CN217521322U - 便携式轨道电路在线监测记录仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了便携式轨道电路在线监测记录仪，涉及记录仪技术领域，包括记录仪本体，记录仪本体硬件部分包括锂电池供电模块、传感器模块、信号放大模块、数据处理模块和蓝牙模块，记录仪本体软件部分包括手机端APP应用程序和PC端波形查看程序的开发；记录仪本体的端部设置有可旋转的把手，把手用于携带记录仪本体，记录仪本体的背面设置有对称的旋转锁紧组件，旋转锁紧组件包括支脚，旋转锁紧组件用于支脚旋转，并对记录仪本体进行支撑，旋转锁紧组件还用于对支脚进行收纳；这样设计的目的是实现了对轨道电路25Hz、50Hz及ZPW‑2000系列轨道的高频信号电压值、电流值在线测量功能，所有检测到的电压和电流值可以同时显示在仪器液晶屏上，清晰直观。

Description

便携式轨道电路在线监测记录仪

技术领域

本实用新型涉及记录仪技术领域，具体为便携式轨道电路在线监测记录仪。

背景技术

铁路轨道电路信号检测主流技术如下：轨道电路信号采集工具一般采用电流互感器、磁阻传感器、电压互感器等，前端硬件预处理电路包括滤波电路、信号放大电路、AD转换电路等，核心处理器可以选择ARM或者DSP，一般采用欠采样技术降低信号的采样频率，使用的信号处理算法包括Zoom-FFT算法、能量重心校正法、基于快速傅里叶变换(FFT)的频谱校正算法等算法。

现有的技术方案是使用电压探头、电流钳、天线等多种方式作为信号采集工具，实现对轨道电路信号的采集，采集的信号经滤波后传输给DSP进行分析、解码、显示,采用基于数字信号处理(DSP)的离散短时傅立叶变换(DSTFT)、数字滤波等关键技术，实现对轨道电路基本参数(电流、电压、频率)的测量、显示、数据的解码分析及参数异常报警等功能。

现有的另一个方案是采用基于磁阻效应的轨道移频电流检测方法和基于带通采样的FFT轨道移频信号解调算法实现轨道移频信号的检测。通过对铁轨外围磁场的分布位置和强度的仿真研究，结合HMC1001的工作特性，开发新式传感单元，在硬件选择上，采用高性能,低功耗,浮点运算DSP器件TMS320C6748，实现轨道移频信号解调算法。

现有的技术方案任然存在不足之处，首先无法实现长时间连续测量，而且信号检测周期较长，有时延；另外仪器测量的量程过小，不满足轨道电路检测人员日常工作需求，需要更换测量工具；除此没有波形查看软件，而且不能便于携带，另外需要手持，长时间下来，手部酸痛。

针对上述问题，本实用新型提供了便携式轨道电路在线监测记录仪。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供便携式轨道电路在线监测记录仪，实现了对轨道电路25Hz、50Hz及ZPW-2000系列轨道的高频信号电压值、电流值在线测量功能，所有检测到的电压和电流值可以同时显示在仪器液晶屏上，清晰直观，从而解决了背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：便携式轨道电路在线监测记录仪，包括记录仪本体，记录仪本体1硬件部分包括锂电池供电模块、传感器模块、信号放大模块、数据处理模块和蓝牙模块，记录仪本体软件部分包括手机端APP应用程序和PC端波形查看程序的开发；

记录仪本体的端部设置有可旋转的把手，把手用于携带记录仪本体，记录仪本体的背面设置有对称的旋转锁紧组件，旋转锁紧组件包括支脚，旋转锁紧组件用于支脚旋转，并对记录仪本体进行支撑，旋转锁紧组件还用于对支脚进行收纳。

进一步地，锂电池供电模块包括充放电管理芯片，充放电管理芯片选用的是ETA9870，传感器模块包括2个电压传感器(ZMPT101B)以及4个电流传感器(OPCT10AL和ZH-KCT50A)，电压传感器负责采集电压数据，电流传感器负责采集电流数据，信号放大模块包括放大芯片AD620A和模拟开关CD4053BM96，数据处理模块包括TMS320F28377DDSP数字信号处理芯片及外围电路，蓝牙模块用于实现仪器与手机数据传输。

进一步地，记录仪本体的软件部分包括手机端APP应用程序和PC端波形查看程序，手机端APP程序和记录仪本体1主机通过蓝牙连接，PC端波形查看程序通过读取TF卡上的各路信号数据，用于在PC端显示电压电流波形。

进一步地，把手固定连接在转轴的中部，转轴两端通过轴承转动连接在支架侧面中部，支架成型加工于记录仪本体的端部上。

进一步地，旋转锁紧组件还包括对称设置在记录仪本体背面的L型限位块b，L型限位块b的侧面中部开设有滑槽，L型限位块b的端面边缘处开设有限位孔，滑槽内表面滑动连接有滑杆，滑杆的一端固定连接在圆形板的侧面中部，圆形板与L型限位块b之间设置有弹簧，弹簧包覆在滑杆外表面上，记录仪本体背面还对称设置有限位板，限位板用于限制滑杆滑动，滑杆的另一端固定连接有弹性杆，弹簧始终处于压缩状态。

进一步地，弹性杆的端部固定连接有支脚，记录仪本体的背面还对称设置有L型限位块a，L型限位块a固定连接在记录仪本体的背面上。

进一步地，支脚的外表面成型加工有均匀分布的凸起。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型提供的便携式轨道电路在线监测记录仪，这样设计的目的是实现了对轨道电路25Hz、50Hz及ZPW-2000系列轨道的高频信号电压值、电流值在线测量功能，所有检测到的电压和电流值可以同时显示在仪器液晶屏上，清晰直观。以上检测数据涵盖了轨道电路的基本参数范围，方便现场检测人员对轨道电路信号进行检测和充分掌握轨道电路实际情况。仪器测量的交流电压量程：0-450V，测量精度：0.7％，交流电流量程：0-5A，测量精度：1％；采集线端子可安装在信号箱盒内的万科端子、5MM/6M螺杆端子上，且拆卸方便。测量仪整体尺寸为170.6mm-142.6mm-46.3mm,可以固定在轨道电路XB箱及扼流箱盒内，也可以随身携带，测量仪采用触摸式液晶屏作为用户操作接口，使用灵活方便，仪器内部独立锂电池供电，连续工作时间48小时以上。

2、本实用新型提供的便携式轨道电路在线监测记录仪，这样设计的目的是实现配有手机端APP应用程序与PC端应用程序，手机端程序通过蓝牙接收实时检测数据，并能实时查看电压电流波形。PC端应用程序用来查看现场带回来的波形数据，以便更加全面的分析故障原因。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型的正视图；

图3为本实用新型的后视图；

图4为图3中A处放大图；

图5为图3中B处放大图。

图中：1、记录仪本体；2、支架；3、转轴；4、把手；5、支脚；6、弹性杆；7、滑杆；8、L型限位块a；9、L型限位块b；10、限位孔；11、滑槽；12、限位板；13、圆形板；14、弹簧；15、凸起。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

为了解决记录仪DSP中如何实现AD转换与数字滤波技术问题，如图1-5所示，提供以下优选技术方案：

便携式轨道电路在线监测记录仪，包括记录仪本体1，记录仪本体1硬件部分包括锂电池供电模块、传感器模块、信号放大模块、数据处理模块和蓝牙模块；

记录仪本体1的端部设置有可旋转的把手4，把手4用于携带记录仪本体1，记录仪本体1的背面设置有对称的旋转锁紧组件，旋转锁紧组件包括支脚5，旋转锁紧组件用于支脚5旋转，并对记录仪本体1进行支撑，旋转锁紧组件还用于对支脚5进行收纳。

具体的，在使用时记录仪本体1连接轨道旁的信号箱内的机器。DSP程序完整流程：板卡上电后，DSP首先进行各项寄存器的初始化工作，然后接收从AD端口送入的模拟信号数据，进行模数转换，转换好的原始数据保存一份在TF卡内，DSP程序继续处理25Hz、50Hz和高频滤波计算，计算出电压和电流的有效值存入TF卡，同时在液晶显示屏上以不同颜色显示各项结果，程序另外可以通过液晶显示屏打开蓝牙通信通道和手机APP进行蓝牙通信，手机APP通过蓝牙连接上也可以实时显示DSP程序处理好的数据信息，数据系数修正的操作也是在手机APP上进行的。液晶显示屏除了实时查看测量数据外还可以对系统时钟进行校正。

这样设计的目的是实现了对轨道电路25Hz、50Hz及ZPW-2000系列轨道的高频信号电压值、电流值在线测量功能，所有检测到的电压和电流值可以同时显示在仪器液晶屏上，清晰直观。以上检测数据涵盖了轨道电路的基本参数范围，方便现场检测人员对轨道电路信号进行检测和充分掌握轨道电路实际情况。仪器测量的交流电压量程：0-450V，测量精度：0.7％，交流电流量程：0-5A，测量精度：1％；采集线端子可安装在信号箱盒内的万科端子、5MM/6M螺杆端子上，且拆卸方便。测量仪整体尺寸为170.6mm-142.6mm-46.3mm,可以固定在轨道电路XB箱及扼流箱盒内，也可以随身携带，测量仪采用触摸式液晶屏作为用户操作接口，使用灵活方便，仪器内部独立锂电池供电，连续工作时间48小时以上，同时实现配有手机端APP应用程序与PC端应用程序，手机端程序通过蓝牙接收实时检测数据，并能实时查看电压电流波形。PC端应用程序用来查看现场带回来的波形数据，以便更加全面的分析故障原因。

进一步的，如图1所示，提供以下优选技术方案：

锂电池供电模块包括充放电管理芯片，充放电管理芯片选用的是ETA9870，传感器模块包括2个电压传感器(ZMPT101B)以及4个电流传感器(OPCT10AL和ZH-KCT50A)，电压传感器负责采集电压数据，电流传感器负责采集电流数据，信号放大模块包括放大芯片AD620A和模拟开关CD4053BM96，数据处理模块包括TMS320F28377DDSP数字信号处理芯片及外围电路，蓝牙模块用于实现仪器与手机数据传输。

具体的，锂电池供电模块，充满电后可满足仪器连续工作48小时，信号放大模块：四路信号放大电路，可根据频段选择放大倍数，模拟开关CD4053BM96用于选择放大频段，TMS320F28377DDSP数字信号处理芯片及外围电路，主要作用是实现AD转换和数字滤波以及外围通信控制功能，鉴于IIR数字滤波器幅频特性精度较高的特性，这里选用二阶IIR巴特沃斯带通滤波器，硬件模块化处理，便于功能拓展和故障检测维修。

进一步的，如图1所示，提供以下优选技术方案：

记录仪本体的软件部分包括手机端APP应用程序和PC端波形查看程序，手机端APP程序和记录仪本体1主机通过蓝牙连接，PC端波形查看程序通过读取TF卡上的各路信号数据，用于在PC端显示电压电流波形。

具体的，手机端APP程序和记录仪主机通过蓝牙连接，将接收到的四路电压电流数据经过转换实时显示真实值，同时也可以以动态曲线的方式实时显示数据，另外数据参数校准功能也是在手机APP上实现。PC端波形查看程序主要是通过读取TF卡上的各路信号数据，在PC端显示电压电流波形，方便检测人员根据波形分析故障原因。波形查看软件开发工具是VisualStudio2017,是基于Winform开发环境的桌面应用程序，软件用到的图形绘制控件是Arction公司开发的LightningChart。本项目的重点是DSP中实现AD转换与数字滤波，AD转换利用DSP芯片自带的ADC模块，数字滤波的实现首先设计出符合应用要求的未经量化的IIR数字滤波器。然后将MATLAB设计出的IIR数字滤波器进一步分解和量化，从而获得可用DSP实现的滤波器系数。

进一步的，如图1和图2所示，提供以下优选技术方案：

把手4固定连接在转轴3的中部，转轴3两端通过轴承转动连接在支架2侧面中部，支架2成型加工于记录仪本体1的端部上，这样设计的目的是通过把手4方便对记录仪本体1进行携带。

进一步的，如图3和图4所示，提供以下优选技术方案：

旋转锁紧组件还包括对称设置在记录仪本体1背面的L型限位块b9，L型限位块b9的侧面中部开设有滑槽11，L型限位块b9的端面边缘处开设有限位孔10，滑槽11内表面滑动连接有滑杆7，滑杆7的一端固定连接在圆形板13的侧面中部，圆形板13与L型限位块b9之间设置有弹簧14，弹簧14包覆在滑杆7外表面上，记录仪本体1背面还对称设置有限位板12，限位板12用于限制滑杆7滑动，滑杆7的另一端固定连接有弹性杆6，弹簧14始终处于压缩状态。

具体的，按压两边的弹性杆6向中间靠拢，滑杆7向中间滑动，带动圆形板13向L型限位块b9的方向挤压弹簧14，然后使弹性杆6与限位孔10相嵌合，并松开手，在弹簧14的弹性力下，弹性杆6在限位孔10内的位置得到固定，此时弹性杆6对记录仪本体1起到支撑作用，不需要工作人员手持，避免长时间下来手部酸痛问题，节省人力。

进一步的，如图3所示，提供以下优选技术方案：

弹性杆6的端部固定连接有支脚5，记录仪本体1的背面还对称设置有L型限位块a8，L型限位块a8固定连接在记录仪本体1的背面上，按压两边的弹性杆6向中间靠拢，使弹性杆6从L型限位块a8的端部穿过，并松开，此时弹性杆6与L型限位块a8的内侧壁接触，这样方便对弹性杆6进行收纳。

进一步的，如图5所示，提供以下优选技术方案：

支脚5的外表面成型加工有均匀分布的凸起15，这样设计的目的是利用凸起15增大支脚5与地面之间的摩擦力，使记录仪本体1放置时相对更加稳定。

综上所述：在使用时记录仪本体1连接轨道旁的信号箱内的机器。DSP程序完整流程：板卡上电后，DSP首先进行各项寄存器的初始化工作，然后接收从AD端口送入的模拟信号数据，进行模数转换，转换好的原始数据保存一份在TF卡内，DSP程序继续处理25Hz、50Hz和高频滤波计算，计算出电压和电流的有效值存入TF卡，同时在液晶显示屏上以不同颜色显示各项结果，程序另外可以通过液晶显示屏打开蓝牙通信通道和手机APP进行蓝牙通信，手机APP通过蓝牙连接上也可以实时显示DSP程序处理好的数据信息，数据系数修正的操作也是在手机APP上进行的。液晶显示屏除了实时查看测量数据外还可以对系统时钟进行校正。这样设计的目的是实现了对轨道电路25Hz、50Hz及ZPW-2000系列轨道的高频信号电压值、电流值在线测量功能，所有检测到的电压和电流值可以同时显示在仪器液晶屏上，清晰直观。以上检测数据涵盖了轨道电路的基本参数范围，方便现场检测人员对轨道电路信号进行检测和充分掌握轨道电路实际情况。仪器测量的交流电压量程：0-450V，测量精度：0.7％，交流电流量程：0-5A，测量精度：1％；采集线端子可安装在信号箱盒内的万科端子、5MM/6M螺杆端子上，且拆卸方便。测量仪整体尺寸为170.6mm-142.6mm-46.3mm,可以固定在轨道电路XB箱及扼流箱盒内，也可以随身携带，测量仪采用触摸式液晶屏作为用户操作接口，使用灵活方便，仪器内部独立锂电池供电，连续工作时间48小时以上，同时实现配有手机端APP应用程序与PC端应用程序，手机端程序通过蓝牙接收实时检测数据，并能实时查看电压电流波形。PC端应用程序用来查看现场带回来的波形数据，以便更加全面的分析故障原因。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、方法、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、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.便携式轨道电路在线监测记录仪，包括记录仪本体(1)，其特征在于：所述记录仪本体(1)的硬件部分包括锂电池供电模块、传感器模块、信号放大模块、数据处理模块和蓝牙模块；

记录仪本体(1)的端部设置有可旋转的把手(4)，把手(4)用于携带记录仪本体(1)，记录仪本体(1)的背面设置有对称的旋转锁紧组件，旋转锁紧组件包括支脚(5)，旋转锁紧组件用于支脚(5)旋转，并对记录仪本体(1)进行支撑，旋转锁紧组件还用于对支脚(5)进行收纳。

2.根据权利要求1所述的便携式轨道电路在线监测记录仪，其特征在于：所述锂电池供电模块包括充放电管理芯片，充放电管理芯片选用的是ETA9870，传感器模块包括2个电压传感器ZMPT101B以及4个电流传感器OPCT10AL和ZH-KCT50A，电压传感器负责采集电压数据，电流传感器负责采集电流数据，信号放大模块包括放大芯片AD620A和模拟开关CD4053BM96，数据处理模块包括TMS320F28377DDSP数字信号处理芯片及外围电路，蓝牙模块用于实现仪器与手机数据传输。

3.根据权利要求1所述的便携式轨道电路在线监测记录仪，其特征在于：所述记录仪本体(1)的软件部分包括手机端APP应用程序和PC端波形查看程序，手机端APP程序和记录仪本体(1)主机通过蓝牙连接，PC端波形查看程序通过读取TF卡上的各路信号数据，用于在PC端显示电压电流波形。

4.根据权利要求1所述的便携式轨道电路在线监测记录仪，其特征在于：所述把手(4)固定连接在转轴(3)的中部，转轴(3)两端通过轴承转动连接在支架(2)侧面中部，支架(2)成型加工于记录仪本体(1)的端部上。

5.根据权利要求1所述的便携式轨道电路在线监测记录仪，其特征在于：所述旋转锁紧组件还包括对称设置在记录仪本体(1)背面的L型限位块b(9)，L型限位块b(9)的侧面中部开设有滑槽(11)，L型限位块b(9)的端面边缘处开设有限位孔(10)，滑槽(11)内表面滑动连接有滑杆(7)，滑杆(7)的一端固定连接在圆形板(13)的侧面中部，圆形板(13)与L型限位块b(9)之间设置有弹簧(14)，弹簧(14)包覆在滑杆(7)外表面上，记录仪本体(1)背面还对称设置有限位板(12)，限位板(12)用于限制滑杆(7)滑动，滑杆(7)的另一端固定连接有弹性杆(6)，弹簧(14)始终处于压缩状态。

6.根据权利要求5所述的便携式轨道电路在线监测记录仪，其特征在于：所述弹性杆(6)的端部固定连接有支脚(5)，记录仪本体(1)的背面还对称设置有L型限位块a(8)，L型限位块a(8)固定连接在记录仪本体(1)的背面上。

7.根据权利要求6所述的便携式轨道电路在线监测记录仪，其特征在于：所述支脚(5)的外表面成型加工有均匀分布的凸起(15)。

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