CN105553518A - 基于电力载波和无线通信技术的断轨监测系统 - Google Patents

基于电力载波和无线通信技术的断轨监测系统 Download PDF

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赵炯
熊肖磊
周奇才
林师锐
石慧
肖豪
李呈光
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    • H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/08—Measuring installations for surveying permanent way
    • B61K9/10—Measuring installations for surveying permanent way for detecting cracks in rails or welds thereof
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Abstract

基于电力线载波技术和无线通信技术的断轨检测系统，包括检测装置、集中管理装置以及远程监控中心。检测装置和集中管理装置内部有电力载波模块和无线通信模块。检测装置采集数据，并将数据传输给集中管理装置。集中管理装置收集检测装置数据作初步判断并传输给远程监控中心。远程监控中心通过数据分析确定是否断轨并做相应处理。优点：电力载波模块可利用现有钢轨作为通信载体，电力载波通信方式可以实现多个装置之间的网络互连，通过传递载波信号电压强度的数据，即可判断铁轨情况；另外，无线通信模块也可传输载波信号强度。当其中一种方式失效时，可通过另一种方式监测铁轨情况，两者相结合，可提高系统的稳定性与可靠性。

Description

基于电力载波和无线通信技术的断轨监测系统
技术领域
本发明涉及一种基于电力线载波技术和无线通信技术的断轨检测系统。
背景技术
铁路导轨是列车顺利运行的基础，如果出现断轨的情况，将会引起列车脱轨等严重情况。进行断轨监测对出现断轨情况及时预警，对保障铁路安全运输具有重大意义。
电力线载波通信是一种利用现有电力线或其他通信载体，通过载波方式将数字或模拟信号进行传输的方式。无线传输方式主要是采用GSM模块和无线数传模块进行数据传输。
目前断轨检测所采用的方法主要有人工、超声波检测等，但是人工探测效率低，超声波检测具有费用高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种基于电力线载波技术和无线通信技术的断轨检测系统，采用本发明可以利用现成的铁路导轨作为通信载体进行断轨检测，具有广阔的经济前景。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于电力线载波技术和无线通信技术的断轨检测系统，包括检测装置、集中管理装置以及远程监控中心。检测装置7和集中管理装置10内部都有电力载波模块8和无线通信模块9。检测装置7用来采集数据，并通过中继方式将数据传输给集中管理装置10。集中管理装置10用来收集检测装置7数据作初步判断并传输给远程监控中心6。远程监控中心6主要通过数据分析确定是否断轨并做相应处理。
所述集中管理装置与远程监控中心之间通过GSM进行通信。
与现有的技术相比，本发明技术方案的优点在于：电力载波模块可以利用现有钢轨作为通信载体而不需要敷设专有线路，电力载波通信方式可以实现多个装置之间的网络互连，通过传递载波信号电压强度的数据，即可判断铁轨情况；另外，无线通信模块也可传输载波信号强度。当其中一种方式失效时，可以通过另一种方式监测铁轨情况，两者相结合，可提高系统的稳定性与可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细阐释。
图1为本发明系统断轨检测原理图。图2为本发明系统总体示意图。图3为本发明系统工作原理简图。
图4为本发明检测装置内部原理图。
1为外接电源；2为铁轨电阻；3为检测点；4为大地电阻；5为铁轨；6为远程监控中心；7为检测装置；8为电力载波模块；9为无线通信模块；10为集中管理装置；
具体实施方式
下面通过附图1、2、3、4所示，对本发明的一种基于电力线载波和无线通信的断轨检测系统进行进一步说明：
如图1所示，为系统断轨检测的原理图。该系统主要利用电路回路的检测原理进行断轨判断：即如果电路导通，则可以在回路当中检测正常载波信号电压强度；但当电路断开时，载波信号电压强度出现异常。如图1所示，在铁轨开始端并联一个外接电源1，接着在区段的任意位置，将检测装置并联在两根铁轨之间。其中，由于铁轨电阻2很小，可等效为电线，检测点装置可等效为电压表。这样，电源、铁轨与检测点装置就可形成一个检测回路。因为铁轨可导电，当铁轨未断开的时候，电源可以在铁轨上产生电流，并被检测装置检测到铁轨的载波信号电压强度。当发生断轨时，断裂处通过大地电阻4构成断轨异常回路，检测装置检测到的载波信号电压强度异常，这时监控中心通过数据分析可确定发生了断轨，进而报警。
如图2所示，为该系统总体示意图。由铁轨5、远程监控中心6、检测装置7、集中管理装置10组成。检测装置7和集中管理装置10内部都有电力载波模块8和无线通信模块9。检测装置7主要用来采集数据，并通过中继方式将数据传输给集中管理装置10。集中管理装置10主要用来收集检测装置7数据作初步判断并传输给远程监控中心6。远程监控中心6主要通过数据分析确定是否断轨并做相应处理。
检测装置7间隔一定距离连接在铁路两条钢轨上，集中管理装置10也连接在两条钢轨上；检测装置之间，以及各个检测装置与集中管理装置之间，都通过载波模块8和/或无线数传模块10进行通信；集中管理装置10与远程监控中心6通过GSM通信进行数据传输。系统正常工作时，集中管理装置10定时向检测装置7发送状态请求包，检测装置如果有数据更新，返回应答给集中管理装置；集中管理装置再向有数据更新的检测装置发送数据请求包，检测装置之间通过中继将更新的数据发送到集中管理装置，集中管理装置再将数据通过无线发送到监控中心进行分析判断；如果出现断轨，断轨前后两检测装置之间的通信会出现异常，检测装置LED会进行异常报警显示，同时监测中心通过集中管理传输的数据进行判断做出报警处理。
如图3所示，为系统工作原理简图。
检测装置采集的温湿度、电压数据通过电力载波通信传输给集中管理装置10，无线数传作为备用通信方式，可以提高系统的可靠性。集中管理装置10将所收集的检测装置采集数据进行初步分析判断再发送远程监控中心。检测装置之间通信出现异常时会通过LED灯报警显示。远程监控中心如果通过对载波强度数据分析发现出现断轨，则进行报警提示，同时可以通过短信方式提醒相关维护人员。
如图4所示，为检测装置内部原理图。
L、N两根线分别接到两根钢轨上，当检测装置7向钢轨发送载波信号时，首先信号从单片机(MCU)发出指令，经过载波模块8，产生载波信号，通过载波耦合电路，将载波信号传输到钢轨。
检测装置7将接收到的载波信号分成两路处理，一路依次经过耦合电路、滤波电路、放大电路，传输到载波模块8，然后载波模块8将接收到的信号转换为数字信号，并传输给单片机进行数据处理；另外一路也依次经过耦合电路、滤波电路、放大电路，再经过带隔离的线性放大器，然后将放大后的电压信号传输给单片机的内部A/D转换器，A/D转换器将放大后的载波信号转换成相应的数字信号，进行载波强度检测。
载波发送时，检测装置7中MCU将信号发送给载波模块8，载波模块8经过处理将信号通过耦合电路发送出去，从而完成载波发送。
MCU与载波模块通过TX/RX引脚进行串口数据收发，通过PLCRST引脚复位载波模块。
MCU其他引脚如图4所示，分别外接存储模块、SPD防雷模块、无线数传模块和LED。
检测装置由锂电池提供7.2V电源，经电源管理芯片转换成5.0v电压和3.3V电压。一部分通过电压转换芯片降低为3.3V给单片机供电，另一部分为载波模块通信以及载波发送供电。
与此同时，检测装置还通过温度和湿度传感器，实时采集环境的温度和湿度等参数，然后通过载波和/或无线数传模块将测量的载波信号强度、温度和湿度等参数，传输给集中管理装置。

Claims (1)

1.一种基于电力载波和无线通信技术的断轨监测系统，其特征在于，包括检测装置、集中管理装置以及远程监控中心；检测装置(7)和集中管理装置(10)内部都有电力载波模块(8)和无线通信模块(9)；检测装置(7)用来采集数据，并通过中继方式将数据传输给集中管理装置(10)；集中管理装置(10)用来收集检测装置(7)数据作初步判断并传输给远程监控中心(6)；远程监控中心(6)主要通过数据分析确定是否断轨并做相应处理。
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