CN106525259A - 一种远程采集轨道板温度场关键参数的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远程采集轨道板温度场关键参数的系统，其包括太阳能供电单元、主控单元、室外气象参数采集单元、电源隔离单元、电磁隔离芯片、若干温度采样单元和远程服务器，太阳能供电单元分别与主控单元、室外气象参数采集单元及电源隔离单元相连接，电源隔离单元与每一个温度采样单元均相连接，每一个温度采样单元均与电磁隔离芯片相连接及每一个温度采样单元均与设在轨道板下方的温度传感器相连接；电磁隔离芯片与主控单元双向通讯连接，主控单元和室外气象参数采集单元均与远程服务器分别通讯连接。本发明实现了对影响轨道板温度场的关键参数的远程采集，为研究上述参数对铁路轨道的稳定性和平顺性的影响提供了便捷途径。
Description
技术领域
本发明是涉及一种远程采集轨道板温度场关键参数的系统，属于数据采集技术领域。
背景技术
铁路轨道结构的稳定性、平顺性对列车运行安全具有重大意义。轨道板在与外界进行热交换过程中，由于混凝土结构导热率低，轨道板结构温度场呈非线性分布。在该竖向温度梯度的作用下，轨道板的反复翘曲变形是导致轨道板4个端角处砂浆层伤损的主要原因，改变了动荷载作用下轨道结构受力状态，影响轨道的平顺性。此外，对纵连板式无砟轨道而言，轨道板温度变形增加了纵向连续轨道结构的不稳定性，增大了持续高温下轨道板拱起的发生概率，威胁列车运行安全，而曝露于大气环境下的无砟轨道结构会遭受随外界环境变化而变化的温度荷载作用。因此，需要同时采集太阳辐射强度、气温日变化幅度、日照时长以及风速等气象参数及轨道结构内部温度等影响轨道板温度场的关键参数信息，以用于研究铁路轨道的稳定性和平顺性，而这些数据的获取是在服役的铁路轨道上，不易直接让工作人员定时测量，所以需要一种可以远程采集影响轨道板温度场的关键参数的系统，但至今还未见相关技术和产品的报道。
发明内容
针对现有技术存在的上述需求，本发明的目的是提供一种远程采集轨道板温度场关键参数的系统，以满足对铁路轨道的稳定性和平顺性的研究需求。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种远程采集轨道板温度场关键参数的系统，包括太阳能供电单元、主控单元、室外气象参数采集单元、电源隔离单元、电磁隔离芯片、若干温度采样单元和远程服务器，所述太阳能供电单元分别与主控单元、室外气象参数采集单元及电源隔离单元相连接，所述电源隔离单元与每一个温度采样单元均相连接，每一个温度采样单元均通过485总线与电磁隔离芯片相连接及每一个温度采样单元均与设在轨道板下方的温度传感器相连接；所述电磁隔离芯片通过485总线或CAN总线与所述主控单元双向通讯连接，并且，所述主控单元和室外气象参数采集单元均通过无线网络与远程服务器分别通讯连接。
一种实施方案，所述太阳能供电单元包括太阳能电池板、光伏一体机和蓄电池组，所述太阳能电池板与光伏一体机相连接，所述光伏一体机与蓄电池组相连接。
一种实施方案，所述主控单元具有DTU无线数据透传模块。
作为优选方案，所述主控单元为STM32F107VC处理器，采用实时多任务操作系统(RTOS)。
作为优选方案，所述主控单元还包括触摸屏显示单元和SD存储卡。
一种实施方案，所述室外气象参数采集单元包括室外环境温度传感器、光照强度传感器、风速传感器及无线传输模块。
作为优选方案，所述电磁隔离芯片选用ADM2582E或ADM2587E芯片。
一种实施方案，所述温度采样单元采用隔离多节点分时复用总线监测传送模式。
作为优选方案，不同节点位于轨道板不同位置，以采集不同梯度下轨道板的温度信息。
作为优选方案，所述温度采样单元选用具有485总线接口、分时控制接口、485总线发送接口和485总线接收接口的STM8L系列单片机。
相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于：
本发明实现了对影响轨道板温度场的室外气象和轨道结构内部温度等关键参数的远程采集，为研究上述参数对铁路轨道的稳定性和平顺性的影响提供了便捷途径；另外，本发明通过采用隔离供电模式，使得整个系统具有抗干扰能力强，鲁棒性好，维护成本低，采集信息精度高等优点，具有明显的实用价值。
附图说明
图1为本发明提供的一种远程采集轨道板温度场关键参数的系统结构示意图；
图2为实施例所述的太阳能供电单元的原理框图；
图3为实施例所述的主控单元的原理框图；
图4为实施例所述的室外气象参数采集单元的原理框图；
图5为实施例所述的温度采样单元的电路图。
图中标号示意如下：1、太阳能供电单元；11、太阳能电池板；12、光伏一体机；13、蓄电池组；2、主控单元；21、无线数据透传模块；22、STM32F107VC处理器；23、触摸屏显示单元；24、SD存储卡；3、室外气象参数采集单元；31、室外环境温度传感器；32、光照强度传感器；33、风速传感器；34、无线传输模块；4、电源隔离单元；5、电磁隔离芯片；6、温度采样单元；7、远程服务器；8、485总线；9、温度传感器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步清楚、完整地描述。
实施例
如图1所示：本实施例提供的一种远程采集轨道板温度场关键参数的系统，包括太阳能供电单元1、主控单元2、室外气象参数采集单元3、电源隔离单元4、电磁隔离芯片5、若干温度采样单元6和远程服务器7，所述太阳能供电单元1分别与主控单元2、室外气象参数采集单元3及电源隔离单元4相连接，所述电源隔离单元4与每一个温度采样单元6均相连接，每一个温度采样单元6均通过485总线8与电磁隔离芯片5相连接，及每一个温度采样单元6均与设在轨道板下方的温度传感器9相连接；所述电磁隔离芯片5通过485总线或CAN总线与所述主控单元2双向通讯连接，并且，所述主控单元2和室外气象参数采集单元3均通过无线网络与远程服务器7分别通讯连接。
如图2所示：所述太阳能供电单元1包括太阳能电池板11、光伏一体机12和蓄电池组13，所述太阳能电池板11与光伏一体机12相连接，所述光伏一体机12与蓄电池组13相连接。所述太阳能供电单元1是本发明整个系统的电能来源，其中：太阳能电池板11将光能转换为电能输送给光伏一体机12，由光伏一体机12进行调节后，一方面直接输出+8V电源分别为主控单元2和室外气象参数采集单元3进行供电，另一方面将多余电能输送给蓄电池组13进行蓄电，蓄电池组13可保证在夜间或阴雨天的系统用电需求。
如图3所示：所述主控单元2具有DTU无线数据透传模块21和STM32F107VC处理器22，触摸屏显示单元23和SD存储卡24。所述主控单元2一方面将获得的轨道板温度信息通过DTU无线数据透传模块21实时传送到远程服务器7，另一方面对获得的轨道板温度信息存储到SD存储卡24中。所述STM32F107VC处理器具有256K的Flash空间以及64K的RAM存储器，且具有100管脚的丰富外设接口的低功耗处理器，当采用实时多任务操作系统(RTOS)，可以同时处理多个并行任务，实现多个任务之间无耦调度和协同工作。
如图4所示：所述室外气象参数采集单元3包括室外环境温度传感器31、光照强度传感器32、风速传感器33及无线传输模块34，室外环境温度传感器31、光照强度传感器32和风速传感器33将各自采集的数据通过无线传输模块34实时传送到远程服务器7。
如图5所示：所述的温度采样单元6是基于超低功耗芯片STM8L型号单片机，具有485总线接口(管脚PD 3)、分时控制接口(管脚PD 4)、485总线发送接口(管脚PD 5)和485总线接收接口(管脚PD 6)。所述温度采样单元6采用隔离多节点分时复用总线监测传送模式，不同节点位于轨道板不同位置，以采集不同梯度下轨道板的温度信息。为了提高系统的抗干扰能力，增强系统的鲁棒性，每个节点均采用隔离供电模式，绝缘电压等级为1KV以上，以保障每个节点之间的无干扰采集。
所述电磁隔离芯片5优选ADM2582E或ADM2587E芯片。
最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种远程采集轨道板温度场关键参数的系统，其特征在于：包括太阳能供电单元、主控单元、室外气象参数采集单元、电源隔离单元、电磁隔离芯片、若干温度采样单元和远程服务器，所述太阳能供电单元分别与主控单元、室外气象参数采集单元及电源隔离单元相连接，所述电源隔离单元与每一个温度采样单元均相连接，每一个温度采样单元均通过485总线与电磁隔离芯片相连接及每一个温度采样单元均与设在轨道板下方的温度传感器相连接；所述电磁隔离芯片通过485总线或CAN总线与所述主控单元双向通讯连接，并且，所述主控单元和室外气象参数采集单元均通过无线网络与远程服务器分别通讯连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述太阳能供电单元包括太阳能电池板、光伏一体机和蓄电池组，所述太阳能电池板与光伏一体机相连接，所述光伏一体机与蓄电池组相连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述主控单元具有DTU无线数据透传模块。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述主控单元为STM32F107VC处理器。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述主控单元还包括触摸屏显示单元和SD存储卡。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述室外气象参数采集单元包括室外环境温度传感器、光照强度传感器、风速传感器及无线传输模块。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述电磁隔离芯片选用ADM2582E或ADM2587E芯片。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述温度采样单元采用隔离多节点分时复用总线监测传送模式。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：不同节点位于轨道板不同位置，以采集不同梯度下轨道板的温度信息。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述温度采样单元选用具有485总线接口、分时控制接口、485总线发送接口和485总线接收接口的STM8L系列单片机。
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