CN110228502B - 铁路车辆的测量轴温的电子标签和轴温测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种铁路车辆的测量轴温的电子标签,所述电子标签包括:螺栓,安装于所述铁路车辆的车轴轴端上,用于传导所述车轴上的所述螺栓安装位置的轴温;温感标签模块,固定于所述螺栓外部,并用于在获取到所述电能的情况下,检测所述螺栓所传导的轴温;以及柔性天线,固定于所述螺栓的外部,用于将在与所述柔性天线相适配的电子标签阅读器天线的磁场中获取的电能传输至所述温感标签模块,并将来自所述温感标签模块所检测轴温传输至所述电子标签阅读器。
Description
技术领域
本发明涉及轴温的测量,具体地涉及铁路车辆的测量轴温的电子标签和轴温测量系统。
背景技术
目前,对于铁路车辆的轴温的探测一般采用的是红外线探测,红外轴温探测系统是利用轨边红外线探头,对通过的铁路车辆的每个轴承温度进行实时检测,并将检测信息实时上传到路局车辆安全监测中心,实现监控和报警。
现有技术中,又设计了一种可以检测铁路车辆轴温的安装螺栓,将其安装于铁路车辆的车轴位置可以检测铁路车辆的轴温,该设计的安装螺栓基于RFID技术实现了无源温度的检测。
现有技术中的红外线探测技术的系统较为复杂,且不易维护,受到的环境影响较大。另外,现有技术中的安装螺栓的天线设计于安装螺栓的内部,灵敏度较差,传输距离也较短。在铁路车辆高速行驶时,无法准确传输出轴温。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种铁路车辆的测量轴温的电子标签和轴温测量系统,该电子标签实现了在铁路车辆高速行驶时,准确传输出轴温。
为了实现上述目的,本发明实施例提供一种铁路车辆的测量轴温的电子标签,该电子标签能够在相适配的电子标签阅读器天线的磁场中获取电能,所述电子标签包括:螺栓,安装于所述铁路车辆的车轴上,用于传导所述车轴上的所述螺栓安装位置的轴温;温感标签模块,固定于所述螺栓外部,并用于在获取到所述电能的情况下,检测所述螺栓所传导的轴温;以及柔性天线,固定于所述螺栓的外部,用于将在与所述柔性天线相适配的电子标签阅读器天线的磁场中获取的电能传输至所述温感标签模块,并将来自所述温感标签模块所检测轴温传输至所述电子标签阅读器。
优选地,所述柔性天线包括:固定于所述螺栓的外部的第一端面、与所述第一端面相间隔设置的第二端面以及连接于所述第一端面和所述第二端面的连接部;并且,该电子标签还包括:天线支架,设置于所述第一端面和所述第二端面之间,以支撑所述第一端面和所述第二端面。
优选地,所述第一端面和所述第二端面与所述螺栓的端面相适配,其中,所述第一端面或所述第二端面的形状为圆形。
优选地,所述第一端面的厚度为预设的能够实现导热的厚度,且所述第一端面的上表面和下表面分别紧密接触所述温感标签模块和所述螺栓的端面,以将来自所述车轴上的轴温传导至所述温感标签模块。
优选地,该电子标签还包括:外壳,包覆于所述温感标签模块和所述柔性天线的外部,并固接于所述螺栓,以使得所述温感标签模块和所述柔性天线与所述螺栓相对固定。
优选地,所述温感标签模块包括:温度传感器,用于获取所述螺栓所传导的轴温;与所述温度传感器连接的RFID标签芯片,用于获取所述电能,并将来自所述温度传感器所获取的轴温通过所述柔性天线发送至所述电子标签阅读器。
优选地,所述RFID标签芯片还用于将预存的以下信息的至少一者通过所述柔性天线发送至所述电子标签阅读器:车轴信息、轴承信息、轮对信息和标签安装位置信息。
优选地,所述螺栓的端面设置有容纳所述柔性天线和温感标签模块的凹槽。
通过上述技术方案,本发明的电子标签在铁路车辆高速行驶时,可以准确传输出轴温。
另外,本发明还提供一种铁路车辆的轴温监测系统,该轴温监测系统包括:根据上述的铁路车辆的测量轴温的电子标签;以及电子标签阅读器,用于产生使得所述电子标签能够获得电能的磁场,且接收到来自所述电子标签所传输的轴温。
优选地,所述电子标签阅读器还用于在所接收的轴温大于预设轴温阈值的情况下,执行报警。
通过上述的方式,可以实现报警,除此之外,上述的铁路车辆的轴温监测系统相比于现有技术具有与电子标签相同的有益效果,在此不再赘述。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例,但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中:
图1是本发明的一种电子标签的结构示意图;
图2是本发明的柔性天线的具体结构示意图;以及
图3是本发明的一种天线支架的结构图的平面结构示意图。
附图标记说明
10 螺栓 11 外六角型结构
12 凹槽 20 柔性天线
21 第一端面 22 连接部
23 第二端面
30 天线支架 40 温感标签模块
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。
在详细描述本发明的实施例之前,先简单介绍现有的电子标签的结构。在现有的电子标签中,其采用的是硬性天线、螺栓和温感模块相配合的结构,其主要是将整个温感模块和硬性天线都设计在螺栓的内部。受制于硬性天线的本身性质(体积大,不容易固定),其只能设计在螺栓的内部,而设计在螺栓内部又会影响数据传输的效率,在原有的慢速铁路车辆上不会影响,但是,当作用于现阶段高速铁路车辆上时,现有的电子标签的传输效率无法达到要求,严重情况下,会导致无法传输出温度数据。
下面下述的实施例,详细介绍本发明。
图1为实施例一的结构图,在图1中具体展示了多种结构的位置关系和连接关系,图1中并不能完全反应柔性天线20、天线支架30的区分(通过固定胶固定住了)。在图2中具体提供了天线的展开的结构图,其并不是天线的使用状态,而是为了方便介绍而展示的展开状态图。图3是天线支架30的结构图。
如图1所示,本实施例提供一种铁路车辆的测量轴温的电子标签,该电子标签能够在相适配的电子标签阅读器天线的磁场中获取电能。
所述电子标签包括:螺栓10,安装于所述铁路车辆的车轴上,用于传导所述车轴上的所述螺栓10安装位置的轴温。
其中,螺栓10为热传导材料制成,其型号为M24×60,且其外部为外六角型结构11,可以传导螺栓10安装位置的轴温。因此,螺栓10的温度可以近似认为是铁路车辆的轴温,测量螺栓10的温度即可反映铁路车辆的车轴位置的轴温。另外,在本实施例中,螺栓10不仅可以导热还可以起到自有的固定的作用,由于铁路车辆车轴不能随意加装部件,利用本身就具有的螺栓10在不改变原始车轴结构的基础上实现了温度的测量和数据的传输。
在该实施例中,如图2所示,所述电子标签还包括:温感标签模块40(图中并未详细展示,仅展示其所在位置),固定于所述螺栓10外部,并用于在获取到所述电能的情况下,检测所述螺栓10所传导的轴温。
其中,现有的温感标签模块40设计在螺栓10的内部,主要为了配合硬性天线的作用。另外,温感标签模块40实际包括了下述的两种装置:温度传感器,用于获取所述螺栓10所传导的轴温。还包括与所述温度传感器连接的RFID标签芯片,用于获取所述电能,并将来自所述温度传感器所获取的轴温通过所述柔性天线20发送至所述地面读写设备。
其中,为了实现整体化和小型化,温度传感器是集成在RFID标签芯片上的。另外,在此还需强调,本发明所采用的RFID标签芯片实际为无源RFID标签芯片,其在处于电子标签阅读器天线的磁场中时,感应到来自磁场中的电磁波,并将该电磁波转换成自身所需要的电能,在获得电能之后该RFID标签芯片驱动了集成于RFID标签芯片上的温度传感器工作。除此之外,在本实施例中,RFID标签芯片中还存储有车轴信息、轴承信息、轮对信息和标签安装位置信息等信息,其可以为其中一个,也可以为其中的多个,上述信息主要用于标注其所存在的位置,用于标注所测量的温度的位置。
在该实施例中,所述电子标签还可以包括:柔性天线20,固定于所述螺栓10的外部,用于将在与所述柔性天线20相适配的电子标签阅读器天线的磁场中获取的电能传输至所述温感标签模块40,并将来自所述温感标签模块40所检测轴温传输至所述电子标签阅读器。
其中,所述柔性天线20为本实施例的重点部件,也是实现本发明的关键部件。相比于现有技术中的硬质天线,本实施例中的柔性天线20采用超薄柔性FR4材料,该材料更加轻薄,且更容易固定,可以将其固定在螺栓10的外部,从而大大提高传输灵敏度,使得与所述电子标签阅读器的通信变得更加快速和可靠,满足了铁路车辆在高速行驶下传输数据的要求。
进一步优选的,在本实施例中,还特别设计有下述的天线结构:
固定于所述螺栓10的外部的第一端面21、与所述第一端面21相间隔设置的第二端面23以及连接于所述第一端面21和所述第二端面23的连接部22。
其中,如图2所示,所述第一端面21和第二端面23展开后为完全对称的结构。实际在使用时,第一端面21和第二端面23为平行相间隔设置的,中间设置有连接部22,连接部22的作用不仅在于实现第一端面21和第二端面23之间信号的通信和增加整个天线的面积,还可以用于相对固定第一端面21和第二端面23,增加整个电子标签的强度。在图2中第一端面21和第二端面23都为与所述螺栓10的端面相适配的圆形(实际为圆形缺角的形状,为了设计连接件,实现第一端面21和第二端面23的连接)。但是,实际上,所述第一端面21和第二端面23还可以是别的形状例如圆形、多边形(包括三角形和四边形)等。所述第一端面21和第二端面23形状主要根据螺栓10的端面来设置。当螺栓10的端面为圆形时,即设计为圆形,当其为方形时,则设计为方形,这样设计的目的,主要是为了提高柔性天线20的面积,增加信号传输的可靠性。
其中,为了更好的固定第一端面21和第二端面23,在本实施例中,进一步优选的,所述螺栓10的端面设置有容纳所述柔性天线20和温感标签模块40的凹槽12。该凹槽12的直径为30mm,所述凹槽12的深度为2.5mm,该开槽的深度和大小不会影响螺栓10本身的机械性能。另外,为了提高信号传输的可靠性,在该实施例中将第一端面21和第二端面23及天线支架30的直径设置成28mm,所述天线支架30的厚度为5mm,其刚好可放置于所述凹槽12的中心位置,虽不可完全置入,但是也可以实现固定。
其中,由于第一端面21和所述第二端面23为超薄的结构,在固定时容易出现不稳定的情况,为了实现第一端面21和所述第二端面23相对位置的固定及其与螺栓10的端面的固定,特别设计了天线支架30的结构,如图3所示,所述天线支架30设置于所述第一端面21和所述第二端面23之间,以支撑所述第一端面21和所述第二端面23。其中,所述天线支架30的上表面通过固定胶连接并密封所述柔性天线20的第二端面23,在本实施例中固定胶的厚度为2mm。
进一步优选的,所述第一端面21的厚度为预设的能够实现导热的厚度0.25mm,且能够导热,且所述第一端面21的上表面和下表面分别紧密接触所述温感标签模块40和所述螺栓10的端面,以将来自所述车轴上的轴温传导至所述温感标签模块40。
其中,所述第一端面21实际为焊接于RFID标签芯片的底部的导热焊盘上,由于所述第一端面21为露铜设计,其可以直接导热,将螺栓10的端面温度直接传导至所述温感标签模块40,使得所述温感标签模块40在获取到所述电能的情况下直接检测所述轴温。
在该实施例中,进一步优选的,由于铁路车辆在运行时,其车轴震动较大,为了确保其结构的稳定,防止其在运动过程中掉落,且为了保证所述柔性天线20、天线支架30和温感标签模块40的固定,该电子标签还可以包括:
外壳(图中并未示出),包覆于所述温感标签模块40和所述柔性天线20的外部,并固接于所述螺栓10,以使得所述温感标签模块40和所述柔性天线20与所述螺栓10相对固定。
其中,该结构实际为一个盖体,覆盖于所述温感标签模块40和所述柔性天线20的外部。在此需要强调的是,本发明的外壳为塑料外壳,其不能对超高频电磁波产生屏蔽、干扰、衰减或吸收,且能承受高低温和强紫外线、油污等恶劣环境,另外该塑料外壳硬度高、抗振能力强,能与螺栓10的六角头端面牢固地粘结起来。塑料外壳包住柔性天线20、温感标签模块40和天线支架30并与螺栓10的六角头端面粘接在一起对电子标签天线进行固定和防护。
通过上述的实施方式,将柔性天线、温感标签模块设计在螺栓10的外部,增强了信号的传输,现有技术中的硬性天线本身体积大,不容易固定,而本申请的柔性天线20可以实现外置并方便固定,从而可以在铁路车辆高速行驶时,准确传输出轴温。且上述的电子标签,比现有技术的电子标签灵敏度提高了8dB,且带宽增加了一倍,达到40MHz。完美实现了高速铁路车辆对于传输灵敏度和带宽的要求。
此外,除了上述的电子标签之外,本发明还提供一种铁路车辆的轴温监测系统,该轴温监测可以系统包括:根据上述的铁路车辆的测量轴温的电子标签;以及
电子标签阅读器,用于产生使得所述电子标签能够获得电能的磁场,且接收到来自所述电子标签所传输的轴温。
进一步优选地,所述电子标签阅读器还用于在所接收的轴温大于预设轴温阈值的情况下,执行报警。
通过上述的实施例,可以实现温度的报警。另外,实际上,在本发明中,还对于每个车轴的预设轴温阈值进行了区分,不同的车轴具有不同的轴温阈值,电子标签阅读器会根据不同的车轴具有不同的轴温阈值执行报警。
上述的铁路车辆的轴温监测系统相比于现有技术具有与电子标签相同的有益效果,在此不再赘述。
以上仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种铁路车辆的测量轴温的电子标签,其特征在于,该电子标签能够在相适配的电子标签阅读器天线的磁场中获取电能,所述电子标签包括:
螺栓,安装于所述铁路车辆的车轴轴端上,用于传导所述车轴上的所述螺栓安装位置的轴温;
温感标签模块,固定于所述螺栓外部,并用于在获取到所述电能的情况下,检测所述螺栓所传导的轴温;以及
柔性天线,固定于所述螺栓的外部,用于将在与所述柔性天线相适配的电子标签阅读器天线的磁场中获取的电能传输至所述温感标签模块,并将来自所述温感标签模块所检测轴温传输至所述电子标签阅读器,
其中,所述柔性天线包括固定于所述螺栓的外部的第一端面、与所述第一端面相间隔设置的第二端面以及连接于所述第一端面和所述第二端面的连接部,所述连接部用于实现所述第一端面和所述第二端面之间的信号的通信、增加所述柔性天线的面积和相对固定所述第一端面和所述第二端面,所述第一端面为露铜设计,且所述第一端面的上表面和下表面分别紧密接触所述温感标签模块和所述螺栓的端面,以将来自所述车轴上的轴温传导至所述温感标签模块。
2.根据权利要求1所述的铁路车辆的测量轴温的电子标签,其特征在于,该电子标签还包括:
天线支架,设置于所述第一端面和所述第二端面之间,以支撑所述第一端面和所述第二端面。
3.根据权利要求2所述的铁路车辆的测量轴温的电子标签,其特征在于,所述第一端面和所述第二端面与所述螺栓的端面相适配,其中,所述第一端面或所述第二端面的形状为圆形。
4.根据权利要求3所述的铁路车辆的测量轴温的电子标签,其特征在于,所述第一端面的厚度为预设的能够实现导热的厚度。
5.根据权利要求1所述的铁路车辆的测量轴温的电子标签,其特征在于,该电子标签还包括:
外壳,包覆于所述温感标签模块和所述柔性天线的外部,并固接于所述螺栓,以使得所述温感标签模块和所述柔性天线与所述螺栓相对固定。
6.根据权利要求1所述的铁路车辆的测量轴温的电子标签,其特征在于,所述温感标签模块包括:
温度传感器,用于获取所述螺栓所传导的轴温;
与所述温度传感器连接的RFID标签芯片,用于获取所述电能,并将来自所述温度传感器所获取的轴温通过所述柔性天线发送至所述电子标签阅读器。
7.根据权利要求6所述的铁路车辆的测量轴温的电子标签,其特征在于,所述RFID标签芯片还用于将预存的以下信息的至少一者通过所述柔性天线发送至所述电子标签阅读器:
车轴信息、轴承信息、轮对信息和标签安装位置信息。
8.根据权利要求1所述的铁路车辆的测量轴温的电子标签,其特征在于,所述螺栓的端面设置有容纳所述柔性天线和温感标签模块的凹槽。
9.一种铁路车辆的轴温监测系统,其特征在于,该轴温监测系统包括:根据权利要求1-8中任意一项所述的铁路车辆的测量轴温的电子标签;以及
电子标签阅读器,用于产生使得所述电子标签能够获得电能的磁场,且接收到来自所述电子标签所传输的轴温。
10.根据权利要求9所述的铁路车辆的轴温监测系统,其特征在于,所述电子标签阅读器还用于在所接收的轴温大于预设轴温阈值的情况下,执行报警。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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