CN110910455A - 一种模块化车载接触网检测系统 - Google Patents

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刘祺
刘呈则
刘潇颖
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Abstract

本发明公开了一种模块化车载接触网检测系统，检测系统包括主控计算模块和与主控计算机模块电讯连接并具有自检功能的几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、定位模块、燃弧模块、UPS模块和通讯模块；几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、定位模块、燃弧模块和通讯模块具备独立的ID值并主动定期或被动进行运行状态自检，并将模块运行数据反馈给主控计算模块，并由主控计算模块判定各模块的运行状态。本检测系统可在运营过程中对接触网在线非接触式检测，对于运行过程中出现的异常进行实时报警，避免了人工检测的效率低、安全性低等缺点，推动了检测过程的自动化操作，提高了装置自动化水平。

Description

一种模块化车载接触网检测系统
技术领域
本发明涉及接触网检测技术领域，具体涉及一种模块化车载接触网检测系统。
背景技术
近年来，城市轨道交通取得了快速的发展，地铁轻轨已普及为人们日常外出的常用交通工具。地铁牵引供电系统设备的可靠性、运行过程的安全性是整个地铁系列安全运行的重要保障。接触网是牵引供电系统向电客车提供电能的最直接环节，其状态直接影响电客车的受流质量，接触网的检测也成为地铁公司最重要的日常检修维护工作之一。面对运营压力日趋紧张、需求多样化的发展趋势，为了保障运营车辆的安全运行，对高速运行状态下的接触网进行在线监测，采用更智能、快速、可靠的高端检测技术来提升城市轨道交通运营的效率、安全性显得尤为重要。
由于不同城市建设轨道交通的多样化，各用户对轨道交通设施检测的需求也呈现出多样化的特点，此外不同车型也提出了现场安装空间的不同需求，因此对于车载接触网检测设备而言，既要满足多样化的用户需求，也要考虑现场安装空间有限、设备运行安全性等问题。
目前针对城市轨道交通检测，大多采用人工手动推行检测车的方式进行，耗时耗力，效率低下。部分采用的检测设备为集成式一体化设备，对不同车型车辆的检测适用性差。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种模块化车载接触网检测系统，其能解决上述问题的问题，能够对高速运行状态下的接触网进行检测，并能根据实际的需求进行模块化定制，以最少的配置满足用户的检测需求。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种模块化车载接触网检测系统，检测系统包括主控计算模块和与所述主控计算机模块电讯连接并具有自检功能的几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、定位模块、燃弧模块、UPS模块和通讯模块；所述几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块和监控模块设置在车顶上并分别通过以太网总线连接到所述主控计算模块；所述定位模块、燃弧模块、和通讯模块通过分别通过485总线连接到主控计算模块；所述UPS模块分别向主控计算模块、几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、定位模块、燃弧模块和通讯模块供电；所述几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、定位模块、燃弧模块和通讯模块具备独立的ID值并主动定期或被动进行运行状态自检，并将模块运行数据反馈给主控计算模块，并由主控计算模块判定各模块的运行状态。
优选的，所述主控计算模块包括存储单元、接收单元、判定单元和报警单元，所述接收单元接收各个模块的监测数据和运行数据，通过判定单元确定各模块的运行状态，并当判定某模块状态缺失或运行异常时，对相应模块进行悬挂操作并通过报警单元发出远程报警操作，同时将每次的判定结果及操作指令进行日志存储在所述存储单元中。
优选的，所述主控计算模块通过心跳机制对各模块运行状态进行定期监测。
优选的，所述主控计算模块根据弓网相互作用关系需求启动红外测量模块和监控模块；主控计算模块根据接触线运行状态需求启动几何测量模块、红外测量模块和监控模块；主控计算模块根据接触线全状态监测需求启动几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、和燃弧模块。
优选的，当无法正常接收图像或者图像无效时，则判定对应模块运行异常。
优选的，所述主控计算模块通过总线广播的方式对外连的模块发出运行状态自检请求。
优选的，所述几何测量模块采用亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网动态运行图像，并计算所述接触网的拉出值和导高值；
所述磨耗测量模块采用亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网底部的高清图像，并计算所述接触网的磨耗参数；
所述燃弧模块亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网和受电弓不良接触时造成的电气拉弧，并同步触发相机进行图像拍照；
所述定位模块，用于对车辆当前所处的位置信息进行分析计算，并和检测数据进行绑定，用于辅助数据分析、检测重定位；
所述监控模块采用亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网和受电弓的动态耦合图像，录制视频，并在视频画面上叠加时间、定位信息。
优选的，所述通讯模块由4G/WIFI构成。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：采用本发明提出的模块化系统，可以更方便的针对各自车型、现场安装条件进行定制式配置，可以更好的满足现场检测的需求。
附图说明
图1为本发明一种模块化车载接触网检测系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，一种模块化车载接触网检测系统，检测系统包括主控计算模块和与所述主控计算机模块电讯连接并具有自检功能的几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、定位模块、燃弧模块、UPS模块和通讯模块。
几何测量模块采用亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网动态运行图像，并计算所述接触网的拉出值和导高值。
磨耗测量模块采用亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网底部的高清图像，并计算所述接触网的磨耗参数。
燃弧模块亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网和受电弓不良接触时造成的电气拉弧，并同步触发相机进行图像拍照。
定位模块，用于对车辆当前所处的位置信息进行分析计算，并和检测数据进行绑定，用于辅助数据分析、检测重定位。定位模块可采用GPS、北斗、全球定位系统等。
监控模块采用亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网和受电弓的动态耦合图像，录制视频，并在视频画面上叠加时间、定位信息。
通讯模块由4G/WIFI构成，随着通信技术发展，可以拓展和更新通讯模块，如采用5G甚至6G，以提高通讯速度。
其中，几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块和监控模块设置在车顶上并分别通过以太网总线连接到所述主控计算模块；几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块具备一致的供电、数据接口。几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块均为独立安装、独立运行，拆装任一模块不影响其他模块运行。几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块均具备唯一的ID值，具备模块自检功能。在设备启动后可由主控计算模块采用总线广播的方式对外连的模块提出自检请求，获得各模块运行数据反馈，判定模块状态。
具体的，所有模块上电之后，主控计算模块发出自检指令信号，其他模块接收自检指令信号，启动自检程序。几何测量模块的自检功能包括：能否正常获取图像数据，图像中能否检测到预设规格的接触线，以及能否实现和其他模块的数据交互确认。磨耗测量模块自检功能同几何测量模块。红外测量模块、监控模块的自检功能包括：能否正常获得图像数据，以及能否实现和其他模块的数据交互确认。自检程序的结果，通过数据包发给主控模块。
其中，定位模块、燃弧模块、和通讯模块通过分别通过485总线连接到主控计算模块；各模块具备一致的供电、数据接口。所述UPS模块分别向主控计算模块、几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、定位模块、燃弧模块和通讯模块供电；所述几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、定位模块、燃弧模块和通讯模块具备独立的ID值并主动定期或被动进行运行状态自检，并将模块运行数据反馈给主控计算模块，并由主控计算模块判定各模块的运行状态。在设备启动后可由主控计算模块采用总线广播的方式对外连的模块提出自检请求，获得各模块运行数据反馈，判定模块状态。
其中，主控计算模块包括存储单元、接收单元、判定单元和报警单元，所述接收单元接收各个模块的监测数据和运行数据，通过判定单元确定各模块的运行状态，并当判定某模块状态缺失或运行异常时，对相应模块进行悬挂操作并通过报警单元发出远程报警操作，同时将每次的判定结果及操作指令进行日志存储在所述存储单元中。
其中，所述主控计算模块通过总线广播的方式对外连的模块发出运行状态自检请求或指令，过心跳机制对各模块运行状态进行定期监测。
具体的：主控计算模块根据弓网相互作用关系需求启动红外测量模块和监控模块；主控计算模块根据接触线运行状态需求启动几何测量模块、红外测量模块和监控模块；主控计算模块根据接触线全状态监测需求启动几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、和燃弧模块。当无法正常接收图像或者图像无效时，则判定对应模块运行异常。
主控计算模块，运行检测功能智能组合软件，依据用户需求和模块自身状态，确定所需的模块组合。如用户只需要弓网相互作用关系，那么启动红外测量模块和视频监控模块。如确认接触线运行状态，那么启动几何测量、红外测量、视频监控模块。如要求完整的接触线检测功能，同时启用磨耗测量模块。
具体的，在设备启动后，依据各模块的运行状态，选择性开启状态正常的各个模块，对状态缺失或异常的模块执行软件悬挂操作。悬挂操作具体为：每个模块的运行都是由以软件线程方式执行，一旦监测到模块运行异常，则将软件线程执行悬挂操作，退出正常运行的循环检测模式，模块状态由正常运行改为悬挂状态。
在运行过程中，以心跳机制对模块运行状态进行定期监测。对每次监测，都将对所有模块运行状态数据进行日志存储，对异常模块状态进行远程报警操作。
采用车模块化车载接触网检测系统，可以在运营过程中对接触网进行在线非接触式检测，具体包括接触线几何参数检测、磨耗检测、燃弧、及视频监控，对于运行过程中出现的异常进行实时报警，避免了人工检测的效率低、安全性低等缺点，推动了检测过程的自动化操作，提高了装置自动化水平。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种模块化车载接触网检测系统，其特征在于：检测系统包括主控计算模块和与所述主控计算机模块电讯连接并具有自检功能的几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、定位模块、燃弧模块、UPS模块和通讯模块；
所述几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块和监控模块设置在车顶上并分别通过以太网总线连接到所述主控计算模块；
所述定位模块、燃弧模块、和通讯模块通过分别通过485总线连接到主控计算模块；
所述UPS模块分别向主控计算模块、几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、定位模块、燃弧模块和通讯模块供电；
所述几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、定位模块、燃弧模块和通讯模块具备独立的ID值并主动定期或被动进行运行状态自检，并将模块运行数据反馈给主控计算模块，并由主控计算模块判定各模块的运行状态。
2.根据权利要求1所述检测系统，其特征在于：所述主控计算模块包括存储单元、接收单元、判定单元和报警单元，所述接收单元接收各个模块的监测数据和运行数据，通过判定单元确定各模块的运行状态，并当判定某模块状态缺失或运行异常时，对相应模块进行悬挂操作并通过报警单元发出远程报警操作，同时将每次的判定结果及操作指令进行日志存储在所述存储单元中。
3.根据权利要求1或2所述检测系统，其特征在于：所述主控计算模块通过心跳机制对各模块运行状态进行定期监测。
4.根据权利要求1或2所述检测系统，其特征在于：所述主控计算模块根据弓网相互作用关系需求启动红外测量模块和监控模块；主控计算模块根据接触线运行状态需求启动几何测量模块、红外测量模块和监控模块；主控计算模块根据接触线全状态监测需求启动几何测量模块、磨耗测量模块、红外测量模块、监控模块、和燃弧模块。
5.根据权利要求3所述检测系统，其特征在于：当无法正常接收图像或者图像无效时，则判定对应模块运行异常。
6.根据权利要求2所述检测系统，其特征在于：所述主控计算模块通过总线广播的方式对外连的模块发出运行状态自检请求。
7.根据权利要求1所述检测系统，其特征在于：
所述几何测量模块采用亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网动态运行图像，并计算所述接触网的拉出值和导高值；
所述磨耗测量模块采用亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网底部的高清图像，并计算所述接触网的磨耗参数；
所述燃弧模块亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网和受电弓不良接触时造成的电气拉弧，并同步触发相机进行图像拍照；
所述定位模块，用于对车辆当前所处的位置信息进行分析计算，并和检测数据进行绑定，用于辅助数据分析、检测重定位；
所述监控模块采用亮度自动补偿的高清摄像机，用于采集接触网和受电弓的动态耦合图像，录制视频，并在视频画面上叠加时间、定位信息。
8.根据权利要求1或7所述检测系统，其特征在于：所述通讯模块由4G/WIFI构成。
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