火车轴承故障检测与报警系统的制作方法

本发明涉及自动检测、无线通信设备，尤其是涉及一种火车轴承故障检测与报警系统。

背景技术：

火车是陆地上运输量最大的交通工具，有力地带动国家、地区的经济发展，但由于火车轴承长期重载荷行驶，极易发生表面剥离、疲劳、裂纹等故障，严重影响了列车的安全性行驶。

现阶段的故障诊断主要依靠人工检修、轴温报警器等方法进行检测，即：工人依靠经验进行故障判别。此种方法误判率较高，不能进行精确检测。而轴温报警器则是对轴承进行温度判断，实现在线检测。这种方法简单实用，对于早期故障有较好的判别效果，对于后期损伤程度较深的轴承，则无法很好的进行检测。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种火车轴承故障检测与报警系统，通过无线地磁传感器探测到火车经过时，将该来车信息发送给安装在轨道两侧的火车轴承故障探测设备，使火车轴承故障探测设备进入工作状态，通过火车轴承故障探测设备上的话筒接收火车轴承发出的声音，对该声音进行分析，通过火车轴承故障探测设备上的激光传感器对轮对进行计数，当探测到火车的其中一个轮对的轴承有损坏时，通过gsm向调度中心发送该信息。

本发明的目的是这样实现的：一种火车轴承故障检测与报警系统，特征是：包括第一火车轴承故障探测设备、第二火车轴承故障探测设备、第一无线地磁传感器、第二无线地磁传感器，第一火车轴承故障探测设备、第二火车轴承故障探测设备分别水平置于轨道两侧，第一火车轴承故障探测设备用于探测火车一侧出故障的轮对的轴承，第二火车轴承故障探测设备用于探测火车另一侧出故障的轮对的轴承；第一无线地磁传感器和第二无线地磁传感器埋于道床下，位于轨道的中间，且分别位于第一火车轴承故障探测设备和第二火车轴承故障探测设备的两侧，分别用于探测左侧和右侧开来的火车。

本发明提出火车轴承故障检测与报警系统，采用第一火车轴承故障探测设备、第二火车轴承故障探测设备分别位于水平置于轨道两侧，第一无线地磁传感器和第二无线地磁传感器埋于道床下，当地感线圈检测到列车驶入时，此时控制火车轴承故障探测设备提取列车轴承信息，从而进行分析，相比现有技术，该火车轴承故障检测与报警系统能够探测到火车上轮对轴承的损坏，使得检测效果更佳，能有效的代替人工检测。

另外，根据本发明提供的火车轴承故障检测与报警系统，还可以具有如下附加的技术特征：

本发明的第一火车轴承故障探测设备由第一金属铝盒、第一太阳能电池板、第一太阳能控制器、第一zigbee路由器、第一蓄电池、第一控制电路板、第一gsm模块、第一话筒、激光发射器组成，第一太阳能电池板安装在第一金属铝盒顶部，第一太阳能控制器、第一蓄电池、第一zigbee路由器、第一控制电路板、第一gsm模块放置在第一金属铝盒内部，第一太阳能电池板通过第一太阳能控制器为第一蓄电池充电，再由第一蓄电池为第一zigbee路由器、第一控制电路板、第一gsm模块、第一话筒、激光发射器供电，第一zigbee路由器用于接收第一无线地磁传感器和第二无线地磁传感器发送来的来车信息，将该信息传送给第一控制电路板，由第一控制电路板控制第一zigbee路由器、第一gsm模块、第一话筒、激光发射器工作，第一话筒、激光发射器镶嵌在第一金属铝盒的正表面，即面对轨道的面；第一话筒用于接收火车一侧出故障的轮对的轴承发出的声音，并将该声音信息发送给第一控制电路板，激光发射器与第二火车轴承故障探测设备上的激光接收器共同对轮对计数，第一控制电路板处理火车一侧出故障的轮对的轴承发出的声音的信息及激光发射器与激光接收器共同对轮对计数信息对应后，控制第一gsm模块将故障信息发送给调度中心。

本发明的第二火车轴承故障探测设备由第二金属铝盒、第二太阳能电池板、第二太阳能控制器、第二zigbee路由器、第二蓄电池、第二控制电路板、第二gsm模块、第二话筒、激光接收器组成，第二太阳能电池板安装在第二金属铝盒顶部，第二太阳能控制器、第二蓄电池、第二zigbee路由器、第二控制电路板、第二gsm模块放置在第二金属铝盒内部，第二太阳能电池板通过第二太阳能控制器为二蓄电池充电，再由第二蓄电池为第二zigbee路由器、第二控制电路板、第二gsm模块、第二话筒、激光接收器供电，第二zigbee路由器用于接收第一无线地磁传感器和第二无线地磁传感器发送来的来车信息，将该信息传送给第二控制电路板，由第二控制电路板控制第二zigbee路由器、第二gsm模块、第二话筒、激光发射器工作，第二话筒、激光接收器镶嵌在第二金属铝盒的正表面，即面对轨道的面；第二话筒用于接收火车另一侧出故障的轮对的轴承发出的声音，并将该声音信息发送给第二控制电路板，激光接收器与激光发射器共同对轮对计数，第二控制电路板处理火车另一侧出故障的轮对的轴承发出的声音的信息及激光发射器与激光接收器共同对轮对计数信息对应后，控制第二gsm模块将故障信息发送给调度中心。

本发明的第一无线地磁传感器由第三金属铝盒、第一zigbee终端节点、第三蓄电池、第一控制器、第一三轴磁场传感器组成，第一zigbee终端节点、第三蓄电池、第一控制器、第一三轴磁场传感器放置在第三金属铝盒内，第一三轴磁场传感器检测左侧来车信息，并将该信息通过第一控制器控制第一zigbee终端节点传送给第一zigbee路由器、第二zigbee路由器，第三蓄电池用于给第一zigbee终端节点、第一控制器、第一三轴磁场传感器供电。

本发明的第二无线地磁传感器由第四金属铝盒、第二zigbee终端节点、第四蓄电池、第二控制器、第二三轴磁场传感器组成，第二zigbee终端节点、第四蓄电池、第二控制器、第二三轴磁场传感器放置在第四金属铝盒内，第二三轴磁场传感器检测左侧来车信息，并将该信息通过第二控制器控制第二zigbee终端节点传送给第一zigbee路由器、第二zigbee路由器，第四蓄电池用于给第二zigbee终端节点、第二控制器、第二三轴磁场传感器供电。

本发明的第一控制电路板上设有第一计数器、第一单片机、第一a/d转换电路、第一放大电路、第一滤波电路、第一功率放大电路，第一单片机内存储有火车轴承完好无损时的声音信息，第一计数器通过第一单片机对激光发射器与激光接收器协同工作检测到的轮对进行计数，第一功率放大电路对第一话筒采集到的声音进行放大，再通过第一滤波电路滤除不需要的噪声，由第一放大电路对滤波后的信号进行放大，传送给第一a/d转换电路转换为数字信号后，发送给第一单片机进行处理，与第一单片机内预设的声音信息对比，即可判断该火车轴承是否损坏。

本发明的第二控制电路板上设有第二计数器、第二单片机、第二a/d转换电路、第二放大电路、第二滤波电路、第二功率放大电路，第二单片机内存储有火车轴承完好无损时的声音信息，第二计数器通过第二单片机对激光发射器与激光接收器协同工作检测到的轮对进行计数，第二功率放大电路对第二话筒采集到的声音进行放大，再通过第二滤波电路滤除不需要的噪声，由第二放大电路对滤波后的信号进行放大，传送给第二a/d转换电路转换为数字信号后，发送给第二单片机进行处理，与第二单片机内预设的声音信息对比，即可判断该火车轴承是否损坏。

本发明由第一火车轴承故障探测设备、第二火车轴承故障探测设备、第一无线地磁传感器、第二无线地磁传感器组成。通过无线地磁传感器探测到火车经过时，将该来车信息发送给安装在轨道两侧的火车轴承故障探测设备，使火车轴承故障探测设备进入工作状态，通过火车轴承故障探测设备上的话筒接收火车轴承发出的声音，对该声音进行分析，通过火车轴承故障探测设备上的激光传感器对轮对进行计数，当探测到火车的其中一个轮对的轴承有损坏时，通过gsm向调度中心发送该信息，使得检测效果更佳，能有效的代替人工检测。

进一步地，所述第一火车轴承故障探测设备和所述第二火车轴承故障探测设备分别水平置于轨道两侧，距两侧钢轨0.5至3米；

进一步地，所述第一无线地磁传感器和所述第二无线地磁传感器埋于道床下5厘米至20厘米；

进一步地，所述第一无线地磁传感器与第一火车轴承故障探测设备和第二火车轴承故障探测设备距离为10至300米，且位于轨道中间，用于探测左侧开来的火车；所述第二无线地磁传感器与第一火车轴承故障探测设备和第二火车轴承故障探测设备距离为10至300米，且位于轨道中间，用于探测右侧开来的火车。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明火车轴承故障检测与报警系统的安装结构示意图；

图2为本发明火车轴承故障检测与报警系统的第一火车轴承故障探测设备结构示意图；

图3为本发明火车轴承故障检测与报警系统的第二火车轴承故障探测设备结构示意图；

图4为本发明火车轴承故障检测与报警系统的第一无线地磁传感器结构示意图；

图5为本发明火车轴承故障检测与报警系统的第二无线地磁传感器结构示意图；

图6为本发明火车轴承故障检测与报警系统的工作原理图。

主要元件符号说明

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明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对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1至6，所示为本发明第一实施例中的火车轴承故障检测与报警系统包括第一火车轴承故障探测设备1、第二火车轴承故障探测设备2、第一无线地磁传感器3、第二无线地磁传感器4。

所述的第一火车轴承故障探测设备1、第二火车轴承故障探测设备2分别水平置于轨道两侧，分别距两侧钢轨1米，第一无线地磁传感器3埋于道床下10厘米，与第一火车轴承故障探测设备1、第二火车轴承故障探测设备2距离为300米，且位于轨道中间；第二无线地磁传感器4埋于道床下10厘米，与第一火车轴承故障探测设备1、第二火车轴承故障探测设备2距离为300米，且位于轨道中间。

所述的第一火车轴承故障探测设备1由第一金属铝盒5、第一太阳能电池板6、第一太阳能控制器7、第一zigbee路由器8、第一蓄电池9、第一控制电路板10、第一gsm模块11、第一话筒12、激光发射器13组成，用于探测火车一侧出故障的轮对的轴承，第一太阳能电池板6安装在第一金属铝盒5顶部，第一太阳能控制器7、第一zigbee路由器8、第一蓄电池9、第一控制电路板10、第一gsm模块11放置在第一金属铝盒5内部，第一太阳能电池板6通过第一太阳能控制器7为第一蓄电池充电9，再由第一蓄电池9为第一zigbee路由器8、第一控制电路板10、第一gsm模块11、第一话筒12、激光发射器13供电，第一zigbee路由器8用于接收第一无线地磁传感器3和第二无线地磁传感器4发送来的来车信息，将该信息传送给第一控制电路板10，由第一控制电路板10控制第一zigbee路由器8、第一gsm模块11、第一话筒12、激光发射器13工作，第一话筒12、激光发射器13镶嵌在第一金属铝盒5的正表面，即面对轨道的面；第一话筒12用于接收火车一侧出故障的轮对的轴承发出的声音，并将该声音信息发送给第一控制电路板10，激光发射器13与第二火车轴承故障探测设备上2的激光接收器22共同对轮对计数，第一控制电路板10处理火车一侧出故障的轮对的轴承发出的声音的信息及激光发射器13与激光接收器22共同对轮对计数信息对应后，控制第一gsm模块11将故障信息发送给调度中心。

所述的第二火车轴承故障探测设备2由第二金属铝盒14、第二太阳能电池板15、第二太阳能控制器16、第二zigbee路由器17、第二蓄电池18、第二控制电路板19、第二gsm模块20、第二话筒21、激光接收器22组成，用于探测火车另一侧出故障的轮对的轴承，第二太阳能电池板15安装在第二金属铝盒14顶部，第二太阳能控制器16、第二zigbee路由器17、第二蓄电池18、第二控制电路板19、第二gsm模块20放置在第二金属铝盒14内部，第二太阳能电池板15通过第二太阳能控制器16为二蓄电池充电18，再由第二蓄电池18为第二zigbee路由器17、第二控制电路板19、第二gsm模块20、第二话筒21、激光接收器22供电，第二zigbee路由器17用于接收第一无线地磁传感器3和第二无线地磁传感器4发送来的来车信息，将该信息传送给第二控制电路板19，由第二控制电路板19控制第二zigbee路由器17、第二gsm模块20、第二话筒21、激光发射器22工作，第二话筒21、激光接收器22镶嵌在第二金属铝盒14的正表面，即面对轨道的面；第二话筒21用于接收火车另一侧出故障的轮对的轴承发出的声音，并将该声音信息发送给第二控制电路板19，激光接收器22与激光发射器13共同对轮对计数，第二控制电路板19处理火车另一侧出故障的轮对的轴承发出的声音的信息及激光发射器13与激光接收器22共同对轮对计数信息对应后，控制第二gsm模块20将故障信息发送给调度中心。

所述的第一无线地磁传感器3由第三金属铝盒23、第一zigbee终端节点24、第三蓄电池25、第一控制器26、第一三轴磁场传感器27组成，用于探测左侧开来的火车，第一zigbee终端节点24、第三蓄电池25、第一控制器26、第一三轴磁场传感器27放置在第三金属铝盒23内，第一三轴磁场传感器27检测左侧来车信息，并将该信息通过第一控制器26控制第一zigbee终端节点24传送给第一zigbee路由器8、第二zigbee路由器17，第三蓄电池25用于给第一zigbee终端节点24、第一控制器26、第一三轴磁场传感器27供电。

第二无线地磁传感器4由第四金属铝盒28、第二zigbee终端节点29、第四蓄电池30、第二控制器31、第二三轴磁场传感器32组成，用于探测右侧开来的火车，第二zigbee终端节点29、第四蓄电池30、第二控制器31、第二三轴磁场传感器32放置在第四金属铝盒28内，第二三轴磁场传感器32检测左侧来车信息，并将该信息通过第二控制器31控制第二zigbee终端节点29传送给第一zigbee路由器8、第二zigbee路由器17，第四蓄电池30用于给第二zigbee终端节点29、第二控制器31、第二三轴磁场传感器32供电。

所述的第一控制电路板10上设有第一计数器、第一单片机、第一a/d转换电路、第一放大电路、第一滤波电路、第一功率放大电路，第一单片机内存储有火车轴承完好无损时的声音信息，第一计数器通过第一单片机对激光发射器13与激光接收器22协同工作检测到的轮对进行计数，第一功率放大电路对第一话筒12采集到的声音进行放大，再通过第一滤波电路滤除不需要的噪声，由第一放大电路对滤波后的信号进行放大，传送给第一a/d转换电路转换为数字信号后，发送给第一单片机进行处理，与第一单片机内预设的声音信息对比，即可判断该火车轴承是否损坏。

所述的第二控制电路板19上设有第二计数器、第二单片机、第二a/d转换电路、第二放大电路、第二滤波电路、第二功率放大电路，第二单片机内存储有火车轴承完好无损时的声音信息，第二计数器通过第二单片机对激光发射器13与激光接收器22协同工作检测到的轮对进行计数，第二功率放大电路对第二话筒21采集到的声音进行放大，再通过第二滤波电路滤除不需要的噪声，由第二放大电路对滤波后的信号进行放大，传送给第二a/d转换电路转换为数字信号后，发送给第二单片机进行处理，与第二单片机内预设的声音信息对比，即可判断该火车轴承是否损坏。

工作原理：本发明用于火车轴承故障检测与报警系统。本发明通过第一无线地磁传感器3、第二无线地磁传感器4探测到火车经过时，将该来车信息发送给安装在轨道两侧的第一火车轴承故障探测设备1和第二火车轴承故障探测设备2，使火车轴承故障探测设备进入工作状态，通过第一火车轴承故障探测设备1和第二火车轴承故障探测设备2上的第一话筒12和第二话筒21接收火车轴承发出的声音，对该声音进行分析，通过第一火车轴承故障探测设备1上的激光发射器13和第二火车轴承故障探测设备2上的激光接收器22对轮对进行计数，当探测到火车的其中一个轮对的轴承有损坏时，通过第一gsm模块11、第二gsm模块20向调度中心发送该信息，使得检测效果更佳，能有效的代替人工检测。

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

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明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表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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

本发明还包括以下内容：

a1.一种火车轴承故障检测与报警系统，特征是：包括第一火车轴承故障探测设备、第二火车轴承故障探测设备、第一无线地磁传感器、第二无线地磁传感器，第一火车轴承故障探测设备、第二火车轴承故障探测设备分别水平置于轨道两侧，分别距两侧，第一火车轴承故障探测设备用于探测火车一侧出故障的轮对的轴承，第二火车轴承故障探测设备用于探测火车另一侧出故障的轮对的轴承；第一无线地磁传感器和第二无线地磁传感器埋于道床下，位于轨道的中间，且分别位于第一火车轴承故障探测设备和第二火车轴承故障探测设备的两侧，分别用于探测左侧和右侧开来的火车。

a2.根据权利要求a1所述的火车轴承故障检测与报警系统，其特征在于：第一火车轴承故障探测设备由第一金属铝盒、第一太阳能电池板、第一太阳能控制器、第一zigbee路由器、第一蓄电池、第一控制电路板、第一gsm模块、第一话筒、激光发射器组成，第一太阳能电池板安装在第一金属铝盒顶部，第一太阳能控制器、第一蓄电池、第一zigbee路由器、第一控制电路板、第一gsm模块放置在第一金属铝盒内部，第一太阳能电池板通过第一太阳能控制器为第一蓄电池充电，再由第一蓄电池为第一zigbee路由器、第一控制电路板、第一gsm模块、第一话筒、激光发射器供电，第一zigbee路由器用于接收第一无线地磁传感器和第二无线地磁传感器发送来的来车信息，将该信息传送给第一控制电路板，由第一控制电路板控制第一zigbee路由器、第一gsm模块、第一话筒、激光发射器工作，第一话筒、激光发射器镶嵌在第一金属铝盒的正表面，即面对轨道的面；第一话筒用于接收火车一侧出故障的轮对的轴承发出的声音，并将该声音信息发送给第一控制电路板，激光发射器与第二火车轴承故障探测设备上的激光接收器共同对轮对计数，第一控制电路板处理火车一侧出故障的轮对的轴承发出的声音的信息及激光发射器与激光接收器共同对轮对计数信息对应后，控制第一gsm模块将故障信息发送给调度中心。

a3.根据权利要求a1所述的火车轴承故障检测与报警系统，其特征在于：第二火车轴承故障探测设备由第二金属铝盒、第二太阳能电池板、第二太阳能控制器、第二zigbee路由器、第二蓄电池、第二控制电路板、第二gsm模块、第二话筒、激光接收器组成，第二太阳能电池板安装在第二金属铝盒顶部，第二太阳能控制器、第二蓄电池、第二zigbee路由器、第二控制电路板、第二gsm模块放置在第二金属铝盒内部，第二太阳能电池板通过第二太阳能控制器为二蓄电池充电，再由第二蓄电池为第二zigbee路由器、第二控制电路板、第二gsm模块、第二话筒、激光接收器供电，第二zigbee路由器用于接收第一无线地磁传感器和第二无线地磁传感器发送来的来车信息，将该信息传送给第二控制电路板，由第二控制电路板控制第二zigbee路由器、第二gsm模块、第二话筒、激光发射器工作，第二话筒、激光接收器镶嵌在第二金属铝盒的正表面，即面对轨道的面；第二话筒用于接收火车另一侧出故障的轮对的轴承发出的声音，并将该声音信息发送给第二控制电路板，激光接收器与激光发射器共同对轮对计数，第二控制电路板处理火车另一侧出故障的轮对的轴承发出的声音的信息及激光发射器与激光接收器共同对轮对计数信息对应后，控制第二gsm模块将故障信息发送给调度中心。

a4.根据权利要求a1所述的火车轴承故障检测与报警系统，其特征在于：第一无线地磁传感器由第三金属铝盒、第一zigbee终端节点、第三蓄电池、第一控制器、第一三轴磁场传感器组成，第一zigbee终端节点、第三蓄电池、第一控制器、第一三轴磁场传感器放置在第三金属铝盒内，第一三轴磁场传感器检测左侧来车信息，并将该信息通过第一控制器控制第一zigbee终端节点传送给第一zigbee路由器、第二zigbee路由器，第三蓄电池用于给第一zigbee终端节点、第一控制器、第一三轴磁场传感器供电。

a5.根据权利要求a1所述的火车轴承故障检测与报警系统，其特征在于：第二无线地磁传感器由第四金属铝盒、第二zigbee终端节点、第四蓄电池、第二控制器、第二三轴磁场传感器组成，第二zigbee终端节点、第四蓄电池、第二控制器、第二三轴磁场传感器放置在第四金属铝盒内，第二三轴磁场传感器检测左侧来车信息，并将该信息通过第二控制器控制第二zigbee终端节点传送给第一zigbee路由器、第二zigbee路由器，第四蓄电池用于给第二zigbee终端节点、第二控制器、第二三轴磁场传感器供电。

a6.根据权利要求a1所述的火车轴承故障检测与报警系统，其特征在于：所述第一火车轴承故障探测设备和所述第二火车轴承故障探测设备分别水平置于轨道两侧，距两侧钢轨0.5至3米。

a7.根据权利要求a1所述的火车轴承故障检测与报警系统，其特征在于：所述第一无线地磁传感器和所述第二无线地磁传感器埋于道床下5厘米至20厘米。

a8.根据权利要求a1所述的火车轴承故障检测与报警系统，其特征在于：所述第一无线地磁传感器与第一火车轴承故障探测设备和第二火车轴承故障探测设备距离为10至300米，且位于轨道中间，用于探测左侧开来的火车；所述第二无线地磁传感器与第一火车轴承故障探测设备和第二火车轴承故障探测设备距离为10至300米，且位于轨道中间，用于探测右侧开来的火车。