CN112590860A - 一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，包括：动态监测单元、主控单元、显示单元和预警单元；动态监测单元、显示单元和预警单元分别与主控单元电性连接；其中，动态监测单元包括行车状态监测子单元、车厢烟火监测子单元、轴温监测子单元和空调气密性监测子单元；主控单元用于将行车状态监测子单元、车厢烟火监测单元、轴温监测子单元和空调气密性监测子单元的监测结果进行整合，控制显示器对整合后的监测结果进行显示；并在监测结果存在异常的情况下，控制预警单元发出相应的警告信息。发明能够对列车运行过程中的环境、烟火、轴温、车况等进行实时监测，具有安全性能高且智能化的特点。

Description

一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统

技术领域

本发明涉及轨道交通安全技术领域，更具体的说是涉及一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统。

背景技术

城市轨道交通具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点，大力发展城市轨道是缓解国内交通拥堵难题的重要途径。随着城市轨道交通的迅速发展，极大地方便了城市居民的出行。

但是现有的城市轨道的监测项目比较单一且监测力度不够，随着乘客越来越多，现有的监测手段以不足以确保列车运行过程中的安全性。为了确保广大乘客乘车过程的安全和舒适度，对车厢烟火、环境、噪声、空调控制等方面的进行实时安全监控变得尤为重要。

因此，如何提供一种智能化程度高，且能够对轨道交通进行全面监控的智能监测系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，能够对列车运行过程中的环境、烟火、轴温、车况等进行实时监测，具有安全性能高且智能化的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，包括：动态监测单元、主控单元、显示单元和预警单元；所述动态监测单元、所述显示单元和所述预警单元分别与所述主控单元电性连接；

其中，所述动态监测单元包括行车状态监测子单元、车厢烟火监测子单元、轴温监测子单元和空调气密性监测子单元；所述行车状态监测子单元、所述车厢烟火监测子单元、所述轴温监测子单元和所述空调气密性监测子单元分别与所述主控单元电性连接；

所述主控单元用于将所述行车状态监测子单元、所述车厢烟火监测单元、所述轴温监测子单元和所述空调气密性监测子单元的监测结果进行整合，控制所述显示器对整合后的所述监测结果进行显示；并在所述监测结果存在异常的情况下，控制所述预警单元发出相应的警告信息。

优选的，在上述一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统中，所述行车状态监测子单元包括振动传感器、第一图像采集模块、电流传感器、电压传感器和第一控制模块；所述振动传感器、所述第一图像采集模块、所述电流传感器和所述电压传感器分别与所述第一控制模块电性连接；

所述振动传感器安装在列车的车底，其用于检测列车的振动信息；

所述第一图像采集模块安装在列车的前端，其用于采集列车前端的图像信息；

所述电流传感器和所述电压传感器分别用于采集车载设备的电流信号和电压信号；

所述第一控制模块根据所述振动信息、所述图像信息、所述电流信号和所述电压信号，判断列车行驶过程中是否出现异常，并将判断结果传输至所述主控单元。

优选的，在上述一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统中，所述车厢烟火监测子单元设置有多个，且分别安装在各个车厢的车顶位置；所述车厢烟火监测子单元包括导轨、巡检小车、以及分别安装在所述巡检小车上的第二图像采集模块、热感应图像采集装置、环境质量传感器和第二控制模块；所述巡检小车、所述第二图像采集模块、所述热感应图像采集装置和所述环境质量传感器分别与所述第二控制模块电性连接；

所述轨道安装在相应车厢的车顶位置；

所述巡检小车按照预设的轨迹路线沿所述导轨移动；

所述第二图像采集模块用于采集目标区域内的视频信息；

所述热感应图像采集模块用于采集目标区域内的热图像；

所述环境质量传感器用于采集相应车厢的温湿度信息、二氧化碳浓度和烟雾浓度；

所述第二控制模块结合所述视频信息、所述热图像、所述温湿度信息、所述二氧化碳浓度和所述烟雾浓度，分析相应车厢是否存在烟火异常，并对烟火异常的发生源头进行定位；同时，将分析结果和定位结果发送至所述主控单元。

优选的，在上述一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统中，所述轴温监测子单元包括温差发电片、稳压芯片、温度传感器、第三控制模块和射频通讯模块；所述第三控制模块分别与所述稳压芯片、所述温度传感器和所述射频通讯模块电性连接；

所述温差发电片安装在列车的轴承套上方，其用于将列车运行过程中，轴承摩擦产生的热能转换为电能，并将所述电能传输至所述稳压芯片；所述稳压芯片为所述温度传感器、所述第三控制模块和所述射频通讯模块供电；

所述稳压芯片将所述电能调整为所述第三控制模块、所述温度传感器和所述射频通讯模块所需的电压；

所述温度传感器用于采集所述轴承套的温度信息，并将所述温度信息传输至所述第三控制模块；

所述第三控制模块根据所述温度信息判断所述轴承套的温度是否超出阈值范围，并将判断结果通过所述射频通讯模块传输至所述主控单元。

优选的，在上述一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统中，所述空调气密性监测子单元包括变频风机、供压管道、气密接头、电磁阀、压力传感器和第四控制模块；所述变频风机、所述供压管道和所述气密接头依次连接；所述气密接头与待测空调系统连接；所述电磁阀和所述压力传感器均置于所述供压管道内；所述第四控制模块分别与所述变频风机、所述压力传感器和所述电磁阀电性连接；

所述压力传感器用于检测所述供压管道内的实时压力值，并将所述实时压力值传输至所述第四控制模块；

所述第四控制模块将所述实时压力值与预设压力值进行比对，并根据比对结果控制所述变频风机的开关和风量以及所述电磁阀的通断；同时，将对所述变频风机和所述电磁阀的控制状态传输至所述主控单元。

优选的，在上述一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统中，还包括服务器；所述服务器与所述主控单元无线连接；所述服务器用于在所述监测结果存在异常时，生成对应的应对方案，并将所述应对方案发送至所述主控单元；所述主控单元控制所述显示单元对所述应对方案进行显示。

优选的，在上述一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统中，还包括远程监测终端；所述远程监测终端与所述服务器无线连接；所述远程监测终端用于实时接收所述监测结果和所述应对方案。

优选的，在上述一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统中，还包括站台噪声监测系统；所述站台噪声监测系统包括多组声音传感器和多个噪声分析装置；每组所述声音传感器与一个所述噪声分析装置电性连接；每个所述噪声分析装置分别与所述服务器无线连接；每个站台上布设有多个所述声音传感器和一个所述噪声分析装置，组成一个噪声监测点；

每组所述声音传感器分别用于采集某一站台多方位的噪声信息，并传输至所述噪声分析装置；

所述噪声分析装置将所述噪声信息与预设噪声阈值进行比对，判断是否存在噪声超出所述噪声阈值的区域，并将判断结果传输至所述服务器；

所述服务器根据所述判断结果给出相应区域的整改措施，并将所述判断结果及相应的所述整改措施传输至所述远程监控终端。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，具有以下有益效果：

1、本发明通过行车状态监测子单元能够实时监测列车行驶过程中的振动信号以及车载设备的电压信号和电流信号，便于提前对故障进行预判断，保证列车的安全行驶；同时，通过采集列车前端的图像信息，便于及时判断轨道是否存在变形或路障，有效减少事故发生。

2、本发明通过车厢烟火监测子单元采取视频与热图像相结合的方式，基于视频信息和热感应图像信息对同一目标区域的热能异常状态进行分析，可以快速准确地确定热能异常情况，来实现对车厢内点燃烟火的人员进行检测、识别及预警，避免重大事故的发生。

3、本发明通过轴温监测子单元能够对轴承套进行实时温度监测，避免因温度过高出现抱死现象，进而能够一定程度上避免轨道交通车辆的倾覆、脱轨，保证列车的安全运行。

4、本发明通过空调气密性监测子单元能够根据检测要求自动调节管道压力、风机风量和电磁阀开关等，并实时显示检测结果，实现了轨道交通空调系统气密性的自动检测，便于对车厢内温湿度的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统的结构框图；

图2附图为本发明提供的行车状态监测子单元的结构框图；

图3附图为本发明提供的车厢烟火监测子单元的结构框图；

图4附图为本发明提供的轴温监测子单元的结构框图；

图5附图为本发明提供的空调气密性监测子单元的结构框图；

图6附图为本发明提供的用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统在另一个实施例中的结构框图；

图7附图为本发明提供的用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统在其他实施例中的结构框图；

图8附图为本发明提供的站台噪声监测系统的结构框图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

如图1所示，本发明实施例公开了一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，包括：动态监测单元、主控单元、显示单元和预警单元；动态监测单元、显示单元和预警单元分别与主控单元电性连接；

其中，动态监测单元包括行车状态监测子单元、车厢烟火监测子单元、轴温监测子单元和空调气密性监测子单元；行车状态监测子单元、车厢烟火监测子单元、轴温监测子单元和空调气密性监测子单元分别与主控单元电性连接；

主控单元用于将行车状态监测子单元、车厢烟火监测单元、轴温监测子单元和空调气密性监测子单元的监测结果进行整合，控制显示器对整合后的监测结果进行显示；并在监测结果存在异常的情况下，控制预警单元发出相应的警告信息。

具体的，如图2所示，行车状态监测子单元包括振动传感器、第一图像采集模块、电流传感器、电压传感器和第一控制模块；振动传感器、第一图像采集模块、电流传感器和电压传感器分别与第一控制模块电性连接；

振动传感器安装在列车的车底，其用于检测列车的振动信息；

第一图像采集模块安装在列车的前端，其用于采集列车前端的图像信息；

电流传感器和电压传感器分别用于采集车载设备的电流信号和电压信号；

第一控制模块根据振动信息、图像信息、电流信号和电压信号，判断列车行驶过程中是否出现异常，并将判断结果传输至主控单元。

本发明通过振动传感器、电流传感器和电压传感器实时监测列车行驶过程中的振动信号以及车载设备的电压信号和电流信号，便于提前对故障进行预判断，保证列车的安全行驶；同时，通过第一图像采集模块采集列车前端的图像信息，便于及时判断轨道是否存在变形或路障，有效减少事故发生。

如图3所示，车厢烟火监测子单元设置有多个，且分别安装在各个车厢的车顶位置；车厢烟火监测子单元包括导轨、巡检小车、以及分别安装在巡检小车上的第二图像采集模块、热感应图像采集装置、环境质量传感器和第二控制模块；巡检小车、第二图像采集模块、热感应图像采集装置和环境质量传感器分别与第二控制模块电性连接；

轨道安装在相应车厢的车顶位置；

巡检小车按照预设的轨迹路线沿导轨移动；

第二图像采集模块用于采集目标区域内的视频信息；

热感应图像采集模块用于采集目标区域内的热图像；

环境质量传感器用于采集相应车厢的温湿度信息、二氧化碳浓度和烟雾浓度；

第二控制模块结合视频信息、热图像、温湿度信息、二氧化碳浓度和烟雾浓度，分析相应车厢是否存在烟火异常，并对烟火异常的发生源头进行定位；同时，将分析结果和定位结果发送至主控单元。

本发明分别通过第二图像采集模块和热感应图像采集模块相结合的双目视觉方式，基于视频信息和热感应图像信息对同一目标区域的热能异常状态进行分析，可以快速准确地确定热能异常情况，来实现对车厢内点燃烟火的人员进行检测、识别及预警，避免重大事故的发生；同时结合环境质量传感器采集的环境数据信息可以得到车厢烟火监测结果，从而进行分级预警，并在人群拥挤状态下探测车厢烟火异常。

如图4所示，轴温监测子单元包括温差发电片、稳压芯片、温度传感器、第三控制模块和射频通讯模块；第三控制模块分别与稳压芯片、温度传感器和射频通讯模块电性连接；

温差发电片安装在列车的轴承套上方，其用于将列车运行过程中，轴承摩擦产生的热能转换为电能，并将电能传输至稳压芯片；稳压芯片为温度传感器、第三控制模块和射频通讯模块供电；

稳压芯片将电能调整为第三控制模块、温度传感器和射频通讯模块所需的电压；

温度传感器用于采集轴承套的温度信息，并将温度信息传输至第三控制模块；

第三控制模块根据温度信息判断轴承套的温度是否超出阈值范围，并将判断结果通过射频通讯模块传输至主控单元。

本发明通过能够对轴承套进行实时温度监测，避免因温度过高出现抱死现象，进而能够一定程度上避免轨道交通车辆的倾覆、脱轨，保证列车的安全运行。

如图5所示，空调气密性监测子单元包括变频风机、供压管道、气密接头、电磁阀、压力传感器和第四控制模块；变频风机、供压管道和气密接头依次连接；气密接头与待测空调系统连接；电磁阀和压力传感器均置于供压管道内；第四控制模块分别与变频风机、压力传感器和电磁阀电性连接；

压力传感器用于检测供压管道内的实时压力值，并将实时压力值传输至第四控制模块；

第四控制模块将实时压力值与预设压力值进行比对，并根据比对结果控制变频风机的开关和风量以及电磁阀的通断；同时，将对变频风机和电磁阀的控制状态传输至主控单元。

具体检测过程如下：

1、使气密接头连接待测空调系统；

2、在第四控制模块上设定第一测试压力P₁和第二测试压力P₂；

3、使电磁阀开启，并使变频风机向供压管道内冲压或抽压至第一测试压力P₁；

4、保压：关闭电磁阀，变频风机停止冲压或抽压；

5、计时，得出供压管道内的压力达到第二测试压力P₂所需的时间。

在步骤3中，压力传感器将检测到的实时压力值反馈至第四控制模块，第四控制模块根据该实时压力值适应性控制变频风机的风量，直至该实时压力值等于第一测试压力P₁。

本实施例中，步骤3-5均在第四控制模块的控制下自动进行，且第四控制模块通过调整变频风机的转速来控制其风量。

本发明根据产品检测要求预设检测压力、检测时间等工艺参数，根据检测要求自动调节管道压力、风机风量和电磁阀开关等，可实时显示检测过程中的检测压力、检测时间、供压管道气流量、检测步序及检测结果，实现了轨道交通空调系统气密性的自动检测，提高了轨道车辆空调系统气密性检测的效率和准确性。

在一个实施例中，如图6所示，还包括服务器；服务器与主控单元无线连接；服务器用于在监测结果存在异常时，生成对应的应对方案，并将应对方案发送至主控单元；主控单元控制显示单元对应对方案进行显示。

本发明通过服务器能够针对具体异常信息生成相应的应对方案，便于工作人员及时、快速处理，避免事故发生。

在另一个实施例中，如图7所示，还包括远程监测终端；远程监测终端与服务器无线连接；远程监测终端用于实时接收监测结果和应对方案。

具体的，如图8所示，如还包括站台噪声监测系统；站台噪声监测系统包括多组声音传感器和多个噪声分析装置；每组声音传感器与一个噪声分析装置电性连接；每个噪声分析装置分别与服务器无线连接；每个站台上布设有多个声音传感器和一个噪声分析装置，组成一个噪声监测点；

每组声音传感器分别用于采集某一站台多方位的噪声信息，并传输至噪声分析装置；

噪声分析装置将噪声信息与预设噪声阈值进行比对，判断是否存在噪声超出噪声阈值的区域，并将判断结果传输至服务器；

服务器根据判断结果给出相应区域的整改措施，并将判断结果及相应的整改措施传输至远程监控终端。

本发明实现了城市轨道交通车站全方位噪声实时监测、传输、显示及预警，测量精度高，根据不同车站类型布置站内测点，还能够针对对噪声异常的区域生成整改方案，有助于对车站噪声的掌握和控制。

在一个实施例中，电流传感器、电压传感器、振动传感器、环境质量传感器、温度传感器、压力传感器和声音传感器均采用光纤传感器。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，其特征在于，包括：动态监测单元、主控单元、显示单元和预警单元；所述动态监测单元、所述显示单元和所述预警单元分别与所述主控单元电性连接；

其中，所述动态监测单元包括行车状态监测子单元、车厢烟火监测子单元、轴温监测子单元和空调气密性监测子单元；所述行车状态监测子单元、所述车厢烟火监测子单元、所述轴温监测子单元和所述空调气密性监测子单元分别与所述主控单元电性连接；

所述主控单元用于将所述行车状态监测子单元、所述车厢烟火监测单元、所述轴温监测子单元和所述空调气密性监测子单元的监测结果进行整合，控制所述显示器对整合后的所述监测结果进行显示；并在所述监测结果存在异常的情况下，控制所述预警单元发出相应的警告信息。

2.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，其特征在于，所述行车状态监测子单元包括振动传感器、第一图像采集模块、电流传感器、电压传感器和第一控制模块；所述振动传感器、所述第一图像采集模块、所述电流传感器和所述电压传感器分别与所述第一控制模块电性连接；

所述振动传感器安装在列车的车底，其用于检测列车的振动信息；

所述第一图像采集模块安装在列车的前端，其用于采集列车前端的图像信息；

所述电流传感器和所述电压传感器分别用于采集车载设备的电流信号和电压信号；

所述第一控制模块根据所述振动信息、所述图像信息、所述电流信号和所述电压信号，判断列车行驶过程中是否出现异常，并将判断结果传输至所述主控单元。

3.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，其特征在于，所述车厢烟火监测子单元设置有多个，且分别安装在各个车厢的车顶位置；所述车厢烟火监测子单元包括导轨、巡检小车、以及分别安装在所述巡检小车上的第二图像采集模块、热感应图像采集装置、环境质量传感器和第二控制模块；所述巡检小车、所述第二图像采集模块、所述热感应图像采集装置和所述环境质量传感器分别与所述第二控制模块电性连接；

所述轨道安装在相应车厢的车顶位置；

所述巡检小车按照预设的轨迹路线沿所述导轨移动；

所述第二图像采集模块用于采集目标区域内的视频信息；

所述热感应图像采集模块用于采集目标区域内的热图像；

所述环境质量传感器用于采集相应车厢的温湿度信息、二氧化碳浓度和烟雾浓度；

所述第二控制模块结合所述视频信息、所述热图像、所述温湿度信息、所述二氧化碳浓度和所述烟雾浓度，分析相应车厢是否存在烟火异常，并对烟火异常的发生源头进行定位；同时，将分析结果和定位结果发送至所述主控单元。

4.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，其特征在于，所述轴温监测子单元包括温差发电片、稳压芯片、温度传感器、第三控制模块和射频通讯模块；所述第三控制模块分别与所述稳压芯片、所述温度传感器和所述射频通讯模块电性连接；

所述温差发电片安装在列车的轴承套上方，其用于将列车运行过程中，轴承摩擦产生的热能转换为电能，并将所述电能传输至所述稳压芯片；所述稳压芯片为所述温度传感器、所述第三控制模块和所述射频通讯模块供电；

所述稳压芯片将所述电能调整为所述第三控制模块、所述温度传感器和所述射频通讯模块所需的电压；

所述温度传感器用于采集所述轴承套的温度信息，并将所述温度信息传输至所述第三控制模块；

所述第三控制模块根据所述温度信息判断所述轴承套的温度是否超出阈值范围，并将判断结果通过所述射频通讯模块传输至所述主控单元。

5.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，其特征在于，所述空调气密性监测子单元包括变频风机、供压管道、气密接头、电磁阀、压力传感器和第四控制模块；所述变频风机、所述供压管道和所述气密接头依次连接；所述气密接头与待测空调系统连接；所述电磁阀和所述压力传感器均置于所述供压管道内；所述第四控制模块分别与所述变频风机、所述压力传感器和所述电磁阀电性连接；

所述压力传感器用于检测所述供压管道内的实时压力值，并将所述实时压力值传输至所述第四控制模块；

所述第四控制模块将所述实时压力值与预设压力值进行比对，并根据比对结果控制所述变频风机的开关和风量以及所述电磁阀的通断；同时，将对所述变频风机和所述电磁阀的控制状态传输至所述主控单元。

6.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，其特征在于，还包括服务器；所述服务器与所述主控单元无线连接；所述服务器用于在所述监测结果存在异常时，生成对应的应对方案，并将所述应对方案发送至所述主控单元；所述主控单元控制所述显示单元对所述应对方案进行显示。

7.根据权利要求6所述的一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，其特征在于，还包括远程监测终端；所述远程监测终端与所述服务器无线连接；所述远程监测终端用于实时接收所述监测结果和所述应对方案。

8.根据权利要求7所述的一种用于轨道交通的光纤传感器智能监测系统，其特征在于，还包括站台噪声监测系统；所述站台噪声监测系统包括多组声音传感器和多个噪声分析装置；每组所述声音传感器与一个所述噪声分析装置电性连接；每个所述噪声分析装置分别与所述服务器无线连接；每个站台上布设有多个所述声音传感器和一个所述噪声分析装置，组成一个噪声监测点；

每组所述声音传感器分别用于采集某一站台多方位的噪声信息，并传输至所述噪声分析装置；

所述噪声分析装置将所述噪声信息与预设噪声阈值进行比对，判断是否存在噪声超出所述噪声阈值的区域，并将判断结果传输至所述服务器；

所述服务器根据所述判断结果给出相应区域的整改措施，并将所述判断结果及相应的所述整改措施传输至所述远程监控终端。

Images