CN212047371U - 用于显示及预警的智能防护盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于显示及预警的智能防护盒，包括电压输出电路、隔离取样电路、信号调理放大电路、脉冲整形电路、A/D转换电路、显示单元、报警单元以及控制单元；电压输出电路、隔离取样电路、信号调理放大电路、脉冲整形电路A/D转换电路的输入端依次连接，A/D转换电路的输出端、显示单元以及报警单元分别与控制单元连接；其中电压输出电路输出的电压包括轨道接收端继电器电压和局部电压。本实用新型通过设置显示单元、报警单元以及控制单元不仅能够实时显示轨道接收端继电器电压的有效值、测量值及相位角，还能够在轨道接收端继电器电压的有效值、局部电压或相位角出现异常时进行告警提示，方便工作人员监督轨道电路的工作情况，提高工作效率。

Description

用于显示及预警的智能防护盒

技术领域

本实用新型属于铁路信号系统技术领域，具体涉及一种用于显示及预警的智能防护盒。

背景技术

随着铁路维修体制改革的进一步深化，信号设备维护从周期修向状态修演变，要求对电务设备的运用状态实时监督，一旦发现问题，要及时、快速、准确的处置，将设备隐患问题消灭在萌芽状态。与此同时，保证列车正点运行的轨道电路设备是铁路养护人员日常工作的重要维护、维修目标。

相关技术中，25Hz相敏轨道电路在理想状态下局部电压导前轨道电压产生的相移为90°，在轨道电路传输过程中，因为使用环境不同，钢轨阻抗、道床参数的变化，以及各种轨道电路器材参数离散性的影响等，使轨道电路产生相移形成失调角，轨道电路防护盒通过改变电感和电容值，使失调角得以补偿，以减少电气化牵引的干扰在铁路现场大量使用，给轨道电路的正常工作带来了好处。

但是传统的轨道电路防护盒的功能单一，不能实时监测轨道电压测量值、有效值、相位角等信息，也不具备轨道电压、相位角超限告警等功能。相除此之外，轨道电路防护盒只能显示轨道电压测量值、相位角等信息，还需要通过人工将显示有效值的测试仪表单独接入电路一一测试，并人工计算才能得知器材的电气特性有效值，不能做到实时监测，全天候监测，成本高，且不能监督轨道电路工作情况，工作效率低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于显示及预警的智能防护盒以解决现有的防护盒不能做到实时监测，且成本高，工作效率低的问题。

为实现以上目的，实用新型采用如下技术方案：一种用于显示及预警的智能防护盒，包括：电压输出电路、隔离取样电路、信号调理放大电路、脉冲整形电路、A/D转换电路、显示单元、报警单元以及控制单元；

所述电压输出电路、隔离取样电路、信号调理放大电路、脉冲整形电路以及A/D转换电路的输入端依次连接，所述A/D转换电路的输出端、显示单元以及报警单元分别与所述控制单元连接；

其中，所述电压输出电路输出的电压包括轨道接收端继电器电压和轨道接收端继电器的局部电压。

进一步的，还包括：

滤波电路，用于对电压信号进行滤波处理；

所述滤波电路的输入端与所述隔离取样电路连接，其输出端与所述信号调理放大电路连接。

进一步的，所述用于显示及预警的智能防护盒上设有：

CAN通信接口，用于外插设备进行数据传输；

所述CAN通信接口与所述控制单元连接。

进一步的，所述显示单元包括：

数码显示器，用于显示轨道接收端继电器电压的测量值、有效值、局部电压、相位角；

所述数码显示器设置在所述智能防护盒上。

进一步的，所述隔离取样电路包括：

隔离互感器。

进一步的，所述报警单元包括：

报警指示灯。

进一步的，所述控制单元采用单片机。

进一步的，所述单片机的型号为MB96F613RBPMC。

进一步的，所述智能防护盒内侧表面采用绝缘阻燃材料制成。

进一步的，所述智能防护盒的盒体采用PC高度阻燃材料制成。

本实用新型采用以上技术方案，所能达到的有益效果包括：

本申请实施例提供的一种用于显示及预警的智能防护盒，包括电压输出电路、隔离取样电路、信号调理放大电路、脉冲整形电路、A/D转换电路、显示单元、报警单元以及控制单元；电压输出电路、隔离取样电路、信号调理放大电路、脉冲整形电路A/D转换电路的输入端依次连接，A/D转换电路的输出端、显示单元以及报警单元分别与控制单元连接；其中电压输出电路输出的电压包括轨道接收端继电器电压和局部电压，本申请通过设置显示单元、报警单元以及控制单元不仅能够实时显示轨道接收端继电器电压的有效值、测量值、局部电压及相位角，还能够在轨道接收端继电器有效值电压、局部电压或相位角出现异常时进行报警，方便工作人员监督轨道电路的工作情况，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种用于显示及预警的智能防护盒的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的用于显示及预警的智能防护盒。

如图1所示，本实用新型提供一种用于显示及预警的智能防护盒，包括：电压输出电路、隔离取样电路1、信号调理放大电路2、脉冲整形电路3、A/D转换电路4、显示单元5、报警单元6以及控制单元7；

电压输出电路、隔离取样电路1、信号调理放大电路2、脉冲整形电路3以及A/D转换电路4的输入端依次连接，A/D转换电路4的输出端、显示单元5以及报警单元6分别与控制单元7连接；

其中，电压输出电路输出的电压包括轨道接收端继电器电压和轨道接收端继电器的局部电压。

本申请说明书中将轨道接收端继电器电压简称为轨道电压，轨道接收端继电器的局部电压简称为局部电压。

具体的，隔离取样电路1的输入端与电压输出电路的输出端连接，隔离取样电路1的输出端与信号调理放大电路2的输入端连接，信号调理放大电路2的输出端与脉冲整形电路3的输入端连接，脉冲整形电路3的输出端与A/D转换电路4的输入端连接，A/D转换电路4的输出端与控制单元7连接；

其中，电压输出电路，用于输出电压；

隔离取样电路1，用于对电压输出电路输出的电压进行取样；

信号调理放大电路2，用于对取样的电压进行信号放大得到脉冲电压信号；

脉冲整形电路3，用于对脉冲电压信号进行整形以得到宽度相同的脉冲电压信号；

A/D转换电路4，用于将宽度相同的脉冲电压信号进行模数转换成数字信号；

控制单元7，用于根据A/D转换电路4输出的数字信号计算轨道接收端继电器电压的测量值，再根据相位角和轨道接收端继电器电压的测量值计算轨道接收端继电器电压的有效值。

显示单元5，用于显示轨道接收端继电器电压的有效值、测量值、局部电压及测量到的相位角；

报警单元6，用于在轨道接收端继电器电压的有效值、局部电压或相位角出现异常时进行报警。

优选的，控制单元7采用单片机。

单片机的型号为MB96F613RBPMC。

需要说明的是，本申请中采用的单片机为现有技术，单片机内实现的算法也属于现有技术，本申请在此不再赘述。

本申请提供的一种用于显示及预警的智能防护盒的工作原理是，如图1所示，隔离取样电路1对轨道电压信号和局部电压信号进行隔离，以避免干扰，取得轨道电压的电压信号和局部电压的电压信号进行信号放大处理，之后信号放大处理后的电压进行脉冲整形输出脉冲电压信号，对放大后的轨道采样电压、局部采样电压采用过零点技术产生脉冲电压信号，A/D转换电路4对脉冲电压信号进行模数转换输出数字信号，数字信号输入单片机，单片机实时捕获引脚实现对过零点采样，具体的，单片机以局部电压过零点脉冲信号上升沿为计时起始信号，计数至轨道电压过零点脉冲上升沿为止，计算得到计时时间；同时采集局部电压频率。根据计时时间和电压频率，计算得到轨道电压、局部电压之间的相位角度。再经过计算显示轨道电压的测量值和有效值，最终通过显示单元5显示出来。单片机内设有预设值，当轨道接收端继电器电压的有效值出现异常时，即有效值超过预设值时，单片机控制报警单元6进行报警。本申请中采用过零点采样技术使得计算结果更加准确，无需补偿处理。

为方便理解，本申请进行如下示例说明：

25Hz相敏轨道电路接收器是以有效值保证其可靠工作，经轨道传输后，加在二元二位轨道继电器线圈上的电压或加在相敏轨道继电器接收端上的电压，与失调角β有关，继电器有效值电压为Uj有效值＝Uj测量值×COSβ，表1举例说明有效值和测量值之间的关系。

表1 Uj有效值和Uj测量值换算表

一些实施例中，本申请提供的用于显示及预警的智能防护盒，还包括：

滤波电路，用于对电压信号进行滤波处理；

滤波电路的输入端与隔离取样电路1连接，其输出端与信号调理放大电路2连接。

具体的，可先对隔离取样电路1输出的电压信号进行滤波处理，去除杂音信号，保证电压信号传输的稳定性。

优选的，用于显示及预警的智能防护盒上设有：

CAN通信接口，用于与外部监测系统进行数据传输；

CAN通信接口与控制单元7连接。

本申请中在用于显示及预警的智能防护盒上设置CAN通信接口，工作人员可通过外部监测系统将用于显示及预警的智能防护盒中的数据导出，方便工作人员对数据的研究。

一些实施例中，显示单元5包括：

数码显示器，用于显示轨道接收端继电器电压的测量值、有效值、局部电压、相位角；

数码显示器设置在用于显示及预警的智能防护盒上。

工作人员可通过数码显示器随时观察轨道接收端继电器电压的测量值、有效值、局部电压、相位角，方便工作人员监督轨道电路的工作情况，提高工作效率。

优选的，隔离取样电路1包括：

隔离互感器。

具体的，本申请在雷电防护上采用了简单有效的防护办法，对输入的轨道电压、局部电压分别采用隔离互感器实现完全隔离，从而切断雷电侵入的通道，提高了产品自身的耐压冲击能力。

优选的，报警单元6包括：

报警指示灯。本申请中采用报警指示灯以方便工作人员及时发现用于显示及预警的智能防护盒的异常，及时进行处理，避免事故的发生。

具体的，智能防护盒的盒体上设有绿灯、红灯以及黄灯，绿灯亮表示轨道处于空闲状态。红灯亮表示轨道处于占用状态。黄灯亮表示监测到的轨道电压、局部电压及相位角值不在设定的范围内，即出现异常，亮黄灯进行告警。

优选的，智能防护盒内侧表面设有绝缘阻燃橡胶。

优选的，智能防护盒的盒体采用PC高度阻燃材料。

本申请中智能防护盒的盒体采用PC高度阻燃材料、智能防护盒内侧表面设有绝缘阻燃橡胶用于防止上述实施例中的电路出现异常时导致防护盒被烧毁的情况，甚至引起严重火灾的情况的发生。

综上所述，本实用新型提供的用于显示及预警的智能防护盒包括电压输出电路、隔离取样电路、信号调理放大电路、脉冲整形电路、A/D转换电路、显示单元、报警单元以及控制单元；电压输出电路、隔离取样电路、信号调理放大电路、脉冲整形电路A/D转换电路的输入端依次连接，A/D转换电路的输出端、显示单元以及报警单元分别与控制单元连接；其中电压输出电路输出的电压包括轨道电压和局部电压，本申请通过设置显示单元、报警单元以及控制单元不仅能够实时显示轨道接收端继电器电压的有效值、测量值、局部电压及相位角，还能够在轨道接收端继电器电压、局部电压或相位角出现异常时进行报警，方便工作人员监督轨道电路的工作情况，提高工作效率。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于显示及预警的智能防护盒，其特征在于，包括：电压输出电路、隔离取样电路、信号调理放大电路、脉冲整形电路、A/D转换电路、显示单元、报警单元以及控制单元；

所述电压输出电路、隔离取样电路、信号调理放大电路、脉冲整形电路以及A/D转换电路的输入端依次连接，所述A/D转换电路的输出端、显示单元以及报警单元分别与所述控制单元连接；

其中，所述电压输出电路输出的电压包括轨道接收端继电器电压和轨道接收端继电器的局部电压。

2.根据权利要求1所述的用于显示及预警的智能防护盒，其特征在于，还包括：

滤波电路，用于对电压信号进行滤波处理；

所述滤波电路的输入端与所述隔离取样电路连接，其输出端与所述信号调理放大电路连接。

3.根据权利要求1所述的用于显示及预警的智能防护盒，其特征在于，所述智能防护盒上设有：

CAN通信接口，用于与外部监测系统进行数据传输；

所述CAN通信接口与所述控制单元连接。

4.根据权利要求1所述的用于显示及预警的智能防护盒，其特征在于，所述显示单元包括：

数码显示器，用于显示轨道接收端继电器电压的测量值、有效值、局部电压、相位角；

所述数码显示器设置在所述智能防护盒上。

5.根据权利要求1所述的用于显示及预警的智能防护盒，其特征在于，所述隔离取样电路包括：

隔离互感器。

6.根据权利要求1所述的用于显示及预警的智能防护盒，其特征在于，所述报警单元包括：

报警指示灯。

7.根据权利要求1至6任一项所述的用于显示及预警的智能防护盒，其特征在于，所述控制单元采用单片机。

8.根据权利要求7所述的用于显示及预警的智能防护盒，其特征在于，

所述单片机的型号为MB96F613RBPMC。

9.根据权利要求1所述的用于显示及预警的智能防护盒，其特征在于，所述智能防护盒内侧表面采用绝缘阻燃材料制成。

10.根据权利要求1所述的用于显示及预警的智能防护盒，其特征在于，所述智能防护盒的盒体采用PC高度阻燃材料制成。

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