连续分布式道床监测系统及智能运维系统的制作方法

1.本实用新型涉及智能监测技术领域，具体涉及一种连续分布式道床监测系统及智能运维系统。


背景技术：

2.道床支撑系统包括道床板、支撑元件等，可承载车辆、轨道等所有静态、动态载荷的结构元件，道床板、支撑原件等结构的损伤，会波及相邻道床板，严重的可能会影响车辆的安全运行。当一块道床板发生支撑元件损伤后，其承载力将下降，列车载荷将由相邻的道床板承担，从而引起连锁反应，造成道床大面积损坏。因此，对道床健康状态的检测尤为重要。
3.道床支撑系统工作状态的影响因素很多，包括材料本身的设计、材料特性、加工精度、质量；施工安装的精度；运营阶段隧道结构的变化(沉降、注浆)等。其损伤在对运营安全产生明显影响之前，难以发现，难以通过日常的巡检进行排查。
4.现有技术中，道床健康状态的检测方法包括巡检法、抽检法和传感监测法。巡检法和抽检法靠人工检测，效率过低，对于每块道床进行高时间密度的人工检测并不现实。
5.道床监测系统的出现提高了道床健康状态监测的可靠性和有效性。但是传统的传感监测法一般是以断面为单位进行监测，在某典型位置处进行若干内容监测，无法反应每块道床的连续特性，从而无法与运维相结合。
6.另一方面，现有技术中，轨道车辆运维的方式是采用的“车
‑
轨分离”的运维组织模式，工务专业进行轨道系统的运维、车辆专业进行车辆自身的运维。而道床支撑系统的损坏，可能是由于安装缺陷、自身结构缺陷、车辆的缺陷引起的，道床支撑系统的故障影响轨道交通运维系统。因此，对道床损坏缺陷进行准确确定，用于指导轨道车辆运维系统，构造“车
‑
轨结合”的运维形式，也将影响轨道车辆的维护效率。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于解决以上技术问题之一，提供一种连续分布式道床监测系统及智能运维系统。
8.为了实现上述目的，本实用新型一些实施例中，提供如下技术方案：
9.一种道床监测系统，包括：
10.振动采集器：包括采集器组件，安装在每块道床板上，且，每块道床板上至少安装有一个振动采集器，若干个振动采集器之间串联连接，形成至少一个振动采集器数据传输链；
11.监测主机：包括监控处理器、下行通信单元；所述下行通信单元连接至每个振动采集器数据传输链的至少一个振动采集器；
12.数据分析服务器：与监测主机连接；
13.所述采集器组件包括：
14.传感器组件；
15.采集器处理器：与传感器组件连接，以获取传感器组件的采集数据；
16.通信接口：包括第一通信接口和第二通信接口，所述第一通信接口连接至相邻振动采集器，位于传输链中间振动采集器的第二通信接口连接至相邻振动采集器，位于传送链链首或链尾振动采集器的第二通信接口连接至监测主机。
17.本实用新型一些实施例中，所述传感器组件包括：多轴传感器芯片、温度传感器芯片；所述多轴传感器包括加速度传感器及角速度传感器。
18.本实用新型一些实施例中，采集器组件进一步包括电源模块，与传感器组件、采集器处理器连接，所述采集器组件包括电源接口，与电源模块连接，并可进一步外接供电设备。
19.本实用新型一些实施例中，所述采集器组件集成在采集电路板上，所述采集电路板包括电缆连接座，通信接口、电源接口集成在电缆连接座。
20.本实用新型一些实施例中，所述电缆连接座包括第一连接座及第二连接座，所述第一通信接口集成在第一连接座，第二通信接口集成在第二连接座。
21.本实用新型一些实施例中，每块道床板上间隔3
‑
5米安装有一个振动采集器；同一块道床板上的各振动采集器之间串联连接，构成振动采集器数据传输子链，位于所述子链首尾的振动采集器分别至相邻道床板上的振动采集器连接，或，连接至监测主机。
22.本实用新型一些实施例中，则振动采集器沿道床板重心所在轴线方向，沿道床板长度方向排列。
23.本实用新型一些实施例中，所述振动采集器进一步包括以下模块之一或组合：
24.实时时钟模块：用于对传感器组件采集数据的授时管理；
25.水浸监测模块：用于对振动采集器的浸水监测；
26.数据缓存模块：用于传感器组件采集数据的缓存。
27.本实用新型一些实施例中，所述监测系统进一步包括云平台，所述监测主机进一步包括上行通信单元，所述监测主机经上行通信单元与云平台通信；所述数据分析服务器设置在云平台。
28.本实用新型一些实施例中，所述监测主机进一步包括以下单元之一或组合：
29.供电模块：用以为监测主机供电；
30.电源管理单元：与供电模块连接，包括稳压模块、变压模块；
31.短路保护单元：用以在供电模短路时切断对监测主机的供电；
32.数据存储单元：用以振动采集器数据的缓存；
33.健康监测单元：用以监控监测主机的运行状态。
34.本实用新型一些实施例中，进一步提供一种智能运维系统，包括上述的道床监测系统。
35.较现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果在于：
36.(1)提供了一种数据集中式道床监测系统，通过多条数据链进行数据传输，提高数据传输的可靠性。
37.(2)实现了道床的连续监测，可监测一个区间所有道床所有位置的状态。
38.(3)基于道床监测系统构建了智能运维系统，可提高轨道车辆智能运维管理的智
能化程度，降低人工干预性。
附图说明
39.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为本实用新型监测主机结构示意图；
41.图2为本实用新型振动采集器结构示意图。
具体实施方式
42.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
43.需要说明的是，术语“连接”等，即可以指部件之间的直接连接，直接通信，也可以指部件间的间接连接，间接通信。
44.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不用于暗指相对重要性。
45.本实用新型第一实施例首先提供一种连续分布式道床监测系统，结构参考图1，包括振动采集器、监测主机、数据分析服务器等。
46.振动采集器包括采集器组件，安装在每块道床板上，且，每块道床板上至少安装有一个振动采集器，若干个振动采集器之间串联连接，形成至少一个振动采集器数据传输链。
47.每块道床板上安装振动采集器1的数量视道床板的长度而定。对于较短的道床板(长度不超过6m)，每块道床板上安装一个振动采集器1，其采集的数据即可以较完整的反应道床的振动数据；对于较长的道床板(长度超过10m)，一个振动采集器1采集的数据量不能完全反应道床数据。可以选择在道床板上间隔3
‑
5m安装一个振动采集器。
48.由于道床重心所在位置的振动数据可以更全面的反应道床的性能，因此，若每块道床板上安装一个振动采集器，则其被安装在重心所在纵向中心线上；若每块道床板上安装多个振动采集器，则振动采集器沿道床板重心所在轴线方向，沿道床板长度方向排列。
49.振动采集器数据传输链上振动采集器的数量可视具体配置需求决定。每个数据传输链上振动采集器的数据实现互通。参考图1，本实施例中，每20个振动采集器构造一个数据传输链，通过多传输链的方式与监控主机进行数据交互。若一条数据传输链故障，不影响其他数据传输链与监控主机之间的数据交互，提高系统的可靠性。
50.以上结构中，振动采集器可设置在道床板表面或者埋设在道床板的内部。
51.振动采集器的采集器组件包括传感器组件、采集器处理器、通信接口等。
52.传感器组件，视监测需求，传感器组件包括多轴传感器芯片、温度传感器芯片；多轴传感器包括加速度传感器及角速度传感器，分别用于采集振动加速度数据和振动角速度数据。
53.采集器处理器：与传感器组件连接，以获取传感器组件的采集数据；
54.通信接口：包括第一通信接口和第二通信接口，第一通信接口连接至相邻振动采
集器，位于传输链中间振动采集器的第二通信接口连接至相邻振动采集器，位于传送链链首或链尾振动采集器的第二通信接口连接至监测主机。
55.监测主机包括监控处理器、下行通信单元；下行通信单元连接至每个振动采集器数据传输链的至少一个振动采集器；数据传输链上所有振动采集器的数据均经过与监测主机相连的振动采集器传输至监测主机。
56.数据分析服务器：与监测主机连接，用于结合道床振动采集器采集的数据对道床的状态、车辆状态进行分析。
57.在本实用新型一些实施例中，监测系统进一步包括云平台，监测主机进一步包括上行通信单元，监测主机经上行通信单元与云平台通信；数据分析服务器可选择设置在云平台。
58.本实用新型一些实施例中，为了解决振动采集器供电的问题，采集器组件进一步包括：电源模块，与传感器组件、采集器处理器连接，所述采集器组件包括电源接口，与电源模块连接，并可进一步外接供电设备。
59.更进一步的，为了实现对电源的管理，振动采集器还包括电源监测模块，用于对电源模块供电状态的管理。
60.更进一步的，为了振动采集器的安全管理，振动采集器还包括水浸监测模块：用于对振动采集器的浸水监测及警告。
61.更进一步的，为了完成对采集数据的授时，振动采集器还包括实时时钟模块，用于对采集数据的时间戳管理。
62.本实用新型一些实施例中，所述采集器组件集成在采集电路板上，采集电路板包括电缆连接座，通信接口、电源接口集成在电缆连接座，可通过一根通信电缆解决振动采集器供电和信号传输的问题。可在道床板的侧面设置电缆支架，通信电缆搭接在电缆支架上。
63.更进一步的，由于振动采集器具有两个通信接口，电缆连接座包括第一连接座及第二连接座，第一通信接口集成在第一连接座，第二通信接口集成在第二连接座。这种结构可以增加信号的传输距离，减少通信成本。
64.本实用新型一些实施例中，每块道床板上间隔3
‑
5米安装有一个振动采集器；同一块道床板上的各振动采集器之间串联连接，构成振动采集器数据传输子链，位于所述子链首尾的振动采集器分别至相邻道床板上的振动采集器连接，或，连接至监测主机。
65.参考图1，本实用新型一些实施例中，监测主机进一步包括以下单元之一或组合：
66.供电模块：用以为监测主机供电；
67.电源管理单元：与供电模块连接，包括稳压模块、变压模块；
68.短路保护单元：用以在供电模短路时切断对监测主机的供电；
69.数据存储单元：用以振动采集器数据的缓存；
70.健康监测单元：用以监控监测主机的运行状态；
71.通信单元：用于与云平台的数据通信，可以为4g/5g模块或光纤以太网模块，可有线通信或无线通信。
72.基于振动采集器采集的数据，可完成对道床支撑状态的识别、道床横向限位状态的识别、道床连接件状态的识别、道床动态变形的实时监控；还可以完成对钢轨磨耗的监控、车辆磨损的监控、道床振动特性的监控等。
73.本实用新型一些实施例中，进一步提供一种智能运维系统，包括上述的道床监测系统。智能运维系统包含上述钢轨磨耗、车辆磨损的参数及发展规律，从而合理合时合地的对钢轨或车辆进行维护，减少运维投入。道床减振及振源特性以及车辆引起的振源变化规律可以用于跟踪振源强度、减振道床的减振效果，同时结合安全及运维指标，适时运维，减少轨道交通对于环境振动的影响。
74.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。