CN202765035U - 铁路转辙机智能综合监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铁路转辙机智能综合监测系统，所述系统包括：电务段WEB服务器，设置于电务段机房内，通过以太网与设置于所述铁路车站内各监测站机连接；室内控制主机，设置于一铁路车站内，并与设置于电务段机房内的电务段WEB服务器连接；第一CAN控制器，与所述室内控制主机连接；电流互感器，安装于所述铁路车站的铁路转辙机电源线上；压力测量装置、液位测量装置和缺口监测装置，分别与第一CAN控制器和电流互感器连接。本实用新型能够实时监测铁路转辙机动作过程压力变化和油缸液位变化，能够改变测量方式，使靶标安装时无需更换表示杆，减少数据传输的压力，避免通讯阻塞。

Description

铁路转辙机智能综合监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种铁路转辙机智能综合监测系统。

背景技术

铁路转辙机中的电液转辙机是以高压液压油为动力进行道岔转换的装置，其主要工作参数包括：液压回路压力、油缸液位、表示杆缺口偏移值等。现有铁路转辙机缺乏综合监测装置，只有单一的缺口偏移监测装置。针对以上参数，目前测量的主要方法和存在的问题如下：

1、液压回路压力

铁路转辙机液压回路工作压力目前只能在线路空闲时，通过外接压力表来测量压力平均值，而对于真实工作过程中的即时压力变化，目前还没有成熟的方法，无法得到动作过程压力变化曲线供维修参考。同时，每次测量都要现场安装压力表，测量完成后还需拆除压力表，维护工作量大。

2、油缸液位

铁路转辙机油缸液位作为判断液压回路泄漏的重要依据之一，目前只能通过油缸上的一个液位标尺来初略估计，而且转辙机都安装于室外铁路线上，液压回路一旦泄漏，目前无法即时了解泄漏情况。

3、缺口偏移监测装置

表示杆缺口偏移值是其最主要工作参数。现有铁路转辙机的缺口偏移监测装置，目前的缺口偏移监测装置包括：碰珠式、旋转拨码开关式、视频监测等方式。

碰珠式和旋转拨码开关式为机电方式，存在一定的机械结构，对于环境的振动有着极高的敏感度，由于这两种方式精度低、耐用性差，现在已基本被淘汰了。

视频监测方式为最近开始采用的方式，这种方式是在表示杆上、转辙机箱体上分别固定一个标线，采用摄像头拍摄两根标线的图像，然后将拍摄到的图像通过信号电缆上建立的CAN总线上传至室内计算机中进行分析处理，得到表示杆上标线与转辙机箱体上基准标线的偏差值，也即缺口偏移值，其主要缺点是：

1）数据传输量大，投资成本高。视频方式由于要将图像上传至室内，所以数据通信压力很大，往往需要敷设光缆来进行数据通信。由于成本和现场的条件限制，目前已安装的视频监控系统并未完全采用光纤传输，同时，采用的CAN总线的带宽只有1Mbps，所以，数据通信依然不流畅，无法及时传输数据。

2）光学系统抗污能力弱。视频方式采用摄像头拍摄图像来测量偏移，摄像头的光学系统的好坏就直接影响到测量的精度，目前由于其前端运算能力的限制，同时采用了绝对基准的测量方式，在镜头失焦、蒙尘等问题出现的时候，就无法准确测量。

3）无环境侦测装置，不能过滤外界影响测量精度的干扰因素，误报率高。

4）施工难度大。现有系统采用的绝对基准测量方式，需要预先制作好备用表示杆上的标线，再到现场进行更换，为此，会造成系统硬件安装困难、耗时长、影响行车等问题，施工费用极高，不利于推广。

5）无温差补偿。早晚温差导致钢轨爬行后，缺口会产生偏移，这个偏移要在调整缺口的时候预先加入，否则在温度变化后会造成缺口适应不了的问题。这个预先加入的偏移补偿值，目前是靠人工估计和统计得来的，因此，无法做出统一标准指导维修人员。

6）缺乏缺口偏移方向指示装置。以上缺口监测方式，因为方案的缺陷，都无法在终端上设置缺口偏移方向指示装置，维修人员在缺口调整中还得靠人工调整，很不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种铁路转辙机智能综合监测系统，能够实时监测铁路转辙机动作过程压力变化和油缸液位变化，并且能改变测量方式，使靶标安装时无需更换表示杆，减少数据传输的压力，避免通讯阻塞，提高光学系统的抗污染能力，提高镜头失焦、蒙尘后的测量精度，增长系统维护时间周期，实现环境状态侦测的功能，过滤外力冲击干扰，实现季节性早晚温差补偿功能，提供缺口偏向指示，方便铁路现场工作人员根据缺口偏向指示校正缺口偏移值。

为解决上述问题，本实用新型提供一种铁路转辙机智能综合监测系统，包括：

电务段WEB服务器，设置于电务段机房内，通过以太网与设置于所述铁路车站内各监测站机连接；

室内控制主机，设置于一铁路车站内，并与设置于电务段机房内的电务段WEB服务器连接；

第一CAN控制器，与所述室内控制主机连接；

电流互感器，安装于所述铁路车站的铁路转辙机电源线上；以及

压力测量装置、液位测量装置和缺口监测装置，分别与第一CAN控制器和电流互感器连接。

进一步的，在上述系统中，所述压力测量装置包括：依次连接在所述第一CAN控制器与电流互感器之间的第一微处理器控制单元、第一电压跟随器以及绝压变送器，且所述绝压变送器安装于所述铁路转辙机的定位压力测试口和反位压力测试口上。

进一步的，在上述系统中，所述液位测量装置包括：依次连接在所述第一CAN控制器与电流互感器之间的第二微处理器控制单元、第二电压跟随器以及差压变送器，且所述差压变送器安装于所述铁路转辙机的油缸油标尺孔油缸中。

进一步的，在上述系统中，所述缺口监测装置包括：

粘贴在所述铁路转辙机的表示杆上的靶标；

安装于所述铁路转辙机表示杆上方的图像传感器，所述图像传感器分别与所述电流互感器和第一CAN控制器连接。

进一步的，在上述系统中，所述靶标由聚氟乙烯材料制成。

进一步的，在上述系统中，所述图像传感器为CMOS面阵图像传感器。

进一步的，在上述系统中，所述缺口监测装置还包括一与所述图像传感器连接的加速度传感器。

进一步的，在上述系统中，所述缺口监测装置还包括一与所述图像传感器连接的缺口偏向指示装置。

进一步的，在上述系统中，所述缺口监测装置还包括一与所述图像传感器连接的温度传感器。

进一步的，在上述系统中，所述室内控制主机与压力测量装置、液位测量装置及缺口监测装置之间采用现场CAN总线结构进行通信。

进一步的，在上述系统中，所述监测站机、室内控制主机及电务段WEB服务器之间采用以太网组网进行通信。

进一步的，在上述系统中，所述室内控制主机包括:

与所述第一CAN控制器进行同步的同步器；

与所述第一CAN控制器连接的第二CAN控制器；

与所述第二CAN控制器连接的FALSH存储器；

与所述电务段WEB服务器和监测站机连接的以太网接口；

与所述同步器、第二CAN控制器、FALSH存储器及以太网接口连接的中央处理器；以及

与所述中央处理器连接的随机存储器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1）通过压力测量装置在铁路转辙机转换过程中测量其液压回路的压力变化数据，实时监测铁路转辙机动作过程压力变化，可据此绘制实时压力变化趋势曲线图，提供现场参数显示，以替代现在使用的压力表；

2）通过液位测量装置在铁路转辙机转换过程结束后和在铁路转辙机停止工作时测量铁路转辙机的油缸液位变化数据，实时监控油缸液位，提供现场参数显示，以替代现在使用的油标尺；

3）通过粘贴在转辙机的表示杆上的靶标，改变测量方式，使靶标安装时无需更换表示杆；

4）通过设置于转辙机上的缺口监测装置在转辙机停止工作时根据所述靶标获取缺口偏移值并将所述缺口偏移值发送给室内控制主机，采取系统的缺口监测装置进行原始数据分析的方式，只将缺口偏移值上传至室内控制主机，减少数据传输的压力，避免通讯阻塞；

5）通过采用差分测量技术确定所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置和所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置，提高光学系统的抗污染能力，提高镜头失焦、蒙尘后的测量精度，增长系统维护时间周期；

6）通过加速度传感器获取所述铁路环境所受到的冲击外力，当所述冲击外力大于等于一预设的阈值时，停止所述缺口监测装置的运行，当所述冲击外力小于所述预设的阈值时，恢复所述缺口监测装置的运行，实现环境状态侦测的功能，过滤外力冲击干扰；

7）通过温度传感器记录转辙机内部不同温度下的缺口偏移值，并根据所述转辙机内部不同温度下的缺口偏移值确定不同温度下的缺口温差补偿值，实现季节性早晚温差补偿功能；

8）通过口偏向指示装置根据所述缺口偏移值和缺口温差补偿值提供缺口偏向指示，方便铁路现场工作人员根据缺口偏向指示校正缺口偏移值。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的铁路转辙机智能综合监测系统的模块示意图；

图2是本实用新型一实施例的缺口监测装置的安装位置示意图；

图3是本实用新型一实施例的表示杆结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的铁路转辙机智能综合监测系统的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的图像传感器和靶标的位置关系示意图；

图6是本实用新型一实施例的铁路转辙机智能综合监测系统的拓扑结构示意图；

图7是本实用新型一实施例的室内控制主机的结构示意图；

图8是本实用新型一实施例的压力测量装置、液位测量装置安装位置示意图；

图9是本实用新型一实施例的液位测量原理示意图；

图10是本实用新型一实施例的铁路转辙机智能综合监测方法的流程图；

图11是图10中步骤S2的具体流程图；

图12是图10中步骤S3的具体流程图；

图13是图10中步骤S4的具体流程图；

图14是图13中步骤S42的具体流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1至图7所示，本实用新型提供一种铁路转辙机智能综合监测系统，包括压力测量装置1、液位测量装置2、缺口监测装置3、安装于铁路转辙机电源线上的电流互感器4、第一CAN控制器5、设置于铁路车站内的室内控制主机6和设置于铁路车站内的监测站机7。

压力测量装置1用于在铁路转辙机转换过程中测量其液压回路的压力变化数据并将所述压力变化数据发送给一第一CAN控制器5。

优选的，如图1和图8所示，所述压力测量装置1包括装于铁路转辙机的定位压力测试口14和反位压力测试口14上的绝压变送器11、第一电压跟随器12和第一微处理器控制单元13。

绝压变送器11用于将定位液压回路和反位液压回路上的实时压力的变换为标准压力信号并输入到一第一电压跟随器。具体的，绝压变送器11通过一电流互感器4以转辙机电机电源的接通为感应启动信号，以转辙机电机电源的接通关断为感应停止信号，当转辙机启动时，电流互感器4感应信号输入压力测量装置1，启动压力测试，绝压变送器11将管道内压力变换为0.5~4.5V的标准信号输入到后端的电压跟随器12上，再进入第一微处理器控制单元（MCU）13进行处理，得到该取样点的值以40ms的取样间隔测量铁路转辙机转换过程压力变化曲线。绝压变送器11在转辙机启动时是同时测量定反位两路液压回路压力，并比较两路液压回路压力大小，以压力大的一路为当前位置压力，从而确定定反位置，绝压变送器11从启动开始最长保持30s，以适应转辙机30s保护的工作时间需要。

第一电压跟随器12用于接收所述标准压力信号并将其传送给一微处理器控制单元13。

第一微处理器控制单元13用于根据所述标准压力信号生成压力变化数据。第一电压跟随器12和第一微处理器控制单元13可通过固定支架固定于油泵上方。

通过在液压测试接口上加装两只绝压变送器11，可实现根据压力变化数据绘制铁路转辙机动作过程的依据时间变化的压力变化曲线图、压力平均值变化趋势图，为液压系统故障分析提供了原始依据。同时可在绝压变送器11上提供压力变化数据的显示，其精度达到1%，优于现在使用的2.5级压力表，完全可以替代现在使用的压力表。

液位测量装置2用于在铁路转辙机转换过程结束后和在铁路转辙机停止工作时测量铁路转辙机的油缸液位变化数据并将所述油缸液位变化数据发送给所述第一CAN控制器。

优选的，如图2所示，所述液位测量装置2包括安装于铁路转辙机的油缸油标尺孔中24的差压变送器21、第二电压跟随器22和第二微处理器控制单元23。

差压变送器21用于测量油缸底部的液体压力并生成液体压力信号并将所述液体压力信号输入到一第二电压跟随器。这里以差压式压力变送器21替代油缸油标尺进行液位监测，测量油缸底部的液体压力，从而后续第二微处理器控制单元23可换算出液位高度。具体可分别进行定时液位监测测量和转辙机转换结束后的延时液位监测测量，例如，液位监测测量采取两个时段进行，一是在转辙机转换后3分钟进行转换后液位监测测量；二是在转辙机停止工作时每两分钟进行一次定时液位监测测量。在定时液位监测测量时，一旦转辙机启动，定时即终止，进入转换后液位监测测量。

第二电压跟随器22用于接收所述液体压力信号并将其传送给一微处理器控制单元。

第二微处理器控制单元23用于根据所述液体压力信号生成油缸液位变化数据。

如图8和图9所示，差压变送器21安装于油缸103的油标尺安装孔24中。差压变送器21中的压力传感器固定于差压变送器21顶部并插入液体中，后端与大气相通，其后端上承受大气压力P1。前端插到油缸内A点，接触油缸内液体，其前端承受压力为大气压力P1和A点液体压力Pa。传感器上测到的压力即为前后端压力差，即为A点液体压力Pa。油缸内液面104高度H=H2（变送器插入深度）+H1（A点距底部高度），其中，H2=Pa/（9.8×液体密度）。

液位测量装置2实现了油缸液位的实时监测，可根据油缸液位变化数据绘制出油缸液位变化趋势图，根据这些参数，可分析出液压回路泄漏故障，提出早期预警。

如图1和图4所示，缺口监测装置3用于在铁路转辙机转换过程结束后和停止工作时获取缺口偏移值并将所述缺口偏移值发送给所述第一CAN控制器，为了减少数据传输的压力，这里采取缺口监测装置3进行原始数据分析的方式，只将分析后得到的缺口偏移值上传至室内控制主机6，从而避免通讯阻塞。

优选的，所述缺口监测装置3包括粘贴在转辙机的表示杆上的靶标31和安装于转辙机表示杆上方的图像传感器32。

图像传感器32用于根据所述感应启动信号和靶标获取缺口偏移值，根据所述感应停止信号停止获取缺口偏移值。具体可在转辙机停止工作一预设时间后如5秒后根据所述感应启动信号和靶标获取缺口偏移值，另外可在转辙机长时间停止工作时每隔一预设时间如半个小时，根据所述感应启动信号和靶标获取缺口偏移值，可将图像传感器32安装于铁路转辙机表示杆中部上方。

优选的，如图3和5所示，图5中示出有两根表示杆9，其中一根是定位表示杆9，另外一根是反位表示杆9，定位表示杆上贴有定位靶标31，反位表示杆贴有反位靶标31，可在每根表示杆9上贴有一张黑色靶标31，在表示杆9上方加装一台图像传感器32。当道岔转换到位时，相应的靶标31就会移动至图像传感器32下方。在系统安装后通过人工调整好缺口212位置，启动图像传感器32检测靶标31的位置，并将其记录作为缺口基准位置。正常工作中，通过检测靶标的当前位置与基准位置之间的位移，就能得到缺口偏移值。无论是定位靶标31还是反位靶标31其图像采集原理如下，所述图像传感器32用于采集所述靶标的图像，确定所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置和所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置，确定所述靶标位于基准位置时其图像中每个像素点所代表的实际长度，根据每个像素点所代表的实际长度确定靶标的实际宽度，并根据所述靶标的实际宽度判断采集到的靶标位于当前位置时的图像是否是真正的靶标的图像，根据所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置、所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置和每个像素点所代表的实际长度确定缺口偏移值，其中，所述当前位置可以是表示杆9在没有移动情况下的基准位置，也可以是表示杆9在发生移动情况下的移动后的位置，这里采用相对测量基准，即在缺口调整好以后，记录下所述靶标31位于基准位置时其图像的所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置，将所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置作为测量基准，采用这种相对基准后，靶标的基准位置可以是表示杆上的任意位置，靶标只需设置于表示杆上图像传感器32能拍摄的范围即可，即使靶标脱落，只需再行粘贴一张靶标并重新记录新的靶标位于基准位置时其图像的中心线位置作为新的基准位置即可，这样系统硬件安装时，无需使用预先制作好标线的备用表示杆来进行替换，从而大大降低了安装施工量。

具体来说，在调整好缺口的位置后，将此时靶标的位置作为基准位置，启动图像传感器32采集表示杆9上所述靶标位于基准位置时的图像，从所述靶标位于基准位置时的图像中提取横向扫描线，计算出每个像素点所代表的实际长度，根据每个像素点所代表的实际长度确定靶标的实际宽度，确定所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置，并将实际长度、实际宽度和所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置作为标准进行存储，在后续缺口偏移值监测过程中，图像传感器32采集靶标位于当前位置的图像，并从当前位置的图像中提取横向扫描线的像素点灰度值，首先根据所述靶标的实际宽度判断采集到的靶标位于当前位置时的图像是否是真正的靶标的图像，然后确定所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置，将此所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置与所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置比较相差的像素点数目，将此像素点数目乘以每个像素点所代表的实际长度，即可得到实际的缺口偏移值。

较佳的，由于表示杆9上设置了一块固定尺寸的方形靶标31，以其中心线为标线，蒙尘、镜头失焦等情况会造成的图像模糊，为了解决这些情况造成的精度下降问题，可采用差分测量技术的图像测距方法确定所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置和所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置，差分测量技术是通过在表示杆上粘贴的固定尺寸的靶标如黑色方型靶标来实现的，图像传感器32拍摄靶标图像，从中提取一行扫描线，分析每个像素点的灰度值，找出靶标的边界像素点并记录相应像素点的位置，找到靶标边界像素点，即可计算出靶标的宽度范围内总像素点数量，从而得到每个像素点代表的距离、靶标中心线的位置，以靶标的中心线为标线，通过将所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置和所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置进行比较，从而得到靶标移动的像素点数量，将这个数量乘以每个像素点代表的距离，即可得到当前缺口相对于系统初次安装好以后人工调整缺口位置所记录的基准位置的缺口偏移值。由于蒙尘、镜头失焦造成的图像模糊基本为以靶标的中心线为对称轴的对称失真，这样通过差分测量技术，依然可计算出靶标中心线的位置，缺口偏移测量的精度达到0.1mm，从而提高图像传感器测量精度和抗污染、镜头失焦等的能力，解决这些因素造成的精度下降问题。

较佳的，所述靶标对应于表示杆9上的缺口，具体可在在每个缺口对应的表示杆上粘贴一张17x17mm的方形黑色靶标，当然该靶标也可为其它尺寸、颜色或形状，所述靶标由聚氟乙烯材料制成，具体的，可采用耐酸碱、耐油、耐高温的聚氟乙烯材料制作靶标31即时贴，该靶标31可现场粘贴，只需粘贴于图像传感器32下方即可，无需更换表示杆，如果出现标贴脱落的现象，只需再行粘贴一张靶标31，并记录新的靶标的所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置即可恢复系统运行。

较佳的，所述图像传感器32可为CMOS面阵图像传感器，实现采用机器视觉技术进行无接触的位移测量，具体可对图像传感器32进行底层程序的修改，由图像传感器32进行数据分析处理，直接测量出缺口偏移值，然后将偏移值上传至室内控制主机6，使得每条数据的传输量从几K降到30个字节，大大减轻总线传输压力。

如图3所示，表示杆9是为了检测尖轨210与钢轨211之间的开口而设置的机构，表示杆9一端通过杆件与尖轨210连接在一起，另一端为自由端，图3中分别有定位和反位两根表示杆9，每根表示杆9上均有一个缺口212，其上方有一个检查块212，当道岔转换到位后，尖轨210紧贴钢轨211侧面，此时连接于尖轨210上的表示杆9上的缺口212正好移动至检查块213下方，检查块213可以落下至缺口212内，检查213块两侧与缺口212两侧形成的间隙值即为缺口偏移值，其与外部尖轨与钢轨之间的间隙相对应，最大应不超过4mm。

如果因为外力的因素，造成尖轨与钢轨之间间隙变化，表示杆9即会产生位置变化，其上面的缺口212位置也会相应变化，而固定于转辙机箱体上的检查块213与缺口212形成的间隙即缺口偏移值就会产生变化。一旦尖轨210与钢轨211之间间隙超过4mm，也即缺口偏移值超过规定的4mm，就会造成检查块无法掉入缺口内，从而造成道岔无法锁定的故障。

优选的，如图4所示，所述缺口监测装置3还包括一加速度传感器33用于获取所述铁路道岔环境所受到的冲击外力，当所述冲击外力大于等于所预设的阈值时，停止所述缺口监测装置的运行，当所述冲击外力小于所述预设的阈值时，恢复所述缺口监测装置的运行，可实现外力冲击的过滤，能在过车、敲击表示杆、表示杆上站立人员等情况下停止缺口偏移值测量，避免因为过车、人为敲打、踩动表示杆等因素造成的非真实数据，避免垃圾数据的产生。

优选的，如图4所示，所述缺口监测装置3还包括一缺口偏向指示装置34用于根据所述缺口偏移值提供缺口偏向指示，缺口偏向指示装置34可设在缺口监测装置3的外壳上或其它便于显示的部位，从而方便铁路现场工作人员根据缺口偏向指示校正缺口偏移值，具体的缺口偏向指示装置34可以是一偏移指示灯，直观的表示出缺口偏移方向和偏移范围，方便铁路现场工作进行缺口偏移值的调试，各偏移指示灯的含义按下表进行设置:

铁路现场工作进行缺口偏移值的调试时，可根据偏移指示灯的指示往相反方向调整缺口偏移值，直至绿色指示灯亮，使缺口偏移值校正到±0.5mm的正常范围内。

优选的，如图4所示，所述缺口监测装置3还包括一温度传感器35用于记录转辙机内部温度，并根据所述转辙机内部不同温度下的缺口偏移值确定不同温度下的缺口温差补偿值。如计算出季节性早晚温差变化造成的缺口温差补偿值，实现缺口偏移值的季节性早晚温差补偿，所述温度传感器35具备季节性早晚温差补偿学习功能，温度传感器35安装于转辙机内一段时间即可获取该转辙机的温补表。

较佳的，所述缺口偏向指示装置34还用于根据所述缺口偏移值和缺口温差补偿值提供缺口偏向指示。

另外，如图4所示，所述铁路转辙机智能综合监测系统还可包括一AD/DC（数模/直流）稳压电源100用于为综合监测系统各个组成部件提供直流电源。

电流互感器4用于向所述压力测量装置、液位测量装置、缺口监测装置发送感应启动信号或感应停止信号。

优选的，所述电流互感器4用于在所述铁路转辙机转换结束后和停止工作时向图像传感器32发送感应启动信号，在转辙机启动时向图像传感器32发送感应停止信号。

第一CAN控制器5用于将所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值进行编码生成第一编码数据发送给室内控制主机。当然第一CAN控制器5在需要时也可用于将从所室内控制主机3接收到的数据时进行解码。

室内控制主机6用于从所述压力测量装置、液位测量装置、缺口监测装置分别接收并存储所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值和与监测站机通信。

较佳的，如图7所示，所述室内控制主机6包括同步器(WDT)61、第二CAN控制器62、FALSH存储器63、以太网（Ethernet）接口64、中央处理器(CPU)65和随机存储器(RAM)66。

同步器61用于与所述第一CAN控制器进行同步。

第二CAN控制器62用于将所述第一编码数据进行解码获取所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值，当然第二CAN控制器62也可用于将需要向监测站机7或电务段WEB服务器8发送的数据进行编码。

FALSH存储器63用于存储所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值。

以太网接口64用于与电务段WEB服务器和监测站机建立通信连接。

中央处理器65用于统一控制所述同步器61、第二CAN控制器62、FALSH存储器63及以太网接口64工作，实施例中，所述室内控制主机6与缺口监测装置3、压力测量装置1、液位测量装置2之间采用CAN现场总线结构进行通信，所述监测站机7、所述室内控制主机6、所述电务段WEB服务器8之间采用以太网组网进行通信，可以实现段、车间、工区的三级互联互通及数据管理。

随机存储器66用于存储供所述中央处理器调用的控制程序。

优选的，如图6所示，鉴于CAN总线的成熟度和现有铁路上的广泛使用，所述室内控制主机6与由压力测量装置1、液位测量装置2及缺口监测装置3组成的综合监测设备101之间通过第一CAN控制器5采用现场CAN总线结构进行通信，从而可以使用现有信号电缆进行通讯，降低室内外数据传输量，实现复杂电磁环境下的CAN总线通讯及容错。

监测站机7用于从所述室内控制6主机查询所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值。

优选的，铁路转辙机智能综合监测系统还可包括一电务段WEB服务器8用于从所述室内控制主机6获取并存储所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值。具体的，电务段WEB服务器8可用于存储所有车站内的室内控制主机6上的所有压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值。

较佳的，所述监测站机7、所述室内控制主机6、所述电务段WEB服务器8之间采用以太网组网进行通信。

优选的，所述电务段WEB服务器8还用于通过所述室内控制主机6和第一CAN控制器5向所述缺口监测装置3发送设置数据。

所述缺口监测装置3还用于根据所述设置数据和所述靶标获取缺口偏移值并将所述缺口偏移值发送给室内控制主机6。

较佳的，所述监测站机7还用于从所述电务段WEB服务器8查询所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值。

较佳的，如图6所示，所述监测站机7、所述室内控制主机6、所述电务段WEB服务器8之间可采用以太网组网进行通信，具体的，可在电务段机房设置了电务段WEB服务器8，通过以太网与各个车站的监测站机7实现通信连接，而各个车站的监测站机7可通过室内控制主机6与压力测量装置1、液位测量装置2、缺口监测装置3实现CAN总线的连接，从而实现段、车间、工区的数据共享。

优选的，所述缺口监测装置2还包括一缺口偏向指示装置25用于根据所述缺口偏移值提供缺口偏向指示。

本实施例中，通过压力测量装置在铁路转辙机转换过程中测量其液压回路的压力变化数据，实时监测铁路转辙机动作过程压力变化，可据此绘制实时压力变化趋势曲线图，提供现场参数显示，以替代现在使用的压力表；通过液位测量装置在铁路转辙机转换过程中和在铁路转辙机停止工作时测量铁路转辙机的油缸液位变化数据，实时监控油缸液位；通过粘贴在转辙机的表示杆上的靶标，改变测量方式，使靶标安装时无需更换表示杆；通过设置于转辙机上的缺口监测装置在转辙机停止工作时根据所述靶标获取缺口偏移值并将所述缺口偏移值发送给室内控制主机，采取系统的缺口监测装置进行原始数据分析的方式，只将缺口偏移值上传至室内控制主机，减少数据传输的压力，避免通讯阻塞；通过采用差分测量技术确定所述靶标的所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置和所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置，提高光学系统的抗污染能力，提高镜头失焦、蒙尘后的测量精度，增长系统维护时间周期；通过加速度传感器获取所述铁路环境所受到的冲击外力，当所述冲击外力大于等于一预设的阈值时，停止所述缺口监测装置的运行，当所述冲击外力小于所述预设的阈值时，恢复所述缺口监测装置的运行，实现环境状态侦测的功能，过滤外力冲击干扰；通过温度传感器记录转辙机内部温度，并根据所述转辙机内部不同温度下的缺口偏移值确定不同温度下的缺口温差补偿值，实现季节性早晚温差补偿功能；通过口偏向指示装置根据所述缺口偏移值和缺口温差补偿值提供缺口偏向指示，方便铁路现场工作人员根据缺口偏向指示校正缺口偏移值。

如图10所示，采用上述的铁路转辙机智能综合监测系统的铁路转辙机智能综合监测方法，包括：

步骤S1，安装于铁路转辙机电源线上的电流互感器向所述压力测量装置、液位测量装置、缺口监测装置发送感应启动信号。

步骤S2，压力测量装置在铁路转辙机转换过程中测量其液压回路的压力变化数据并将所述压力变化数据发送给一第一CAN控制器。

优选的，所述压力测量装置包括安装于铁路转辙机的定位压力测试口和反位压力测试口上的绝压变送器、第一电压跟随器和第一微处理器控制单元，如图11所示，步骤S2包括：

步骤S21，所述绝压变送器将定位液压回路和反位液压回路上的实时压力的变换为标准压力信号并输入到一第一电压跟随器；

步骤S22，第一电压跟随器接收所述标准压力信号并将其传送给一微处理器控制单元；

步骤S23，第一微处理器控制单元根据所述标准压力信号生成压力变化数据。

步骤S3，液位测量装置在铁路转辙机转换过程结束后和在铁路转辙机停止工作时测量铁路转辙机的油缸液位变化数据并将所述油缸液位变化数据发送给所述第一CAN控制器。

优选的，所述液位测量装置包括安装于铁路转辙机的油缸油标尺孔油缸中的差压变送器、第二电压跟随器和第二微处理器控制单元，如图12所示，步骤S3包括：

步骤S31，所述差压变送器测量油缸底部的液体压力并生成液体压力信号并将所述液体压力信号输入到一第二电压跟随器；

步骤S32，所述第二电压跟随器接收所述液体压力信号并将其传送给一微处理器控制单元；

步骤S33，所述第二微处理器控制单元根据所述液体压力信号生成油缸液位变化数据。

步骤S4，缺口监测装置在铁路转辙机转换过程结束后和停止工作时获取缺口偏移值并将所述缺口偏移值发送给所述第一CAN控制器。

优选的，所述缺口监测装置包括粘贴在转辙机的表示杆上的靶标和安装于转辙机表示杆上方的图像传感器，如图13所示，步骤S4包括：

步骤S41，将靶标粘贴在转辙机的表示杆上；优选的，所述靶标由聚氟乙烯材料制成，所述靶标对应于表示杆上的缺口，具体可在在每个缺口对应的表示杆上粘贴一张17x17mm的方形黑色靶标，当然该靶标也可为其它尺寸、颜色或形状，优选的，可采用耐酸碱、耐油、耐高温的聚氟乙烯材料制作靶标即时贴，该靶标可现场粘贴，只需粘贴于图像传感器下方即可，无需更换表示杆，如果出现标贴脱落的现象，只需再行粘贴一张靶标，并记录新的所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置即可恢复系统运行；

步骤S42，图像传感器根据所述感应启动信号和靶标获取缺口偏移值，根据所述感应停止信号停止获取缺口偏移值。较佳的，所述图像传感器为CMOS面阵图像传感器，具体可对图像传感器进行底层程序的修改，由图像传感器进行数据分析处理，直接测量出缺口偏移值，然后将偏移值上传至室内控制主机，使得每条数据的传输量从几K降到30个字节，大大减轻总线传输压力。

优选的，如图14所示，步骤S42包括：

步骤S421，图像传感器采集所述靶标位于基准位置时的图像，确定所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置和确定所述靶标位于基准位置时其图像中每个像素点所代表的实际长度，并根据每个像素点所代表的实际长度确定靶标的实际宽度；

步骤S422，图像传感器采集所述靶标位于当前位置时的图像，确定所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置；

步骤S423，根据所述靶标的实际宽度判断采集到的靶标位于当前位置时的图像是否是真正的靶标的图像，

步骤S424，如果是真正的靶标的图像，则根据所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置、所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置和每个像素点所代表的实际长度确定缺口偏移值，，优选的，可采用差分测量技术确定所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置和所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置，差分测量技术是通过在表示杆上粘贴的固定尺寸的靶标如黑色方型靶标来实现的，图像传感器拍摄靶标图像，从中提取一行扫描线，分析每个像素点的灰度值，找出靶标的边界像素点并记录相应像素点的位置，找到靶标边界像素点，即可计算出靶标的宽度范围内总像素点数量，从而得到每个像素点代表的距离、靶标中心线的位置，以靶标的中心线为标线，通过中心线当前位置和基准位置这些数据的比较，从而得到靶标移动的像素点数量，将这个数量乘以每个像素点代表的距离，即可得到当前缺口相对于系统初次安装好以后人工调整缺口位置所记录的基准位置的缺口偏移值。由于蒙尘、镜头失焦造成的图像模糊基本为以靶标的中心线为对称轴的对称失真，这样通过差分测量技术，依然可计算出靶标中心线的位置，缺口偏移测量的精度达到0.1mm，从而提高图像传感器测量精度和抗污染、镜头失焦等的能力，解决这些因素造成的精度下降问题；

如果不是真正的靶标的图像，则重新从步骤S422开始执行。

优选的，可采用差分测量技术确定所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置和所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置。

较佳的，步骤S4包括：

所述电务段WEB服务器通过所述室内控制主机和第一CAN控制器向所述缺口监测装置发送设置数据；

所述缺口监测装置根据所述设置数据和所述靶标获取缺口偏移值。

优选的，所述缺口监测装置还包括一加速度传感器，图像传感器根据所述感应启动信号和靶标获取缺口偏移值的步骤之后还包括：

所述加速度传感器获取所述铁路道岔环境所受到的冲击外力，当所述冲击外力大于等于一预设的阈值时，停止所述缺口监测装置的运行，当所述冲击外力小于一预设的阈值时，恢复所述缺口监测装置的运行，可实现外力冲击的过滤，能在过车、敲击表示杆、表示杆上站立人员等情况下停止缺口偏移值测量，避免因为过车、人为敲打、踩动表示杆等因素造成的非真实数据，避免垃圾数据的产生。

优选的，所述缺口监测装置还包括一缺口偏向指示装置，缺口偏向指示装置可设在缺口监测装置的外壳上或其它便于显示的部位，从而方便铁路现场工作人员根据缺口偏向指示校正缺口偏移值，具体的缺口偏向指示装置可以是一偏移指示灯，直观的表示出缺口偏移方向和偏移范围，方便铁路现场工作进行缺口偏移值的调试，图像传感器根据所述感应启动信号和靶标获取缺口偏移值的步骤之后还包括：

所述偏向指示装置根据所述缺口偏移值提供缺口偏向指示。

优选的，所述缺口监测装置还包括一温度传感器，图像传感器根据所述感应启动信号和靶标获取缺口偏移值的步骤之后还包括：

所述温度传感器记录转辙机内部不同温度下的缺口偏移值，并根据所述转辙机内部不同温度下的缺口偏移值确定不同温度下的缺口温差补偿值，实现缺口偏移值的季节性早晚温差补偿，温度传感器具备季节性早晚温差补偿学习功能，温度传感器安装于转辙机内一段时间即可获取该转辙机的温补表。

优选的，根据所述转辙机内部不同温度下的缺口偏移值确定不同温度下的缺口温差补偿值的步骤之后还包括：

所述缺口偏向指示装置根据所述缺口偏移值和缺口温差补偿值提供缺口偏向指示。

步骤S5，第一CAN控制器将所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值进行编码生成第一编码数据发送给一室内控制主机。

步骤S6，设置于铁路车站内的室内控制主机从所述压力测量装置、液位测量装置、缺口监测装置分别接收并存储所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值和与监测站机通信。

优选的，所述室内控制主机包括中央处理器、随机存储器、同步器、第二CAN控制器、FALSH存储器和以太网接口，步骤S6包括：

将所述中央处理器调用的控制程序存储入随机存储器中；

中央处理器统一控制所述同步器、第二CAN控制器、FALSH存储器及以太网接口工作；

同步器与所述第一CAN控制器进行同步；

第二CAN控制器将所述第一编码数据进行解码获取所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值；

FALSH存储器存储所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值；

以太网接口与电务段WEB服务器和监测站机建立通信连接。

优选的，所述的铁路转辙机智能综合监测系统还包括一电务段WEB服务器，步骤S6之后，还包括电务段WEB服务器从所述室内控制主机获取并存储所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值。

优选的，步骤S6之后，还包括所述监测站机从所述电务段WEB服务器查询所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值。

步骤S7，设置于铁路车站内的监测站机从所述室内控制主机查询所述压力变化数据、油缸液位变化数据、缺口偏移值。

本实施例中，通过压力测量装置在铁路转辙机转换过程中测量其液压回路的压力变化数据，实时监测铁路转辙机动作过程压力变化，可据此绘制实时压力变化趋势曲线图，提供现场参数显示，以替代现在使用的压力表；通过液位测量装置在铁路转辙机转换过程中和在铁路转辙机停止工作时测量铁路转辙机的油缸液位变化数据，实时监控油缸液位；通过粘贴在转辙机的表示杆上的靶标，改变测量方式，使靶标安装时无需更换表示杆；通过设置于转辙机上的缺口监测装置在转辙机停止工作时根据所述靶标获取缺口偏移值并将所述缺口偏移值发送给室内控制主机，采取系统的缺口监测装置进行原始数据分析的方式，只将缺口偏移值上传至室内控制主机，减少数据传输的压力，避免通讯阻塞；通过采用差分测量技术确定所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置和所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置，提高光学系统的抗污染能力，提高镜头失焦、蒙尘后的测量精度，增长系统维护时间周期；通过加速度传感器获取所述铁路环境所受到的冲击外力，当所述冲击外力大于等于一预设的阈值时，停止所述缺口监测装置的运行，当所述冲击外力小于所述预设的阈值时，恢复所述缺口监测装置的运行，实现环境状态侦测的功能，过滤外力冲击干扰；通过温度传感器记录转辙机内部温度，并根据所述转辙机内部不同温度下的缺口偏移值确定不同温度下的缺口温差补偿值，实现季节性早晚温差补偿功能；通过口偏向指示装置根据所述缺口偏移值和缺口温差补偿值提供缺口偏向指示，方便铁路现场工作人员根据缺口偏向指示校正缺口偏移值。

本实用新型具有如下优点：

1）通过粘贴在转辙机的表示杆上的靶标，改变测量方式，使靶标安装时无需更换表示杆；

2）通过设置于转辙机上的缺口监测装置在转辙机停止工作时根据所述靶标获取缺口偏移值并将所述缺口偏移值发送给室内控制主机，采取系统的缺口监测装置进行原始数据分析的方式，只将缺口偏移值上传至室内控制主机，减少数据传输的压力，避免通讯阻塞；

3）通过采用差分测量技术确定所述靶标位于基准位置时其图像的中心线位置和所述靶标位于当前位置时其图像的中心线位置，提高光学系统的抗污染能力，提高镜头失焦、蒙尘后的测量精度，增长系统维护时间周期；

4）通过加速度传感器获取所述铁路环境所受到的冲击外力，当所述冲击外力大于等于一预设的阈值时，停止所述缺口监测装置的运行，当所述冲击外力小于所述预设的阈值时，恢复所述缺口监测装置的运行，实现环境状态侦测的功能，过滤外力冲击干扰；

5）通过温度传感器记录转辙机内部温度，并根据所述转辙机内部不同温度下的缺口偏移值确定不同温度下的缺口温差补偿值，实现季节性早晚温差补偿功能；

6）通过口偏向指示装置根据所述缺口偏移值和缺口温差补偿值提供缺口偏向指示，方便铁路现场工作人员根据缺口偏向指示校正缺口偏移值。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。对于实施例公开的系统而言，由于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。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，包括：

电务段WEB服务器，设置于电务段机房内，通过以太网与设置于所述铁路车站内各监测站机连接；

室内控制主机，设置于一铁路车站内，并与设置于电务段机房内的电务段WEB服务器连接；

第一CAN控制器，与所述室内控制主机连接；

电流互感器，安装于所述铁路车站的铁路转辙机电源线上；以及

压力测量装置、液位测量装置和缺口监测装置，分别与第一CAN控制器和电流互感器连接。

2.如权利要求1所述的铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，所述压力测量装置包括：依次连接在所述第一CAN控制器与电流互感器之间的第一微处理器控制单元、第一电压跟随器以及绝压变送器，且所述绝压变送器安装于所述铁路转辙机的定位压力测试口和反位压力测试口上。

3.如权利要求1所述的铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，所述液位测量装置包括：依次连接在所述第一CAN控制器与电流互感器之间的第二微处理器控制单元、第二电压跟随器以及差压变送器，且所述差压变送器安装于所述铁路转辙机的油缸油标尺孔油缸中。

4.如权利要求1所述的铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，所述缺口监测装置包括：

粘贴在所述铁路转辙机的表示杆上的靶标；

安装于所述铁路转辙机表示杆上方的图像传感器，所述图像传感器分别与所述电流互感器和第一CAN控制器连接。

5.如权利要求4所述的铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，所述靶标由聚氟乙烯材料制成。

6.如权利要求4所述的铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，所述图像传感器为CMOS面阵图像传感器。

7.如权利要求4所述的铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，所述缺口监测装置还包括一与所述图像传感器连接的加速度传感器。

8.如权利要求4所述的铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，所述缺口监测装置还包括一与所述图像传感器连接的缺口偏向指示装置。

9.如权利要求4所述的铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，所述缺口监测装置还包括一与所述图像传感器连接的温度传感器。

10.如权利要求1所述的铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，所述室内控制主机与压力测量装置、液位测量装置及缺口监测装置之间采用现场CAN总线结构进行通信。

11.如权利要求1所述的铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，所述监测站机、室内控制主机及电务段WEB服务器之间采用以太网组网进行通信。

12.如权利要求1所述的铁路转辙机智能综合监测系统，其特征在于，所述室内控制主机包括:

与所述第一CAN控制器进行同步的同步器；

与所述第一CAN控制器连接的第二CAN控制器；

与所述第二CAN控制器连接的FALSH存储器；

与所述电务段WEB服务器和监测站机连接的以太网接口；

与所述同步器、第二CAN控制器、FALSH存储器及以太网接口连接的中央处理器；以及

与所述中央处理器连接的随机存储器。

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