CN112180250A - 一种接触器状态监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种接触器状态监测系统，包括状态感知模块和上位机，所述状态感知模块包括温度监测单元和电信号监测单元；所述温度监测单元与所述上位机相连，用于检测接触器内部温度并将温度信号发送至上位机；所述电信号监测单元与所述上位机相连，用于检测接触器的电信号并发送至上位机；所述上位机用于接收接触器的温度信号和电信号以对接触器的状态进行监测。本发明具有对接触器进行远程监测、状态分析、降低运维成本等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及接触器技术领域，特指一种接触器状态监测系统及监测方法。
背景技术
接触器是轨道控制系统中重要的执行器件，用于快速切断交流与直流主回路和接通与关断大电流控制。接触器运行是一个复杂的电、磁、热、机械运动的过程，其运行状态的稳定性直接影响车辆控制系统的安全性。为了保证接触器处于良好工作状态以及长期稳定运行，现场技术人员需要设定时间对接触器进行巡检，从而无法避免在接触器使用过程中存在的过维护或欠维护问题。过维护会造成人力和物力在内的接触器运行成本的增加；而欠维护易引发运行故障和安全事故，造成维修损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种对接触器进行远程监测及状态分析以降低运维成本的接触器状态监测系统及监测方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种接触器状态监测系统，包括状态感知模块和上位机，所述状态感知模块包括温度监测单元和电信号监测单元；所述温度监测单元与所述上位机相连，用于检测接触器内部温度并将温度信号发送至上位机；所述电信号监测单元与所述上位机相连，用于检测接触器的电信号并发送至上位机；所述上位机用于接收接触器的温度信号和电信号以对接触器的状态进行监测。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述温度监测单元包括多个温度传感器和解调仪，部分所述温度传感器位于接触主回路上，用于检测主回路的温度；部分所述温度传感器位于接触器触点位置处，用于检测触点的温度；部分所述温度传感器位于接触器的线圈位置处，用于检测线圈的温度；部分所述温度传感器位于接触器的周边，以检测环境温度；各所述温度传感器均通过光纤与所述解调仪相连。
所述温度传感器为光纤光栅传感器，粘贴于对应位置处。
所述电信号监测单元包括多个电压传感器和多个电流传感器，其中部分所述电压传感器位于接触器进出线处，用于检测接触器进出线的电压；部分所述电压传感器位于接触器线圈处，用于检测线圈两端的电压；部分所述电流传感器位于接触器进出线处，用于检测接触器进出线的电流；部分所述电流传感器位于接触器线圈处，用于检测线圈的电流。
所述状态感知模块通过嵌入式处理器与所述上位机相连，其中嵌入式处理器通过工业物联网接口与上位机相连。
所述上位机用于对接触器的状态数据进行存储、处理分析以及显示；其中通过曲线、表格、报表和三维模型的形式进行显示。
本发明还公开了一种基于如上所述的接触器状态监测系统的监测方法，包括步骤：
所述温度监测单元检测接触器内部温度并将温度信号发送至上位机；
所述电信号监测单元检测接触器的电信号并发送至上位机；
所述上位机接收接触器的温度信号和电信号以对接触器的状态进行监测。
作为上述技术方案的进一步改进：
上位机实时接收接触器的电压、电流和温度信息，从而获取触头动作次数和接触线圈励磁情况；利用信息融合、故障诊断与模式识别进行接触器健康评估和寿命管理。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明在接触器运维过程中，对其进行状态在线监测，可以实时获取包含电压、电流和温度等在内的状态信息，并通过上述状态可进一步间接获取触头动作次数和接触线圈励磁情况等相关信息，从而实现状态监测；在状态监测基础上，利用信息融合、故障诊断与模式识别等技术可以实现接触器健康评估和寿命管理，能减少设备的故障所造成的危害，同时也能有效降低因过维护或欠维护引起的不必要成本投入。
附图说明
图1为本发明在实施例的方框结构图。
图2为本发明的温度监测单元在具体应用时的实施例图。
图3为本发明的电信号监测单元在具体应用时的实施例图。
图4为本发明的数据传输监测图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的接触器状态监测系统，包括状态感知模块和上位机，状态感知模块包括温度监测单元和电信号监测单元；温度监测单元与上位机相连，用于检测接触器内部温度并将温度信号发送至上位机；电信号监测单元与上位机相连，用于检测接触器的电信号并发送至上位机；上位机用于接收接触器的温度信号和电信号以对接触器的状态进行监测。
具体地，状态感知模块以工业级高性能嵌入式处理器为核心，利用多类型传感器对接触器与其工作环境进行多模态的感知，并利用工业物联网将感知数据上传至上位机，上位机将实时感知数据存入数据库并利用图形化界面对实时感知数据、历史感知数据和以及通过挖掘而产生的相关派生数据等进行直观显示，从而实现监测。
本发明在接触器运维过程中，对其进行状态在线监测，可以实时获取包含电压、电流和温度等在内的状态信息，并通过上述状态可进一步间接获取触头动作次数和接触线圈励磁情况等相关信息，从而实现状态监测；在状态监测基础上，利用信息融合、故障诊断与模式识别等技术可以实现接触器健康评估和寿命管理，能减少设备的故障所造成的危害，同时也能有效降低因过维护或欠维护引起的不必要成本投入。
本实施例中，温度监测单元包括多个温度传感器(如光纤光栅传感器)和解调仪，部分温度传感器位于接触主回路上，用于检测主回路的温度；部分温度传感器位于接触器触点位置处，用于检测触点的温度；部分温度传感器位于接触器的线圈位置处，用于检测线圈的温度；部分温度传感器位于接触器的周边，以检测环境温度；各温度传感器均通过光纤与解调仪相连。具体地，如图2所示，共包括14个测点，对应14个光纤光栅传感器。其中测点1、2、3、6、7、8为接触器主回路上的温度测点，用于监测螺栓松动、材料腐蚀老化等造成的导体温度变化；测点4、9、5、10为接触器触点附近的温度测点，以反映触点腐蚀、老化情况；测点10、12为线圈温度测点，用以监测线圈异常温度变化；测点13和14是接触器环境温度传感器，用于环境温度监测，以反映接触器工作环境温度。上述光纤光栅传感器分4路光纤与解调仪相连，解调仪通过基于以太网的工业物联网与边缘数据汇聚设备相连，实现接触器温度监测。
本实施例中，电信号监测单元包括多个电压传感器(如电压互感器)和多个电流传感器(如电流互感器)，其中部分电压传感器位于接触器进出线处，用于检测接触器进出线的电压；部分电压传感器位于接触器线圈处，用于检测线圈两端的电压；部分电流传感器位于接触器进出线处，用于检测接触器进出线的电流；部分电流传感器位于接触器线圈处，用于检测线圈的电流。具体地，如图3所示，在接触器每路主回路的进线铜排和出线螺柱各安装1个直流电压互感器和1个直流电流互感器(总计2个电压互感器，2个电流互感器)，用于直接监测接触器进出线电压和电流的同时，还可以间接通过出线电压的变化获取接触器主回路导通次数等。在接触器控制电路线圈的进出端口同样安装电压和电流互感器，用于监测控制线圈两端的电压和电流变化(总计2个电压互感器，2个电流互感器)。上述4个电压互感器和4个电流互感器接到信号采集电路，信号采集电路通过基于以太网的工业物联网与边缘数据汇聚设备相连，实现电压和电流采样数据的传输。
在完成温度、电压和电流数据的采集后，通过工业物联网对解调仪、数据采集电路、边缘数据汇聚设备和4G工业路由器进行组网连接，如图4所示，工业物联网硬件拟采用以太网，内部传输协议采用Modbus协议，以提高在工业现场数据传输的稳定性。边缘数据汇聚设备在接触器侧完成数据的汇聚、存储和转发。4G工业路由器在接触器侧组成本地局域网的同时，与远程服务器通过4G无线网络进行连接，保证数据实时向服务器传输。服务器实现接触器数字化功能，并具备计算机、手机等设备的访问接口。
本实施例中，状态感知模块通过嵌入式处理器与上位机相连，其中嵌入式处理器通过工业物联网接口与上位机相连。上位机将数据存储于数据库，并对数据进行处理，最终以曲线、表格、报表和三维模型的形式进行展示；开发接触器数字化样机，实现实际接触器和虚拟接触器的连接，将实际接触器的状态显示在虚拟的接触器上。
本发明还相应公开了一种基于如上所述的接触器状态监测系统的监测方法，包括步骤：
温度监测单元检测接触器内部温度并将温度信号发送至上位机；
电信号监测单元检测接触器的电信号并发送至上位机；
上位机接收接触器的温度信号和电信号以对接触器的状态进行监测。
本实施例中，上位机实时接收接触器的电压、电流和温度信息，从而获取触头动作次数和接触线圈励磁情况；利用信息融合、故障诊断与模式识别进行接触器健康评估和寿命管理。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种接触器状态监测系统，其特征在于，包括状态感知模块和上位机，所述状态感知模块包括温度监测单元和电信号监测单元；所述温度监测单元与所述上位机相连，用于检测接触器内部温度并将温度信号发送至上位机；所述电信号监测单元与所述上位机相连，用于检测接触器的电信号并发送至上位机；所述上位机用于接收接触器的温度信号和电信号以对接触器的状态进行监测。
2.根据权利要求1所述的接触器状态监测系统，其特征在于，所述温度监测单元包括多个温度传感器和解调仪，部分所述温度传感器位于接触主路上，用于检测主回路的温度；部分所述温度传感器位于接触器触点位置处，用于检测触点的温度；部分所述温度传感器位于接触器的线圈位置处，用于检测线圈的温度；部分所述温度传感器位于接触器的周边，以检测环境温度；各所述温度传感器均通过光纤与所述解调仪相连。
3.根据权利要求2所述的接触器状态监测系统，其特征在于，所述温度传感器为光纤光栅传感器，粘贴于对应位置处。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的接触器状态监测系统，其特征在于，所述电信号监测单元包括多个电压传感器和多个电流传感器，其中部分所述电压传感器位于接触器进出线处，用于检测接触器进出线的电压；部分所述电压传感器位于接触器线圈处，用于检测线圈两端的电压；部分所述电流传感器位于接触器进出线处，用于检测接触器进出线的电流；部分所述电流传感器位于接触器线圈处，用于检测线圈的电流。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的接触器状态监测系统，其特征在于，所述状态感知模块通过嵌入式处理器与所述上位机相连，其中嵌入式处理器通过工业物联网接口与上位机相连。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的接触器状态监测系统，其特征在于，所述上位机用于对接触器的状态数据进行存储、处理分析以及显示；其中通过曲线、表格、报表和三维模型的形式进行显示。
7.一种基于权利要求1～6中任意一项所述的接触器状态监测系统的监测方法，其特征在于，包括步骤：
所述温度监测单元检测接触器内部温度并将温度信号发送至上位机；
所述电信号监测单元检测接触器的电信号并发送至上位机；
所述上位机接收接触器的温度信号和电信号以对接触器的状态进行监测。
8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，上位机实时接收接触器的电压、电流和温度信息，从而获取触头动作次数和接触线圈励磁情况；利用信息融合、故障诊断与模式识别进行接触器健康评估和寿命管理。
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