CN111524327B - 接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统，包括安装于坠砣串下方的一个或两个检测终端等。还公开了该状态监测和坠落预警系统的状态监测方法和坠落预警方法。同时公开了该状态监测和坠落预警系统的多终端预警方法。本发明通过远程采集坠砣串的B值数据，并通过检测终端的加速度信息、姿态信息来判断坠砣串的B值数据是否有效，其监测数据准确、效率更高。同时，本发明在坠砣串发生坠落时，根据检测终端的加速度信息、姿态信息以及碰撞信息能够实现远程报警，无需人工对接触网补偿装置进行逐一排查。

Description

接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及接触网监测领域，具体提供一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统及其实现方法。

背景技术

目前在电气化铁路上应用的接触网补偿装置，在实际使用环境下可能会遇到动滑轮倾斜、补偿绳偏磨、承锚补偿绳与线锚双环杆相摩擦、坠砣抱箍无法起到固定作用、桥上等震动较大处滑轮固定松动等现象，从而发生补偿绳脱槽故障。而相应的故障表现是坠砣串A、B值的短时巨变。另外，接触网补偿装置在提供恒定张力的过程中受自然环境温度的影响，线索的伸缩使坠砣串的位置会上升或下降，这一过程坠砣串可能会移动到允许范围之外，如坠砣串下降过多会接触至地面，如坠砣串上升过多则坠砣耳环孔会与定滑轮接触，这些现象都会使得接触网补偿装置失去补偿作用。

为了排查接触网补偿装置是否出现坠落情况，目前通常是人工定时对每个接触网补偿装置进行检测，然而采用人工来排障或测量无法做到高效与及时，且人力消耗量巨大。

发明内容

本发明提供为了克服上述缺陷，提供一种自动化更高的接触网补偿装置状态监测和坠落预警的系统及其实现方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统，包括安装于坠砣串下方的一个或两个检测终端，与检测终端连接的远程平台数据中心；所述检测终端包括B值测量与被动应急报警单元、信号处理与控制单元以及终端配电单元，其中：

B值测量与被动应急报警单元：用于检测坠砣串的B值信息，同时采集检测终端的加速度信息、碰撞信息以及坠落信息，并根据检测终端的加速度信息、碰撞信息以及坠落信息判断坠砣串是否坠落，当坠砣串坠落时发出报警信号；

信号处理与控制单元，用于接收并处理B值测量与被动应急报警单元的反馈信息，且将反馈信息发送至远程平台数据中心；

终端配电单元，用于给B值测量与被动应急报警单元和信号处理与控制单元供电；

远程平台数据中心，用于接收并管理检测终端发送的信息，并且对检测终端进行管理。

进一步的，所述B值测量与被动应急报警单元包括测距传感器、姿态检测传感器、加速度传感器、无源碰撞传感器以及坠落预警模型，其中：

测距传感器，用于采集坠砣串的B值数据信息；

姿态检测传感器，用于采集检测终端的当前姿态信息；

加速度传感器，用于采集检测终端的运动加速度信息；

无源碰撞传感器，用于采集检测终端的碰撞信息；

坠落预警模型，用于判断检测终端的姿态信息、运动加速度信息以及碰撞信息是否正常，并在上述信息正常时将坠砣串的B值数据发送给信号处理与控制单元；同时，根据检测终端的姿态信息、运动加速度信息以及碰撞信息来判断坠砣串是否坠落，并在坠砣串坠落时向信号处理与控制单元发出报警信号。

所述信号处理与控制单元包括信号处理模块和控制模块，其中：

信号处理模块：用于接收并处理B值测量与被动应急报警单元发送的信息；

控制模块：用于将信号处理模块处理后的信息发送给远程平台数据中心。

作为另一种方案，该接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统还包括无线通讯单元，信号处理与控制单元通过无线通讯单元将信号发送给远程平台数据中心；

控制模块还用于设定B值检测周期，并在B值检测周期结束后控制测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元进入休眠状态，且在下一个B值检测周期到来时唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元；

控制模块还用于在检测终端的加速度超过门限值时唤醒姿态检测传感器，并在检测终端的姿态发生异常时唤醒无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元。

作为另一种方案，该接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统还包括自保护单元，其用于采集检测终端的工作温度信息；所述控制模块还用于根据检测终端的工作温度信息来控制B值测量与被动应急报警单元和无线通讯单元的工作状态，当温度值超过设定值时，控制B值测量与被动应急报警单元和无线通讯单元停止工作。

一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统的状态监测方法，包括以下步骤：

步骤1：测量坠砣串的B值数据；

步骤2：采集检测终端的姿态信息，并判断检测终端的姿态是否正常；否，坠砣串的B值数据无效，本次检测完成；是，执行步骤3；

步骤3：采集检测终端的加速度信息，并判断检测终端的加速度值是否超过门限值；是，坠砣串的B值数据无效，本次检测完成；否，执行步骤4；

步骤4：对坠砣串的B值数据进行处理并发送给远程平台数据中心，得到本次检测的坠砣串B值的真实数据，本次检测完成。

进一步的，所述步骤1之前还包括：设定B值测量周期，并使测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元进入休眠状态，且在B值测量周期到来时唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器；

所述步骤2中当检测终端的姿态异常而完成本次检测后，测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器进入休眠状态，待一下次B值测量周期到来时，再次唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器，返回步骤1再次测量坠砣串的B值数据；

所述步骤3中当断检测终端的加速度值超过门限值而完成本次检测后，测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器进入休眠状态，待一下次B值测量周期到来时，再次唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器，返回步骤1再次测量坠砣串的B值数据；

所述步骤4中还包括唤醒信号处理模块对坠砣串的B值数据进行处理，唤醒无线通讯单元将B值数据发送给远程平台数据中心；完成本次检测后测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元进入休眠状态，待一下次B值测量周期到来时，再次唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器，返回步骤1再次测量坠砣串的B值数据。

一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统的坠落预警方法，包括以下步骤：

Ⅰ、采集检测终端的加速度信号，并判断检测终端的Z轴加速度是否大于门限值；否，坠砣串不发生坠落，继续采集检测终端的加速度信号；是，执行步骤Ⅱ；

Ⅱ、采集检测终端的姿态信号，并判断检测终端的姿态是否正常；否，坠砣串不发生坠落，返回步骤Ⅰ；是，执行步骤Ⅲ；

Ⅲ、采集检测终端的碰撞信息，并判断检测终端是否发生碰撞；否，坠砣串发生坠落，但未与地面发生碰撞，发出坠落信号；是，坠砣串发生坠落，且与地面发生碰撞，发出碰撞信号；

Ⅳ、对检测终端的加速度信号和坠落信号或碰撞信号进行处理，并判断坠砣串的加速度是否符合报警条件；是，发出警报，并返回步骤Ⅰ；否，返回步骤Ⅰ。

一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统的多终端预警方法，所述接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统包括安装在一个坠砣串下端的检测终端A，安装在另一个坠坨串下端的检测终端B，分别与检测终端A和检测终端B连接的远程平台数据中心；所述多终端预警方法包括以下步骤：

步骤A：分别采集检测终端A的加速度信号和检测终端B的加速度信号，并判断检测终端B向上的加速度和检测终端A向下的加速度是否大于门限值，且判断检测终端A是否失联；若检测终端B向上的加速度和检测终端A向下的加速度小于门限值时，继续采集检测终端A的加速度信号和检测终端B的加速度信号；若检测终端B向上的加速度和检测终端A向下的加速度大于门限值，且检测终端A没有失联时，执行步骤B；若检测终端B向上的加速度大于门限值，且检测终端A失联时，则执行步骤E；

步骤B：分别采集检测终端A和检测终端B的姿态信息，并判断检测终端A和检测终端B的姿态信息是否正常；否，返回步骤A；是，执行步骤C；

步骤C；分别采集检测终端A和检测终端B的碰撞信息，判断检测终端A是否发生碰撞，是，检测终端A发出碰撞信号，否，检测终端A发出坠落信号；判断检测终端B是否发生碰撞，是，检测终端B发出碰撞信号，否，检测终端B发出坠落信号；执行步骤D；

步骤D：分别对检测终端A和检测终端B的加速度信号和坠落信号或碰撞信号进行处理，并分别判断检测终端A和检测终端B的加速度是否超过报警门限；是，检测终端A和检测终端B均发出警报，并返回步骤A；否，检测终端A和检测终端B均不发出警报，返回步骤A；完成预警；

步骤E：采集检测终端B的姿态信息，并判断检测终端B的姿态信息是否正常；否，继续采集检测终端B的加速度信号；是，执行步骤F；

步骤F：采集检测终端B的碰撞信息，判断检测终端B是否发生碰撞；是，检测终端B发出碰撞信号；否，检测终端B发出坠落信号；执行步骤G；

步骤G：对检测终端B的加速度信号和碰撞信号或坠落信号进行处理，并判断检测终端B的加速度是否大于报警门限值；是，检测终端B发出警报，并继续采集其加速度信号；否，检测终端B不发出警报，继续采集其加速度信号。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明通过远程采集坠砣串的B值数据，并通过检测终端的加速度信息、姿态信息来判断坠砣串的B值数据是否有效，其监测数据准确、效率更高。同时，本发明在坠砣串发生坠落时，根据检测终端的加速度信息、姿态信息以及碰撞信息能够实现远程报警，无需人工对接触网补偿装置进行逐一排查。另外，在同一个补偿装置中，本发明在一个坠砣串下端安装检测终端A，在另一个坠坨串下端安装检测终端B，在其中一个坠砣串发生坠落而导致该坠砣串上的检测终端损坏时，另一个检测终端可以发出预警信号，防止因坠砣串坠落损坏检测终端而无法发出报警信息。

附图说明

图1为本发明接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统的结构图。

图2为本发明的信号处理与控制单元的结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例1

如图1所示，本实施例的接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统用于监测接触网补偿装置中坠砣串的B值数据，并在坠砣串坠落时进行预警。该接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统包括检测终端和远程平台数据中心。具体实施时，该检测终端安装于坠砣串的下方，远程平台数据中心则与检测终端连接。该检测终端用于监测坠砣串的B值数据，并在坠砣串发生坠落时发出报警信号；远程平台数据中心用于接收并管理检测终端发送的信息，并且对检测终端进行管理。

如图1所示，检测终端包括B值测量与被动应急报警单元、信号处理与控制单元以及终端配电单元；该B值测量与被动应急报警单元和信号处理与控制单元连接，终端配电单元则分别和B值测量与被动应急报警单元以及信号处理与控制单元连接，信号处理与控制单元则与远程平台数据中心连接。

具体的，该B值测量与被动应急报警单元用于检测坠砣串的B值信息，同时采集检测终端的加速度信息、碰撞信息以及坠落信息，并根据检测终端的加速度信息、碰撞信息以及坠落信息判断坠砣串是否坠落，当坠砣串坠落时发出报警信号。信号处理与控制单元则用于接收并处理B值测量与被动应急报警单元的反馈信息，且将反馈信息发送至远程平台数据中心。终端配电单元用于给B值测量与被动应急报警单元和信号处理与控制单元供电。

另外，该B值测量与被动应急报警单元包括测距传感器、姿态检测传感器、加速度传感器、无源碰撞传感器以及坠落预警模型；测距传感器可以是激光测距传感器和超声波测距传感器，姿态检测传感器可以为陀螺仪，加速度传感器为三轴加速度传感器。测距传感器、姿态检测传感器、加速度传感器以及无源碰撞传感器均与坠落预警模型连接，坠落预警模型则与信号处理与控制单元连接，终端配电单元则分别与测距传感器、姿态检测传感器、加速度传感器、无源碰撞传感器、信号处理与控制单元以及坠落预警模型连接。

其中，测距传感器用于采集坠砣串的B值数据信息，坠砣串下端到地面的距离即为坠砣串的B值。姿态检测传感器用于采集检测终端的当前姿态信息。加速度传感器用于采集检测终端的运动加速度信息，加速度传感器的三个坐标分别与坠坨串坐标相对应，即加速度传感器的X轴代表坠坨串左右方向上的加速度变化，Y轴代表坠坨串前后方向上的加速度变化，Z轴代表坠坨串垂直方向上的加速度变化，当坠坨串处于静止状态时，加速度传感器的X轴、Y轴和Z轴的加速度接近0。无源碰撞传感器用于采集检测终端的碰撞信息。坠落预警模型用于判断检测终端的姿态信息、运动加速度信息以及碰撞信息是否正常，并在上述信息正常时将坠砣串的B值数据发送给信号处理与控制单元；同时，根据检测终端的姿态信息、运动加速度信息以及碰撞信息来判断坠砣串是否坠落，并在坠砣串坠落时向信号处理与控制单元发出报警信号，该坠落预警模型还能够预设检测终端的加速度门限值，以便于判断坠砣串是否发生坠落。

如图2所示，该信号处理与控制单元包括信号处理模块和控制模块。其中，信号处理模块用于接收并处理B值测量与被动应急报警单元发送的信息数据，主要包括对信息数据添加时间戳、汇总报警数据、生成数据结构等。控制模块用于将信号处理模块处理后的信息发送给远程平台数据中心，并且能够设置报警门限，即当坠砣串坠落的加速度达到设定值时才将报警信号发送给远程平台数据中心。

作为另一种优选方案，该控制模块还用于设定B值检测周期，并在B值检测周期结束后控制测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块进入休眠状态，且在下一个B值检测周期到来时唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块。

该控制模块还用于在检测终端的加速度超过门限值时唤醒姿态检测传感器，并在检测终端的姿态发生异常时唤醒无源碰撞传感器、信号处理模块，确保在两个B值检测周期之间，如果坠砣串发生坠落时能够检测到。

为了方便数据传输，作为另一种优选方案，如图1所示，该接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统还可以设置无线通讯单元，检测终端的数据通过无线传输的方式发送给远程平台数据中心。该无线通讯单元分别和控制模块以及终端配电单元连接，无线通讯单元可采用内部有应急电源的无线通讯模块，当坠砣串坠落损坏终端配电单元时，通过应急电源的供电可以使无线通讯单元将数据发送给远程平台数据中心。

相应的，控制模块则还用于在B值检测周期结束后控制无线通讯单元进入休眠状态，且在下一个B值检测周期到来时唤醒无线通讯单元，同时在坠砣串发生坠落时唤醒无线通讯单元。

为了对检测终端进行保护，作为另一种优选方案，如图1所示，该接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统还包括自保护单元，该自保护单元分别与测距传感器、姿态检测传感器、加速度传感器、无源碰撞传感器、终端配电单元、坠落预警模型、信号处理与控制单元以及无线通讯单元连接。

该自保护单元内设温度传感器，温度传感器检测检测终端的工作环境温度信息并发送给信号处理与控制单元。信号处理与控制单元中的控制模块还用于根据检测终端的工作温度信息来控制B值测量与被动应急报警单元和无线通讯单元的工作状态，当温度值超过设定值时，控制B值测量与被动应急报警单元和无线通讯单元停止工作。

如图1所示，该远程平台数据中心包括终端通讯连接管理单元，分别与终端通讯连接管理单元连接的数据处理中心、应用逻辑服务器以及配套软件。

其中，终端通讯连接管理单元用于对检测终端进行管理，通过代理连接和分布式集群设计保障大量的检测终端并发连接，在通讯协议终端设有令牌认证、身份信息以及离线巡查机制。数据处理中心用于汇总所有的检测终端上报的信息，匹配故障数据模型，完成数据的抽取、清洗转至数据仓库，并根据业务形态形成各类空间数据，给页面的大数据展示提供数据支撑。应用逻辑服务用于支持用户交互软件的数据查询，信息展示，配置信息下发以及系统人员及相应的数据权限及操作权限管理，同时可开放预警信息或故障信息的数据接口。配套软件用于在施工安装过程中使用的终端认证激活软件，完成对安装位置、锚柱编号、坠砣串编号信息与设备信息的配对工作。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，其不同点在于，本实施例的接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统设置有两个检测终端，分别为检测终端A和检测终端B，检测终端A和检测终端B均与远程平台数据中心连接。具体实施时，该接触网补偿装置设置有两个坠砣串，两个坠砣串相互联动，即当一个坠砣串坠落时另一个坠砣串则上升。检测终端A和检测终端B则分别安装于两个坠砣串的下方，分别用于检测各自坠砣串的信息并进行预警。

实施例3

本实施例为采用实施例1中的接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统的状态监测方法，其具体包括以下步骤：

步骤1：测距传感器测量坠砣串下方到地面的距离，即测量坠砣串的B值数据。

步骤2：姿态检测传感器采集检测终端的姿态信息，并通过坠落预警模型判断检测终端的姿态是否正常；否，则本次检测的坠砣串B值数据无效，本次检测完成；是，执行步骤3。检测终端的姿态为垂直状态时则表示检测终端的姿态正常，否则表示检测终端的姿态异常，检测终端的姿态异常可能是列车通过或其他自然现象引起的，此时所检测的坠砣串B值数据并不准确，因此本次检测无效。

步骤3：加速度传感器采集检测终端的加速度信息，并通过坠落预警模型判断检测终端的加速度值是否超过门限值；是，本次检测的坠砣串B值数据无效，本次检测完成；否，执行步骤4。坠砣串的加速度门限值需提前设定，当坠砣串的加速度超过门限值时则表示坠砣串在坠落或摆动，此时所检测的坠砣串B值数据并不准确，当坠砣串的加速度没有超过门限值时所检测的坠砣串B值数据则有效。

步骤4：信号处理与控制单元中的信号处理模块对坠砣串的B值数据进行添加时间戳，汇总报警数据，生成数据结构等处理后发送给远程平台数据中心，得到本次检测的坠砣串B值的真实数据，本次检测完成。

另外，作为另一种方案，在所述步骤1之前还包括以下步骤：控制模块设定B值测量周期，并控制测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元进入休眠状态，当B值测量周期到来时唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器。

在上述方法的基础上，相应的，所述步骤2中还包括当坠落预警模型判断检测终端的姿态异常而完成本次检测后，控制模块控制测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器再次进入休眠状态，待一下次B值测量周期到来时，控制模块再次唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器，并返回步骤1再次测量坠砣串的B值数据。

相应的，所述步骤3中还包括当坠落预警模型判断检测终端的加速度值超过门限值而完成本次检测后，控制模块控制测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器进入休眠状态，待一下次B值测量周期到来时，控制模块再次唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器，并返回步骤1再次测量坠砣串的B值数据。

相应的，所述步骤4中还包括控制模块唤醒信号处理模块，信号处理模块对坠砣串的B值数据进行处理，控制模块唤醒无线通讯单元，由无线通讯单元将坠砣串B值数据发送给远程平台数据中心。当完成本次检测后测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元再次进入休眠状态，待一下次B值测量周期到来时，控制模块再次唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器，并返回步骤1再次测量坠砣串的B值数据。

通过在一个检测周期完成后使各个单元进入休眠状态，可以很好的节约终端配电单元的电量。

实施例4

本实施例为采用实施例1中的接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统的坠落预警方法，其包括以下步骤：

Ⅰ、加速度传感器采集检测终端的加速度信号，坠落预警模型则判断检测终端的Z轴加速度是否大于设定的门限值；否，则表示坠砣串不发生坠落，此时加速度传感器继续采集检测终端的加速度信号；是，则表示坠砣串可能发生了坠落现象，此时执行步骤Ⅱ。

Ⅱ、姿态检测传感器采集检测终端的姿态信号，坠落预警模型判断检测终端的姿态是否正常；否，则表示坠砣串没有与水平面垂直，其X轴或Y轴产生加速度，此现象可能为列车通行或其他自然现象引起，此时判断坠砣串不发生坠落，返回步骤Ⅰ继续采集检测终端的加速度信号；是，则表示坠砣串的姿态与水平面垂直，其X轴或Y轴没有产生加速度，此时检测终端的Z轴加速度大于设定门限值则表示坠砣串发生了坠落，进而执行步骤Ⅲ。

Ⅲ、无源碰撞传感器检测检测终端的碰撞信息，坠落预警模型判断检测终端是否发生碰撞；否，则表示坠砣串发生坠落，但未与地面发生碰撞，此时坠落预警模型发出坠落信号给信号处理与控制单元；是，则表示坠砣串发生了坠落，且与地面发生碰撞，此时坠落预警模型发出碰撞信号给信号处理与控制单元。

Ⅳ、信号处理模块对检测终端的加速度数据和坠落信号或碰撞信号进行处理，控制模块判断检测终端的加速度数据是否超过报警门限值；是，控制模块将坠落信号或碰撞信号发送给远程平台数据中心，完成预警，并返回步骤Ⅰ继续检测坠砣串的加速度信号；否，控制模块则不将坠落信号或碰撞信号发送给远程平台数据中心，返回步骤Ⅰ继续检测坠砣串的加速度信号。

实施例5

本实施例为采用实施例2中的接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统的多终端预警方法，其包括以下步骤：

步骤A：检测终端A中的加速度传感器采集检测终端A的加速度信号，检测终端B中的加速度传感器则采集检测终端B的加速度信号，检测终端A中的坠落预警模型和检测终端B中的坠落预警模型分别判断检测终端B向上的加速度和检测终端A向下的加速度是否大于门限值，同时远程平台数据中心则判断检测终端A是否失联；若检测终端B向上的加速度和检测终端A向下的加速度小于门限值时，继续采集检测终端A的加速度信号和检测终端B的加速度信号；若检测终端B向上的加速度和检测终端A向下的加速度大于门限值，且检测终端A没有失联时，执行步骤B；若检测终端B向上的加速度大于门限值，且检测终端A失联，检测终端A失联可能是由于坠砣串坠落而损坏，信号还来不及发送出去，此时则执行步骤E。由于安装检测终端A和检测终端B的两个坠砣串相互联动，因此检测终端A和检测终端B两者在Z轴上的加速度相同，方向相反。

步骤B：检测终端A中的姿态检测传感器采集检测终端A的姿态信息，检测终端B中的姿态检测传感器则采集检测终端B的姿态信息，检测终端A中的坠落预警模型和检测终端B中的坠落预警模型分别判断检测终端A和检测终端B的姿态信息是否正常，即判断检测终端A和检测终端B的姿态是否垂直于水平面；否，表示坠砣串没有坠落，返回步骤A继续采集加速度信息；是，表示坠砣串可能坠落，此时执行步骤C。由于安装检测终端A和检测终端B的两个坠砣串相互联动，在实际使用过程中不会出现其中一个检测终端的姿态正常而另外一个检测终端的姿态异常的情况。

步骤C；检测终端A中的无源碰撞传感器采集检测终端A的碰撞信息，检测终端B中的无源碰撞传感器则采集检测终端B的碰撞信息，检测终端A中的坠落预警模型判断检测终端A是否发生碰撞，是，表示检测终端A坠落并与地面碰撞，检测终端A中的坠落预警模型发出碰撞信号给其信号处理与控制单元；否，表示检测终端A坠落且没有与地面碰撞，检测终端A中的坠落预警模型则发出坠落信号给其信号处理与控制单元；检测终端B中的坠落预警模型判断检测终端B是否发生碰撞，是，检测终端B中的坠落预警模型发出碰撞信号给信号处理与控制单元，否，检测终端B中的坠落预警模型发出坠落信号给信号处理与控制单元；执行步骤D。

具体实施时，由于两个坠砣串为相互联动，所以检测终端B通常情况下是不会发生碰撞，即检测终端B中的坠落预警模型通常是发出坠落信号给信号处理与控制单元。

步骤D：检测终端A中的信号处理模块和检测终端B中的信号处理模块分别对检测终端A和检测终端B的加速度信号和坠落信号或碰撞信号进行处理，并由检测终端A中的控制模块和检测终端B中的控制模块分别判断检测终端A和检测终端B的加速度是否超过报警门限；是，检测终端A中的控制模块和检测终端B中的控制模块分别唤醒其相应的无线通讯单元，并向远程平台数据中心发出警报，同时返回步骤A继续采集检测终端A和检测终端B的加速度信息；否，检测终端A和检测终端B均不发出警报，返回步骤A继续采集检测终端A和检测终端B的加速度信息；完成预警。由于坠落分为与地面接触和不与地面接触，即发出的信号分为坠落信号和碰撞信号，因此两种情况所发出的警报信息可以进行区分，以便管理人员区分。

步骤E：当检测终端A损坏后只有检测终端B在运行，此时检测终端B的姿态检测传感器采集检测终端B的姿态信息，并由坠落预警模型判断检测终端B的姿态信息是否正常；否，加速度传感器继续采集检测终端B的加速度信号；是，执行步骤F。具体实施时，由于两个坠砣串为相互联动，当检测终端A因坠落而损坏时，检测终端B的姿态通常处于正常状态。

步骤F：无源碰撞传感器采集检测终端B的碰撞信息，判断检测终端B是否发生碰撞；是，检测终端B中的坠落预警模型发出碰撞信号给信号处理与控制单元；否，检测终端B中的坠落预警模型发出坠落信号给信号处理与控制单元；执行步骤G。具体实施时，由于两个坠砣串为相互联动，此时检测终端B上升其通常不会出生碰撞，即此时坠落预警模型通常发出坠落信号。

步骤G：信号处理与控制单元中的信号处理模块对检测终端B的加速度信号和碰撞信号或坠落信号进行处理，控制模块判断检测终端B的加速度是否大于报警门限值；是，控制模块向远程平台数据中心发出警报，加速度传感器继续采集其加速度信号；否，控制模块不向远程平台数据中心出警报，继续采集其加速度信号。具体实施过程中，当检测终端A出现坠落损坏时，检测终端B的加速度通常会大于报警门限值，即此时检测终端B是会向远程平台数据中心发出警报。

如上所述，便可很好的实施本发明。

Claims (8)

1.一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统，其特征在于，包括安装于坠砣串下方的一个或两个检测终端，与检测终端连接的远程平台数据中心；所述检测终端包括B值测量与被动应急报警单元、信号处理与控制单元以及终端配电单元，其中：

B值测量与被动应急报警单元：用于检测坠砣串的B值信息，同时采集检测终端的加速度信息、碰撞信息以及坠落信息，并根据检测终端的加速度信息、碰撞信息以及坠落信息判断坠砣串是否坠落，当坠砣串坠落时发出报警信号；

信号处理与控制单元，用于接收并处理B值测量与被动应急报警单元的反馈信息，且将反馈信息发送至远程平台数据中心；

终端配电单元，用于给B值测量与被动应急报警单元和信号处理与控制单元供电；

远程平台数据中心，用于接收并管理检测终端发送的信息，并且对检测终端进行管理；所述B值测量与被动应急报警单元包括测距传感器、姿态检测传感器、加速度传感器、无源碰撞传感器以及坠落预警模型，其中：

测距传感器，用于采集坠砣串的B值数据信息；

姿态检测传感器，用于采集检测终端的当前姿态信息；

加速度传感器，用于采集检测终端的运动加速度信息；

无源碰撞传感器，用于采集检测终端的碰撞信息；

坠落预警模型，用于判断检测终端的姿态信息、运动加速度信息以及碰撞信息是否正常，并在上述信息正常时将坠砣串的B值数据发送给信号处理与控制单元；同时，根据检测终端的姿态信息、运动加速度信息以及碰撞信息来判断坠砣串是否坠落，并在坠砣串坠落时向信号处理与控制单元发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统，其特征在于，所述信号处理与控制单元包括信号处理模块和控制模块，其中：

信号处理模块：用于接收并处理B值测量与被动应急报警单元发送的信息；

控制模块：用于将信号处理模块处理后的信息发送给远程平台数据中心。

3.根据权利要求2所述的一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统，其特征在于，还包括无线通讯单元，信号处理与控制单元通过无线通讯单元将信号发送给远程平台数据中心；

控制模块还用于设定B值检测周期，并在B值检测周期结束后控制测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元进入休眠状态，且在下一个B值检测周期到来时唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元；

控制模块还用于在检测终端的加速度超过门限值时唤醒姿态检测传感器，并在检测终端的姿态发生异常时唤醒无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元。

4.根据权利要求3所述的一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统，其特征在于，还包括自保护单元，其用于采集检测终端的工作温度信息；所述控制模块还用于根据检测终端的工作温度信息来控制B值测量与被动应急报警单元和无线通讯单元的工作状态，当温度值超过设定值时，控制B值测量与被动应急报警单元和无线通讯单元停止工作。

5.一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统的状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：测量坠砣串的B值数据；

步骤2：采集检测终端的姿态信息，并判断检测终端的姿态是否正常；否，坠砣串的B值数据无效，本次检测完成；是，执行步骤3；

步骤3：采集检测终端的加速度信息，并判断检测终端的加速度值是否超过门限值；是，坠砣串的B值数据无效，本次检测完成；否，执行步骤4；

步骤4：对坠砣串的B值数据进行处理并发送给远程平台数据中心，得到本次检测的坠砣串B值的真实数据，本次检测完成。

6.根据权利要求5所述的接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统的状态监测方法，其特征在于，所述步骤1之前还包括：设定B值测量周期，并使测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元进入休眠状态，且在B值测量周期到来时唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器；

所述步骤2中当检测终端的姿态异常而完成本次检测后，测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器进入休眠状态，待一下次B值测量周期到来时，再次唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器，返回步骤1再次测量坠砣串的B值数据；

所述步骤3中当断检测终端的加速度值超过门限值而完成本次检测后，测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器进入休眠状态，待一下次B值测量周期到来时，再次唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器，返回步骤1再次测量坠砣串的B值数据；

所述步骤4中还包括唤醒信号处理模块对坠砣串的B值数据进行处理，唤醒无线通讯单元将B值数据发送给远程平台数据中心；完成本次检测后测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器、信号处理模块以及无线通讯单元进入休眠状态，待一下次B值测量周期到来时，再次唤醒测距传感器、姿态检测传感器、无源碰撞传感器，返回步骤1再次测量坠砣串的B值数据。

7.一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统的坠落预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

Ⅰ、采集检测终端的加速度信号，并判断检测终端的Z轴加速度是否大于门限值；否，坠砣串不发生坠落，继续采集检测终端的加速度信号；是，执行步骤Ⅱ；

Ⅱ、采集检测终端的姿态信号，并判断检测终端的姿态是否正常；否，坠砣串不发生坠落，返回步骤Ⅰ；是，执行步骤Ⅲ；

Ⅲ、采集检测终端的碰撞信息，并判断检测终端是否发生碰撞；否，坠砣串发生坠落，但未与地面发生碰撞，发出坠落信号；是，坠砣串发生坠落，且与地面发生碰撞，发出碰撞信号；

Ⅳ、对检测终端的加速度信号和坠落信号或碰撞信号进行处理，并判断坠砣串的加速度是否符合报警条件；是，发出警报，并返回步骤Ⅰ；否，返回步骤Ⅰ。

8.一种接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统的多终端预警方法，其特征在于，所述接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统包括安装在一个坠砣串下端的检测终端A，安装在另一个坠坨串下端的检测终端B，分别与检测终端A和检测终端B连接的远程平台数据中心；所述多终端预警方法包括以下步骤：

步骤A：分别采集检测终端A的加速度信号和检测终端B的加速度信号，并判断检测终端B向上的加速度和检测终端A向下的加速度是否大于门限值，且判断检测终端A是否失联；若检测终端B向上的加速度和检测终端A向下的加速度小于门限值时，继续采集检测终端A的加速度信号和检测终端B的加速度信号；若检测终端B向上的加速度和检测终端A向下的加速度大于门限值，且检测终端A没有失联时，执行步骤B；若检测终端B向上的加速度大于门限值，且检测终端A失联时，则执行步骤E；

步骤B：分别采集检测终端A和检测终端B的姿态信息，并判断检测终端A和检测终端B的姿态信息是否正常；否，返回步骤A；是，执行步骤C；

步骤C；分别采集检测终端A和检测终端B的碰撞信息，判断检测终端A是否发生碰撞，是，检测终端A发出碰撞信号，否，检测终端A发出坠落信号；判断检测终端B是否发生碰撞，是，检测终端B发出碰撞信号，否，检测终端B发出坠落信号；执行步骤D；

步骤D：分别对检测终端A和检测终端B的加速度信号和坠落信号或碰撞信号进行处理，并分别判断检测终端A和检测终端B的加速度是否超过报警门限；是，检测终端A和检测终端B均发出警报，并返回步骤A；否，检测终端A和检测终端B均不发出警报，返回步骤A；完成预警；

步骤E：采集检测终端B的姿态信息，并判断检测终端B的姿态信息是否正常；否，继续采集检测终端B的加速度信号；是，执行步骤F；

步骤F：采集检测终端B的碰撞信息，判断检测终端B是否发生碰撞；是，检测终端B发出碰撞信号；否，检测终端B发出坠落信号；执行步骤G；

步骤G：对检测终端B的加速度信号和碰撞信号或坠落信号进行处理，并判断检测终端B的加速度是否大于报警门限值；是，检测终端B发出警报，并继续采集其加速度信号；否，检测终端B不发出警报，继续采集其加速度信号。

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