CN105137230B - 信号监测防雷分线柜及其信号采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于信号监测防雷分线柜的采集模块，所述采集模块包括电路板，所述电路板一侧设有接口单元，所述接口单元用于与对应的分线座的采集引接端子连接；所述电路板上还设有：电压信号配线端子，包括进线端和出线端，所述进线端与接口单元上用于引入电压信号的端子对应连接，所述出线端可配置；电压信号处理电路，将引入的电压信号进行采集处理后输出；电流信号处理电路，将引入的电流信号进行滤波和放大处理后输出；数据处理单元，接收并处理电流信号和电压信号，获得待测设备的实际电压和电流数据；所述数据处理单元还将所述实际的电压和电流数据向外发送。本发明还涉及一种可插接所述采集模块的信号监测防雷分线柜。

Description

信号监测防雷分线柜及其信号采集系统

技术领域

本发明涉及铁路信号监测处理领域，特别是涉及一种信号监测防雷分线柜及其信号采集系统。

背景技术

当前铁路信号及其设备的分线、防护与监测采集分散在不同的地方，未进行集中监测采集，存在采集传感器位置分散，采集模拟量信息单一，配线施工复杂，混乱，信号线路在室内可能发生相互干扰，导致监测的故障信息不准确，不利于现场维修人员及时、准确的处理故障。由于现有铁路信号设备主要包括转辙机、信号机、轨道电路这三大类，加上一对线的其它零散设备，不同种信号设备需要采集的参数，量程和精度范围不完全一致。

发明内容

基于此，有必要提供一种采集模块，其能够针对信号设备的不同，获得信号设备的各项准确的参数。

一种用于信号监测防雷分线柜的采集系统，包括分线座、采集模块、采集机模块以及连接所述分线座、采集模块、采集机模块的通讯总线；

所述分线座上设有防雷模块引接端子、采集模块引接端子和连接室内外设备的分线端子；

所述采集模块通过采集模块引接端子与分线座连接，采集并处理通过所述分线端子连接在所述分线座上的设备的电压信号和电流信号；

所述分线座上还设有通信总线引接端子，所述采集机模块通过通信总线引接端子与分线座连接；所述采集机模块用于汇总采集模块的数据并上报给上位机。

在其中一个实施例中，所述分线座和/或采集模块还包括身份单元，用于标识所述分线座的身份。

在其中一个实施例中，所述身份单元为拨码开关和存储器中的一种或两种，其中所述拨码开关的开关状态组合用于表示分线座的身份，所述存储器中存储的身份信息用于表示分线座的身份。

在其中一个实施例中，所述存储器中还存储用于修正采集电压信号和/或电流信号的误差的数据。

在其中一个实施例中，所述采集模块包括电路板，所述电路板一侧设有接口单元，所述接口单元用于与对应的分线座的采集引接端子连接；

所述电路板上还设有：

第一分压电路，与所述接口单元上用于引入电压信号的端子对应连接，用于对接入的电压信号进行分压处理；

隔离电路，与所述第一分压电路连接，用于对分压后的电压信号进行电压隔离；

电压信号处理电路，与所述隔离电路连接，用于将引入的电压信号进行采集处理后输出；

电流信号处理电路，与所述接口单元上用于引入电流信号的端子对应连接，并将引入的电流信号进行滤波和放大处理后输出；

数据处理单元，分别连接所述电压信号处理电路和电流信号处理电路，接收处理后的电流信号和电压信号，并数字化后进行数值处理，获得设备的实际电压和电流数据。

在其中一个实施例中，所述数据处理单元包括模数转换器和中央处理器；

所述模数转换器用于将接收到的电压信号和电流信号转换为数字信号，并发送给中央处理器；

所述中央处理器用于对所述数字信号进行处理。

在其中一个实施例中，所述采集模块还包括第二分压电路，所述第二分压电路与所述接口单元上用于引入开关量信号的端子对应连接，用于对接入的开关量信号进行分压处理；

所述数据处理单元与第二分压电路连接，接收并处理所述分压处理后的开关量信号。

在其中一个实施例中，所述电压信号处理电路包括：采集纯交流电压信号的电压互感器电路；所述电压互感器电路包括电压互感器，用于感应引入的电压信号。

在其中一个实施例中，所述电压信号处理电路包括：采集交直流电压信号的高阻隔离电路；所述高阻隔离电路包括两个功率为3瓦、阻值大于2兆欧姆的电阻，分别连接在并联支路的两端。

在其中一个实施例中，所述电流信号处理电路或电压信号处理为两路以上。

在其中一个实施例中，所述接口单元为欧式焊接连接器的公插头，所述分线座的采集引接端子为欧式焊接连接器的母座。

一种信号监测防雷分线柜，包括柜体和设于所述柜体中的如上所述的采集系统。

上述信号监测防雷分线柜及其采集系统，通过采集模块与分线座插接，采集电压信号、电流信号以及开关量信号等，能够获取铁路设备的各项信息。同时获得铁路设备的各项信息后，能够通过接口单元向外发送，因此采集模块具备足够的独立性，便于维护。而电压配线端子又可以保证采集模块的通用性，可以插接在连接有不同的铁路设备的分线座上，又能够获得对应于该铁路设备的各项参数。

附图说明

图1为一实施例的信号监测防雷分线柜的正面和背面结构示意图；

图2为一实施例的采集系统的模块结构图；

图3为防雷分线柜插接采集模块的示意图；

图4为分线座和采集模块的模块结构图；

图5为采集纯交流电压的电路图；

图6为采集交直流电压的电路图。

具体实施方式

以下提供一种信号监测防雷分线柜，可用于集中采集多种铁路设备的信号，并集中汇总。铁路设备包括但不限于：四线制ZD6直流转辙机、六线制ZD6E/J直流双电动转辙机、采集站(场)间联系电路、半自动闭塞电路、自闭方向电路、防灾异物侵限、电话联系、480交流轨道电路、驼峰JWXC-2.3直流闭路式轨道电路；通过信号机、预告进站信号机、调车信号机、出站信号机、驼峰信号机、驼峰辅助信号机、发车进路信号机、进站信号机、接车进路信号机等各种信号机；以及25Hz相敏轨道电路等等。

每种设备一般都要采集电压信号、电流信号等，但采集要求均不相同，例如采集精度、量程等。每种设备对应连接在分线柜上的一个分线座，连接不同设备的分线座一般不相同。可以大致根据设备的信号进行分类，并使用同一种分线座连接同一类设备。对应地，在后续连接采集模块时，也使用不同的采集模块。

如图1所示，信号监测防雷分线柜10包括柜体100和设于柜体内的多个分线座200。如图2所示，一种用于信号监测防雷分线柜的采集系统，设置在防雷分线柜10的柜体100中，其包括分线座200、采集模块300、采集机模块400以及连接所述分线座200、采集模块300、采集机模块400的通讯总线。

结合图3和图4，分线座200上设有防雷模块引接端子220、采集模块引接端子210和连接室内外设备的分线端子(包括用于进线的分线端子231和用于出线的分线端子232)。多种设备均通过电缆硬线从室外引入室内，并连接至防雷分线柜10。具体是，每个设备连接到一个分线座200的分线端子上。每个设备可能有几路电压信号和/或电流信号。分线座200将设备的电压信号、电流信号引入。

每个分线座200的采集引接端子210，可在正面插接采集模块300，从分线座200上接入的电压信号和/或电流信号被采集模块300采集，然后处理、汇总。每个分线座200还可以在背面插接防雷模块，防止雷击浪涌。

采集模块300通过采集模块引接端子210与分线座200连接，采集并处理通过分线端子连接在分线座200上的设备的电压信号和电流信号。

分线座200上还设有通信总线引接端子，采集机模块400通过通信总线引接端子240与分线座200连接；所述采集机模块400用于汇总采集模块的数据并上报给上位机500。

如图4所示，采集模块300包括电路板310，电路板310一侧设有接口单元320。接口单元320用于与对应的分线座200的采集引接端子210连接。接口单元320可以为欧式焊接连接器的公插头，能够与分线座200上的作为采集引接端子210的欧式焊接连接器的母座配合插接。

电路板310上还设有第一分压电路311、隔离电路312、电压信号处理电路313、电流信号处理电路314以及数据处理单元315，且各自分别设于电路板310上固定的区域。例如图3中，第一分压电路311和电流信号处理电路314所处的区域更靠近接口单元320。

从第一分压电路311引出的电压信号经过隔离电路312的隔离处理后进入电压信号处理电路313。电压信号处理电路313可以包括采集纯交流电压信号和采集交直流电压信号的电路中的一种或两种。

如图5所示，采集纯交流电压信号的电路为电压互感器电路。所述电压互感器电路包括串联成回路的电压互感器PT、保险丝FUSE、PTC以及电压计量器件。通过电压互感器PT的感应引入电压信号。

如图6所示，采集交直流电压信号的电路为高阻隔离电路。所述高阻隔离电路包括串联成回路的两个功率为3瓦、阻值大于2兆欧姆的电阻R、PTC、保险丝FUSE以及电压计量器件。其中两个功率为3瓦、阻值大于2兆欧姆的电阻R分别连接在并联支路的两端。

从分线座200的采集引接端子210引出的电流信号进入电流信号处理电路314。该电流信号一般比较微弱。电流信号处理电路314与接口单元320上用于引入电流信号的端子对应连接，并将引入的电流信号进行滤波和放大处理后输出。

电压信号处理电路313可以为两路以上，以处理两路以上引入的电压信号，并发送给数据处理单元315。电流信号处理电路314可以为两路以上，以处理两路以上引入的电流信号，并发送给数据处理单元315。

数据处理单元315分别连接所述电压信号处理电路313和电流信号处理电路314，接收处理后的电流信号和电压信号，并数字化后进行数值处理，获得待测设备的实际电压和电流数据。

数据处理单元315具有设定的运算逻辑，可将输入的数字电压信号和数字电流信号根据设定的运算逻辑进行处理，获得待测设备的实际电压和电流数据。设定的运算逻辑可以包括修正由于电流采集和电压采集时的固有偏差、修改采集精度等等。数据处理单元315可以包括模数转换器和中央处理器；所述模数转换器用于将接收到的电压信号和电流信号转换为数字信号，并发送给中央处理器(中间数据在存储单元中保存、读取等细节过程已经略去)；所述中央处理器对所述数字信号根据进行处理。

数据处理单元315处理完成后，就可以得到连接在对应的分线座200上的铁路设备的实际的电压和电流数据。数据处理单元315还可通过接口单元320将所述实际的电压和电流数据向外发送。在一个实施例中，该电压和电流数据可以是发送到统一的上位机，由上位机进行识别和汇总。

进一步地，分线座200或采集模块300还可以包括身份单元250(如图4所示，是位于分线座200上)。所述身份单元250用于标识采集模块300所连接的分线座200。一般地，根据设计要求，每个信号监测防雷分线柜10中的每个分线座200都需要连接固定种类、甚至是指定的设备，例如第一行第一列的分线座200固定连接某一个具体的转辙机，以便在采集铁路设备的各项参数时，能够知道采集的是哪类或哪个设备的参数。

分线座200或采集模块300通过设置身份单元250，在连接到对应的分线座200时，用该身份单元250的标识来代表分线座200上连接的设备。通常地，该身份单元250可设置为与分线座200的位置对应。这样，通过身份单元250的标识获得分线座200的位置信息，进而索引到某个种类或某个特定的设备。

具体地，身份单元250可以为拨码开关和存储器中的一种或两种。

拨码开关是利用多个可拨动的开关的组合状态来表示信息的工具。例如8位的拨码开关可以通过组合，表示256种不同的信息，因而可以用来标识分线座200。

存储器可以连接在数据处理单元315中，保存身份数据。每次将采集模块300插接到分线座200并开始工作后，就从存储器中读取该身份数据。存储器可以保存比拨码开关更多的信息，同时也不会被机械性误触，导致身份信息错误。所述存储器中还存储用于修正采集电压信号和/或电流信号的误差的数据。设置在分线座200内的电流传感器参数差异会导致测量偏差，采用标准源将这种偏差给测试处理并存储起来，用于在数据处理时消除误差，以提高测试的准确性。

进一步地，数据处理单元315还通过第二分压电路316与接口单元320中用于引入开关量信号的端子连接，接收并处理所述开关量信号。开关量信号一般是防雷模块是否正常接入的信号。

上述采集系统，通过与采集模块与分线座插接，采集电压信号、电流信号以及开关量信号等，能够获取铁路设备的各项信息。同时获得铁路设备的各项信息后，能够通过接口单元向外发送，因此采集模块具备足够的独立性，便于维护。而电压配线端子又可以保证采集模块的通用性，可以插接在连接有不同的铁路设备的分线座上，又能够获得对应于该铁路设备的各项参数。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于信号监测防雷分线柜的采集系统，其特征在于，所述分线柜包括设置于柜体内的多个分线座，所述多个分线座对应连接不同的室内外设备，所述采集系统包括分线座、采集模块、采集机模块以及连接所述分线座、采集模块、采集机模块的通讯总线；

所述分线座上设有防雷模块引接端子、采集模块引接端子和连接室内外设备的分线端子；每个所述室内外设备连接到一个分线座的分线端子上；

所述采集模块通过采集模块引接端子与分线座连接，采集并处理通过所述分线端子连接在所述分线座上的设备的电压信号和/或电流信号；

所述分线座上还设有通信总线引接端子，所述采集机模块通过通信总线引接端子与分线座连接；所述采集机模块用于汇总采集模块的数据并上报给上位机；

所述分线座和/或采集模块还包括身份单元，所述身份单元为拨码开关和存储器中的一种或两种，其中所述拨码开关的开关状态组合用于表示分线座的身份，所述存储器中存储的身份信息用于表示分线座的身份；

通过身份单元的标识获得分线座或采集模块所连接的设备的类型，且通过身份单元的标识可以识别每个分线座或采集模块的具体位置信息，并与对应的设备进行连接；

所述分线座设有采集电流信号的电流传感器，电流传感器的参数差异导致测量偏差，所述存储器存储电流传感器与标准源的偏差，从而在数据处理时消除误差，提高测试的精确性。

2.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述存储器中还存储用于修正采集电压信号和/或电流信号的误差的数据。

3.根据权利要求1所述的采集系统，其特征在于，所述采集模块包括电路板，所述电路板一侧设有接口单元，所述接口单元用于与对应的分线座的采集引接端子连接；

所述电路板上还设有：

第一分压电路，与所述接口单元上用于引入电压信号的端子对应连接，用于对接入的电压信号进行分压处理；

隔离电路，与所述第一分压电路连接，用于对分压后的电压信号进行电压隔离；

电压信号处理电路，与所述隔离电路连接，用于将引入的电压信号进行采集处理后输出；

电流信号处理电路，与所述接口单元上用于引入电流信号的端子对应连接，并将引入的电流信号进行滤波和放大处理后输出；

数据处理单元，分别连接所述电压信号处理电路和电流信号处理电路，接收处理后的电流信号和电压信号，并数字化后进行数值处理，获得设备的实际电压和电流数据。

4.根据权利要求3所述的采集系统，其特征在于，所述数据处理单元包括模数转换器和中央处理器；

所述模数转换器用于将接收到的电压信号和电流信号转换为数字信号，并发送给中央处理器；

所述中央处理器用于对所述数字信号进行处理。

5.根据权利要求3所述的采集系统，其特征在于，所述采集模块还包括第二分压电路，所述第二分压电路与所述接口单元上用于引入开关量信号的端子对应连接，用于对接入的开关量信号进行分压处理；

所述数据处理单元与第二分压电路连接，接收并处理所述分压处理后的开关量信号。

6.根据权利要求3所述的采集系统，其特征在于，所述电压信号处理电路包括：采集纯交流电压信号的电压互感器电路；所述电压互感器电路包括电压互感器，用于感应引入的电压信号。

7.根据权利要求3所述的采集系统，其特征在于，所述电压信号处理电路包括：采集交直流电压信号的高阻隔离电路；所述高阻隔离电路包括两个功率为3瓦、阻值大于2兆欧姆的电阻，分别连接在并联支路的两端。

8.根据权利要求3所述的采集系统，其特征在于，所述电流信号处理电路或电压信号处理为两路以上。

9.根据权利要求3所述的采集系统，其特征在于，所述接口单元为欧式焊接连接器的公插头，所述分线座的采集引接端子为欧式焊接连接器的母座。