CN114323240A - 接触网定位器运行状态监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及接触网定位器运行状态监测装置及方法，本发明将惯性传感器固定在定位器远端,使其随接触线振动而振动，惯性传感器通过远距离有线通信方法,通过电缆将测得数据传输到收发器；收发器固定在接触网斜挽臂处,对惯性传感器数据进行初步处理并将分析后结果发送到信号传输中心。本发明可以通过固定在定位器远端的传感器监测定位器远端的振动情况，采用分体式设计，不影响定位器的正常工作；装置使用经过定位器内腔的数据电缆与定位器连接，连接牢固；可以在野外无供电环境持续工作，具备良好的环境适应性。
Description
技术领域
本发明涉及传感器监控技术领域，具体涉及一种接触网定位器运行状态监测装置及方法。
背景技术
电气化铁路接触网沿铁路线露天布置，常年遭受风、霜、雨、雪等自然环境的侵蚀，其机械和电气性能状态都在动态变化中。接触网系统作为高速铁路供电系统的重要组成部分，需要对其基础设施进行有效监测。
目前已有针对附加导线、吊弦等部件的运行状态监测方案，与这些部件相比定位器直接与接触线连接，负责接触线的限位、保护，在接触网系统中具有特别重要的地位，急需对其运行状态进行监控。但由于定位器位置特殊，直接使用监测球会严重影响定位器自身的运行，因此需要一种合适的解决方案，在不影响定位器正常工作的同时，完成定位器的运行状态监测。
发明内容
本发明的目的是提供一种接触网定位器运行状态监测装置及方法，通过惯性传感器和收发器的分体式设计实现定位器的运行状态监测，同时不影响定位器的正常工作。
本发明所采用的技术方案为：
接触网定位器运行状态监测装置，包括设置在定位器远端的惯性传感器和设置在接触网斜挽臂的收发器，两者通过电缆连接，惯性传感器包括用于测量轴向加速度的三轴加速度计和信号转换电路，收发器包括信号处理模块和无线收发模块；收发器还包括用于装置供电的太阳能电源模块；
所述三轴加速度计、信号转换电路、信号处理模块、无线收发模块依次连接。
所述电缆包括2路电源线和4路RS-422通信线，通过格兰头与惯性传感器和收发器连接。
所述电缆穿过定位器的内腔连接惯性传感器和收发器。
接触网定位器运行状态监测方法，基于上述接触网定位器运行状态监测装置，具体包括以下步骤：
步骤一：将惯性传感器固定在定位器远端,使其随接触线振动而振动，将收发器固定在接触网斜挽臂处，两者通过电缆连接；
步骤二：惯性传感器通过三轴加速度计测量轴向加速度，信号转换电路转化为数字信号,并通过电缆将测得的数据传输到收发器；
步骤三：固定在接触网斜挽臂处的收发器,对接收自惯性传感器的数据进行处理分析，并将处理分析结果发送到信号传输中心。
所述三轴加速度计测量得到定位器远端在3个轴向的加速度，为模拟电压信号；信号转换电路将模拟电压信号转化为数字信号。
所述信号处理模块对数据的处理包括滤波、消除零位、归一化、傅立叶变换，得到各个轴向振动的振幅、频率。
所述收发器的信号处理模块对数据进行处理分析，并通过无线收发模块发出。
所述无线收发模块采用Zigbee通信方式通信。
本发明具有以下优点：
本发明通过固定在定位器远端的传感器监测定位器远端的振动情况，通过连接电缆将测得信号传输到安装在斜挽臂处的收发器，收发器对运动信号进行初步分析，并通过无线通信模块与数据中心通信，完成数据的上传、存储、分析。
本发明使得数据中心可以通过固定在定位器远端的传感器监测定位器远端的振动情况，监测其振动频率、振动幅度，建立数据库进行分析、建模，为接触网定位器的故障模式分析、故障预警提供数据支撑。
本发明的方案采用分体式设计，安装在定位器远端的传感器体积小、重量轻，铆接后可靠度高，不影响定位器的正常工作。传感器测得的数据使用经过定位器内腔的数据电缆与定位器连接，连接牢固。定位器包含太阳能模块，可以在野外无供电环境持续工作，具备良好的环境适应性。
附图说明
图1为本发明所述接触网定位器运行状态监测装置的安装示意图。
图2为本发明所述接触网定位器运行状态监测系统的信号流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及接触网定位器运行状态监测装置，包括惯性传感器和收发器，两者通过电缆连接，惯性传感器包括用于测量轴向加速度的三轴加速度计和信号转换电路，收发器包括信号处理模块和无线收发模块；收发器还包括为收发器和传感器提供电源的太阳能电源模块。
所述三轴加速度计、信号转换电路、信号处理模块、无线收发模块依次连接。
上述惯性传感器固定在定位器远端，收发器固定在接触网斜挽臂处，电缆包括2路电源线和4路RS-422通信线，穿过定位器的内腔，通过格兰头连接惯性传感器和收发器。
上述三轴加速度计可选择ADXL325等型号三轴加速度计，信号转换电路使用AD9690信号转换模块，将三轴加速度计的模拟电压转化为数字信号。
上述无线收发模块使用SX1278UART通信模块。
上述太阳能电源模块，为收发器和传感器提供电源，并通过电源管理电路控制系统的休眠-工作状态切换。通过电源管理供能应能确保系统在阴雨天气连续工作3天以上。
上述电缆为耐高低温变化、耐腐蚀、耐弯折、耐磨损的输电线缆，电缆大部分长度穿过定位器的内腔，定位器上的安装孔处有密封塞防止雨水等杂质进入定位器内腔。
基于上述装置，本发明还涉及接触网定位器运行状态监测方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将惯性传感器固定在定位器远端,使其随接触线振动而振动，将收发器固定在接触网斜挽臂处，两者通过电缆连接；
步骤二：惯性传感器通过三轴加速度计测量轴向加速度，信号转换电路转化为数字信号,并通过电缆将测得的数据传输到收发器；
步骤三：固定在接触网斜挽臂处的收发器,对接收自惯性传感器的数据进行处理分析，并将处理分析结果发送到信号传输中心。
步骤二中，三轴加速度计测量得到定位器远端在3个轴向的加速度ax、ay、az，为模拟电压信号；信号转换电路为量化器电路，将该模拟电压转化为数字信号。
步骤三中，惯性传感器的数字信号发送到信号处理模块进行数据初步处理，通过无线收发模块发出。
信号处理模块对数据的处理包括滤波、消除零位、归一化、傅立叶变换，得到定位器各个轴向振动的振幅、频率。
无线收发模块采用Zigbee通信方式通信，可以在中程距离进行数据传输。无线收发模块在信号处理模块的控制下将收到的加速度数据通过天线上传至监测网络，同时接收监测网络的相关指令发送至信号处理模块，执行相关操作。
惯性传感器使用RS-422接口通过电缆将测得数据传输至收发器。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.接触网定位器运行状态监测装置，其特征在于：
包括设置在定位器远端的惯性传感器和设置在接触网斜挽臂的收发器，两者通过电缆连接，惯性传感器包括用于测量轴向加速度的三轴加速度计和信号转换电路，收发器包括信号处理模块和无线收发模块；收发器还包括用于装置供电的太阳能电源模块；
所述三轴加速度计、信号转换电路、信号处理模块、无线收发模块依次连接。
2.根据权利要求1所述的接触网定位器运行状态监测装置，其特征在于：
所述电缆包括2路电源线和4路RS-422通信线，通过格兰头与惯性传感器和收发器连接。
3.根据权利要求2所述的接触网定位器运行状态监测装置，其特征在于：
所述电缆穿过定位器的内腔连接惯性传感器和收发器。
4.接触网定位器运行状态监测方法，基于权利要求1-3任一项所述接触网定位器运行状态监测装置，其特征在于：
具体包括以下步骤：
步骤一：将惯性传感器固定在定位器远端,使其随接触线振动而振动，将收发器固定在接触网斜挽臂处，两者通过电缆连接；
步骤二：惯性传感器通过三轴加速度计测量轴向加速度，信号转换电路转化为数字信号,并通过电缆将测得的数据传输到收发器；
步骤三：固定在接触网斜挽臂处的收发器,对接收自惯性传感器的数据进行处理分析，并将处理分析结果发送到信号传输中心。
5.根据权利要求4所述的接触网定位器运行状态监测方法，其特征在于：
所述三轴加速度计测量得到定位器远端在3个轴向的加速度，为模拟电压信号；信号转换电路将模拟电压信号转化为数字信号。
6.根据权利要求5所述的接触网定位器运行状态监测方法，其特征在于：
所述信号处理模块对数据的处理包括滤波、消除零位、归一化、傅立叶变换，得到各个轴向振动的振幅、频率。
7.根据权利要求6所述的接触网定位器运行状态监测方法，其特征在于：
所述收发器的信号处理模块对数据进行处理分析，并通过无线收发模块发出。
8.根据权利要求7所述的接触网定位器运行状态监测方法，其特征在于：
所述无线收发模块采用Zigbee通信方式通信。
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