CN215770022U - 道岔融雪设备监测装置和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种道岔融雪设备监测装置和系统。该道岔融雪设备监测装置，包括：若干电流互感器；电流互感器分别设于室外道岔融雪设备相互串联的若干电气控制柜内；电流互感器用于采集电气控制柜内对应输出回路的电流数据并输出；分别设于各电气控制柜内的监测分机；监控分机与设于同一电气控制柜内的电流互感器相连；监测分机用于将接收到的电流数据通过无线网络输出；设于室内的主机；主机连接各监测分机；主机用于接收各电流数据，输出室外道岔融雪设备的工作状态，并在室外道岔融雪设备的工作状态为异常的情况下输出报警信息。本申请可以及时发现室外道岔融雪设备的故障的情况，从而大大提高了道岔融雪设备的安全性和实用性。

Description

道岔融雪设备监测装置和系统

技术领域

本申请涉及轨道安全监测技术领域，特别是涉及一种道岔融雪设备监测装置和系统。

背景技术

电加热道岔融雪设备，采用扁平状电加热单元安装在钢轨轨腰置，经隔离变压器给电加热单元供电，隔离变压器的容量为5-9KVA；每12个隔离变压器设一电气控制柜。由于电加热道岔融雪设备功率大，为了减小设备启动时冲击电流，故采用串联逐个传递方式启动电气控制柜。一旦有一个电气控制柜因故未启动，就会造成后续控制柜不能启动，待人工发现电加热不发热时，手动启动电气控制柜。另外，由于电加热单元工作在室外恶劣环境，易发生故障，且不能及时发现设备故障。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：现有的道岔融雪设备的安全性较低。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种道岔融雪设备监测装置和系统。

一种道岔融雪设备监测装置，包括：

若干电流互感器；电流互感器分别设于室外道岔融雪设备相互串联的若干电气控制柜内；电流互感器用于采集电气控制柜内对应输出回路的电流数据并输出；

分别设于各电气控制柜内的监测分机；监控分机与设于同一电气控制柜内的电流互感器相连；监测分机用于将接收到的电流数据通过无线网络输出；

设于室内的主机；主机连接各监测分机；主机用于接收各电流数据，输出室外道岔融雪设备的工作状态，并在室外道岔融雪设备的工作状态为异常的情况下输出报警信息。

在其中一个实施例中，监测分机包括模拟开管、单片机、无线数传模块以及电源变换电路；

单片机分别连接模拟开管、无线数传模块以及电源变换电路；

电源变换电路分别与模拟开管和无线数传模块相连接；电源变换电路还用于连接基准电压源；

无线数传模块连接主机；

模拟开管连接各电流互感器。

在其中一个实施例中，监测分机还包括外壳以及设于外壳上的若干接线端子；

基准电压源和各电流互感器均通过接线端子接入监测分机。

在其中一个实施例中，还包括第一通信模块、第二通信模块以及第一天线；监测分机还包括第二天线；

第一通信模块分别连接第二通信模块和第一天线；

第二通信模块与主机相连接；

第二天线连接无线数传模块。

在其中一个实施例中，第一通信模块为无线转485通信模块；第二通信模块为485转322通信模块。

在其中一个实施例中，电源变换电路为AC/DC电源变换电路。

在其中一个实施例中，无线数传模块为无线扩频通信模块。

在其中一个实施例中，电流互感器为穿线式电流互感器。

在其中一个实施例中，主机为工业控制计算机。

一种道岔融雪设备监测系统，包括：室外道岔融雪设备和上述的道岔融雪设备监测装置；道岔融雪设备监测装置与室外道岔融雪设备相连接；

室外道岔融雪设备包括设于室外的相互串联的若干电气控制柜，以及设于各电气控制柜内的输出回路。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本申请通过设于室外道岔融雪设备相互串联的若干电气控制柜内的电流互感器采集道岔融雪设备的各输出回路的电流数据，并通过监测分机将电流互感器输出的电流数据通过无线网络输出，设于室内的主机接收到各电流数据进行处理后输出室外道岔融雪设备的工作状态，并在室外道岔融雪设备的工作状态为异常的情况下输出报警信息。本申请可以实现在室内即可全面监测到室外道岔融雪设备的工作情况，并及时发现设备故障的情况并输出报警信息，从而大大提高了道岔融雪设备的安全性和实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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申请的一些实施例，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为一个实施例中道岔融雪设备监测装置的第一结构框图；

图2为一个实施例中道岔融雪设备监测装置的第二结构框图；

图3为一个实施例中监测分机的结构示意图；

图4为另一个实施例中道岔融雪设备监测装置的结构示意图；

图5为一个实施例中道岔融雪设备监测系统的结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

正如背景技术所述，现有技术中的电加热道岔融雪设备通常都设于低温多雪的室外环境中，为了保证在低温多雪的自然条件下实现道岔的正常转换，一般使用电加热道岔融雪设备，由于道岔融雪设备功率较大，为了减小设备启动时冲击电流，该设备采用了串联逐个传递方式启动。一旦有一个装置未能启动，就会因无法向后传递本机已启动信息造成后续装置均不启动，且室内无任何指示；另外，当融雪装置启动完成后室内也无工作是否正常指示，给设备的正常使用造成不便。基于以上原因，本申请提供了一种道岔融雪设备监测装置，该装置通过在室外采集道岔融雪设备Ⅰ次侧电流，通过无线数传至室内，从而分析出道岔融雪设备的工作状态，实现对道岔融雪设备实时监测的功能，有效提高道岔融雪设备运行的安全性。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种道岔融雪设备监测装置，可以包括：

若干电流互感器；电流互感器分别设于室外道岔融雪设备相互串联的若干电气控制柜内；电流互感器用于采集电气控制柜内对应输出回路的电流数据并输出；

分别设于各电气控制柜内的监测分机；监控分机与设于同一电气控制柜内的电流互感器相连；监测分机用于将接收到的电流数据通过无线网络输出；

设于室内的主机；主机连接各监测分机；主机用于接收各电流数据，输出室外道岔融雪设备的工作状态，并在室外道岔融雪设备的工作状态为异常的情况下输出报警信息。

其中，道岔融雪设备的电气控制柜中设有若干条一次侧输出回路；电气控制柜的数量和电气控制柜内的输出回路的数量均根据道岔融雪的实际情况而定；电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器；电流数据可以为电流互感器将感应到的输出回路的大电流数据转换成的小电流数据。

在一个具体的示例中，道岔融雪设备的电气控制柜内，设有12条输出回路，每路输出连接至隔离变压器，隔离变压器再连接至道岔具体的融雪加热条上，根据不同型号的道岔，使用隔离变压器数量和融雪条数量不同，对应电气控制柜内的输出回路的数量也就不同。

在一个示例中，电流互感器可以为穿线式电流互感器。

其中，采用穿线式电流互感器，将道岔融雪设备Ⅰ侧的每一根电源线分别穿过对应的穿线式电流互感器的圆孔，用来采集对应的输出回路Ⅰ侧电流；最大的道岔融雪设备的功率约为13000瓦，其最大电流约为60A，故可以采用100A/50mA的电流互感器。

在另一个示例中，主机可以为工业控制计算机，工业控制计算机主要用于工业控制、测试等方面，通过软件编程实现数据显示分析报警功能，工业控制计算机具有界面友好，操作简单，设置方便，报警直观准确等特点。

具体地，若干电流互感器分别设于室外道岔融雪设备的电气控制柜内，每个电流互感器对应采集一条输出回路的电流数据，由于室外道岔融雪设备的功率大，输出回路中的电流非常大，因此在电流互感器采集到对应输出回路的大电流的情况下，将输出回路中的大电流转换为小电流，并通过电流互感器的二次输出将该电流数据(转换后的小电流数据)实时输出给设于同一电气控制柜内的监测分机；各电气控制柜内的监测分机将接收到的电流数据以无线传输的方式通过无线网络发送至室内主机；主机将接收到的各电流数据分别进行数据分析，得到室外道岔融雪设备的工作状态，并在室外道岔融雪设备的工作状态为异常的情况下输出报警信息。例如室内的主机实时比较各电流数据和额定电流的差值，根据差值的大小判断室外道岔融雪设备的工作状态，若电流数据和额定电流的差值位于阈值范围内，则表示室外道岔融雪设备运行正常；若电流数据和额定电流的差值不在阈值范围，则表示室外道岔融雪设备运行出现异常，即室外道岔融雪设备的工作状态为异常，从而室内主机输出报警信息，报警信息可以用于提示工作人员对道岔融雪设备出现的异常工作状态进行检修维护。

本申请通过电流互感器实时采集室外道岔融雪设备的电气控制柜内的输出回路的电流数据，并将采集到的电流数据实时发送给设于电气控制柜内的监测分机，监测分机实时将接收到的各电流数据输出至室内主机，通过主机对电流数据的分析，得到室外道岔融雪设备的工作状态，并在室外道岔融雪设备的工作状态为异常的情况下输出报警信息。本申请可以对室外道岔融雪设备进行全面监测，及时发现室外道岔融雪设备发生故障或工作异常的情况，从而及时对室外道岔融雪设备进行维护维修，防止道岔结冰带来的轨道安全风险，有效提高了道岔融雪设备以及轨道交通的安全性和可靠性，并且本申请设计方案简单有效，实用性强。

在其中一个实施例中，如图2所示，监测分机可以包括模拟开管、单片机、无线数传模块以及电源变换电路；

单片机分别连接模拟开管、无线数传模块以及电源变换电路；

电源变换电路分别与模拟开管和无线数传模块相连接；电源变换电路还用于连接基准电压源；

无线数传模块连接主机；

模拟开管连接各电流互感器。

其中，模拟开关的型号可以为CD4017 16路模拟开关；单片机可以采用新一代增强型MS-51系列单片机STC12C5A60S2完成A/D(Analog to Digital converter，模数转换器)转换及通信控制功能，STC12C5A60S2单片机片内具有62K应用程序空间、1280字节RAM、10位精度A/D转换器，两个串口，使电流测试精度可达0.2A；基准电压源可以为交流220伏电源。

在一个示例中，无线数传模块可以为无线扩频通信模块。

其中，由于没有有线通道，为了压缩成本，可以采用无线数字通信方式；同时考虑到电气化区段电磁干扰严重，因此可以采用抗干扰能力强的无线扩频通信模块；无线扩频技术具有下列优点：1、高可靠性，抗干扰、抗噪声能力强，不论对窄带干扰、宽带干扰，在解扩后均可滤除，接收灵敏度高达-96dB；2、高保密性；3、高数据率；4、高信号质量，误码率低于10^-10。

在另一个示例中，电源变换电路可以为AC/DC(Alternating current/Directcurrent，交流转直流)电源变换电路，AC/DC电源变换电路用于将交流电转换为直流电。

具体地，监测分机的AC/DC电源变换电路用于将基准电压源的220伏交流电转换为直流电后向监测分机内的元器件进行供电，例如AC/DC电源变换电路将220伏交流电转化为5伏直流电向模拟开关和单片机输出，以及将220伏交流电转化为12伏直流电向无线数传模块输出，以提供与监测分机内部各模块单元相匹配的直流电源，使其正常运行；模拟开关用于接入各电流互感器，电流互感器将感应到的室外道岔融雪设备的输出回路的大电流转换为小电流后，通过设于同一电气控制柜内的监测分机的模拟开关，输入到监测分机的单片机中，单片机将电流数据进行模数转换，即将电流模拟信号转换为电流数字信号，再将模数转换后的电流数据通过无线数传模块输出至室内的主机，通过主机对电流数据进行数据分析后得到室外道岔融雪设备的工作状态，并在室外道岔融雪设备的工作状态为异常的情况下输出报警信息。

在其中一个实施例中，监测分机还可以包括外壳以及设于外壳上的若干接线端子；

基准电压源和各电流互感器均通过接线端子接入监测分机。

在一个具体的示例中，如图3所述为监测分机的结构示意图。

具体地，监测分机的外壳上可以包括18个接线端子，其中，图中的接线端子1～15用于连接各电流互感器，接线端子19、20可以用于引入220伏交流基准电压源，剩下的一个接线端子可以用于将天线接入无线数传模块进行无线通信；监测分机还可以包括稳压二极管和电阻，接线端子13～15均连接稳压二极管的输入端和稳压二极管的输出端，稳压二极管的输入端还分别连接模拟开关和电阻的一端，电阻的另一端分别连接模拟开关、单片机以及AC/DC电源变换电路。其中，稳压二极管的型号可以为TL431；电阻的阻值可以为820欧姆。

在其中一个实施例中，道岔融雪设备还可以包括第一通信模块、第二通信模块以及第一天线；监测分机还可以包括第二天线；

第一通信模块分别连接第二通信模块和第一天线；

第二通信模块与主机相连接；

第二天线连接无线数传模块。

在一个具体的示例中，如图4所示，第一通信模块可以为无线转485通信模块；第二通信模块可以为485转322通信模块。

其中，第一天线用于将监测分机处理后的电流数据发送出去；第二天线用于接收监测分机发送的电流数据；室内可以为信号楼，信号楼可以包括通信机械室和数据监测室，无线转485通信模块可以设于通信机械室内，485转322通信模块和主机可以设于数据监测室内。

具体而言，室外道岔融雪设备的电气控制柜内的电流互感器感应到道岔融雪设备的输出回路的大电流的情况下，实时将其转化为小电流后通过电流互感器的二次侧输出传送至同一电气控制柜内的监控分机；监控分机将电流数据进行模数转换后通过第一天线输出，通过无线网络传输至第二天线；第二天线接收到模数转换后的电流数据，并通过无线转485通信模块以及485转322通信模块进行数据处理后，传输至主机；主机可以将接收到的电流数据进行数据分析，例如将各电流数据与额定电流进行比较，通过比较各电流数据和额定电流的差值，判断室外道岔融雪设备的工作状态。主机还可以包括显示设备和报警设备；电流互感器感应到的室外道岔融雪设备的电流数据以及室外道岔融雪设备的工作状态等数据均可以通过显示设备直观展示出来；在主机判断室外道岔融雪设备的工作状态为异常的情况下，输出报警信号，从而报警设备执行相应的报警动作，例如可以进行声光报警等，便于提醒工作人员对室外道岔融雪设备进行检修。

以上，本申请通过电流互感器采集室外道岔融雪设备的Ⅰ次侧输出回路的电流数据，并将电流数据进行处理后输入设于同一电气控制柜内的监测分机，监测分机对电流数据进行模数转换后通过无线网络发送至室内的主机，主机在根据接收到的电流数据判断室外道岔融雪设备的工作状态为异常的情况下进行报警。本申请可以实现在室内即可全面监测室外道岔融雪设备的工作状态，并能够及时发现室外道岔融雪设备出现故障或异常的情况，并及时进行报警，提醒工作人员及时对室外道岔融雪设备进行检修，从而本申请有效提高了道岔融雪设备运行的安全性，进而保障了铁路轨道交通的安全，并且本申请方案简单有效，实用性也非常强。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种道岔融雪设备监测系统，可以包括：室外道岔融雪设备和上述的道岔融雪设备监测装置；道岔融雪设备监测装置与室外道岔融雪设备相连接；

室外道岔融雪设备可以包括设于室外的相互串联的若干电气控制柜，以及设于各电气控制柜内的输出回路。

本申请的道岔融雪设备监测系统可以通过道岔融雪监测装置对室外道岔融雪设备进行全面监测，在室外道岔融雪设备出现故障或出现异常时，道岔融雪监测装置均可以及时发现，并进行报警，从而提醒工作人员对室外道岔融雪设备进行检修，大大提高了室外道岔融雪设备运行的安全性，防止室外道岔融雪设备发生故障导致道岔积雪、结冰时间过长带来的安全风险，进而保障了铁路轨道交通的安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种道岔融雪设备监测装置，其特征在于，包括：

若干电流互感器；所述电流互感器分别设于室外道岔融雪设备相互串联的若干电气控制柜内；所述电流互感器用于采集所述电气控制柜内对应输出回路的电流数据并输出；

分别设于各所述电气控制柜内的监测分机；所述监控分机与设于同一所述电气控制柜内的所述电流互感器相连；所述监测分机用于将接收到的所述电流数据通过无线网络输出；

设于室内的主机；所述主机连接各所述监测分机；所述主机用于接收各所述电流数据，输出所述室外道岔融雪设备的工作状态，并在所述室外道岔融雪设备的工作状态为异常的情况下输出报警信息。

2.根据权利要求1所述的道岔融雪设备监测装置，其特征在于，所述监测分机包括模拟开管、单片机、无线数传模块以及电源变换电路；

所述单片机分别连接所述模拟开管、所述无线数传模块以及所述电源变换电路；

所述电源变换电路分别与所述模拟开管和所述无线数传模块相连接；所述电源变换电路还用于连接基准电压源；

所述无线数传模块连接所述主机；

所述模拟开管连接各所述电流互感器。

3.根据权利要求2所述的道岔融雪设备监测装置，其特征在于，所述监测分机还包括外壳以及设于外壳上的若干接线端子；

所述基准电压源和各所述电流互感器均通过所述接线端子接入所述监测分机。

4.根据权利要求2所述的道岔融雪设备监测装置，其特征在于，还包括第一通信模块、第二通信模块以及第一天线；所述监测分机还包括第二天线；

所述第一通信模块分别连接所述第二通信模块和所述第一天线；

所述第二通信模块与所述主机相连接；

所述第二天线连接所述无线数传模块。

5.根据权利要求4所述的道岔融雪设备监测装置，其特征在于，所述第一通信模块为无线转485通信模块；所述第二通信模块为485转322通信模块。

6.根据权利要求2所述的道岔融雪设备监测装置，其特征在于，所述电源变换电路为AC/DC电源变换电路。

7.根据权利要求2所述的道岔融雪设备监测装置，其特征在于，所述无线数传模块为无线扩频通信模块。

8.根据权利要求1至7任一项所述的道岔融雪设备监测装置，其特征在于，所述电流互感器为穿线式电流互感器。

9.根据权利要求1至7任一项所述的道岔融雪设备监测装置，其特征在于，所述主机为工业控制计算机。

10.一种道岔融雪设备监测系统，其特征在于，包括：室外道岔融雪设备和权利要求1至9任一项所述的道岔融雪设备监测装置；所述道岔融雪设备监测装置与所述室外道岔融雪设备相连接；

所述室外道岔融雪设备包括设于室外的相互串联的若干电气控制柜，以及设于各所述电气控制柜内的输出回路。

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