络，用于A、B值的统一检测与控制调整。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种接触网动态智能故障监测调整系统，包括前端设备与调度终端设备，调度终端设备即就是计算机终端，其特征在于，前端设备包含以下模块，

数据采集模块：负责采集接触网补偿装置的状态 A、B 值、温度、湿度、风速、风向、机车通过这些信息；

数据处理与控制模块：此模块有单片机以及由单片机组成的数据处理电路组成，整个模块的功能是处理数据采集模块采集的数据，并且按时间将采集的数据生成对应的数据表格并存储；

通信模块：通讯模块是用于前端设备与调度终端的无线通信；人机接口模块：作用是完成相关参数的设定；

控制执行模块：作用是负责控制信号的执行，主要完成接触网补偿装置的状态 A、B 值的调整；

调度终端设备作用是负责至少一台前端设备的数据表格收集和汇总；接收故障信息，记录并对故障信息进行编辑，通过短信的形式，对至少一台设置好的手机进行故障信息短信群发；可在终端操作，对任意一个前端设备实时抄表；许可后，可对任意一台前端设备发送控制命令，调整设备监控的接触网补偿装置的状态 A、B 值。

2.根据权利要求 1 所述的一种接触网动态智能故障监测调整系统，其特征在于：数据采集模块包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器、风向传感器、GPS 的定位器、机车通过监测器以及 A、B 值检测器，温度传感器其作用是实现接触网锚段所在处实时温度的采集；湿度传感器其作用是实现接触网锚段所在处实时湿度的采集；风力传感器其作用是实现解除网锚段所在处实时风力的采集；风向传感器其作用是实现接触网锚段所在处实时风向的采集；GPS 的定位器其作用是实现接触网锚段所在处经纬度的定位采集；机车通过监测器其作用是实现接触网锚段是否通过机车的检测；A、B 值检测器其作用是通过对 A、B 值的实时监测。

3.基于权利要求 1 实现的一种接触网动态智能故障监测调整的方法，其特征在于包含前端设备数据处理过程以及终端主机数据处理过程，前端设备数据处理过程包含以下步骤：

步骤 1 ：数据采集模块对所需要的数据进行采集，数据处理与控制模块对数据按时间将采集的数据生成对应的数据表格并存储，存储后的数据供给调度终端设备；

步骤 2 ：数据处理与控制模块对数据进行处理后进行故障判断，若存在故障，再将即时故障信息数据传送给工区终端；若不存在故障，则直接定时发信给工区终端；

终端主机数据处理过程包含以下步骤：

步骤 3 ：调度终端设备接收到存储后的数据后，直接形成文档并存储；调度终端接收到故障信息数据，判断故障类型后，直接生成故障信息并且报警，并且启动相应的工作流程。

4.根据权利要求 3 所述的一种接触网动态智能故障监测调整的方法，其特征在于在步骤2还包括对 A、B 值的检测，包含以下步骤：

步骤 1.1、 数据采集模块采集到 A、B 值，对 A、B 值进行实时监测，监测 A、B 值是否剧烈变化；

步骤 1.2、 A、B 值存在剧烈变化，则调取相同因素下 A、B 值库 m 个数据，对这些数据进行数字滤波，然后比较数据差值大小判断故障类型，将故障传送到无线通讯模块中；A、B 值不存在剧烈变化，此时与 300mm 作比较，比较之后将其通讯至调度终端调度进行决断；

步骤 1.3 、将步骤 1.2 无线通讯模块通讯至调度终端调度进行决断。