CN207301235U - 一种接触网在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种接触网在线监测系统，在铁路沿线的接触网构建多个分布式的独立监测系统，向附近的信号汇集器发送监控信息，并通过基站发送至监控管理中心和大数据中心；监控管理中心分析处理数据，并发出监控命令，经由基站和信号汇集器发送到指定的独立监测系统。本实用新型提供了接触网关键技术参数的实时状态监测方案，全天候实时准确、可靠、安全的监测接触网系统的运行状态，为接触网智能运营维护提供有效的数据支持；采用基于大数据平台的数据分析处理中心，提供了全新的接触网数据分析运营模式，实现实时数据、历史数据及业务数据的统一和整合，为接触网状态修提供有效的实施方法。

Description

一种接触网在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及电气化铁路接触网监测技术领域，具体涉及一种接触网在线监测系统。

背景技术

电气化铁路接触网沿铁路线露天布置，线长点多且无备用。随着电气化铁路快速发展，特别是高速电气化铁路路网规模的扩大，铁路部门对牵引供电系统的运行安全提出了更高的要求，接触网系统是高速铁路供电系统的重要组成部分，其基础设施养护面临保障安全、提高效率、降低成本的迫切需求。

接触网系统常年遭受风、霜、雨、雪等自然环境的侵蚀，以及高速运行受电弓的冲击和振动，其机械和电气的性能状态都在动态变化中，在机械作用力与电气损耗的双重作用下工作，机械和电气方面的故障构成了接触网系统的主要故障。

目前国内外接触网监测方法有，1）“人工巡视法”，该方法效率低、准确率差、反应速度慢，不但耗费大量的人力成本，而且受时间和天气条件限制，无法做到全天候测量。2）“专用检测设备法”，该方法是将设备安装在专用的轨道车辆上，如接触网检测车、综合检测车或接触网作业车等，由各主管部门负责调度，定期或不定期地对接触网进行检测，每两次检测时间较长，且检测过程中不能实时回传数据，具有数据延迟现象，不能反映出现场实时情况。虽可获得相对准确的接触网检测数据，但该数据不具备时效性，线路周边环境随时间会有所变化，如风向、风力、气温、湿度等，所测量得的线缆张力、动态抬升量数据仅为测量时刻的情况，无法反映接触网实时动态情况。为最大程度保证接触网系统的安全运行，需要对接触网的工作状态及参数进行实时测量以排除安全隐患。

随着传感器和电子测量技术的飞速发展，接触网系统的状态监测技术也将有了较大的进步。采用物联网技术、先进的监测方法和现代化的监测设备对接触网系统进行实时监测是提高牵引供电系统安全可靠运行的保证，是实现电气化铁路智能状态监测和状态维修的重要手段。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种接触网在线监测系统，实现电气化铁路接触网实时在线监测及数据分析。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种接触网在线监测系统，其特征在于：

包括位于铁路沿线的多个分布式的独立监测系统、信号汇集器、基站、监控管理中心及大数据中心；

信号汇集器通过无线通讯方式与附近的独立监测系统互通；信号汇集器通过无线通讯方式接入基站并通过专用通讯网络或无线通信方式与监控管理中心互通；大数据中心通过专用通讯网络或无线通信方式与基站互通；

独立监测系统通过内置无线通信模块实现数据传输，构建无线传感器网络，包括Zigbe、RF、4G、5G；独立监测系统包括接触网附加导线监测装置、接触网承力索和接触线监测装置、绝缘子监测装置、接触网棘轮监测装置、接触网坠陀监测装置和接触网微气象监测装置。

接触网附加导线监测装置包括：安装于接触网附加导线上的微风振动在线监测装置、舞动在线监测装置和张力在线监测装置；

接触网承力索和接触线监测装置包括：安装于接触网承力索和接触线吊弦线夹上的微风振动在线监测装置、舞动在线监测装置、张力在线监测装置；

绝缘子监测装置包括：安装于接触网绝缘子上的绝缘子污秽在线监测装置；

接触网棘轮监测装置包括：安装于接触网棘轮支架上的棘轮角度在线监测装置；

接触网坠陀监测装置包括：安装于接触网坠陀上的坠陀位移监测装置、坠陀加速度监测装置；

接触网微气象监测装置安装于接触网支柱上。

信号汇集器安装于接触网支柱上。

本实用新型具有以下优点：

1、解决“人工巡视法”检测效率低、准确率差、反应速度慢的问题；

2、解决“专用检测设备法”无法对接触网系统运动、力学、电学、微气象等参数进行实时监测，以及无法实现实时异常报警、疲劳损伤精确评估、潜在故障预测及状态修等问题；

3、该系统提供了接触网关键技术参数，包括：舞动、振动、电流、温度、应力、张力、绝缘子污秽、下锚补偿装置、微气象条件等实时状态监测方案，可全天候实时准确、可靠、安全的监测接触网系统的运行状态，为接触网智能运营维护提供有效的数据支持；

4、该系统的无线通信方式可根据现场情况，采用传统的zigbee或RF通信方式,也可采用先进的无线通信方式，如：4G、5G等；

5、该系统采用基于大数据平台的数据分析处理功能，集成了大数据分析的技术优势，提供了全新的接触网数据分析运营模式，实现实时数据、历史数据及业务数据的统一和整合，并可实现数据分析结果的多种呈现形式，为接触网状态修提供有效的实施方法。

附图说明

图1为本实用新型的系统布置图。

图2为本实用新型的局部布置图

图3为本实用新型的工作流程图。

图中，101：微风振动在线监测装置，102：舞动在线监测装置，103：张力在线监测装置，104：绝缘子污秽在线监测装置，105：棘轮角度在线监测装置，106：坠陀位移监测装置，107：坠陀加速度监测装置，108：微气象监测装置，500：铁路线，501：接触网附加导线，502：棘轮，503：坠陀，504：接触网支柱，505：承力索，506：接触线，507：吊弦，2：信号汇集器，3：基站，4：监控管理中心，6：大数据中心，7：其它系统。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型涉及的一种接触网在线监测系统，包括位于铁路沿线的多个分布式的独立监测系统、信号汇集器2、基站3、监控管理中心4及大数据中心6。信号汇集器2通过无线通讯方式与附近的独立监测系统互通；信号汇集器2通过无线通讯方式接入基站3，基站3可通过专用通讯网络或无线通信方式与监控管理中心4互通，同时，也可通过专用通讯网络或无线通信方式与大数据中心6互通；大数据中心6可通过专用通讯网络或无线通信方式与监控管理中心4互通。

独立监测系统可通过内置传统无线通信模块，如Zigbe、RF等，实现数据传输，构建无线传感器网络；也可通过内置先进无线通信模块，如4G、5G等，实现数据传输，构建无线传感器网络，独立监测系统包括接触网附加导线监测装置、接触网承力索和接触线监测装置、绝缘子监测装置、接触网棘轮监测装置、接触网坠陀监测装置和接触网微气象监测装置。

接触网附加导线监测装置包括：安装于接触网附加导线501上的微风振动在线监测装置101、舞动在线监测装置102和张力在线监测装置103；

接触网承力索和接触线监测装置包括：安装于接触网承力索505上的张力在线监测装置103，安装于接触网承力索505和接触线吊弦线夹上的微风振动在线监测装置101；

绝缘子监测装置包括：安装于接触网绝缘子上的绝缘子污秽在线监测装置104；

接触网棘轮监测装置包括：安装于接触网棘轮502支架上的棘轮角度在线监测装置105；

接触网坠陀监测装置包括：安装于接触网坠陀503上的坠陀位移监测装置106、坠陀加速度监测装置107；

接触网微气象监测装置安装于接触网支柱504上；

信号汇集器2安装于接触网支柱504上。

信号汇集器2，负责管理各类独立监测系统的数据收发，按照传输工作范围进行布点设置，可安装于接触网支柱504上，通过无线通讯方式向其附近的独立监测系统发送控制指令并接收来自其附近独立监测系统的数据。同时，信号汇集器2可通过无线通讯方式接收来自位于附近铁路沿线基站3的控制指令并向基站3发送其所控制的独立监测系统1的数据。

当采用先进的通信技术，如4G、5G等时，可根据实际情况取消信号汇集器。

监控管理中心4包括计算机及数据处理软件，通过专用通讯网络或无线通信方式与各基站3进行双向通讯，实现命令的发送和数据的接收、处理及报警。

当采用先进的通信技术，如4G、5G等时，通过无线通讯网络直接与独立监测系统进行双向通讯，实现命令的发送和数据的接收、处理及报警。

当监控管理中心4功能整合在大数据中心内6时，基站3和大数据中心6可直接通信并省去监控管理中心4。大数据中心6，可通过专用通讯网络与各基站3进行数据通信，当采用先进的通信技术，如4G、5G等时，通过先进的无线通讯网络实现数据通信。同时，大数据中心6，可通过专用通讯网络或无线通信方式与监控管理中心4进行双向通信和数据库迁移，实现命令的发送和数据的接收、处理、报警及预警，以及数据库的镜像迁移和整合。

大数据中心6采用先进的大数据分析处理技术，包括：数据采集、数据存储、数据挖掘及数据呈现四层关键技术。

数据采集，是采集各类在线监控装置的特征数据，按照一定的队列关系排列，整齐的存入数据存储层。特征数据包括：接触网附加导线的微风振动、舞动、温度及张力数据，接触网承力索和接触线张力、振动及温度数据，绝缘子污秽数据，棘轮角度数据，坠陀位移数据，坠陀加速度数据，接触网微气象数据等。

数据存储，是存储各类结构化、半结构化、非结构化海量数据的低成本存储，为超长时间的海量历史数据存储和使用提供基础支撑。

数据挖掘，是为接触网在线监测系统提供高效的数据分析挖掘能力，集成统计算法库和机器学习算法库，并提供批处理系统的计算能力、具备健壮性、扩展性的同时，可将数据时延降低至秒级，适用于各种实时数据的复杂处理业务场景。

数据呈现，是整合数据挖掘层的计算结果，提供多种数据业务服务，包括接触网附加导线的微风振动、舞动、温度及张力变化情况，接触网承力索和接触线张力、振动及温度变化情况，绝缘子污秽变化情况，棘轮角度数据，坠陀位移数据，坠陀加速度变化情况，接触网微气象变化情况，各类故障与季节或微气象的变化情况，各种疲劳损伤随监测数据的变化情况等。形成海量数据交互式统计分析，数据可视化，实时数据比对异常检测报警，数据统计挖掘，状态情况预评估等功能。实现接触网在线监测系统的各类应用，包括数据仓库、数据集市、数据检索、数据探索等。

大数据中心6可对独立监测系统1采集的接触网状态参数进行管理、编码、清理、存储，并结合数据资源整合、挖掘数据，形成有效的数据关系，提供报警、预警和状态修的方案措施。

大数据中心6可集成多种既有系统数据库，如监控管理中心4、生产业务管理系统、远动数据监控系统等。并利用统一的数据资源，结合接触网生产管理业务数据整合、分析，形成报表、决策方案、整改措施等工作报告。

通过大数据中心6将数据挖掘结果，形成可视化界面，可呈现于液晶拼接屏、手机终端、平板电脑等，并实现全屏显示、分屏显示及多屏显示等功能。

基于上述系统的接触网在线监测方法，包括以下步骤：

在铁路沿线的接触网构建多个分布式的独立监测系统，独立监测系统通过无线通讯方式向附近的信号汇集器2发送监控信息，信号汇集器2通过无线方式接入基站3并通过专用通讯网络将监控信息发送至监控管理中心4和大数据中心6；

监控管理中心4接收监控信息后进行分析处理，并发出监控命令，监控命令经由基站3和信号汇集器2发送到指定的独立监测系统；

大数据中心6对独立监测系统采集的监控信息进行管理、编码、清理、存储，并结合数据资源整合、挖掘数据，形成有效的数据关系，提供报警、预警和状态维修的方案措施。

当采用先进的通信技术，如4G、5G等时，可取消号汇集器2。

独立监测系统可通过内置传统无线通信模块，如Zigbe、RF等，实现数据传输，构建无线传感器网络；也可通过内置先进无线通信模块，如4G、5G等，实现数据传输，构建无线传感器网络，，所采集的监控信息包括：

接触网附加导线舞动、振动、电流、温度、应力及张力信息；

接触网承力索和接触线舞动、振动、电流、温度、应力及张力信息；

绝缘子污秽信息；

接触网棘轮角度信息；

接触网坠陀位移和加速度信息；

接触网微气象信息。

上述信息基于独立监测系统中的众多监测设备采集，包括接触网附加导线监测装置、接触网承力索和接触线监测装置、绝缘子监测装置、接触网棘轮监测装置、接触网坠陀监测装置和接触网微气象监测装置；

接触网附加导线监测装置包括：安装于接触网附加导线501上的微风振动在线监测装置101、舞动在线监测装置102和张力在线监测装置103；

接触网承力索和接触线监测装置包括：安装于接触网承力索505上的张力在线监测装置103，安装于接触网承力索505和接触线吊弦线夹上的微风振动在线监测装置101；

绝缘子监测装置包括：安装于接触网绝缘子上的绝缘子污秽在线监测装置104；

接触网棘轮监测装置包括：安装于接触网棘轮502支架上的棘轮角度在线监测装置105；

接触网坠陀监测装置包括：安装于接触网坠陀503上的坠陀位移监测装置106、坠陀加速度监测装置107。

该系统提供了接触网关键技术参数，包括：舞动、振动、电流、温度、应力、张力、绝缘子污秽、下锚补偿装置、微气象条件等实时状态监测方案，可全天候实时准确、可靠、安全的监测接触网系统的运行状态，为接触网智能运营维护提供有效的数据支持；采用基于大数据平台的数据分析处理中心，集成了大数据分析的技术优势，提供了全新的接触网数据分析运营模式，实现实时数据、历史数据及业务数据的统一和整合，并可完成数据分析结果的多种呈现形式，为接触网状态修提供有效的实施方法。

本实用新型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实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种接触网在线监测系统，其特征在于：

包括位于铁路沿线的多个分布式的独立监测系统、信号汇集器（2）、基站（3）、监控管理中心（4）及大数据中心（6）；

信号汇集器（2）通过无线通讯方式与附近的独立监测系统互通；信号汇集器（2）通过无线通讯方式接入基站（3）并通过专用通讯网络或无线通信方式与监控管理中心（4）互通；大数据中心（6）通过专用通讯网络或无线通信方式与基站（3）互通；

独立监测系统通过内置无线通信模块实现数据传输，构建无线传感器网络，包括Zigbe、RF、4G、5G；独立监测系统包括接触网附加导线监测装置、接触网承力索和接触线监测装置、绝缘子监测装置、接触网棘轮监测装置、接触网坠陀监测装置和接触网微气象监测装置。

2.根据权利要求1所述的一种接触网在线监测系统，其特征在于：

接触网附加导线监测装置包括：安装于接触网附加导线（501）上的微风振动在线监测装置（101）、舞动在线监测装置（102）和张力在线监测装置（103）；

接触网承力索和接触线监测装置包括：安装于接触网承力索（505）和接触线吊弦线夹上的微风振动在线监测装置（101）、舞动在线监测装置（102）、张力在线监测装置（103）；

绝缘子监测装置包括：安装于接触网绝缘子上的绝缘子污秽在线监测装置（104）；

接触网棘轮监测装置包括：安装于接触网棘轮（502）支架上的棘轮角度在线监测装置（105）；

接触网坠陀监测装置包括：安装于接触网坠陀（503）上的坠陀位移监测装置（106）、坠陀加速度监测装置（107）；

接触网微气象监测装置安装于接触网支柱（504）上。

3.根据权利要求1所述的一种接触网在线监测系统，其特征在于：

信号汇集器（2）安装于接触网支柱（504）上。