地铁轨道电压监测装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种地铁轨道电压监测装置和方法，该装置包括：信号处理电路、数据无线传输模块和直流电压传感器，上述信号处理电路和数据无线传输模块通过双列直插式排针连接，信号处理电路和直流电压传感器通过信号处理电路的出线端和进线端连接，数据无线传输模块与外部上位机无线连接；信号处理电路包括用于将220v交流电转换为5v直流电进而为直流电压传感器提供工作电压的电压转换装置、双列直插式排针、用于将直流电压5v降低为直流电压3.3v进而为数据无线传输模块提供工作电源的低压差电压调节器。本发明还提供了一种基于上述装置的方法。本发明具有可连续监测、安装方便、易于维护的优点。
【专利说明】地铁轨道电压监测装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电压监测研究领域，特别涉及一种地铁轨道电压监测装置和方法。
【背景技术】
[0002]在电气化的铁路牵引供电系统中，为了解决地铁天窗检修对检修人员存在安全威胁的问题，通常采用电压监测装置进行地铁第三轨残存电压的监测。采用电压监测装置是解决高电压对人体安全威胁的一种可靠性高而且经济节省的方案，其基本的技术原理是:地铁第三轨区间间隔接入一个直流电压传感器元件和电压采集电路，以读取地铁第三轨残存电压的数据，从而达到监测地铁第三轨残存电压的目的。
[0003]实际工作过程中，通常在停电后的一段时间内，由于地铁第三轨于行轨间容性特性，第三轨仍残存一定的电压，需对电压下降的过程进行分析。因此，为获取实时电压值，业界普遍采用一种电压监测装置，该装置主要由电压采集部分、模数转换电路、隔离部分电路三个部分组成。其中模数转换电路实现A/D芯片采集后的校准补偿。上述这种电压监测装置具有以下缺点:(1)由于电气环境比较复杂，会形成各种干扰源，从而了降低电压监测装置的质量。(2)由于电气环境比较复杂，各元器件联系紧密，若出现问题，不易维护。(3)采用模数转换A/D芯片，额外增加了成本，且占用信号处理电路空间。
[0004]因此，寻求一种便于维护、抗干扰能力强且成本低的监测装置和方法具有重要应用价值。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种地铁轨道电压监测装置，该装置具有可连续监测、安装方便、易于维护的优点。
[0006]本发明还提供了 一种基于上述地铁轨道电压监测装置的监测方法。
[0007]本发明的目的通过以下的技术方案实现:地铁轨道电压监测装置，包括:信号处理电路、数据无线传输模块和直流电压传感器，上述信号处理电路和数据无线传输模块通过信号处理电路中的双列直插式排针连接，信号处理电路和直流电压传感器通过信号处理电路的出线端和进线端连接，数据无线传输模块与外部上位机无线连接；信号处理电路包括用于将220v交流电转换为5v直流电进而为直流电压传感器提供工作电压的电压转换装置、双列直插式排针、用于将直流电压5v降低为直流电压3.3v进而为数据无线传输模块提供工作电源的低压差电压调节器。
[0008]优选的，所述信号处理电路和数据无线传输模块通过两个双列直插式排针连接，且两个双列直插式排针之间具有固定的间隙。
[0009]优选的，为便于固定信号处理电路，在所述信号处理电路上设置螺孔。
[0010]优选的，为了避免了直流电压传感器正常运行情况下带有高电压的缺陷，所述直流电压传感器用导轨固定接地。
[0011]优选的，所述数据无线传输模块设置一 A/D转换模块，用于对信号处理电路采集到的电压值进行模数转换。
[0012]优选的，在所述信号处理电路上设置有指示灯。从而可以方便观察信号处理电路通电情况，便于检查，易于维护。
[0013]一种基于上述地铁轨道电压监测装置的监测方法，将直流电压传感器放置于地铁第三轨区间间隔处，信号处理电路按照预先设定的采集周期采集直流电压传感器检测的电压值，然后将这一电压值通过数据无线传输模块发送到外部上位机，期间，信号处理电路分别向直流电压传感器和数据无线传输模块提供工作电压。
[0014]优选的，所述数据无线传输模块进行数据传输是采用基于ZigBee技术的无线网络。因此不需要另外增加信号线路。
[0015]优选的，在信号处理电路中预设一阈值，当直流电压传感器输出端的电压值超过该阈值时，则直接对外报警。从而监测地铁第三轨残存电压的大小，达到监测电压的目的，这种电压监测方式是可连续的。
[0016]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0017]1、本发明可以通过观察直流电压传感器的输出端电压监测地铁第三轨残存电压，具有可连续监测、易于维护、安装方便的优点。
[0018]2、本发明结构简单、抗干扰能力强，且成本较低，便于推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实施例的整体电路示意图；
[0020]图2是本实施例中信号处理电路部分的电路图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0022]实施例1
[0023]结合参见图1，图1给出了本实施例所述的电压监测装置的整体电路，其中图2揭示的是图1中信号处理电路部分电路图。两部分之间的电连接关系如图1所示。
[0024]本实施例所述的电压监测装置包括信号处理电路、数据无线传输模块和直流电压传感器。信号处理电路上设置有进线端2和出线端1、电压转换装置3、双列直插式排针4和低压差电压调节器5。其中两个双列直插式排针4之间的距离保持固定不变。
[0025]直流电压传感器上包含12个接线柱(如图1中示出)。
[0026]信号处理电路上的出线端I通过导线连接直流电压传感器的5号和6号接线柱，为其提供5v直流工作电压。直流电压传感器的11和12号接线柱通过导线与进线端2连接传送信号给信号处理电路。信号处理电路通过两个双列直插式排针4与数据无线传输模块连接，并将处理后的信号通过数据无线传输模块发送到外部上位机。
[0027]本实施例所述电压监测装置的工作原理如下:将直流电压传感器放置于地铁第三轨区间间隔处，信号处理电路按照预先设定的采集周期采集直流电压传感器检测的电压值，然后将这一电压值通过数据无线传输模块发送到外部上位机，期间，信号处理电路分别向直流电压传感器和数据无线传输模块提供工作电压。[0028]显然，通过适当地设定信号处理电路的时钟频率，可以控制信号处理电路采集电压的时间周期，这种调节方式是可连续的。
[0029]还可以在数据无线传输模块设置一 A/D转换模块，从而可以在传输给上位机前就对信号处理电路采集到的电压值进行模数转换。同时数据传输可以采用任何一种现有的传输方式，例如可采用基于ZigBee技术的无线网络。
[0030]同样，可以在信号处理电路中预设一阈值，当直流电压传感器输出端的电压值超过该阈值时，则直接对外报警。报警方式有很多，可以在信号处理电路上设置指示灯，直接对外报警，也可以在上位机上设置报警装置进行报警。不仅可以用指示灯报警，也可以加入蜂鸣器等，实现声光报警。
[0031]本发明还可以在以上构思的基础上做一些其它的等效改变，例如，可以在信号处理电路上设置螺孔，便于固定信号处理电路；也可以将直流电压传感器接地，避免了直流电压传感器正常运行情况下带有高电压的缺陷，现场安装方便。基于此类的各种微小改变以及等效变换均应包含在权利要求所述的范围之内。
[0032]可通过各种手段实施本发明描述的技术。举例来说，这些技术可实施在硬件、固件、软件或其组合中。对于硬件实施方案，处理模块可实施在一个或一个以上专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编辑逻辑门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、电子装置、其他经设计以执行本发明所描述的功能的电子单元或其组合内。
[0033]对于固件和/或软件实施方案，可用执行本文描述的功能的模块(例如，过程、步骤、流程等)来实施所述技术。固件和/或软件代码可存储在存储器中并由处理器执行。存储器可实施在处理器内或处理器外部。
[0034]本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0035]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.地铁轨道电压监测装置，其特征在于，包括:信号处理电路、数据无线传输模块和直流电压传感器，上述信号处理电路和数据无线传输模块通过信号处理电路中的双列直插式排针连接，信号处理电路和直流电压传感器通过信号处理电路的出线端和进线端连接，数据无线传输模块与外部上位机无线连接；信号处理电路包括用于将220V交流电转换为5v直流电进而为直流电压传感器提供工作电压的电压转换装置、双列直插式排针、用于将直流电压5v降低为直流电压3.3v进而为数据无线传输模块提供工作电源的低压差电压调节器。
2.根据权利要求1所述的地铁轨道电压监测装置，其特征在于，所述信号处理电路和数据无线传输模块通过两个双列直插式排针连接，且两个双列直插式排针之间具有固定的间隙。
3.根据权利要求1所述的地铁轨道电压监测装置，其特征在于，在所述信号处理电路上设置螺孔。
4.根据权利要求1所述的地铁轨道电压监测装置，其特征在于，所述直流电压传感器用导轨固定接地。
5.根据权利要求1所述的地铁轨道电压监测装置，其特征在于，所述数据无线传输模块设置一 A/D转换模块，用于对信号处理电路采集到的电压值进行模数转换。
6.根据权利要求1所述的地铁轨道电压监测装置，其特征在于，在所述信号处理电路上设置有指示灯。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的地铁轨道电压监测装置的监测方法，其特征在于，将直流电压传感器放置于地铁第三轨区间间隔处，信号处理电路按照预先设定的采集周期采集直流电压传感器检测的电压值，然后将这一电压值通过数据无线传输模块发送到外部上位机，期间，信号处理电路分别向直流电压传感器和数据无线传输模块提供工作电压。
8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，所述数据无线传输模块进行数据传输是采用基于ZigBee技术的无线网络。
9.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，在信号处理电路中预设一阈值，当直流电压传感器输出端的电压值超过该阈值时，则直接对外报警。
【文档编号】G01R19/00GK103884898SQ201410076841
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】黄元亮, 彭译娇, 吴桂忠 申请人:暨南大学