專利名稱：一種基于無(wú)線的弓網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣化鐵路監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于無(wú)線的弓網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電氣化鐵路停電、停運(yùn)事故中弓網(wǎng)事故占總事故的80%左右，保證受電弓在高速運(yùn)行時(shí)連續(xù)穩(wěn)定的受流，是眾多專家與學(xué)者研究的一大課題。消滅弓網(wǎng)事故被列為鐵道部的四大攻堅(jiān)戰(zhàn)之一，為改進(jìn)接觸網(wǎng)的維護(hù)工作，除增加零部件的使用壽命，提高設(shè)備管理水平外，需增加對(duì)弓網(wǎng)狀態(tài)的監(jiān)視及診斷技術(shù)。對(duì)弓網(wǎng)狀態(tài)和故障的檢測(cè)，以前都是由接觸網(wǎng)檢測(cè)車完成的，但檢測(cè)車每年只能安排3 4次運(yùn)行，不能滿足頻繁檢測(cè)的需要。早在80年代，國(guó)外已開始研究利用運(yùn)行電力機(jī)車對(duì)接觸網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)診斷，日本和德國(guó)對(duì)采用受電弓檢測(cè)弓網(wǎng)故障進(jìn)行了論證和實(shí)驗(yàn)，并取得了一些階段性試驗(yàn)結(jié)果。隨著客運(yùn)專線和城際高速鐵路的大量建成與投入運(yùn)營(yíng)，我國(guó)鐵路網(wǎng)日趨完善，交通運(yùn)輸能力顯著提高。高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)主要包括接觸網(wǎng)和牽引變電所兩部分。接觸網(wǎng)是與高速電氣化鐵路安全運(yùn)營(yíng)直接相關(guān)的架空設(shè)備，它的任務(wù)是保證對(duì)電力機(jī)車可靠地不間斷地提供電能。由于接觸網(wǎng)工作環(huán)境惡劣(鐵路沿線環(huán)境復(fù)雜且沿線架設(shè)無(wú)備用)， 使其成為整個(gè)牽引供電系統(tǒng)中最為薄弱的環(huán)節(jié)，它的性能直接決定了機(jī)車車輛受電弓的受流質(zhì)量，影響機(jī)車車輛的運(yùn)行及安全。因此，為了保證受電弓與接觸線良好接觸且可靠受流，不僅要嚴(yán)格要求接觸懸掛的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)，而且要不斷研究高速鐵路接觸網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，克服接觸懸掛在某些環(huán)節(jié)存在的問題，保證接觸懸掛處于良好的工作狀態(tài)。因此，弓網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)提高牽引供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，滿足高速電氣化鐵路工程運(yùn)營(yíng)和發(fā)展需要，實(shí)現(xiàn)高速電氣化鐵路現(xiàn)代化管理，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可靠的傳輸方案和監(jiān)測(cè)方法，具體是一種基于無(wú)線的弓網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下?！N基于無(wú)線的弓網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具體包括3G天線，信號(hào)采集部分，車載數(shù)據(jù)采集主機(jī)，地面服務(wù)器及地面客戶端。1.所述車載數(shù)據(jù)采集主機(jī)包括數(shù)據(jù)采集板、無(wú)線通信板、視頻編碼板、存儲(chǔ)板、 CPU板、背板和電源板，其中數(shù)據(jù)采集板，與加速度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)沖擊傳感器連接，通過背板與電源板相連接，對(duì)加速度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)沖擊傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析后發(fā)送到CPU板作進(jìn)一步處理；無(wú)線通信板，與3G天線相連，通過背板與CPU板及電源板相連，用于將傳感器采集的弓網(wǎng)數(shù)據(jù)、視頻圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到地面服務(wù)器，在有3G信號(hào)時(shí)，通過3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)沒有3G信號(hào)而有2G信號(hào)時(shí)，采用2G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了 2G和3G網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)與自動(dòng)切換；視頻編碼板，與攝像機(jī)相連，通過背板與電源板、無(wú)線通信板和CPU板相相連，無(wú)線通信板對(duì)攝像機(jī)采集的弓網(wǎng)圖像進(jìn)行編碼，并通過3G天線將弓網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到地面服務(wù)器；存儲(chǔ)板，包括兩塊SSD固態(tài)硬盤，通過背板與電源板及CPU板相連，用于存儲(chǔ)經(jīng)CPU 板處理后的弓網(wǎng)視頻錄像文件；CPU板，與顯示器相連，通過背板與電源板、存儲(chǔ)板和視頻編碼板相連，CPU板將從視頻編碼板采集的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮保存至存儲(chǔ)板的SSD固態(tài)硬盤里，同時(shí)解碼并在顯示器上顯示弓網(wǎng)實(shí)時(shí)圖像；背板，背板分別與數(shù)據(jù)采集板、視頻編碼板、CPU板、無(wú)線通信板、存儲(chǔ)板和電源板相連，為上述板卡之間的通信提供連接通道；電源板，通過背板與數(shù)據(jù)采集板、視頻編碼板、CPU板、無(wú)線通信板和存儲(chǔ)板相連接，為上述板卡提供工作電源；2.所述信號(hào)采集部分包括加速度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)沖擊傳感器和攝像機(jī)，分別與數(shù)據(jù)采集板連接；3.所述3G天線包含CDMA2000 IX和EVDO頻段，與無(wú)線通信板相連接；4.所述地面服務(wù)器，接收車載主機(jī)發(fā)送的弓網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，向請(qǐng)求數(shù)據(jù)的地面客戶端轉(zhuǎn)發(fā)這些數(shù)據(jù)，通過地面服務(wù)器配置車載客戶端號(hào)碼和地面客戶端號(hào)碼，并向地面客戶端轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；5.所述地面客戶端，向地面服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)，對(duì)弓網(wǎng)狀態(tài)和視頻數(shù)據(jù)等進(jìn)行處理；在上述無(wú)線傳輸過程中，通過軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)情況掉線自動(dòng)重連，當(dāng)同時(shí)有 2G和3G信號(hào)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，優(yōu)先選用3G信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。為節(jié)約使用成本，只有當(dāng)?shù)孛婵蛻舳讼蛞呀?jīng)在地面服務(wù)器成功注冊(cè)的車載數(shù)據(jù)主機(jī)請(qǐng)求弓網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，車載數(shù)據(jù)主機(jī)才向該地面服務(wù)器發(fā)送弓網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，無(wú)地面客戶端請(qǐng)求時(shí)，則不發(fā)送弓網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。為節(jié)約使用成本，只有在地面客戶端向已經(jīng)在地面服務(wù)器成功注冊(cè)的車載數(shù)據(jù)主機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，車載數(shù)據(jù)主機(jī)才向地面服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，無(wú)地面客戶端請(qǐng)求時(shí)，則不發(fā)送數(shù)據(jù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明彌補(bǔ)了傳統(tǒng)弓網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法傳輸大容量弓網(wǎng)狀態(tài)和視頻數(shù)據(jù)的不足，既可實(shí)現(xiàn)地面調(diào)度和管理中心對(duì)在途列車弓網(wǎng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)和記錄，又可實(shí)現(xiàn)弓網(wǎng)故障點(diǎn)的準(zhǔn)確查找和定位，從而為預(yù)防和診斷弓網(wǎng)事故提供了有力的技術(shù)支持。


圖1是本發(fā)明的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖中加速度傳感器1、壓力傳感器2、振動(dòng)沖擊傳感器3、攝像機(jī)4、車載數(shù)據(jù)采集主機(jī)5、數(shù)據(jù)采集板6、視頻編碼板7、CPU板8、無(wú)線通信板9、存儲(chǔ)板10、電源板11、背板12、 顯示器13、信號(hào)采集部分14、3G天線15。
圖2本發(fā)明的地面子系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖中地面服務(wù)器1、地面客戶端一 2、地面客戶端二 3、地面客戶端N4、3G網(wǎng)絡(luò)5、 Internet 網(wǎng)絡(luò) 6。圖3本發(fā)明的整體組成框圖。圖中車載數(shù)據(jù)采集單元1、車載數(shù)據(jù)采集主機(jī)2、地面子系統(tǒng)3。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)作進(jìn)一步說明。本發(fā)明系統(tǒng)如圖1、圖2和圖3所示。如圖1所示，車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括信號(hào)采集部分14，信號(hào)采集部分14包括加速度傳感器1、壓力傳感器2、振動(dòng)沖擊傳感器3等傳感器、攝像機(jī)4等組成的數(shù)據(jù)采集單元；車載數(shù)據(jù)采集主機(jī)5 ； 3G天線15 ；顯示器13。1.車載數(shù)據(jù)采集主機(jī)5包括數(shù)據(jù)采集板6、無(wú)線通信板9、視頻編碼板7、存儲(chǔ)板 10、CPU板8、背板12和電源板11，其中數(shù)據(jù)采集板6，與加速度傳感器1、壓力傳感器2、振動(dòng)沖擊傳感器3連接，通過背板 12與CPU板8、電源板11相連接，對(duì)加速度傳感器1、壓力傳感器2、振動(dòng)沖擊傳感器3采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析后發(fā)送到CPU板8作進(jìn)一步處理；無(wú)線通信板9，與3G天線15相連，通過背板12與CPU板8及電源板11相連，用于將傳感器采集的弓網(wǎng)數(shù)據(jù)、視頻圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到地面服務(wù)器，在有3G信號(hào)時(shí)，通過3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)沒有3G信號(hào)而有2G信號(hào)時(shí)，采用2G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了 2G和3G網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)與自動(dòng)切換；視頻編碼板7，與攝像機(jī)4相連，通過背板1 2與電源板11、無(wú)線通信板9和CPU 板8相連，無(wú)線通信板9對(duì)攝像機(jī)4采集的弓網(wǎng)圖像進(jìn)行編碼，并通過3G天線15將弓網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到地面服務(wù)器；存儲(chǔ)板10，包括兩塊SSD固態(tài)硬盤，通過背板12與電源板11及CPU板8相連，用于存儲(chǔ)經(jīng)CPU板處理后的弓網(wǎng)視頻錄像文件；CPU板8，與顯示器13相連，通過背板12與電源板11、存儲(chǔ)板10和視頻編碼板7 相連，CPU板8將從視頻編碼板7采集的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮保存至存儲(chǔ)板10的SSD固態(tài)硬盤里，同時(shí)解碼并在顯示器13上顯示弓網(wǎng)實(shí)時(shí)圖像；背板12，背板12分別與數(shù)據(jù)采集板6、視頻編碼板7、CPU板8、無(wú)線通信板9、存儲(chǔ)板10和電源板11相連，為上述板卡之間的通信提供連接通道；電源板11，通過背板12與數(shù)據(jù)采集板6、視頻編碼板7、CPU板8、無(wú)線通信板9和存儲(chǔ)板10相連接，為上述板卡提供工作電源；2.信號(hào)采集部分14包括加速度傳感器1、壓力傳感器2、振動(dòng)沖擊傳感器3和攝像機(jī)4，分別與數(shù)據(jù)采集板6連接；3. 3G天線15包含CDMA2000 IX和EVDO頻段，與無(wú)線通信板9相連接； 其中，所述的各種傳感器安裝于受電弓上，通過它們檢測(cè)弓網(wǎng)的各種狀態(tài)信息；攝像機(jī)4安裝于列車車頂，用于對(duì)弓網(wǎng)工作狀態(tài)進(jìn)行視頻監(jiān)測(cè)。各種傳感器與數(shù)據(jù)采集板6 相連接，攝像機(jī)4與視頻編碼板7相連接。
地面子系統(tǒng)如圖2所示，包括了地面服務(wù)器1、地面客戶端二 2、地面客戶端三3、地面客戶端N4、3G網(wǎng)絡(luò)5和Internet網(wǎng)絡(luò)6。其中，所述的地面服務(wù)器1，通過3G網(wǎng)絡(luò)5接收車載主機(jī)系統(tǒng)發(fā)送的各種數(shù)據(jù)，并將弓網(wǎng)數(shù)據(jù)通過hternet網(wǎng)絡(luò)6轉(zhuǎn)發(fā)到成功連接到服務(wù)器的地面客戶端一 2、地面客戶端二 3、地面客戶端N4等。其中，所述的地面客戶端一 2、地面客戶端二 3、地面客戶端N4等，與地面服務(wù)器1 通過hternet網(wǎng)絡(luò)6相連接，接收地面服務(wù)器1發(fā)送的各種數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的地面客戶端軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)分析和處理。圖3所示為本發(fā)明系統(tǒng)的總體框圖，數(shù)據(jù)從車載數(shù)據(jù)采集單元1傳輸至車載數(shù)據(jù)采集主機(jī)2，然后通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到地面子系統(tǒng)3。
權(quán)利要求
1. 一種基于無(wú)線的弓網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)具體包括3G天線、信號(hào)采集部分、車載數(shù)據(jù)采集主機(jī)、地面服務(wù)器及地面客戶端；1)所述車載數(shù)據(jù)采集主機(jī)包括數(shù)據(jù)采集板、無(wú)線通信板、視頻編碼板、存儲(chǔ)板、CPU 板、背板和電源板，其中數(shù)據(jù)采集板，與加速度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)沖擊傳感器連接，通過背板與電源板相連接，對(duì)加速度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)沖擊傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析后發(fā)送到 CPU板作進(jìn)一步處理；無(wú)線通信板，與3G天線相連，通過背板與CPU板及電源板相連，用于將傳感器采集的弓網(wǎng)數(shù)據(jù)、視頻圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到地面服務(wù)器，在有3G信號(hào)時(shí)，通過3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)沒有 3G信號(hào)而有2G信號(hào)時(shí)，采用2G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了 2G和3G網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)與自動(dòng)切換；視頻編碼板，與攝像機(jī)相連，通過背板與電源板、無(wú)線通信板和CPU板相相連，無(wú)線通信板對(duì)攝像機(jī)采集的弓網(wǎng)圖像進(jìn)行編碼，并通過3G天線將弓網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到地面服務(wù)器；存儲(chǔ)板，包括兩塊SSD固態(tài)硬盤，通過背板與電源板及CPU板相連，用于存儲(chǔ)經(jīng)CPU板處理后的弓網(wǎng)視頻錄像文件；CPU板，與顯示器相連，通過背板與電源板、存儲(chǔ)板和視頻編碼板相連，CPU板將從視頻編碼板采集的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮保存至存儲(chǔ)板的SSD固態(tài)硬盤里，同時(shí)解碼并在顯示器上顯示弓網(wǎng)實(shí)時(shí)圖像；背板，背板分別與數(shù)據(jù)采集板、視頻編碼板、CPU板、無(wú)線通信板、存儲(chǔ)板和電源板相連， 為上述板卡之間的通信提供連接通道；電源板，通過背板與數(shù)據(jù)采集板、視頻編碼板、CPU板、無(wú)線通信板和存儲(chǔ)板相連接，為上述板卡提供工作電源；2)所述信號(hào)采集部分包括加速度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)沖擊傳感器和攝像機(jī)，分別與數(shù)據(jù)采集板連接；3)所述3G天線包含CDMA2000IX和EVDO頻段，與無(wú)線通信板相連接；4)所述地面服務(wù)器，接收車載主機(jī)發(fā)送的弓網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，向請(qǐng)求數(shù)據(jù)的地面客戶端轉(zhuǎn)發(fā)這些數(shù)據(jù)，通過地面服務(wù)器配置車載客戶端號(hào)碼和地面客戶端號(hào)碼，并向地面客戶端轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；5)所述地面客戶端，向地面服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)，對(duì)弓網(wǎng)狀態(tài)和視頻數(shù)據(jù)等進(jìn)行處理；在上述無(wú)線傳輸過程中，通過軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)情況掉線自動(dòng)重連，當(dāng)同時(shí)有2G和3G信號(hào)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，優(yōu)先選用3G信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。為節(jié)約使用成本，只有當(dāng)?shù)孛婵蛻舳讼蛞呀?jīng)在地面服務(wù)器成功注冊(cè)的車載數(shù)據(jù)主機(jī)請(qǐng)求弓網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，車載數(shù)據(jù)主機(jī)才向該地面服務(wù)器發(fā)送弓網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，無(wú)地面客戶端請(qǐng)求時(shí)，則不發(fā)送弓網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于無(wú)線的弓網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括安裝在受電弓上的傳感器和安裝在列車車頂?shù)臄z像機(jī)所采集的弓網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至列車車載數(shù)據(jù)采集主機(jī)，經(jīng)過車載數(shù)據(jù)采集主機(jī)進(jìn)行初步數(shù)據(jù)處理的弓網(wǎng)狀態(tài)信息，再通過無(wú)線通信模塊發(fā)送到地面服務(wù)器，地面服務(wù)器通過地面Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至地面客戶端計(jì)算機(jī)，地面客戶端計(jì)算機(jī)接收該弓網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)并作進(jìn)一步處理和顯示，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)在途列車弓網(wǎng)的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)。本發(fā)明彌補(bǔ)了傳統(tǒng)弓網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法傳輸大容量弓網(wǎng)狀態(tài)和視頻數(shù)據(jù)的不足，既可實(shí)現(xiàn)地面調(diào)度和管理中心對(duì)在途列車弓網(wǎng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)和記錄，又可實(shí)現(xiàn)弓網(wǎng)故障點(diǎn)的準(zhǔn)確查找和定位。
文檔編號(hào)G08C17/02GK102255956SQ20111017197
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者劉旗揚(yáng), 張偉, 彭威, 苗劍, 賀德強(qiáng), 雷昊 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)