CN211979053U - 一种clt型铁路车站雷电信息采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种CLT型铁路车站雷电信息采集系统，包括雷电流探测终端、雷电压探测终端、雷电信息采集主机、电源模块、通信模块、云端服务器、雷电信息监测平台；通过在车站机械室内、室外安装雷电流探测终端、雷电压探测终端，全面、实时监测车站所受雷击情况，精确定位雷电入侵位置，并在第一时间无线传输至远程监控中心，同时通过短信通知监测人员，提示监测人员对车站机械室内相关设备运行情况进行检查。双重告警机制，及时消除雷电安全隐患。

Description

一种CLT型铁路车站雷电信息采集系统

技术领域

本实用新型涉及电学技术领域，具体是一种雷电信息采集系统。

背景技术

雷电是不可避免的自然现象，雷击放电会诱发雷击电磁脉冲，导致过电压和过电流，经车站电源系统、通信信号传输通道、接地系统对铁路车站内部设备产生较大影响。由于雷电现象的随机性，雷击放电的不可控性，需要采用雷电信息采集系统辅助雷电防护系统，实时监测车站机械室内雷电侵入位置，防止突发雷击导致设备故障，引起安全事故。

现有铁路车站雷电监测设备，通过有线通讯方式将监测到的数据传送到监控中心。在通信方式上有局限性，被动式数据查询模式，无法及时对雷击导致故障的设备进行检查，降低了雷电监测设备存在的价值，并且，现阶段固定频率采集雷电信息，并未充分考虑雷电信号本身的特性，雷电信号还原波形与实际波形误差较大，波头显示不全，影响后续雷电数据分析，同时对故障定位也有很大的影响。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种CLT型铁路车站雷电信息采集系统，能够同时监测车站机械室40个雷电流监测点、8个雷电压监测点，根据雷电信号波形特点，采用预触发采集、连续采集和变频采集技术能够对多重雷击信号进行采集，并能保证雷电波形的完整性，雷电数据信息通过无线通信模式发送至监测中心，同时告警信息通过短信形式实时发送至监测人员，实现对车站全方位、远程、实时监控。本实用新型目的通过以下技术方案实现：一种CLT型铁路车站雷电信息采集系统，其特征在于：包括雷电流探测终端、雷电压探测终端、雷电信息采集主机、电源模块、通信模块、云端服务器、雷电信息监测平台；

所述雷电流探测终端包含多路雷电流传感器，负责采集车站机械室内、室外雷电流监测点的实时电流，并且将大电流雷电信号转换为小电流雷电信号，实时传输至雷电信息采集主机；

所述雷电压探测终端包含雷电压采集线缆、残压分压器，负责采集车站机械室内、室外雷电压监测点的实时电压；所述雷电压探测终端包含多个残压分压器，将大电压雷电信号转换为小电压雷电信号，实时传输至雷电信息采集主机；

所述雷电信息采集主机，包括雷电信息采集模块、雷电信息处理模块、存储模块、时钟模块、CAN通信模块、RS232通信模块。雷电信息采集模块内置雷电压采集板卡、雷电流采集板卡，应用预触发采集方式，通过雷电压探测终端、雷电流探测终端捕捉雷电信息，可根据现场实际监测需求，扩展采集板卡，增加监测点；

雷电信息处理模块是雷电数据分析计算的核心，根据雷电信息采集模块上传的实时数据，分析雷电信号特征，自动调节雷电信息采集模块连续采集时间、采集频率，真实还原实际雷电信号，同时精确定位雷电侵入位置，计算统计雷电侵入频次；

存储模块，记录雷电信息处理模块中雷电信息采集时间、雷电信息数据、日常监测数据，并存储在内置SD卡上；作为本地数据备份，防止通信故障而导致数据丢失；

时钟模块为雷电信息采集模块提供时钟校准；CAN通信模块通过有线传输方式实现与上位机之间的数据交互，以适应实际应用场景中，4G无线传输网络使用受限的情况；

RS232通信模块实现雷电信息处理模块与无线通信模块之间的通信；所述电源模块包括UPS模块、变压器、AC/DC电源模块，为后续模块提供工作电源，同时能够实现掉电采集；

所述无线通信模块可将雷电信息采集主机采集的车站机械室内的雷电数据信息，通过无线传输的方式传递至云端服务器。同时可将雷电侵入位置、发生时间、雷击幅值信息以短信的方式发送至监测人员手机，及时提示监测人员对车站机械室内相关设备运行情况进行检查；

所述云端服务器可存储数据量大，运行稳定，数据存储、下载方式简单，同时减少本地服务器和服务器维护人员经费；

所述雷电信息监测平台可实时下载云端服务器上的数据，查看车站机械室内各监测点数据信息，显示雷电信号的波形、幅值、极性及侵入路径、发生时间和频次。

根据机械室内外实际设备情况及监测需求，电流传感器为40路。

根据机械室内外实际设备情况及监测需求，残压分压器为8个。

雷电流探测终端、雷电压探测终端，每一路具备不同的ID标识，以便于雷电信息采集主机进行数据分析处理，明确雷电浸入位置，再通过4G无线网络、云端服务器传输至雷电信息监测平台，同时发送短信至监测人员。

本实用新型的优点是：本实用新型提供的铁路车站雷电信息采集系统，通过在车站机械室内、室外安装雷电流探测终端、雷电压探测终端，全面、实时监测车站所受雷击情况，精确定位雷电入侵位置，并在第一时间无线传输至远程监控中心，同时通过短信通知监测人员，提示监测人员对车站机械室内相关设备运行情况进行检查。双重告警机制，及时消除雷电安全隐患。

本实用新型的雷电信息采集主机对雷电入侵数据进行处理分析，通过预触发采集、连续采集，以及更符合雷电信号特点变频采集方式，真实还原入侵各设备的多重雷电信号，包括雷电流信号和雷电压信号的完整波形、幅值、极性，可作为后续机械室各电子设备、雷电防护设备的雷电影响分析，故障根因定位的重要依据，对提升电子设备雷电防护能力，雷电防护设备的有效性有深远的意义。

本实用新型的雷电流探测终端、雷电压探测终端采用工业级元器件，具有触发电平低、测量精度高、散热性能好等优点，能够及时、准确发现雷电信号入侵，避免信息误报漏报等情况的发生，进一步提高了CLT型铁路车站雷电信息采集系统的准确性。

本实用新型提供的铁路车站雷电信息采集系统安装简易，适配性好，可以直接安装在车站机械室的组合架或组合柜内，安装时无需断开各监测点线缆，不影响现场设备正常运行。

附图说明

图1为本实用新型的雷电信息采集系统示意图；

图2为本实用新型的雷电信息采集系统框图；

图3为实施例的雷电信息监测平台显示实验室实验数据截图。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本实用新型，如图所示，本实用新型包括雷电流探测终端、雷电压探测终端、雷电信息采集主机、电源模块、无线通信模块、云端服务器、雷电信息监测平台。雷电流探测终端、雷电压探测终端，每一路具备不同的ID标识，以便于雷电信息采集主机进行数据分析处理，明确雷电浸入位置，再通过4G无线网络、云端服务器传输至雷电信息监测平台，同时发送短信至监测人员。当雷电事件发生后，监测人员可在第一时间明确雷电可能对哪些设备产生影响，及时进行检测，避免造成大的事故，同时通过分析雷电对相关设备的影响情况，判断设备自身雷电防护能力、雷电防护设备的有效性，对后续车站机械室雷电防护水平的提升，提供数据支持。

如图2所示，雷电流探测终端、雷电压探测终端安装在车站机械室内、室外监测点上，实时监测入侵的雷电信号，例如室内电源配电箱、电源防雷箱、电源屏；室外接地汇集排和信号楼环形地网等。雷电信息采集主机、无线通信模块、电源模块集成在适配于车站机械室内组合架和组合柜的托盘上，托盘上的汇流排通过自带的接地线接到机械室的安全地上。

所述雷电流探测终端包含多路雷电流传感器，将大电流雷电信号转换为小电流雷电信号，实时传输至雷电信息采集主机；

所述雷电压探测终端包含多个残压分压器，将大电压雷电信号转换为小电压雷电信号，实时传输至雷电信息采集主机；

所述雷电信息采集主机，包括雷电信息采集模块、雷电信息处理模块、存储模块、时钟模块、CAN通信模块、RS232通信模块。雷电信息采集模块内置雷电压采集板卡、雷电流采集板卡，应用预触发采集方式，通过雷电压探测终端、雷电流探测终端实现多通道同时采集雷电信息。雷电压采集板、雷电流采集板可根据现场需求进行装配，从而满足不同车站机械室的监测需求。

雷电信息处理模块是雷电数据分析计算的核心，根据雷电信息采集模块上传的实时数据，分析雷电信号特征，自动调节雷电信息采集模块连续采集时间、采集频率，还原雷电信号完整波形、幅值、极性，同时精确定位雷电侵入位置，统计计算雷电侵入频次。数据信息通过安全编码，经通信模块传输至雷电信息监测平台，同时将雷电信息采集时间、雷电信息数据、日常监测数据存储在存储模块中。

存储模块，雷电信息采集机内置Micro SD卡位置，可自由插拔SD卡，作为本地数据备份，防止通信故障而导致数据丢失。

所述电源模块包括UPS模块、变压器、AC/DC电源模块，保证设备供电连续不间断。电源模块连接AC 220V市电。变压器防止大电流冲击对设备产生影响。AC/DC电源模块将AC220V市电转化为DC 24V供电雷电信息采集主机。UPS模块负责市电断电后给电源盒供电，保证后端设备正常工作30分钟以上。

所述无线通信模块通过无线传输的方式，借助云端服务器，实现雷电信息采集主机与雷电信息监测平台之间远程数据交互，数据实时传输，传输速率快，同时，可预设多名监测人员手机信息，以短信的方式同时发送信息，包括雷电侵入位置、发生时间、幅值大小，及时提示监测人员对车站机械室内相关设备运行情况进行检查。当4G无线传输网络使用受限，可通过CAN通信模块，以有线传输方式实现与上位机之间的数据交互。如4G无线传输网络及CAN通信同时传输异常，可在通信恢复后，系统自动将本地存储的数据再次发送至上位机，从而保证监测数据完整性。

所述云端服务器通过4G无线网络可存储大量雷电监测数据，运行稳定。雷电信息监测平台通过云端服务器实时下载雷电监测数据。

所述雷电信息监测平台，监测人员可通过其远程查看车站机械室监测点实时数据、雷电信号的波形、幅值、极性及侵入路径、发生时间和频次。

如图3所示，雷电信息监测平台显示实验室实验数据，如图可见雷电流波形、幅值、极性及侵入路径、发生时间。

以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

电流传感器：RSL45江阴市星火电子科技有限公司；

残压分压器：RVD20KV-R上海冠图防雷科技有限公司；

电源模块：UPS模块：ET1100山特电子有限公司

变压器：YLD200-CZ02402沧州亿利达电子有限公司

AC/DC电源模块:787-1606德国万可WAGO

4G网络传输模块：USR-G780济南有人物联技术网有限公司；

CAN通信芯片：PCA82C250广州周立功单片机发展有限公司；

时钟模块：DALLAS公司的DS1302ZN；

RS232模块：Maxim Integrated公司的MAX3232ESE；

存储模块：金士顿公司的32G内存卡；

雷电信息处理模块：CYGNAL公司的C8051F040。

Claims (4)

1.一种CLT型铁路车站雷电信息采集系统，其特征在于：包括雷电流探测终端、雷电压探测终端、雷电信息采集主机、电源模块、通信模块、云端服务器、雷电信息监测平台；

所述雷电流探测终端包含多路电流传感器，负责采集车站机械室内、室外雷电流监测点的实时电流，并且将大电流雷电信号转换为小电流雷电信号，实时传输至雷电信息采集主机；

所述雷电压探测终端包含雷电压采集线缆、残压分压器，负责采集车站机械室内、室外雷电压监测点的实时电压；所述雷电压探测终端包含多个残压分压器，将大电压雷电信号转换为小电压雷电信号，实时传输至雷电信息采集主机；

所述雷电信息采集主机，包括雷电信息采集模块、雷电信息处理模块、存储模块、时钟模块、CAN通信模块、RS232通信模块；雷电信息采集模块内置雷电压采集板卡、雷电流采集板卡，通过雷电压探测终端、雷电流探测终端捕捉雷电信息；

雷电信息处理模块是雷电数据分析计算的核心，根据雷电信息采集模块上传的实时数据，分析雷电信号特征，自动调节雷电信息采集模块连续采集时间、采集频率，真实还原实际雷电信号，同时精确定位雷电侵入位置，计算统计雷电侵入频次；

存储模块，记录雷电信息处理模块中雷电信息采集时间、雷电信息数据、日常监测数据，并存储在内置SD卡上；作为本地数据备份，防止通信故障而导致数据丢失；

时钟模块为雷电信息采集模块提供时钟校准；CAN通信模块通过有线传输方式实现与上位机之间的数据交互，以适应实际应用场景中，4G无线传输网络使用受限的情况；

RS232通信模块实现雷电信息处理模块与无线通信模块之间的通信；所述电源模块包括UPS模块、变压器、AC/DC电源模块，为后续模块提供工作电源，同时能够实现掉电采集；

所述无线通信模块可将雷电信息采集主机采集的车站机械室内的雷电数据信息，通过无线传输的方式传递至云端服务器；同时将雷电侵入位置、发生时间、雷击幅值信息以短信的方式发送至监测人员手机，及时提示监测人员对车站机械室内相关设备运行情况进行检查；

所述云端服务器可存储数据量大，运行稳定，数据存储、下载方式简单，同时减少本地服务器和服务器维护人员经费；

所述雷电信息监测平台可实时下载云端服务器上的数据，查看车站机械室内各监测点数据信息，显示雷电信号的波形、幅值、极性及侵入路径、发生时间和频次。

2.根据权利要求1所述的CLT型铁路车站雷电信息采集系统，其特征在于：根据机械室内外实际设备情况及监测需求，电流传感器为40路。

3.根据权利要求1所述的CLT型铁路车站雷电信息采集系统，其特征在于：根据机械室内外实际设备情况及监测需求，残压分压器为8个。

4.根据权利要求1所述的CLT型铁路车站雷电信息采集系统，其特征在于：雷电流探测终端、雷电压探测终端，每一路具备不同的ID标识，以便于雷电信息采集主机进行数据分析处理，明确雷电浸入位置，再通过4G无线网络、云端服务器传输至雷电信息监测平台，同时发送短信至监测人员。

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