CN102255956A - 一种基于无线的弓网状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线的弓网状态监测系统，该系统包括：安装在受电弓上的传感器和安装在列车车顶的摄像机所采集的弓网状态数据统一传输至列车车载数据采集主机，经过车载数据采集主机进行初步数据处理的弓网状态信息，再通过无线通信模块发送到地面服务器，地面服务器通过地面Internet网络发送至地面客户端计算机，地面客户端计算机接收该弓网状态数据并作进一步处理和显示，从而可实现对在途列车弓网的远程状态监测。本发明弥补了传统弓网状态监测系统无法传输大容量弓网状态和视频数据的不足，既可实现地面调度和管理中心对在途列车弓网状态的动态检测和记录，又可实现弓网故障点的准确查找和定位。

Description

一种基于无线的弓网状态监测系统

技术领域

本发明涉及电气化铁路监测技术领域，具体是一种基于无线的弓网状态监测系统。

背景技术

据有关资料统计，我国电气化铁路停电、停运事故中弓网事故占总事故的80％左右，保证受电弓在高速运行时连续稳定的受流，是众多专家与学者研究的一大课题。

消灭弓网事故被列为铁道部的四大攻坚战之一，为改进接触网的维护工作，除增加零部件的使用寿命，提高设备管理水平外，需增加对弓网状态的监视及诊断技术。对弓网状态和故障的检测，以前都是由接触网检测车完成的，但检测车每年只能安排3～4次运行，不能满足频繁检测的需要。早在80年代，国外已开始研究利用运行电力机车对接触网设备进行技术诊断，日本和德国对采用受电弓检测弓网故障进行了论证和实验，并取得了一些阶段性试验结果。

随着客运专线和城际高速铁路的大量建成与投入运营，我国铁路网日趋完善，交通运输能力显著提高。高速铁路的牵引供电系统主要包括接触网和牵引变电所两部分。接触网是与高速电气化铁路安全运营直接相关的架空设备，它的任务是保证对电力机车可靠地不间断地提供电能。由于接触网工作环境恶劣(铁路沿线环境复杂且沿线架设无备用)，使其成为整个牵引供电系统中最为薄弱的环节，它的性能直接决定了机车车辆受电弓的受流质量，影响机车车辆的运行及安全。因此，为了保证受电弓与接触线良好接触且可靠受流，不仅要严格要求接触悬挂的设计、施工及运营，而且要不断研究高速铁路接触网检测技术，以便及时发现隐患，克服接触悬挂在某些环节存在的问题，保证接触悬挂处于良好的工作状态。因此，弓网状态监测系统对提高牵引供电系统的安全性和可靠性，满足高速电气化铁路工程运营和发展需要，实现高速电气化铁路现代化管理，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术的缺点，提供一种可靠的传输方案和监测方法，具体是一种基于无线的弓网状态监测系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下。

一种基于无线的弓网状态监测系统，该系统具体包括：3G天线，信号采集部分，车载数据采集主机，地面服务器及地面客户端。

1.所述车载数据采集主机包括：数据采集板、无线通信板、视频编码板、存储板、CPU板、背板和电源板，其中：

数据采集板，与加速度传感器、压力传感器、振动冲击传感器连接，通过背板与电源板相连接，对加速度传感器、压力传感器、振动冲击传感器采集的数据进行初步分析后发送到CPU板作进一步处理；

无线通信板，与3G天线相连，通过背板与CPU板及电源板相连，用于将传感器采集的弓网数据、视频图像数据发送到地面服务器，在有3G信号时，通过3G网络发送数据；当没有3G信号而有2G信号时，采用2G网络发送数据，实现了2G和3G网络的自适应与自动切换；

视频编码板，与摄像机相连，通过背板与电源板、无线通信板和CPU板相相连，无线通信板对摄像机采集的弓网图像进行编码，并通过3G天线将弓网视频数据发送到地面服务器；

存储板，包括两块SSD固态硬盘，通过背板与电源板及CPU板相连，用于存储经CPU板处理后的弓网视频录像文件；

CPU板，与显示器相连，通过背板与电源板、存储板和视频编码板相连，CPU板将从视频编码板采集的视频数据进行压缩保存至存储板的SSD固态硬盘里，同时解码并在显示器上显示弓网实时图像；

背板，背板分别与数据采集板、视频编码板、CPU板、无线通信板、存储板和电源板相连，为上述板卡之间的通信提供连接通道；

电源板，通过背板与数据采集板、视频编码板、CPU板、无线通信板和存储板相连接，为上述板卡提供工作电源；

2.所述信号采集部分包括：加速度传感器、压力传感器、振动冲击传感器和摄像机，分别与数据采集板连接；

3.所述3G天线包含CDMA2000 1X和EVDO频段，与无线通信板相连接；

4.所述地面服务器，接收车载主机发送的弓网状态数据，向请求数据的地面客户端转发这些数据，通过地面服务器配置车载客户端号码和地面客户端号码，并向地面客户端转发数据；

5.所述地面客户端，向地面服务器请求数据，对弓网状态和视频数据等进行处理；

在上述无线传输过程中，通过软件实现无网络信号情况掉线自动重连，当同时有2G和3G信号网络时，优先选用3G信号网络。为节约使用成本，只有当地面客户端向已经在地面服务器成功注册的车载数据主机请求弓网状态数据时，车载数据主机才向该地面服务器发送弓网状态数据，无地面客户端请求时，则不发送弓网状态数据。为节约使用成本，只有在地面客户端向已经在地面服务器成功注册的车载数据主机请求数据时，车载数据主机才向地面服务器发送数据，无地面客户端请求时，则不发送数据。

本发明的优点在于：本发明弥补了传统弓网状态监测系统无法传输大容量弓网状态和视频数据的不足，既可实现地面调度和管理中心对在途列车弓网状态的动态检测和记录，又可实现弓网故障点的准确查找和定位，从而为预防和诊断弓网事故提供了有力的技术支持。

附图说明

图1是本发明的车载数据采集系统组成结构示意图。

图中：加速度传感器1、压力传感器2、振动冲击传感器3、摄像机4、车载数据采集主机5、数据采集板6、视频编码板7、CPU板8、无线通信板9、存储板10、电源板11、背板12、显示器13、信号采集部分14、3G天线15。

图2本发明的地面子系统组成结构示意图。

图中：地面服务器1、地面客户端一2、地面客户端二3、地面客户端N4、3G网络5、Internet网络6。

图3本发明的整体组成框图。

图中：车载数据采集单元1、车载数据采集主机2、地面子系统3。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的系统作进一步说明。

本发明系统如图1、图2和图3所示。

如图1所示，车载数据采集系统包括：信号采集部分14，信号采集部分14包括加速度传感器1、压力传感器2、振动冲击传感器3等传感器、摄像机4等组成的数据采集单元；车载数据采集主机5；3G天线15；显示器13。

1.车载数据采集主机5包括：数据采集板6、无线通信板9、视频编码板7、存储板10、CPU板8、背板12和电源板11，其中：

数据采集板6，与加速度传感器1、压力传感器2、振动冲击传感器3连接，通过背板12与CPU板8、电源板11相连接，对加速度传感器1、压力传感器2、振动冲击传感器3采集的数据进行初步分析后发送到CPU板8作进一步处理；

无线通信板9，与3G天线15相连，通过背板12与CPU板8及电源板11相连，用于将传感器采集的弓网数据、视频图像数据发送到地面服务器，在有3G信号时，通过3G网络发送数据；当没有3G信号而有2G信号时，采用2G网络发送数据，实现了2G和3G网络的自适应与自动切换；

视频编码板7，与摄像机4相连，通过背板1 2与电源板11、无线通信板9和CPU板8相连，无线通信板9对摄像机4采集的弓网图像进行编码，并通过3G天线15将弓网视频数据发送到地面服务器；

存储板10，包括两块SSD固态硬盘，通过背板12与电源板11及CPU板8相连，用于存储经CPU板处理后的弓网视频录像文件；

CPU板8，与显示器13相连，通过背板12与电源板11、存储板10和视频编码板7相连，CPU板8将从视频编码板7采集的视频数据进行压缩保存至存储板10的SSD固态硬盘里，同时解码并在显示器13上显示弓网实时图像；

背板12，背板12分别与数据采集板6、视频编码板7、CPU板8、无线通信板9、存储板10和电源板11相连，为上述板卡之间的通信提供连接通道；

电源板11，通过背板12与数据采集板6、视频编码板7、CPU板8、无线通信板9和存储板10相连接，为上述板卡提供工作电源；

2.信号采集部分14包括：加速度传感器1、压力传感器2、振动冲击传感器3和摄像机4，分别与数据采集板6连接；

3.3G天线15包含CDMA2000 1X和EVDO频段，与无线通信板9相连接；

其中，所述的各种传感器安装于受电弓上，通过它们检测弓网的各种状态信息；摄像机4安装于列车车顶，用于对弓网工作状态进行视频监测。各种传感器与数据采集板6相连接，摄像机4与视频编码板7相连接。

地面子系统如图2所示，包括了地面服务器1、地面客户端二2、地面客户端三3、地面客户端N4、3G网络5和Internet网络6。

其中，所述的地面服务器1，通过3G网络5接收车载主机系统发送的各种数据，并将弓网数据通过Internet网络6转发到成功连接到服务器的地面客户端一2、地面客户端二3、地面客户端N4等。

其中，所述的地面客户端一2、地面客户端二3、地面客户端N4等，与地面服务器1通过Internet网络6相连接，接收地面服务器1发送的各种数据，通过相应的地面客户端软件对数据进行状态分析和处理。

图3所示为本发明系统的总体框图，数据从车载数据采集单元1传输至车载数据采集主机2，然后通过无线网络转发到地面子系统3。

Claims (1)

1.一种基于无线的弓网状态监测系统，其特征在于，该系统具体包括：3G天线、信号采集部分、车载数据采集主机、地面服务器及地面客户端；

1)所述车载数据采集主机包括：数据采集板、无线通信板、视频编码板、存储板、CPU板、背板和电源板，其中：

数据采集板，与加速度传感器、压力传感器、振动冲击传感器连接，通过背板与电源板相连接，对加速度传感器、压力传感器、振动冲击传感器采集的数据进行初步分析后发送到CPU板作进一步处理；

无线通信板，与3G天线相连，通过背板与CPU板及电源板相连，用于将传感器采集的弓网数据、视频图像数据发送到地面服务器，在有3G信号时，通过3G网络发送数据；当没有3G信号而有2G信号时，采用2G网络发送数据，实现了2G和3G网络的自适应与自动切换；

视频编码板，与摄像机相连，通过背板与电源板、无线通信板和CPU板相相连，无线通信板对摄像机采集的弓网图像进行编码，并通过3G天线将弓网视频数据发送到地面服务器；

存储板，包括两块SSD固态硬盘，通过背板与电源板及CPU板相连，用于存储经CPU板处理后的弓网视频录像文件；

CPU板，与显示器相连，通过背板与电源板、存储板和视频编码板相连，CPU板将从视频编码板采集的视频数据进行压缩保存至存储板的SSD固态硬盘里，同时解码并在显示器上显示弓网实时图像；

背板，背板分别与数据采集板、视频编码板、CPU板、无线通信板、存储板和电源板相连，为上述板卡之间的通信提供连接通道；

电源板，通过背板与数据采集板、视频编码板、CPU板、无线通信板和存储板相连接，为上述板卡提供工作电源；

2)所述信号采集部分包括：加速度传感器、压力传感器、振动冲击传感器和摄像机，分别与数据采集板连接；

3)所述3G天线包含CDMA2000 1X和EVDO频段，与无线通信板相连接；

4)所述地面服务器，接收车载主机发送的弓网状态数据，向请求数据的地面客户端转发这些数据，通过地面服务器配置车载客户端号码和地面客户端号码，并向地面客户端转发数据；

5)所述地面客户端，向地面服务器请求数据，对弓网状态和视频数据等进行处理；

在上述无线传输过程中，通过软件实现无网络信号情况掉线自动重连，当同时有2G和3G信号网络时，优先选用3G信号网络。为节约使用成本，只有当地面客户端向已经在地面服务器成功注册的车载数据主机请求弓网状态数据时，车载数据主机才向该地面服务器发送弓网状态数据，无地面客户端请求时，则不发送弓网状态数据。

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