基于荧光光纤温度传感器的接触网导线测温装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及接触网领域，尤其涉及一种基于荧光光纤温度传感器的接触网导 线测温装置。
【背景技术】
[0002] 随着我国电气化高速铁路建设的延伸和发展，机车的供电接触网建设也延伸到易 覆冰、重覆冰区，频繁发生的供电导线覆冰的自然现象对电气化铁路的安全运行造成重大 威胁。2008年春季我国遭遇严重的覆冰灾害，广东、广西、湖南、湖北等地接触网覆冰严重， 严重影响了电气化铁路的安全运行。对于电气化铁路而言，覆冰是一种自然灾害，会导致杆 塔倾倒、导线覆冰舞动或断裂，同时由于接触网覆冰，会导致受电弓无法正常取电，甚至导 致受电弓的损害或断裂，严重影响列车的安全准点运行，对于时速超过300km/h的高速铁 路，该问题更加严重，必须引起高度重视。
[0003] 近年来，覆冰灾害已经成为铁路、电力线路的主要灾害之一。在电气化铁路接触网 系统进行自动化融冰、除冰工作是保障电气化铁路安全运营和提高生产效率的发展方向。
[0004] 融冰装置系统的原理是根据现场情况（接触网导线型号、供电臂长度、环境温度、 接触网覆冰图像等相关判别量进行判别）然后对所需融冰的输出功率进行综合控制和调 节，为接触网提供稳态电流，对接触网导线加热，实现接触网覆冰融化。
[0005] 另外电气化铁路接触网主导流回路的各个接续部位接触良好，是系统安全工作的 重要环节。如果接触不良，在电流通过时，就会造成线夹，接续处温度升高，从而造成导线损 坏，目前各个铁路管理部检修部门普遍采用的方法是人为巡检，使用手持式测温设备进行 巡视检查，费时费工，效率低下。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的实施例提供一种基于荧光光纤温度传感器的接触网导线测温方法 及装置，可以大大节约成本，保证铁路的安全运营。
[0007] 为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
[0008] 一种基于荧光光纤温度传感器的接触网导线测温装置，包括：
[0009] 荧光式光纤温度传感模块、高低压隔离绝缘子、主控模块、通讯模块、电源模块、融 冰后台。
[0010] 其中荧光式光纤温度传感模块：用于检测接触网导线上承力索的温度，并将监测 到的温度数据通过光纤传给主控模块；
[0011] 高低压隔离绝缘子，用于隔离所述荧光式光纤温度传感模块与所述主控模块之间 的尚低压；
[0012] 所述主控模块：用于接收所述温度数据，进行数据处理，并接收融冰后台的命令， 将处理后的温度数据通过通讯模块传送到所述融冰后台；以使得所述融冰后台根据所述处 理后的温度数据，进行融冰防冰操作；
[0013] 电源模块，用于为所述接触网导线测温装置提供电源输入，采用铁路沿线的交流 220V电源。
[0014] 可选的，所述主控模块包括：STM32F107。
[0015] 可选的，所述荧光式光纤温度传感模块包括：
[0016] 所述荧光式光纤温度传感模块包括：荧光光纤温度传感器，所述荧光光纤温度传 感器包括前端的荧光光纤测温探头及探头外护套装置、多模传输光纤；
[0017] 其中，所述多模传输光纤的一端连接荧光光纤测温探头，另一端连接主控模块；所 述荧光光纤测温探头，为金属探头，所述探头上的测温荧光体经过1200度高温煅烧而成； 所述荧光光纤测温探头由铜丝缠绕在所述接触网导线上，所述荧光光纤测温探头上的铜丝 一匝与一匝铜丝相隔1mm间隔；与所述荧光光纤测温探头间隔12mm处由铜丝一匝紧挨一 匝将所述多模传输光纤与所述接触网导线紧密缠绕50_;荧光光纤测温探头处采用1根 750mm的双支型预绞丝缠绕线夹固定，预绞丝缠绕线夹露出铜丝绑线300mm;
[0018] 所述高低压隔离绝缘子，设置在所述荧光光纤测温探头和所述主控模块之间，所 述多模传输光纤从所述绝缘子的伞裙散水面一端方向穿入所述绝缘子套管内并用特殊材 料进行绝缘灌封，再连接到主控模块；其中穿入所述绝缘子套管内的多模传输光纤外表面 和所述绝缘子套管内壁在灌封前进行偶联剂处理。
[0019] 上述技术方案提供的基于荧光光纤温度传感器的接触网导线测温方法，通过采用 荧光光纤温度传感器对高压接触网导线进行温度监测，荧光测温以其可靠，精度高，使用寿 命长等特点，从而使得接触网导线测温装置实现高可靠性，高精度，抗电磁干扰性强，使用 寿命长；且通过在荧光光纤测温探头和主控模块之间的多模传输光纤上设置高低压隔离绝 缘子，既保证了高低压的绝缘隔离问题，同时也实现了测温探头和主控模块之间的光纤无 法固定的问题，确保了安装的可靠性。
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型实施例提供的一种基于荧光光纤温度传感器的接触网导线测 温装置的结构框图；
[0021] 图2为本实用新型实施例提供的一种荧光式光纤温度传感模块的结构框图；
[0022] 图3为本实用新型实施例提供的一种高低压隔离绝缘子部分的安装结构示意图；
[0023] 图4为本实用新型实施例提供的荧光光纤温度传感器部分的一个安装步骤示意 图；
[0024] 图5为本实用新型实施例提供的荧光光纤温度传感器部分的另一个安装步骤示 意图；
[0025] 图6为本实用新型实施例提供的荧光光纤温度传感器部分的另一个安装步骤示 意图；
[0026] 图7为本实用新型实施例提供的荧光光纤温度传感器部分的另一个安装步骤示 意图；
[0027] 图8为本实用新型实施例提供的荧光光纤温度传感器部分的另一个安装步骤示 意图；
[0028] 图9为本实用新型实施例提供的荧光光纤温度传感器部分的另一个安装步骤示 意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030] 由于接触网导线上的电压很高，为了保证安全，一般不在接触网导线上安装测温 装置，又考虑到承力索（承力索是电气化铁道悬挂接触导线的配套产品）与接触网导线处 于同一环境下，承力索与所述接触网导线上的温度近似相同，故本实用新型的实施例在进 行接触网导线测温时，会在承力索上安装测温装置来检测承力索上的温度，进而获得接触 网导线温度。
[0031] 本实用新型实施例提供了一种基于荧光光纤温度传感器的接触网导线测温装置， 如图1所示，所述装置包括若干个荧光式光纤温度传感模块1，主控模块2,通讯模块3,融冰 后台4,电源模块5,高低压隔离绝缘子6。
[0032] 所述荧光式光纤温度传感模块1，用于检测接触网导线上的温度，并将监测到的温 度数据传给主控模块2 ;高低压隔离绝缘子6,用于隔离所述荧光式光纤温度传感模块与所 述主控模块之间的高低压；所述主控模块2,用于接收所述温度数据，进行数据处理，并接 收融冰后台4的命令，将处理后的温度数据通过通讯模块3传送到所述融冰后台4 ;以使得 所述融冰后台4根据所述处理后的温度数据，进行融冰防冰操作；电源模块5,用于为所述 接触网导线测温装置提供电源输入，采用铁路沿线的交流220V电源。
[0033] 在这里需要说明的是，所述主控模块2以STM32F107为主CPU处理器，对接收的温 度数据进行处理，并上送至接触网监测系统后台，为融冰系统提供依据。所述STM32F107丰 富的外设接口可满足系统各种软硬件接口要求，较高的处理速度完全能够及时有效的对接 收的命令和数据进行处理。STM32F107的标准外设包括10个定时器、两个12位1-Msample/ s AD (模数转换器）（快速交替模式下2M sample/s)、两个12位DA (数模转换器）、两个I2C 接口、五个USART接口和三个SPI端口和高质量数字音频接口 IIS，另外STM32F107拥有全 速USB(OTG)接口，两路CAN2. 0B接口，以及以太网10/100MAC模块。其它主要特点如下： 1) 32位ARM Cortex-M3结构优化；2) 72MHz运行频率，1. 25DMIPS/MHZ ;3)硬件除法和单周 期乘法；4)快速可嵌套中断，6?12个时钟周期；5)具有MPU保护设定访问规则；6) 64K? 256KB Flash，高达 64KB 的 SRAM。
[0034] 如图2所示，所述荧光式光纤温度传感模块1包括：荧光光纤温度传感器11。所 述荧光光纤温度传感器11包括：前端的荧光光纤测温探头111及探头外护套装置（图中未 显不）、多模传输光纤110。
[0035] 所述荧光光纤测温探头111上设置有荧光物体，该荧光物体在受到一定波长（受 激谱）的光激励后，受激辐射出荧光能量。激励撤消后，荧光余晖的持续性取决于荧光物质 特性、环境温度等因素。这种受激发荧光通常是按指数方式衰减的，我们称衰减的时间常数 为荧光寿命或荧光余晖时间（ns)。我们发现，在不同的环境温度下，荧光余晖衰减也不同。 因此通过测量荧光余晖寿命的长短，就可以得知当时的环境温度。所述探头外护套装置设 置在所述前端的荧光光纤测温探头111外，包裹所述荧光光纤测温探头111，用于保护该探 头。所述多模传输光纤110连接在所述荧光光纤测温探头111后，用于将所述荧光光纤测 温探头111测得的温度数据传输出去。
[0036] 荧光式光纤测温探头111很轻巧，可以由铜丝缠绕在所述接触网的承力索上，一 匝与一匝铜丝相隔约1mm间隔；并采用1根双支型预绞丝缠绕线夹固定，预绞丝缠绕线夹 露出铜丝绑线300mm ;能有效牢靠地安装在接触网的承力索上，可解决接触网测温安装可 靠性；同时，荧光式光纤测温精度高，保证了接触网测温的精度；测温探头为金属外护套探 头，和主控模块2使用多模传输光纤110连接，大大提高了使用寿