专利名称：基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工况监测技术领域，尤其涉及了一种电动液压转辙机的工况采集系统。
背景技术：
转辙机是实现道岔准确转换的关键设备，而转辙机内的表示缺口反映转辙机动作后铁轨的密贴程度，其状态正常与否关系到轨道交通运输的运行安全；电动液压转辙机是国内主流转辙机类型之一，利用电机驱动油泵旋转，再通过油路带动联动机械结构，实现道岔转换。其转换过程的油压变化、日常油缸油位，是维护人员主要关心的参数，结合缺口变化，成为转辙机的工况三大要素。现有缺口的监测主要可分为机械式、光电数字式、视频式三大类；油压油位的监测往往与缺口监测结构和电气分立，自成体系。缺口监测的机械式、光电数字式因其自身的缺陷已逐步淘汰，而油压油位的在线监测开始逐步应用并推广。利用视频监测缺口，主要原理是拍摄缺口部位图片，利用CAN总线和ADSL技术上传至主机系统，通过主机内的图像分析软件，实现缺口识别和数据量化，完成监测功能，并据此作出提示或报警。油压油位的监测，利用压力传感器，直接测试油压、通过与空气压差测试油位，然后通过2线低速载波或CAN总线把数据上传到主机，进行分析、记录、报警。现有技术主要存在以下的缺陷和不足利用视频监测缺口，对数据通道的要求较高、布线复杂，导致实际工程较高的工程投资和安装工程量，严重影响道岔缺口监测方面先进技术的推广；另外油压油位的监测，没有和缺口监测融合为一体，结构上需要在转辙机内部寻找额外的安装空间、数据传输要建独立通道，从而存在浪费已有资源、安装困难、数据集成度低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将缺口、油压、油位等主要工况参数融合为一体的电动液压转辙机工况采集系统。本发明的目的是这样实现的，基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，包括
油压传感器I，用于检测电动液压转辙机油缸的油压信号；
油压传感器II，用于检测电动液压转辙机油路的油压信号；
摄像头，用于采集缺口部位的图像信号；
处理器，用于接收摄像头、油压传感器I和油压传感器II采集的信号并处理；以及 载波通信调制解调器，用于将处理器处理过的信号发送到上位机。作为优选，所述载波通信调制解调器通过模拟前端与上位机电连接，所述模拟前端与上位机之间设置有2线载波数据通道。作为优选，所述载波通信调制解调器型号为MAX2992，所述模拟前端型号为MAX2991。作为优选，所述油压传感器I和油压传感器II为电阻应变压力传感器。作为优选，所述处理器为型号为STM32的ARM处理器。作为优选，所述摄像头与处理器的数据接口之间设置有帧缓冲处理器，所述帧缓冲处理器将摄像头获取的图像数据缓冲获得缺口图片帧发送到处理器。作为优选，所述基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统还包括一 RAM存储器，所述处理器将帧缓冲处理器发送的缺口图片帧压缩后临时存储于RAM存储器中。作为优选，所述油压传感器I和油压传感器II分别通过模拟前端处理电路I和模拟前端处理电路II连接到处理器的A/D转换接口，处理器通过滑差滤波算法，得到当前油压油位数据。作为优选，所述处理器通过SPI串行外设接口与载波通信调制解调器连接，控制载波数据通道上传缺口 JPG图像和油压油位数据。作为优选，所述基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统还包括模拟视频接口，所述模拟视频接口用于将摄像头采集的模拟图像信号输出至视频监视器。本发明的基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，融合电动液压转辙机的缺口监测、油压监测、油位监测于一体，集成度高，可节约数据处理和通信资源，且便于安装；并采用2线高速载波作为上行数据通道，可降低对系统的布线要求，降低工程成本和维护费用。
图1示出了基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统的结构示意图。具体实施方案
参见图1，基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，其特征在于包括 油压传感器I，用于检测电动液压转辙机油缸的油压信号。油压传感器II，用于检测电动液压转辙机油路的油压信号。摄像头，用于采集缺口部位的图像信号；所述摄像头与处理器的数据接口之间设置有型号为AL422B的帧缓冲处理器，所述帧缓冲处理器将摄像头获取的图像数据缓冲获得缺口图片帧发送到处理器。处理器，用于接收摄像头、油压传感器I和油压传感器II采集的信号并处理；所述处理器为型号为STM32的ARM处理器。RAM存储器，所述处理器将帧缓冲处理器发送的缺口图片帧压缩为JPG图像后临时存储于RAM存储器中。载波通信调制解调器，所述载波通信调制解调器通过模拟前端与上位机电连接，通过SPI串行外设接口与处理器连接，用于上传处理器处理后的缺口 JPG图像和油压油位数据；所述模拟前端与上位机之间设置有2线载波数据通道，一般的系统同时要供电和数据传输，最少需要4线；而这里供电和传输共用2线，故而节省了线数；所述载波通信调制解调器优选型号为MAX2992，所述模拟前端优选型号为MAX2991。模拟视频接口，用于将摄像头采集的模拟图像信号输出至视频监视器，以方便现场观察和调试。内部电源，用于为基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统内各部件提供电源。电子管，与处理器连接，用于显示数据。所述油压传感器I和油压传感器II优选采用电阻应变压力传感器，以保证采集的精度和稳定性。所述油压传感器I和油压传感器II分别通过模拟前端处理电路I和模拟前端处理电路II连接到处理器的A/D转换接口，处理器通过滑差滤波算法，得到当前油压油位数据。本发明基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统的工作频率IOkHz 490kHz，传输速率最高达300kbps，采用高精度和稳定性的油压油位传感器，加上主处理器内高精度A/D转换，可提供数据的准确性和稳定性。JPG压缩图像分辨率可设置为支持352*288、176*144，缺口 JPG图像数据容量在3k 8k字节，保证数据传输的高效。采用STM32ARM为主MCU，完成图像采集、压缩和传输；完成油压油位数据采集、滤波、计算，保证数据准确性。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，其特征在于包括油压传感器I，用于监测电动液压转辙机油缸的油压信号；油压传感器II，用于监测电动液压转辙机油路的油压信号；摄像头，用于采集缺口部位的图像信号；处理器，用于接收摄像头、油压传感器I和油压传感器II采集的信号并处理；以及载波通信调制解调器，用于将处理器处理过的信号发送到上位机。
2.根据权利要求1所述的基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，其特征在于所述载波通信调制解调器通过模拟前端与上位机电连接，所述模拟前端与上位机之间设置2线载波数据通道。
3.根据权利要求2所述的基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，其特征在于所述载波通信调制解调器型号为MAX2992，所述模拟前端型号为MAX2991。
4.根据权利要求1所述的基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，其特征在于所述油压传感器I和油压传感器II为电阻应变压力传感器。
5.根据权利要求1所述的基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，其特征在于所述处理器为型号为STM32的ARM处理器。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，其特征在于所述摄像头与处理器的数据接口之间设置有帧缓冲处理器，所述帧缓冲处理器将摄像头获取的图像数据缓冲获得缺口图片帧发送到处理器。
7.根据权利要求6所述的基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，其特征在于所述基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统还包括一 RAM存储器，所述处理器将帧缓冲处理器发送的缺口图片帧压缩后临时存储于RAM存储器中。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，其特征在于所述油压传感器I和油压传感器II分别通过模拟前端处理电路I和模拟前端处理电路II连接到处理器的A/D转换接口，处理器通过滑差滤波算法，得到当前油压油位数据。
9.根据权利要求8所述的基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，其特征在于所述处理器通过SPI串行外设接口与载波通信调制解调器连接，控制载波数据通道上传缺口 JPG图像和油压油位数据。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，其特征在于所述基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统还包括模拟视频接口，所述模拟视频接口用于将摄像头采集的模拟图像信号输出至视频监视器。
全文摘要
本发明涉及一种工况监测技术领域，提供一种将缺口、油压、油位等主要工况参数融合为一体的基于载波和图像的电动液压转辙机工况采集系统，包括分别用于用于监测电动液压转辙机油缸和油路油压信号的油压传感器，用于采集缺口部位图像信号的摄像头，用于接收摄像头、油压传感器Ⅰ和油压传感器Ⅱ采集的信号并处理的处理器以及用于将处理器处理过的信号发送到上位机的载波通信调制解调器。融合电动液压转辙机的缺口监测、油压监测、油位监测于一体，集成度高，可节约数据处理和通信资源，且便于安装；并采用2线高速载波作为上行数据通道，可降低对系统的布线要求，降低工程成本和维护费用。
文档编号B61L23/04GK103010263SQ20121053209
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者谭华, 王成强, 李俊 申请人:杭州慧景科技有限公司