CN108039918B - 一种无线便携式btm检测仪 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种无线便携式BTM检测仪，包括轨旁设备与手持设备，轨旁设备，轨旁设备主要用于接收并测量BTM天线发送的射频能量大小、测量BTM天线到钢轨轨面的距离，还模拟发送FSK应答器报文信号，包括模拟不同的FSK能量大小；在检测仪的外部建立服务器，与BTM主机记录器、检测仪之间数据交互；手持设备，向服务器发送测试指令，用于报告生成、测试结果的显示；轨旁和手持设备，连接线及充电器都安置于便携箱内。通过可置于便携箱中带走的无线式检测仪，可方便实现组网，测试结果自动上传到服务器，通过在BTM主机配置的无线发送模块，实现了无线与服务器数据交互，适配现有的各种BTM主机接口。极大地方便了现场应用。

Description

一种无线便携式BTM检测仪

技术领域

本发明涉及铁路信号设备检测应用领域，具体涉及一种便携式BTM检测仪、无线转储数据的BTM设备和一种检测方法。

技术背景

应答器报文传输模块(BTM)主要是由BTM主机和BTM天线组成，主要完成的功能为通过BTM发射天线向地面应答器发射激活能量信号，并通过接收天线接收应答器发出的上行链路报文数据，将报文数据发送到车载列控设备，所以，BTM设备异常的识别和诊断、定期维护和检测就显得尤为的重要。

目前对于已安装在现场的BTM设备的检修和维护主要还是通过外观检查、上电自检、对于报文发送接收功能操作人员使用应答器在BTM天线下发送报文后通过观察 BTM指示灯显示状态等进行判断、或测试完成后通过人工上到列车用专用的U盘进行数据转储，然后再将U盘数据导入到电脑中进行分析。以上均不能对BTM设备的主要功能和性能进行量化的评定，包括报文接收发送功能、BTM天线发射的射频能量大小检测功能、BTM解码灵敏度检测等。

目前的BTM检测装置存在以下问题：1.需要从BTM主机与车载设备的接口(以下简称B接口)接收报文数据，此时要将B接口线缆断开，然后将检测设备通过有线方式接到B接口，将数据发送的地面设备进行分析，检测完成后，需要重新将BTM设备与车载设备线缆连接。这样的操作存在很大的安装风险，包括线缆连接错误、不牢固、损坏设备等；2.所有设备均集成在检测车内，现场实施检测时需要操作人员下到检修地沟内，对于操作人员会存在电磁辐射的问题，且会存在强电危险；3.发射的FSK报文信号，不能调整其发射的能量大小，即不能对BTM设备接收射频能量及解码的灵敏度进行充分的测量；4.不能实现设备组网，即测试结果不能自动备份到服务器或者互联网，不便于实现数据的存储和后续分析；5.测试系统比较庞大，不具备很好的便携性；6、还有的测量装置通过人为收缩固定装置来确定BTM天线中心点，发射天线通过人工定位，不能完全定位到BTM天线的几何中心点。

综上，在测试现场，尤其在列车车库内，需要提供一种便携式BTM检测仪、无线转储数据的BTM设备和一种检测方法，可实现报文闭环检测、且检测时不需要将B接口的线缆断开、可以模拟发射不同能量大小的FSK报文信号、可实现组网，测试结果可上传到服务器或互联网。

发明内容

针对现有的技术问题，本申请提供一种无线便携式BTM检测仪，包括轨旁设备与手持设备，

轨旁设备，轨旁设备与BTM天线无线连接，主要用于接收并测量BTM天线发送的射频能量大小、测量BTM天线到钢轨轨面的距离，还模拟发送FSK应答器报文信号，其中包括模拟不同的FSK能量大小；

在所述检测仪的外部建立服务器，与BTM主机记录器、检测仪之间数据交互，实现数据传输、数据存储、数据管理或数据解析；

手持设备，其可向服务器发送测试指令，并可用于报告生成、测试结果的显示；所述测试结果包括BTM状态判定结果、FSK能量值、到轨面高度、应答器激励信号大小及报文数据比对结果、轨旁设备状态信息。

优选地，轨旁和手持设备，连接线及充电器都集成或安置于便携箱内。

优选地，所述模拟不同的FSK能量大小等效于模拟不同的高度场景的应答器报文的发送，该不同的高度场景指从应答器到BTM天线不同的距离，手持设备可通过安装客户端软件对报文发送模式进行设置。

本发明的技术效果：通过可置于便携箱中带走的无线式检测仪，能实现应答器激励信号检测、BTM天线到轨面距离的测量、模拟发射不同能量大小的FSK报文信号以及报文接收发送功能的闭环检测，可方便实现组网，测试结果可自动上传到服务器或互联网，同时，通过在BTM主机配置的无线发送模块，实现了无线与服务器数据交互，适配现有的各种BTM主机接口。极大地方便了现场应用。

附图说明

图1便携式BTM检测仪结构图

图2轨旁设备结构图

具体实施方式

下面附图说明本发明的无线便携式BTM检测仪系统结构以及优选的实施例。

如图1所示，便携式BTM检测仪系统包括具备无线转储功能的BTM记录器、轨旁设备、手持设备等，并在检测仪外建立服务器(可用既有的或者额外架设)，各部分功能和具体实施方式如下。

具备无线转储功能的BTM记录器为用于与地面的服务器建立连接后，通过无线方式将记录的数据发送到服务器，供后续分析使用；在BTM记录器上集成或插接有具有 Wifi/4G等功能的无线发送模块。

服务器用于发送测试指令到轨旁设备、接收手持设备的指令、接收检测结果数据进行运算分析、存储检测数据、执行运算和分析等。服务器可选用专用的服务器或者普通的PC等，可利用现有的服务器或者额外架设服务器。

服务器在执行应答器激励信号测量时为可选配置。手持设备在执行应答器激励信号测量时为可选配置，此时测试指令可由轨旁设备发出。

服务器在执行报文闭环检测时，接收记录器发送数据，综合记录器数据和发送的报文数据进行分析，定性判断BTM设备的功能和性能；可显示轨旁设备的自检状态、无线连接状态、轨旁设备电池电量信息等；可以根据手持设备的测试指令，生成测试报告，对每台BTM建立检修历史档案等。

手持设备安装客户端软件，可向服务器发送操作指令，并显示检测结果，对检测结果以数据、图标、曲线等方式展示；可以设置报文发送模式，包括设置列车速度、应答器组间距、应答器组内应答器个数，发送循环次数、FSK信号能量大小等；可进行检测数据的查询、删除等功能，可设置测试执行基本信息，包括测试人员、工号、BTM型号、设备编号、机车车端、机车编号等。手持设备可选用个人PC/智能手机/PAD等便携式设备。服务器软件若安装在手持端，则图1检测仪系统结构中的外建服务器可不配置，此时，手持设备等同于服务器和客户端。

所述轨旁设备与BTM天线为无线连接，传输射频信号；轨旁设备与服务器为无线连接，采用Wifi/LTE/4G等通信技术。轨旁设备，用于将接收到服务器发送的报文(用户可配置)或预存储的本地默认报文，调制成FSK信号发射出去，FSK信号能量大小可调，根据BTM设备能成功接收到上行链路信号并解码的FSK能量值来判断BTM设备性能是否下降，功能是否存在异常，可以更全面的检测BTM设备的性能。轨旁设备可以测量BTM天线到轨道平面的距离，并显示检测结果和状态等。

轨旁设备结构如图2，主要包括：定位装置、人机交互单元、发射单元、接收单元、无线通信模块、供电单元、测距单元、FSK调制单元、FSK放大单元和处理单元等。

其中定位装置，用于将轨旁设备定位到BTM天线的几何中心下方，包括轨旁固定支架和激光笔，固定支架采用便携式设计，可折叠，实现轨旁设备的固定和定位功能；激光笔用于与固定装置功能实现发射单元定位到BTM天线的正下方。

人机交互单元，包括按键选择(包括电源键及功能按键)和LCD显示功能。

接收单元为接收应答器激励信号，频率为27.095MHz的射频能量信号。

发射单元为发送中心频率为4.23MHz的FSK信号的发射天线。

无线通信单元用于与服务器实现无线数据通信功能，可为Wifi/4G通信模块。

供电单元包括供电模块和电量监测模块；供电模块采用锂电池供电，无需外接电源，为激光笔、无线通信模块和处理单元等供电；电量监测模块实现电源电量的监测等。

测距单元为实现测量BTM天线到轨道平面的距离功能，优选的使用测距传感器。

FSK调制单元，实现报文基带信号的调制，调制单元通过基带码控制电子门选择性导通输出上边频和下边频，实现FSK调制。FSK放大单元为通过微处理器控制电子电位计阻值，实现输出幅度可调。

处理单元，可采用可编程逻辑器件和微处理器实现主要的计算控制和分析功能等。

实施例一检测应答器激励信号

一种检测BTM天线发射的应答器激励信号的系统，其检测步骤如下：

1)通过电源按键给轨旁设备上电，上电后设备进行上电自检。

2)将轨旁设备放置在钢轨中间，使用激光笔将轨旁设备接收天线进行定位，使其定位到BTM天线几何中心正下方。

3)通过轨旁设备按键发送测量指令。可选的，也可以通过手持设备发送测量指令。

4)轨旁设备的接收单元接收到应答器激励信号，进行整流滤波。

5)轨旁设备的处理单元进行数据计算和处理，将计算结果发送到人机交互单元进行显示。可选的，上传测试结果到服务器。并且优选的，手持设备从服务器获取测试结果和数据进行显示。

步骤1)中上电自检包括主要模块及通信接口的自检等，确认状态正常后才可执行后续测试，自检异常进行故障提示。

步骤3)中可通过轨旁设备的按键或者手持设备安装客户端软件选择发送测量指令，并设置测试人员信息、被测BTM设备信息、被测机车信息等。

实施例二可调FSK能量大小的报文闭环检测

一种实现报文闭环检测的检测仪，其检测方法步骤如下：

1)通过电源按键给轨旁设备上电，上电后设备进行上电自检。

2)将轨旁设备放置在钢轨中间，使用激光笔将轨旁设备接收天线进行定位，使其定位到BTM天线几何中心正下方。

3)轨旁设备、BTM记录器与服务器建立连接。

4)使用手持设备安装客户端软件，进行测试设置，包括测试人员信息、机车信息、被测BTM信息等；选择报文发送模式，包括列车速度、应答器组间距、应答器组内应答器个数、发送循环次数、FSK信号能量大小等；发送测量指令到服务器。

5)服务器将测试报文内容传送给轨旁设备，并由轨旁设备按设置好的测试配置，发送可调FSK能量大小的报文给BTM天线。

6)由BTM记录器无线发送记录器数据到服务器。

7)服务器将接收到的BTM记录器数据以及发送的报文进行数据分析，包括发送和接收的报文比对和BTM状态数据的判断等，存储数据，其结果可通过手持设备进行查看。

步骤1)中上电自检包括主要模块及通信接口的自检等，确认状态正常后才可执行后续测试，自检异常进行故障提示。

以上内容仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式无线BTM检测仪，包括轨旁设备与手持设备，

轨旁设备，轨旁设备与BTM天线无线连接，主要用于接收并测量BTM天线发送的射频能量大小、测量BTM天线到钢轨轨面的距离，还模拟发送FSK应答器报文信号，其中包括模拟不同的FSK能量大小，所述模拟不同的FSK能量大小等效于模拟不同的应答器到BTM天线的高度场景的报文发送；

轨旁设备包括定位装置，其包括轨旁固定支架和激光笔，固定支架采用便携式设计，可折叠；将轨旁设备放置在钢轨中间，使用激光笔将轨旁设备接收天线进行定位，使其定位到BTM天线几何中心正下方；

在所述检测仪的外部建立服务器，与BTM主机记录器、检测仪之间数据交互，实现数据传输、数据存储、数据管理或数据解析；

手持设备，其向服务器发送测试指令，并用于报告生成、测试结果的显示；所述测试结果包括BTM状态判定结果、FSK能量值、到轨面高度、应答器激励信号大小、报文数据比对结果及轨旁设备状态信息；根据BTM设备能成功接收到上行链路信号并解码的FSK能量值来判断BTM设备性能是否下降，功能是否存在异常。

2.如权利要求1所述的BTM检测仪，其特征在于，通过BTM主机上的BTM主机记录器将记录的数据以无线的方式发送到所述服务器，在该BTM主机记录器上集成或插接无线发送模块。

3.如权利要求1所述的检测仪，其特征在于，轨旁设备还包括人机交互单元、发射单元、接收单元、无线通信模块、供电单元、测距单元、FSK调制单元、FSK放大单元和处理单元；

轨旁和手持设备、连接线及充电器都集成或安置于便携箱内。

4.如权利要求3所述的BTM检测仪，其特征在于，所述FSK调制单元对报文进行FSK调制，调制后的频移信号经过放大后从发射单元发出，从而能实现所述的模拟不同的FSK能量大小。

5.如权利要求3所述的BTM检测仪，其特征在于，所述测距单元，能实现BTM天线到钢轨轨面的距离的测量，从而检测BTM天线到应答器的作用距离，所述测距单元采用测距传感器，与所述处理单元为电连接。

6.如权利要求1所述的BTM检测仪，其特征在于，通过手持设备安装客户端软件设置报文发送模式，包括设置列车速度、应答器组间距、应答器组内应答器个数、发送循环次数、FSK能量大小，能可视化地设置报文发送模式。

7.如权利要求1所述的BTM检测仪，其特征在于，所述服务器额外架设或利用已有的数据服务器，只需安装服务器软件；所述服务器选用专用的服务器或普通的PC。

8.如权利要求1所述的BTM检测仪，其特征在于，手持设备安装客户端软件，也可以同时安装服务器软件，手持设备相当于服务器，轨旁设备与手持设备无线连接，从而还能实现从轨旁设备和BTM主机接收到的信息的数据解析、数据管理和数据存储，检测仪外部不必再建立服务器。

9.如权利要求6所述的BTM检测仪，其特征在于，所述服务器根据手持设备的操作指令，生成测试报告，对每台BTM设备建立检修历史档案。

10.如权利要求1所述的BTM检测仪，其特征在于，在接收并测量BTM天线发送的射频能量大小时，仅由轨旁设备执行，不需要外联配置服务器。

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