CN114435192A - 轨枕磁感应装置磁场检测管理系统 - Google Patents

轨枕磁感应装置磁场检测管理系统 Download PDF

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    • B60M3/04—Arrangements for cutting in and out of individual track sections
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Abstract

本发明公开了一种轨枕磁感应装置磁场检测管理系统，包括：信号采集模块、信号转换模块和管理模块；信号采集模块，与信号转换模块连接，用于采集轨枕磁感应装置的磁场强度信号并将磁场强度信号转换成RS485信号发送到信号转换模块；信号转换模块，与管理模块连接，用于接收所述RS485信号并将RS485信号转换成USB信号发送管理模块；管理模块，用于接收所述USB信号对磁场检测数据进行管理。本发明可以实现轨枕磁感应装置磁场检测管理，减少人力消耗。

Description

轨枕磁感应装置磁场检测管理系统
技术领域
本发明涉及轨枕磁感应装置磁场检测领域，尤其是涉及一种轨枕磁感应装置磁场检测管理系统。
背景技术
目前，我国电气化铁道采用单相工频交流供电制式，电力机车作为牵引动力，电源来自牵引变电所，通过接触网传输给电力机车。为平衡三相供电负荷，接触网需设置电分相设施，电力机车在通过分相时，经过分相信号处理，使机车断电方能通过。
图1是现有技术中过分相示意图，一个分相区需要安装4个磁性装置，分别安装在1#轨枕、2#轨枕、3#轨枕和4#轨枕。1#轨枕和2#轨枕在过中性区段前一侧，1#轨枕距离中性区段205m，磁性装置位于列车运行方向右侧，2#轨枕距离中性区段35m，磁性装置位于列车回行方向右侧；3#轨枕和4#轨枕在过中性区段后一侧，4#轨枕距离中性区段205m，磁性装置位于列车回行方向右侧，3#轨枕距离中性区段35m，磁性装置位于列车运行方向右侧。
图2是现有技术中的地面感应器磁性装置安装示意图，如图2所示：地面感应器磁性装置安装在距离其中心距(335±15)mm的相邻钢轨(内侧边)处，磁性装置的材料是永磁铁，嵌入到轨枕内部。
为保证电力机车在过分相时，合、断信号准确无误，需人工手持高斯计，对每个地面感应器磁性装置进行磁场强度测试。检测要求为：垂直于磁性装置(110+10)mm处，磁场强度不低于36Gs。该检测方法存在工作效率低、劳动强度大、测量误差大、危险系数高等缺点，同时人工成本也较大，如果处在运输高峰期，检测时间过长，会影响运输效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轨枕磁感应装置磁场检测管理系统，旨在解决轨枕磁感应装置磁场检测管理。
信号采集模块、信号转换模块和管理模块；
信号采集模块，与信号转换模块连接，用于采集轨枕磁感应装置的磁场强度信号并将磁场强度信号转换成RS485数据发送到信号转换模块；
信号转换模块，与管理模块连接，用于接收所述RS485数据并将RS485数据转换成USB信号发送到管理模块；
管理模块，用于接收所述USB信号对磁场检测数据进行管理。
采用本发明实施例，可以实现轨枕磁感应装置磁场检测管理，减少人力消耗。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中过分相示意图；
图2是现有技术中的地面感应器磁性装置安装示意图；
图3是本发明实施例的一种轨枕磁感应装置磁场检测管理系统的示意图；
图4是本发明实施例的一种轨枕磁感应装置磁场检测管理系统的磁场检测示意图；
图5是本发明实施例的轨枕磁感应装置磁场检测管理系统的采集转换电路示意图；
图6是本发明实施例的一种轨枕磁感应装置磁场检测管理系统的操作界面示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。
方法实施例
根据本发明实施例，提供了一种轨枕磁感应装置磁场检测管理系统，图3是本发明实施例的一种轨枕磁感应装置磁场检测管理系统的示意图，如图3所示，具体包括：
信号采集模块、信号转换模块和管理模块；
信号采集模块，与信号转换模块连接，用于采集轨枕磁感应装置的磁场强度信号并将磁场强度信号转换成RS485数据发送到信号转换模块；
信号采集模块包括：
线性霍尔传感器、单片机处理器和MAX485芯片；
线性霍尔传感器，与单片机处理器连接，用于采集磁场强度信号发送到单片机处理器；
单片机处理器，与MAX485芯片连接，用于接收线性霍尔传感器发送的磁场强度信号并将磁场强度信号转换成TTL信号发送到MAX485芯片；
MAX485芯片，用于接收单片机发送的TTL信号并将TTL信号转换成RS485信号，将RS485信号自动发送到信号转换模块；
信号转换模块，与管理模块连接，用于接收所述RS485信号并将RS485信号转换成USB信号发送到管理模块；
管理模块，用于接收所述USB信号对磁场检测数据进行处理。
信号转换模块包括：74HC00D芯片和CH340芯片；
74HC00D芯片与CH340芯片连接，用于控制CH340将RS485信号转换为USB信号的逻辑；
CH340芯片，用于接收MAX485芯片发送的RS485信号并在74HC00D逻辑控制下将RS485信号转换成USB信号。
管理模块包括登录模块，所述登录模块用于登录所述系统，所述登录模块使用用户名和密码登录。
管理模块包括账号管理模块，所述账号管理模块用于对旧帐号的用户名和密码进行修改以及对新帐号的添加进行设置。
管理模块包括数据管理模块，所述数据管理模块用于：将采集的磁场强度信号对应检测轨枕号和采集时间进行备份和导出。
采集开关模块，所述采集开关模块用于开启或关闭采集磁场强度，设置单位时间内采集磁场强度数据的个数、系统采集磁场强度的最小值和最大值、系统工作时磁场强度最大值和磁场强度合格值。
数据库模块，所述数据库模块用于：存储用户人员信息、采集的磁感应强度信号、检测轨枕号和检测时间。
数据查询模块，所述数据查询模块用于查询数据库模块保存的数据；数统计模块，用于根据设置的磁场强度合格值统计正常数据和异常数据。
仪表盘显示模块，所述仪表盘显示模块用于实时显示采集的磁感应强度；曲线显示模块，所述曲线显示模块用于将整个检测过程的磁场强度绘制成曲线并显示，查询曲线最大值和最小值。
具体实施方法如下：
硬件组成
硬件部分是由信号采集电路、信号转换电路和保护外壳组成。信号采集电路可以将磁场强度转换成十六进制数据，信号转换电路可以将RS485信号转换成USB信号，保护外壳用来保护信号采集电路。
软件组成
软件系统为windows系统应用安装程序，通过电脑usb接口，与磁场检测硬件进行RS485通讯。软件系统分为登录界面和主界面，登录界面是使用主界面的安全路径，主界面又分为显示界面和操作界面，显示界面包括仪表盘和曲线图，操作界面包括采集开关、参数设置、数据统计和曲线查询。
磁场检测硬件安装在巡检车车轮两侧，水平方向距离钢轨内侧工作边(335±15)mm，垂直方向距离轨枕磁性装置表面(110±10)mm。在列车运行方向，安装在巡检车右侧磁场检测硬件检测1#轨枕和3#轨枕中磁性装置的磁场强度，安装在巡检车左侧磁场检测硬件检测2#轨枕和4#轨枕中磁性装置的磁场强度。巡检车启动，检测人员打开磁场检测软件，设置相关参数，开启串口A和串口B，软件开始处理磁场检测硬件采集的磁场数据，在显示界面显示，并将实时数据保存到数据库中。
硬件设计
图5是本发明实施例的轨枕磁感应装置磁场检测管理系统的采集转换电路示意图；
信号采集电路
信号采集电路是一块双面印制电路板，采用SS49E线性霍尔传感器采集磁场强度信号，经STM32F070F6P6处理器控制，由MAX485芯片转换输出RS485通讯数据。
信号转换电路
信号转换电路是一块双面印制电路板，由MAX485芯片接收信号采集电路输出的RS485通讯数据，CH340芯片经74HC00D四通道两输入与非门逻辑控制，将RS485信号转换为USB信号输出。
保护外壳
图4是本发明实施例的一种轨枕磁感应装置磁场检测管理系统的磁场检测示意图，如图4所示：
保护外壳用于保护信号采集电路，信号采集电路安装在巡检车车轮两侧，水平方向距离钢轨内侧工作边(335±15)mm，垂直方向距离轨枕磁性装置表面(110±10)mm。
软件设计：
1.开发环境
本软件采用4种编程语言跨线程交互设计，主程序采用c/c#语言，图形界面采用JavaScript语言，数据库设计采用SQL server语言。
2.软件界面
(1)登录界面
登录界面的设计是出于设备安全性考虑，只有工作人员拥有帐号和密码，才可以登录到软件主界面操作设备，否则，非工作人员无法启动软件，进而操作设备。
(2)主界面
当工作人员登录帐号进入软件主界面，便可以通过设置系统参数操作设备了。主要分为以下几个部分：
a.菜单栏
菜单栏由帐号管理、数据管理和帮助信息3个部分组成。
帐号管理是对旧帐号的用户名和密码进行修改以及对新帐号的添加等信息进行设置，操作界面如下：
数据管理是用来对自动过分相地面磁感应装置磁场检测系统采集的现场数据进行备份和导出，例如：检测轨枕号、检测时间、磁场强度等数据，导出格式为Excel，操作界面如下：
帮助信息是用来提示工作人员的注意事项、操作步骤、软件版本号等信息。
b.操作界面
图6是本发明实施例的一种轨枕磁感应装置磁场检测管理系统的操作界面示意图，如图6所示：
操作界面包括采集开关、参数设置、数据统计和曲线查询。
采集开关包括串口A和串口B，在"串口A"按钮左侧有串口选择下拉菜单，选择相应串口，点击"串口A"按钮，若串口连接成功，下拉菜单左侧指示灯变为绿色；若串口连接失败，下拉菜单左侧指示灯变为红色。同理，在"串口B"按钮左侧有串口选择下拉菜单，选择相应串口，点击"串口B"按钮，若串口连接成功，下拉菜单左侧指示灯变为绿色；若串口连接失败，下拉菜单左侧指示灯变为红色。串口A和串口B不能同时打开同一串口，否则报错。
滤波系数用来设置数字滤波器采样频率，即单位时间(1s)内采样磁场强度数据的点个数。
触发阈值用来设置系统工作的磁场强度最小值，即系统工作触发信号，若巡检车处于停止状态或非过分相状态，系统则处于休眠状态，若巡检车经过磁性装置，系统则退出休眠状态开始检测，一般设5～10Gs。
安全阈值用来设置系统工作的磁场强度最大值，若巡检车行进途中检测到强磁信号高于安全阈值，系统则处于休眠状态，若巡检车恢复正常磁场检测环境，系统则退出休眠状态开始检测，一般设800～1000Gs。
合格阈值用来设置系统工作的磁场强度合格标准检测值，安装在轨枕内部的磁性装置磁场强度必须达到该标准检测值以上，方为合格，一般设36～40Gs。
数据查询用来查询数据库保存数据，即当前巡检车将整段线路检测完毕后，检测人员可通过数据检测按钮查看各个过分相段的磁场强度，用以分析数据。
数据统计包括正常累计和异常累计。正常累计表示在巡检车检测磁场强度的过程中，检测到高于合格阈值，同时低于安全阈值的数值个数，异常累计表示在巡检车检测磁场强度的过程中，检测到高于触发阈值，同时低于合格阈值的数值个数。
曲线查询包括曲线最大值和曲线最小值。由于仪表盘为实时显示，只能显示当前数值，无法保存整个阶段的检测数值。而曲线图不仅可以实时显示，而且可以保存整个阶段的检测数值，曲线最大值用以显示整个阶段所有检测数值的最大值，曲线最小值用以显示整个阶段所有检测数值的最小值，供检测人员实时观察和分析。
c.显示界面
显示界面是检测数据的图形化显示手段，包括仪表盘显示和曲线图显示。
仪表盘为圆形表盘指针式设计，单位为Gs，量程为-1000～1000Gs，其中-600～-1000Gs为负安全阈值，+600～+1000Gs为正安全阈值。当系统运行时，数据接口检测的数据，一方面保存在数据库，用于数据备份，一方面显示在仪表盘界面，用于实时观察。
曲线图采用笛卡尔坐标系设计，横坐标为实时采样点数，区间为0～25，纵坐标为磁场强度，单位为Gs，精度为0.2Gs。横坐标的采样点和纵坐标的磁场强度，随着时间的推进会实时动态改变。当系统运行时，数据接口检测的数据，除了保存在数据库和显示在仪表盘界面，还可以显示在曲线图上，用于实时监测。
(3)数据库搭建
SQL Server是微软公司开发的数据库，也是当前业界最流行的三大数据库之一，它能够和微软系统有效兼容，本软件也是用该技术进行数据库的搭建。
本软件有两个数据库，一个是登录数据库，一个是信号采集数据库。
登录数据库内容包括姓名、工号、密码、工种、部门、手机号等工作人员信息。工作人员可根据主界面的菜单栏中"数据管理"，进行更改信息。注意，最高权限admin帐号和密码，无法通过主界面进行修改，同时该数据库无法通过主界面导出。
登陆数据库设置界面如下：
信号采集数据库内容包括检测轨枕号、检测时间、磁场强度等检测数据。注意，该数据库可以通过主界面的菜单栏中"数据管理"进行导出，路径自选，文本格式为Excel。
信号采集数据库设置界面如下：
相较于传统人工手持高斯计检测磁场强度，自动过分相地面磁感应装置磁场检测系统有以下几个优势：
1.实现无人化测量
自动过分相地面磁感应装置磁场检测系统安装在巡检车上，巡检过程中，该系统自动检测磁性装置的磁场强度，简便易行，比起检测人员手持高斯计，徒步逐一检测，大大降低了人工成本，实现无人化测量。
2.自动检测，提升效率
自动过分相地面磁感应装置磁场检测系统设置好特定程序后，就可以自动检测各个过分相区的两对磁枕中磁性装置的磁场强度，无需人工检测、记录，该系统除自动检测功能外，还可以分析检测数据，直观易查，并且在检测速度上，也优于传统人工检测手段，大大提升效率。
3.减少误差，提升精度
自动过分相地面磁感应装置磁场检测系统在检测每一个磁性装置的磁场强度时，会准确无误的反馈当前磁性装置磁场强度的真实信息，精度较高。而传统人工检测方式有可能因为工人长时间工作，以及目测的不准确性，造成误差。
本实施例所述计算机可读存储介质包括但不限于为：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替本发明各实施例技术方案，并不使相应技术方案的本质脱离本方案的范围。

Claims (10)

1.一种轨枕磁感应装置磁场检测管理系统，其特征在于，包括：
信号采集模块、信号转换模块和管理模块；
信号采集模块，与信号转换模块连接，用于采集轨枕磁感应装置的磁场强度信号并将磁场强度信号转换成RS485信号发送到信号转换模块；
信号转换模块，与管理模块连接，用于接收所述RS485信号并将RS485信号转换成USB信号发送到管理模块；
管理模块，用于接收所述USB信号对磁场检测数据进行管理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号采集模块包括：
线性霍尔传感器、单片机处理器和MAX485芯片；
线性霍尔传感器，与单片机处理器连接，用于采集磁场强度信号发送到单片机处理器；
单片机处理器，与MAX485芯片连接，用于接收线性霍尔传感器发送的磁场强度信号并将磁场强度信号转换成TTL信号发送到MAX485芯片；
MAX485芯片，用于接收单片机发送的TTL信号并将TTL信号转换成RS485信号，将RS485信号自动发送到信号转换模块。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号转换模块包括：
74HC00D芯片和CH340芯片；
74HC00D芯片与CH340芯片连接，用于控制CH340将RS485信号转换为USB信号的逻辑；
CH340芯片，用于接收MAX485芯片发送的RS485信号并在74HC00D逻辑控制下将RS485信号转换成USB信号。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述管理模块还包括登录模块，所述登录模块用于登录所述系统，所述登录模块使用用户名和密码登录。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述管理模块还包括账号管理模块，所述账号管理模块用于对旧帐号的用户名和密码进行修改以及对新帐号的添加进行设置。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述管理模块还包括数据管理模块，所述数据管理模块用于：将采集的磁场强度信号对应检测轨枕号和采集时间进行备份和导出。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述管理模块还包括采集开关模块，所述采集开关模块用于开启或关闭采集磁场强度，设置单位时间内采集磁场强度数据的个数、系统采集磁场强度的最小值和最大值、系统工作时磁场强度最大值和磁场强度合格值。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述管理模块还包括数据库模块，所述数据库模块用于：存储用户人员信息、采集的磁感应强度信号、检测轨枕号和检测时间。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述管理模块还包括：数据查询模块，所述数据查询模块用于查询数据库模块保存的数据；数统计模块，用于根据设置的磁场强度合格值统计正常数据和异常数据。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述管理模块还包括：仪表盘显示模块，所述仪表盘显示模块用于实时显示采集的磁感应强度；曲线显示模块，所述曲线显示模块用于将整个检测过程的磁场强度绘制成曲线并显示，查询曲线最大值和最小值。
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