CN204210489U - 铁路货运班列轴温无线监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的铁路货运班列轴温无线监控装置，包括报警主机和多个用于车辆货运班列轴承外壳温度监测的无线轴温传感器，特征在于：所述报警主机由MCU控制单元以及与其相连接的无线通讯模块、按键操作模块、电源模块、声光报警模块和显示模块组成；所述无线轴温传感器由单片机控制电路和与其相连接的无线通讯模块组成，单片机控制电路由低功耗单片机、环境温度感温元件和货车轴温感温元件组成；货车轴温感温元件用于测量轴承外壳温度。本实用新型的铁路货运班列轴温无线监控装置，可有效地对货运班列货车每处的轴承外壳温度进行监测，避免了由于货运班列轴温过高所导致的安全事故的发生，有益效果显著，便于应用推广。

Description

铁路货运班列轴温无线监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种铁路货运班列轴温无线监控装置，更具体的说，尤其涉及一种可同时对铁路货运班列货车的每个轴承温度监测并具有超限报警功能的铁路货运班列轴温无线监控装置。

背景技术

列车轴温是反映列车运行状态是否良好、安全的一项重要指标，现有高速动车组列车和普通客车均设置有车载轴温检测装置，但货运列车上还没有设置可自动检测轴温的装置，现在货运列车的轴温监测是通过地面的红外线轴温监测装置来间接的实现的。当轴温过高时通过地面的调度系统进行报警处理，以此避免安全事故的发生。地面红外线装置不能连续不间断的对列车的轴温进行监测，列车上的工作人员也无法了解和掌握列车轴温的变化，特别是在货运班列高速运行时不能及时的掌握和处理热轴故障，给列车运行带来不安全因素，也无法按照客车来管理货运班列的安全。如果能在货车车辆轴承外壳上安装温度监测装置对其进行温度检测，并用物联网技术进行无线传输和组网，可建立一个完整的货运班列轴温无线检测系统，可全过程连续不间断地对轴承的温度进行监测，确保及早发现故障，避免事故的发生。目前还没有一种货车轴温无线监控装置来保证列车的正常、安全行驶。

发明内容

本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种铁路货运班列轴温无线监控装置。

本实用新型的铁路货运班列轴温无线监控装置，包括报警主机和多个用于监测货运班列货车轴承外壳温度的无线轴温传感器，货车轴温感温元件将采集的轴温以无线形式上传至报警主机，报警主机对上传的轴温进行显示、存储和监控；其特别之处在于：所述报警主机由MCU控制单元以及与其相连接的无线通讯模块、按键操作模块、电源模块、声光报警模块、显示模块和存储模块组成，MCU控制单元通过无线通讯模块与货车无线轴温传感器进行无线通讯，通过显示模块进行温度信息显示，通过声光报警模块发出报警信号并通过存储模块进行数据存储；所述无线轴温传感器由单片机控制电路和与其相连接的无线通讯模块组成，单片机控制电路由低功耗单片机、环境温度感温元件和货车轴温感温元件组成，环境温度感温元件用于检测外界环境温度，并经信号处理电路与低功耗单片机的A/D转换端口相连接；货车轴温感温元件用于测量轴承外壳温度，并经信号处理电路与低功耗单片机的A/D转换端口相连接；低功耗单片机通过无线收发电路与报警主机相通讯。

本实用新型的铁路货运班列轴温无线监控装置，所述货车轴温感温元件采用铂热电阻Pt100。

本实用新型的铁路货运班列轴温无线监控装置，所述低功耗单片机通过不同的端口对信号处理电路和信号处理电路进行控制；低功耗单片机经SPI纵向与无线收发电路相连接。

本实用新型的铁路货运班列轴温无线监控装置，所述报警主机的外围为长方形壳体，显示模块和按键操作模块设置于壳体的面板上，报警主机的壳体上设置有与无线通讯模块相连接的收发天线；所述无线轴温传感器的外围也为长方形壳体，信号处理电路通过连接线缆与货车轴温感温元件相连接，无线通讯模块固定于无线轴温传感器的壳体内。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的铁路货运班列轴温无线监控装置，通过设置由环境温度感温元件、货车轴温感温元件、低功耗单片机和无线收发电路组成的无线轴温传感器，可实现对货运班列每个轴承外壳处温度的检测，还可对环境温度进行测量，并可将检测的环境温度和每处的轴温上传至报警主机。报警主机由MCU控制单元、无线通讯模块、声光报警模块、存储模块和显示模块组成，通过与无线轴温传感器的无线通讯可获取轴温和环境温度，并实时地显示出来，当轴温超阈值或者轴温与环境温度差超阈值时，可发出报警信号，以提醒货运班列上的工作人员采取相应措施。

本实用新型的铁路货运班列轴温无线监控装置，可有效地对货运班列每处的轴承外壳温度进行检测，避免了由于货运班列轴温过高所导致的安全事故的发生，有益效果显著，便于应用推广。

附图说明

图1为本实用新型中报警主机的电路原理图；

图2为本实用新型中报警主机的结构图；

图3为本实用新型中无线轴温传感器的电路原理图；

图4为本实用新型中无线轴温传感器的结构图。

图中：1 MCU控制单元，2无线通讯模块，3按键操作模块，4电源模块，5声光报警模块，6显示模块，7报警主机，8收发天线，9单片机控制电路，10无线通信模块，11低功耗单片机，12无线收发电路，13环境温度感温元件，14信号处理电路，15货车轴温感温元件，16信号处理电路，17无线轴温传感器，18连接线缆，19高能电池，20存储模块。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的铁路货运班列轴温无线监控装置，由报警主机7和若干个无线轴温传感器17组成，无线轴温传感器17的感温元件通过专用的固定装置固定在货运班列货车的轴承外壳处，用于采集货运班列货车的轴承温度；同时无线轴温传感器17还可采集环境温度。无线轴温传感器17将采集的轴温和环境温度通过无线网络上传至报警主机7上，由报警主机17对轴温进行显示、存储和监控。

如图1所示，给出了本实用新型中报警主机的电路原理图，其包括MCU控制单元1以及其与相连接的无线通讯模块2、按键操作模块3、电源模块4、声光报警模块5、存储模块20和显示模块6，MCU控制单元1具有采集、运算和输出的作用，电源模块4为整个报警主机的工作提供稳定的电压。MCU控制单元1通过无线通讯模块2与无线轴温传感器17进行通讯，按键操作模块3用于指令输入。MCU控制单元1通过显示模块6可将无线轴温传感器17上传的轴温和环境温度显示出来，并对温度信息进行监控，如果轴温值超过阈值或者轴温与环境温度的差值超阈值，则通过声光报警模块5发出报警信号。MCU控制单元1将采集的温度信息存储在存储模块20中。

图2所示，给出了本实用新型中报警主机的结构图，所示报警主机7的外围为壳体，显示模块6和按键操作模块3均设置于壳体的面板上，以便使用者观察轴温和环境温度，以及输入相应控制指令。所示的报警主机7的壳体上还设置有收发天线8，收发天线8与无线通讯模块2相连接，以便报警主机7与无线轴温传感器17进行无线通讯。

MCU控制单元1是报警主机的核心，负责整个报警主机的控制管理，采集数据的集中存储、循环显示，以及工作参数的配置修改等。

利用无线通信模块2，1个报警主机7可以管理数百个无线轴温传感器17，如对于10节车厢的货运班列来说，具有80个轴承，因此就需要80个无线轴温传感器17，无线轴温传感器17与报警主机7之间的稳定无线通信距离在400m以上。无线通信模块2负责与无线轴温传感器17进行通信，收集各无线轴温传感器17的监测数据，数据通信方式采用UHF超高频无线方式进行。电源模块4为报警主机1各组成模块提供连续稳定的电源供应。报警主机1既可采用内部高能电池（标配容量4100mAh）供电，可使用车载AC220V或48V电源补充供电。

如图3所示，给出了本实用新型中无线轴温传感器的电路原理图，其由单片机控制电路9和无线通信模块10组成，无线通信模块10由无线收发电路12构成，无线通讯模块10通过SPI总线与单片机控制电路9相连接，用于实现与报警主机7的无线通讯，以便将采集的环境温度和轴温上传至报警主机7。单片机控制电路9由低功耗单片机11、环境温度感温元件13、信号处理电路14、货车轴温感温元件15以及信号处理电路16组成。

环境温度感温元件13经信号处理电路14的放大、滤波处理后，接于低功耗单片机11的A/D输入端口，实现了对外界环境温度的采集。货车轴温感温元件15经信号处理电路16的放大、滤波处理后，也接于低功耗单片机11的A/D输入端，以实现轴温采集。

如图4所示，给出了本实用新型中无线轴温传感器的结构图，所示的无线轴温传感器17的外围也为长方形壳体，无线通讯模块10设置于长方形壳体内，以实现与报警主机7的良好通讯。长方形壳体上设置有连接线缆18，连接线缆18的一端与无线轴温传感器17中的信号处理电路16相连接，另一端与货车轴温感温元件15相连接，以便实现对轴温的测量。

无线轴温传感器17负责检测货车轴承外壳的温度以及监测点的大气环境温度，并把温度信号转换为电信号。货车轴温感温元件15可采用Pt100，Pt100铂电阻感温元件具有高精度、可靠性强的特点，使用时，感温元件直接安装在轴承外壳外表面或监测的发热点上。单片机控制电路9，负责采集感温元件输出的温度信号，不管温度是否发生变化，都按设定时间间隔控制无线通信模块上传所测数据。为了降低功耗，控制电路一般工作于低功耗模式。

无线通信模块10，负责发送温度数据，发送数据包括采集到的轴温、环境温度、电池电压、感温元件是否故障等信息。高能电池19，无线轴温传感器无线发射模块为了保证密封性能好，使用一次性大容量锂电池供电，标配电池容量1200mAh，连续工作720小时以上，电池储存寿命大于5年。

本实用新型的铁路货运班列轴温无线监控装置，选用了Pt100作为感温元件，试验证明Pt100感温元件技术成熟，测温精度可靠。（1）适用于全路不同区域、不同季节的列车轴承运转工作温度的测量。（2）测量误差完全满足货车热轴预报的要求。在试验室通过与标准黑体比对，85℃以下测温误差1℃，90～100℃误差2℃。

Claims (4)

1.一种铁路货运班列轴温无线监控装置，包括报警主机（7）和多个用于监测货运班列货车轴承外壳温度的无线轴温传感器（17），无线轴温传感器将采集的轴温以无线形式上传至报警主机，报警主机对上传的轴温进行显示、存储和监控；其特征在于：所述报警主机由MCU控制单元（1）以及与其相连接的无线通讯模块（2）、按键操作模块（3）、电源模块（4）、声光报警模块（5）、显示模块（6）和存储模块（20）组成，MCU控制单元通过无线通讯模块（2）与货车无线轴温传感器进行无线通讯，通过显示模块进行温度信息显示，通过声光报警模块发出报警信号并通过存储模块进行数据存储；所述无线轴温传感器（17）由单片机控制电路（9）和与其相连接的无线通讯模块（10）组成，单片机控制电路由低功耗单片机（11）、环境温度感温元件（13）和货车轴温感温元件（15）组成，环境温度感温元件用于检测外界环境温度，并经信号处理电路（14）与低功耗单片机的A/D转换端口相连接；货车轴温感温元件用于测量轴承外壳温度，并经信号处理电路（16）与低功耗单片机的A/D转换端口相连接；低功耗单片机通过无线收发电路与报警主机相通讯。

2.根据权利要求1所述的铁路货运班列轴温无线监控装置，其特征在于：所述货车轴温感温元件（15）采用铂热电阻Pt100。

3.根据权利要求1或2所述的铁路货运班列轴温无线监控装置，其特征在于：所述低功耗单片机（11）通过不同的端口对信号处理电路（14）和信号处理电路（16）进行控制；低功耗单片机经SPI纵向与无线收发电路（12）相连接。

4.根据权利要求1或2所述的铁路货运班列轴温无线监控装置，其特征在于：所述报警主机（7）的外围为长方形壳体，显示模块（6）和按键操作模块（3）设置于壳体的面板上，报警主机的壳体内设置有与无线通讯模块（2）相连接的收发天线（8）；所述无线轴温传感器（17）的外围也为长方形壳体，信号处理电路（16）通过连接线缆（18）与货车轴温感温元件（15）相连接，无线通讯模块（10）固定于无线轴温传感器的壳体内。