CN216668563U - 一种波导管形变监测装置及形变监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种波导管形变监测装置及形变监测系统，所述波导管形变监测装置，包括：固定支架、滑动支架、压力传感器和弹簧；固定支架和滑动支架在不影响波导管正常通信的情况下，分别与波导管的两端固定连接；滑动支架可沿波导管的中心轴的方向滑动；弹簧的两端分别固接于滑动支架和压力传感器的检测端；压力传感器被固定设置；弹簧的形变方向与滑动支架的滑动方向相平行。本实用新型提供的波导管形变监测装置及形变监测系统，利用压力传感器，通过弹簧连接压力传感器和波导管滑动支架，利用滑动支架滑行距离拉动弹簧对压力传感器施加压力，根据测量值测算滑行距离，进而实现对波导管的实时检测，由于采用的是机械结构，故抗干扰能力强。

Description

一种波导管形变监测装置及形变监测系统

技术领域

本实用新型涉及智能检测技术领域，尤其涉及一种波导管形变监测装置及形变监测系统。

背景技术

随着地铁技术的发展，基于通信的列车运行控制系统(Communication BasedTrain Control，CBTC)的广泛应用，波导管已经成为地铁信号中不可或缺的组件。波导管是一种进行车-地双向数据传输的媒介，抗干扰能力强，传输损耗小，但波导管会随着温度变化发生一定程度的膨胀和收缩，一旦温度变化过于剧烈，波导管膨胀过剩，就会发生形变，减低了可接收的信号功率，从而影响通信安全，且波导管发生结构变形也会威胁行车安全。

尽管波导管这一装置对于行车安全至关重要，但是当前并未对波导管采取有效的监控手段，其主要的维护手段是靠人工巡检，并不能进行实时监控，往往有预警不及时的情况发生。

另外，伴随着近些年物联网技术发展迅猛，也为轨道交通智能化运维提供了新的技术方案，对于波导管的监测也可利用物联网技术实现实时监控预警。当前，利用物联网技术对波导管监控，常用检测手段有如下两种：

一种是利用视频图像处理技术，通过摄像头采集波导管的管体图像，进而分析管体拉伸或者弯曲程度，从而完成监控并预警。此种方式技术难度较大，同时功耗较高，易受天气因素影响，因此难以实际使用。

另一种是利用传感器测距技术，采用超声波测距或者红外测距技术，实时检测固定波导管的滑动支架的滑动距离，进而实现实时监控任务。此种方式因功耗低且超声波对天气要求较低，故优势较大，但由于波导管的变形主要由温度变化引起，变化相对较慢且滑行长度不明显，因此超声波厘米级别测距精度对于此种方式的限制较大。

综合上述现有技术在进行波导管形变监测时存在的优缺点，亟需提供一种新的监测装置，以满足不同作业环境、不同作业精度的需求。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种波导管形变监测装置及形变监测系统。

本实用新型提供一种波导管形变监测装置，包括：固定支架、滑动支架、压力传感器和弹簧；所述固定支架和所述滑动支架在不影响波导管正常通信的情况下，分别与所述波导管的两端固定连接；所述滑动支架可沿所述波导管的中心轴的方向滑动；所述弹簧的两端分别固接于所述滑动支架和所述压力传感器的检测端；所述压力传感器被固定设置；所述弹簧的形变方向与所述滑动支架的滑动方向相平行。

本实用新型提供一种波导管形变监测装置，还包括：微控制单元；所述微控制单元与所述压力传感器通信连接，用于读取所述压力传感器上传的压力值，并根据所述压力值输出所述波导管的伸缩长度值。

本实用新型提供一种波导管形变监测装置，还包括：温度传感器；所述温度传感器的测温探头靠近所述波导管的外壁；所述温度传感器与所述微控制单元通信连接，用于响应于所述微控制单元的测温驱动信号，测量所述波导管的环境温度值，并将所述环境温度值上传至所述微控制单元。

本实用新型提供一种波导管形变监测装置，所述微控制单元，还用于根据所述环境温度值，控制读取所述压力传感器上传的压力值的读取频率。

本实用新型提供一种波导管形变监测装置，所述弹簧与所述波导管均位于所述滑动支架的同侧。

本实用新型提供一种波导管形变监测装置，所述弹簧与所述波导管分别位于所述滑动支架的两侧。

本实用新型还提供一种波导管形变监测系统，包括：上述实施例中任一所述的波导管形变监测装置和无线通信模组；所述无线通信模组用于将微控制单元所采集的数据上传至云端服务器；所述微控制单元所采集的数据，包括所述波导管的伸缩长度值、所述波导管的环境温度值和/或读取频率。

本实用新型提供一种波导管形变监测系统，还包括：显示装置；所述显示装置用于从所述云端服务器下载所述微控制单元所采集的数据，以展示于前端网页中。

本实用新型提供一种波导管形变监测系统，还包括预警单元；在所述伸缩长度值大于预设长度值的情况下，由所述预警单元进行预警提示。

本实用新型提供一种波导管形变监测系统，所述无线通信模组为窄带通信模组。

本实用新型提供的波导管形变监测装置及形变监测系统，利用压力传感器，通过弹簧连接压力传感器和波导管滑动支架，利用滑动支架滑行距离拉动弹簧对压力传感器施加压力，根据测量值测算滑行距离，进而实现对波导管的实时检测，由于采用的是机械结构，故抗干扰能力强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本实用新型提供的波导管形变监测装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的波导管形变监测系统的结构示意图。

其中，附图标记为：

1：固定支架； 2：滑动支架； 3：压力传感器；

4：弹簧； 5：波导管； 6：微控制单元；

7：温度传感器； 8：无线通信模组； 9：云端服务器；

10：电源。

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，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本实用新型实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合图1-图2描述本实用新型实施例所提供的波导管形变监测装置和形变监测系统。

图1是本实用新型提供的波导管形变监测装置的结构示意图，如图1所示，包括但不限于以下结构：固定支架1、滑动支架2、压力传感器3和弹簧4；其中，固定支架1和滑动支架2在不影响波导管5正常通信的情况下，分别与波导管5的两端固定连接；滑动支架2可沿波导管5的中心轴的方向滑动；弹簧4的两端分别固接于滑动支架2和压力传感器3的检测端；压力传感器3被固定设置；弹簧4的形变方向与滑动支架2的滑动方向相平行。

由于波导管5是一种空心的金属管，或者内壁镀有金属的管状结构，故会受热胀冷缩的影响，故在本实用新型所提供的波导管形变监测装置中，通过采用滑动轨道支架对其进行固定，也就是将波导管5的一端安装在固定支架1上，另外一端安装在滑动支架2上，这样便可以给波导管缩短和伸长提供伸缩空间。

其中，波导管5与固定支架1以及波导管5与滑动支架2之间的固定连接的方式可以采用卡扣连接。需要说明的是，本实用新型虽然不对将波导管5固定于固定支架1与滑动支架2的方式作出具体的限定，但需保证波导管5被固定后，不会因外力造成其形变，从而影响其正常通信。

由于滑动支架2相对于固定支架1的滑动长度有限，当外界的环境温度过高时，波导管5因膨胀伸长或者因遇冷收缩的距离会超过固定支架1与滑动支架2所在的支架所允许的额定滑动距离，进而造成波导管的管体变形甚至弯曲，影响通信安全，或者威胁列车行进安全。因此，需要通过检测固定支架1和滑动支架2之间的距离变化，以获取波导管的伸缩长度值，从而实现波导管的形变监测。

具体地，如图1所示，设固定支架1和滑动支架2所在的支架的总长度为L1，波导管5的长度为L2，波导管5的伸缩长度值记为ΔL，则波导管5可允许的额定滑动距离为L1-L2。因此，通过监测L2的长度变化ΔL，即可以实现对于波导管5的形变监测。

一般来说，当L2+ΔL的值小于L1的情况下，可以认为波导管5是正常的；否则，说明波导管5的形变已经超出了支架所允许的额定滑动距离，会造成波导管5的管体变形甚至弯曲。

在进行距离检测时，本实用新型采用的是压力传感器3，如图1所示，将压力传感器3的检测端通过弹簧4与滑动支架2相连接，同时将压力传感器3固定在地面或者固定支架1上，或者固定在固定支架1和滑动支架2所在的支架上。

当波导管5受热拉伸时，其长度的变化会推动滑动支架2向外滑动，而滑动支架2会带动弹簧4向外延伸。此时，固定于压力传感器3的检测端的弹簧4的一端，对于压力传感器3施加的压力值N会相应变化，且伸缩长度值ΔL越大，N越大。

此时，利用N于ΔL之间存在一定的线性关系，或者利用技术标定的方法，将不同ΔL以及对应的N进行记录，以利用查表方式均可精确的量化出当前时刻与压力传感器3的压力值N所对应的ΔL。

需要说明的是，在本实用新型所提供的波导管形变监测装置中，弹簧4的形变方向与滑动支架2的滑动方向是相平行，具体有几种情况：

其一是，如图1所示，弹簧4与波导管5均位于滑动支架2的同侧。

其二是，弹簧4与波导管5分别位于滑动支架2的两侧。

在弹簧4与波导管5均位于滑动支架2的同侧的情况下，波导管5的伸长会带动弹簧4的伸长，施加在压力传感器3上的力是拉力；波导管5的收缩会使得滑动支架2压缩弹簧4，施加在压力传感器3上的力是压力。

在弹簧4与波导管5分别位于滑动支架2的两侧的情况下，波导管5的伸长会滑动支架2压缩弹簧4，施加在压力传感器3上的力是压力；波导管5的收缩带动弹簧4的伸长，施加在压力传感器3上的力是拉力。

本实用新型提供的波导管形变监测装置，利用压力传感器，通过弹簧连接压力传感器和波导管滑动支架，利用滑动支架滑行距离拉动弹簧对压力传感器施加压力，根据测量值测算滑行距离，进而实现对波导管的实时检测，由于采用的是机械结构，故抗干扰能力强。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，本实用新型提供的波导管形变监测装置，还可以包括：微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)6；MCU与压力传感器3通信连接，用于读取压力传感器3上传的压力值N，并根据压力值N输出波导管5的伸缩长度值ΔL。

具体地，可以利用技术标定的方法，将不同伸缩长度值ΔL以及对应的压力值N进行记录，以构建列表，并将这一列表存储至MCU，在实际监测的过程中，可以利用查表方式，精确的量化出当前时刻与压力传感器3的压力值N所对应的伸缩长度值ΔL。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，本实用新型提供的波导管形变监测装置，还可以包括：温度传感器7；温度传感器7的测温探头靠近波导管5的外壁，即温度传感器7的测温探头设置于波导管5的外侧附近；温度传感器7与MCU通信连接，用于响应于MCU的测温驱动信号，测量波导管5的环境温度值，并将环境温度值上传至MCU。

进一步地，MCU还用于根据上述环境温度值，控制读取压力传感器上传3的压力值N的读取频率。

由于波导管5的伸缩是根据温度而变化的，故可以通过监测导管的环境温度值的变化来触发监测的执行。由于温度变化是一个缓变量，故并不需要实时的进行检测，通过MCU内部的定时器，按预设的频率读取温度传感器的数值来获取当前的环境温度值(如每2小时读取一次)，可以内部设定当温度超过某一预设温度值(如30℃)，则加快压力传感器对于伸缩长度值ΔL的检测频率，这样既保证了监测的实时性，又降低了整个装置的功耗。

本实用新型提供的波导管形变监测装置，通过增设温度传感器，辅助以温度测量，根据当前环境温度值的变化，以调整压力值的采集频率，实现了节能的效果。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，本实用新型还提供一种波导管形变监测系统，主要包括但不限于上述实施例中所述的任一种波导管形变监测装置，以及无线通信模组8；其中，无线通信模组8主要用于将MCU所采集的数据上传至云端服务器9。MCU所采集的数据，主要包括：波导管5的伸缩长度值、波导管5的环境温度值和/或读取频率。

作为一种可选的实施例，无线通信模组9为窄带通信(Narrow Band，NB)模组。

本实用新型提供的波导管形变监测系统，能充分的利用当前成熟的NB广域网，将MCU所采集的数据传入云端服务器9，以实现数据的集中管理，可实现对多个波导管形变监测装置的实时监控及预警。

作为一种可选的实施例，波导管形变监测系统，还可以包括：显示装置；显示装置用于从云端服务器9下载MCU所采集的数据，以展示于前端网页中。

另外，波导管形变监测系统，还可以包括预警单元；在伸缩长度值大于预设长度值的情况下，由预警单元进行预警提示。

具体地，MCU所采集的最终的数据会通过NB模组，将数据按照固定数据协议上送到云端服务器9。云端服务器9会按照自定义的数据格式，解析出当前的环境温度值和波导管的伸缩长度值，并进行自动分析预警，同时也可以采用曲线的形式，将所有内容显示在前端网页中。

进一步地，云端服务器9由于附带数据保存功能，可存储一个月甚至更长时间的历史信息，以支持进行后续数据查询和分析。

可选地，在对一个波导管，安装一个波导管形变监测装置，就可以利用波导管形变监测系统，实现波导管的集中化监测，大大节省人力工作，降低因排查不及时造成的安全风险。

另外，本实用新型提供的波导管形变监测系统，还包括电源10，电源10的供电方式可以采用电池供电，也可以采用太阳能供电或者其它方式，对此本实施例不作具体的限定。

本实用新型提供的波导管形变监测系统，能够实现基于NB无线网络和传感器技术，依托超低功耗手段，实现根据轨道铁路现场温度变化，及时检测波导管的伸缩情况并上报云端服务器，以进行集中显示、预警，可以有效地防止波导管过度拉伸变形，从而导致列车运行碰撞或波导管损坏之类事故的发生。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种波导管形变监测装置，其特征在于，包括：固定支架、滑动支架、压力传感器和弹簧；

所述固定支架和所述滑动支架在不影响波导管正常通信的情况下，分别与所述波导管的两端固定连接；所述滑动支架可沿所述波导管的中心轴的方向滑动；

所述弹簧的两端分别固接于所述滑动支架和所述压力传感器的检测端；所述压力传感器被固定设置；所述弹簧的形变方向与所述滑动支架的滑动方向相平行。

2.根据权利要求1所述的波导管形变监测装置，其特征在于，还包括：微控制单元；所述微控制单元与所述压力传感器通信连接，用于读取所述压力传感器上传的压力值，并根据所述压力值输出所述波导管的伸缩长度值。

3.根据权利要求2所述的波导管形变监测装置，其特征在于，还包括：温度传感器；所述温度传感器的测温探头靠近所述波导管的外壁；

所述温度传感器与所述微控制单元通信连接，用于响应于所述微控制单元的测温驱动信号，测量所述波导管的环境温度值，并将所述环境温度值上传至所述微控制单元。

4.根据权利要求3所述的波导管形变监测装置，其特征在于，所述微控制单元，还用于根据所述环境温度值，控制读取所述压力传感器上传的压力值的读取频率。

5.根据权利要求1所述的波导管形变监测装置，其特征在于，所述弹簧与所述波导管均位于所述滑动支架的同侧。

6.根据权利要求1所述的波导管形变监测装置，其特征在于，所述弹簧与所述波导管分别位于所述滑动支架的两侧。

7.一种波导管形变监测系统，其特征在于，包括：如权利要求1-6任一所述的波导管形变监测装置和无线通信模组；

所述无线通信模组用于将微控制单元所采集的数据上传至云端服务器；

所述微控制单元所采集的数据，包括所述波导管的伸缩长度值、所述波导管的环境温度值和/或读取频率。

8.根据权利要求7所述的波导管形变监测系统，其特征在于，还包括：显示装置；

所述显示装置用于从所述云端服务器下载所述微控制单元所采集的数据，以展示于前端网页中。

9.根据权利要求8所述的波导管形变监测系统，其特征在于，还包括预警单元；

在所述伸缩长度值大于预设长度值的情况下，由所述预警单元进行预警提示。

10.根据权利要求7所述的波导管形变监测系统，其特征在于，所述无线通信模组为窄带通信模组。

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