专利名称：综合检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种综合检测装置，用于监测车辆轴温智能探测系统(THDS)。
背景技术：
车辆轴温智能探测系统作为车辆运行安全监控系统(5T)的重要组成部分，利用轨边红外线高速探头和智能跟踪装置实时检测运行车辆的轴承温度，进行跟踪报警，是及时发现车辆热轴、防止热切轴，确保铁路运输安全的重要设备。在我国经过几十年的建设，THDS系统已安装运行成千上万台，成为保障铁路运输安全的重要设施，是提高运输效率的
重要保障。THDS设备维修的原则是日常维护与定期检修相结合，实行集中监控、分级维修(现场维护、专业检修、专家支持)的系统设备维护保障机制。THDS设备分布在铁路沿线的相距几十甚至几百公里的探测站内，按规定每半个月维修人员都要到现场对设备进行检测和维修，由于维修人员的业务水平参差不齐，设备的检修质量无法得到有效保障。而且，随着电气化铁路运量的增加，THDS设备运行的安全与稳定直接影响到了铁路运输的效率，人工检测的方法已无法满足铁路大运量的需求。在这样的前提下，亟需一种针对THDS设备进行综合、实时、远程监控的装置，以更加便捷有效的检修、检测THDS设备。THDS设备的故障包括六类:1、电源系统故障；2、计轴计辆系统故障；3、红外探测主机(轴温探测主机)故障；4、通讯系统故障；5、室外硬件系统故障；6、探测站防盗门被撬。1、电源系统故障THDS设备所在的探测站电源分交流220V电源供电系统和直流电源供电系统。(I)、交流220V供电系统包括电源防雷箱(二路电源转换装置)和抗干扰不间断净化电源。常见故障:停电；输出负载过限，抗干扰不间断净化电源保险熔断状态；净化电源储能电池放电过限。(2)、直流电源系统包括:变压器、探头电源板(±20V±2V)、计算机电源板(+5.2V±0.1V、-5V±0.2V、±12V±0.5V)、保护门电源板(+ 30V±2V、校零+ 6V±1V)、风机电源板(+8V±0.5V)。常见故障:直流电源各个输出电压超出允差范围。2、计轴计辆系统故障车轮传感器是铁路在线监测设备重要的组成部分，在轴温探测站中可以对目前我国铁路行车中各种环境下运行的车辆进行信号采集，输出逻辑电平信号供车辆轴温智能探测系统计轴、计辆、测速、且作为轴温探测系统的启动信号。其常见故障:由于种种原因造成结构损坏，甚至被盗；车轮传感器电路部分故障。3、红外探测主机故障实践证明，在多数情况下红外探测主机故障，均由于外界干扰信号冲击，而红外探测主机“看门狗(Watchdog)”未发挥作用，造成的程序运行脱离轨迹而“飞了”造成的。此时必须关机从新启动系统。至于红外探测主机硬件电路故障，即使再关机从新启动系统也无济于事。常见故障:远程红外探测主机工作状态异常，无法正常收发报文。
4、通讯系统故障信道通信状态异常，丢失通信数据或无法通信。5、室外硬件系统故障室外设备主要是红外线探头和传输设备故障。探测站红外线探头被破坏，甚至被盗。6、探测站防盗门被撬此类故障属于严重故障，需要立即告警。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种综合检测装置，用于监测车辆轴温智能探测系统，所述综合检测装置包括:形成三层网络结构的监控管理中心、监控单元和监控模块，监控管理中心与多个监控单元通信，每个监控单元与各自的多个监控模块通信，其中监控模块通过串口、并口、网口或无线方式采集车辆轴温智能探测系统的参数；监控单元，其轮询各自的监控模块，并基于监控模块采集的参数产生数据传输信号或报警信号，通过网络传输给监控管理中心；监控管理中心根据所述参数和报警信号对监控单元和监控模块进行配置。进一步，所述监控模块包括车轮传感器状态检测单元，其采集多个车轮传感器检测到的脉冲个数，监控单元比较各个传感器检测的脉冲个数，当彼此相等时，表示正常，否则生成报警信号。进一步，所述监控模块包括主机电源检测单元，所述主机电源检测单元用于检测车辆轴温智能探测系统的红外探测主机的输出电压、校零电压、探头电压、保护门电压、风机电压。进一步，所述监控模块包括探头信号检测单元，所述探头信号检测单元用于检测红外线轴温探头箱的左右探头是否有信号。进一步，所述监控模块包括:网络检测单元，所述网络检测单元用于检测车辆轴温智能探测系统的网络状态，所述网络检测单元通过网络连接到所述红外探测主机，网络检测单元定期使用Ping命令对所述红外探测主机做信道测试；进一步，所述监控模块包括用于检测环境温度的环境温度检测单元。进一步，所述监控模块包括遥控输出单元，所述遥控输出单元连接到所述红外探测主机的电源，当监测到红外探测主机异常时，由监控管理中心通过该遥控输出单元对所述红外探测主机进行断电复位。进一步，监控单元基于监控模块的重要度等级设置轮询比率。进一步，所述监控单元包括:资源管理单元，所述资源管理单元接收并管理监控模块传输的数据，作为计算资源；任务计划单元，所述任务计划单元连接到所述资源管理单元，计划和协调计算任务；并行模式库，所述并行模式库在计算资源之间分配数据使得数据处理并行；异步代理库，所述异步代理库在计算资源被占用时延迟计算任务；数据处理单元，所述数据处理单元基于并行模式库和异步代理库分配的计算资源，执行所述任务计划单元确定的计算任务，并将计算结果传输至所述监控管理中心。
进一步，所述监控模块包括摄像机，且监控中心包括前台通信控制单元，所述前台通信控制单元配置视频信号和数据信号的路由并使得两者同步。本发明的综合检测装置采用数据采集技术、多媒体应用技术与管理信息技术、网络技术，对车辆轴温智能探测系统探测站电源系统、计轴计辆系统、红外探测主机、通讯系统、室外硬件系统和防盗门实施“遥测、遥信、遥控、遥调、遥视”，且将四大技术结合起来针对车辆轴温智能探测系统探测站的特色实现告警联动、采集数据与视频数据的压缩存储、传输和自动处理，从而达到资源共享，为车辆轴温智能探测系统各级管理人员、维修人员和决策者提供方便、快捷、有效的服务，解决了当前车辆轴温智能探测系统探测站无人值班的远程监控这一重要课题。通过对信息的处理、分析，可提前掌握设备配件的工作状态，极大减少设备停机、误报、错报的现象，实现设备的状态修，提高设备兑现率，保证运输安全。
图1为本发明的综合检测装置的结构图；图2为本发明的综合检测装置的网络布局图；图3为监控模块SM的一个实施方式的功能框图；图4为监控单元FT的并发运行时的逻辑框图；图5为监控中心CSC的功能框图；图6A为配备了本发明的综合检测装置的探测站的室内示意图；图6B为图6A所示的探测站的室外示意图。
具体实施例方式图1显示了本发明的综合检测装置的结构图，如图所示，该系统在通信逻辑上为一个三层结构，包括监控管理中心CSC、探测站现场监控单元FT和设备监控模块(SM，Supervision Module)。监控管理中心CSC与多个监控单元FT通信,每个监控单元FT下属多个监控模块SM。整个综合检测装置的网络结构是按广域网进行连接的，即各级自下而上逐级汇接，每个监控级均按辐射方式与若干下级监控级连接成一点对多点的监控系统，最低的监控级与其监控的设备连接。监控樽块SM监控模块SM是整个综合检测装置的数据采集部分。装于探测站的被监控设备附近。监控模块SM对图像、声音、电源状态、空调设备状态进行数据采集，然后进行数据采集、压缩、控制和滤波。每个监控模块SM都是相对独立的数据采集子系统，通过RS485总线、网口等与监控单元FT通信。监控模块SM可以是信号采集器、连接有摄像机的云台控制器(后续还有协议转换器等)。监控单元FT监控单元FT是装于探测站的前台设备。从网络架构上看，它是监控模块SM的上一级设备。监控单元FT周期性地采集各监控模块SM传来的各类信息，对信息进行数据处理、存储、参数设置、告警管理。随时接受并快速响应来自监控中心CSC的命令，具有与监控中心进行通信的功能，完成监控模块SM和监控中心CSC之间的遥测、遥信、遥控数据的传送。监控单元FT实现:.实时监控与告警管理:本装置采集的数据可以分为四类:视频信号、音频信号、数据信息、控制信息四类。其中最重要的是视频信号和数据信息。对于视频信号和音频信号，尽管采用高压缩比的H.264视频编解码算法，一幅流畅的媒体流CIF格式(相当于V⑶画面的品质)也要占据512Kbps带宽，4CIF就要占据整个2M带宽。而对于数据信号，除了现场采集的普通数据，还包括重要告警信号、一般告警信号。本装置涉及的数据种类多、数据量大。而对于重要告警信号器实时性要求又极高(例如，原则上0.5秒要送到监控中心报警)。倘若对信息不进行任何管理，0.5秒告警不可能实现。因此，系统必须对信息流进行控制，同时要保障视频信号的流畅，这个功能由监控单元FT完成是合理的设计。监控单元FT对待发送的信息进行缓存、以及“排队插入”重要告警信号。.对现场监控模块SM的管理对于挂在现场工业总线一RS-485上的监控模块SM按照重要级别可以划分为两类:重要信号设备和一般信号设备；按照性能可以划分为:智能设备和非智能设备。因此在处理方法上有区别。对于重要信号设备和一般信号设备的轮询密度不同(例如，比率为2:1)，同时对接收到的信号进行区分标注，例如对于重要信号设备的信号标注为A类，一般信号设备的信号标注为B类。同时兼顾告警信息优先的原则。对于智能设备，需要进行协议转换，符合工信部2005版《通信基站/机房动力及环境集中监控系统前端设备通信协议》标准。监控管理中心CSC监控管理中心CSC —般位于车辆段值班室。从网络架构上看，它是监控单元FT的上一级设备。监控管理中心CSC周期性地采集各监控单元FT传来的各类信息，对信息进行数据处理、存储、参数设置、告警管理，能够实时作业和处理历史数据，同时监视辖区内监控单元的工作状态。可通过监控单元对监控模块下达监测和控制命令，完成监控模块SM、监控单元FT和监控管理中CSC心之间的遥测、遥信、遥控数据的传送和数据过滤。图2显示了本发明的综合检测装置的网络布局图。在每个探测室配置一个监控单元FT (网络视频服务器)和多个监控模块SM，监控模块SM可以是信号采集器，摄像机，云台控制器，拾音器，音箱，门态控制器，照明控制器等。其中信号采集器负责完成红外探测主机电压采集供电电压数据、信号电压的采集，车轮传感器信号的监测和计算，对车辆轴温智能探测系统的通信链路进行实时检测，对红外探测主机进行电源控制等。然后将数据例如通过RS485总线传送到监控单元FT，由监控单元FT再传送到监控管理中心CSC。各信号均为高阻输入，保证被监测设备不受影响，测量精度高，测量精度优于0.5%，安装简便、利于维护，系统自动管理，告警判断准确，提示手段丰富，抗电磁干扰能力强，可以适应恶劣的工作环境。图3显示了图2中所示的信号采集器的功能框图。信号采集器的核心处理单元例如可以用ST公司Cotex-M3系列ARM7。需要监测的信号划分为5类:1、模拟量:即随时间变化而连续变化的物理量，诸如电压、电流；2、开关量；只有两种状态的物理量，诸如门的状态只有开和关，市电状态只有停电和供电状态；3、脉冲量:诸如通信信号、车轮碾压磁钢产生的感生电动势；4、状态量:具有多种状态的物理量，诸如电梯具有上、下、停多种状态；5、数字信号:被监控的设备直接送出来的数字量。诸如dalas公司温度传感器送出的信号就是串行数字信号。各类信号之间完全实现电气隔离，信号接口采用高阻输入、以防止出现互相干扰，影响红外设备的正常工作。信号采集器将采集到的信号与配置信息(即阈值，预先根据设备参数进行设置)进行比较，判断信号幅度是否正常，正常则作为实时数据等待监控管理中心CSC召唤，异常的数据则认为是告警，标注以高优先级发送出去。信号传感器包括:车轮传感器状态检测单元:对车轮传感器1、2、3的状态进行检测。过车时，可以采集车轮传感器的脉冲个数，车轮传感器的电压脉冲信号接入专用的脉冲信号检测电路，经光电隔离后进入核心处理单元 。对多个车轮传感器计数，与标准值进行比较，数量相等即为正常，不相等即为车轮传感器故障，发出告警。主机电源检测单元，包括: 主机电压检测单元:检测红外探测主机输出电压，超标则表示主机电源坏。其可以对±5V，±12V电压进行检测。 探头电压检测单元:红外探测主机连接有红外线轴温探头箱，探头箱中设置有左右红外探头，所述探测电压检测单元检测红外探头的输出电压，超标则表示主机电源坏。其可以对±20V电压进行检测。 校零电压检测单元:检测红外探测主机的输出电压，超标则表示主机电源坏。其可以对±6V电压进行检测。.保护门电压检测单元:采用12位AD转换器，对保护门电压进行检测，实时监测各通道电压。其可以对±30V电压进行检测。.风机电压检测单元:检测风机电压。其可以对8V、12V电压进行检测。探头信号检测单元:用于检测左右红外探头是否有信号。交流状态检测单元:监测市电及备用电有无电状态。网络检测单元:用于检测车辆轴温智能探测系统的网络状态，网络检测单元通过网络模块(例如ZEN_100TL)实现和红外探测主机的端口连接，网络接口通过一个专用的网口转串口模块把网络信号转换成TTL电平的串口信号接入核心处理单元的串口。网络检测单元定期使用Ping命令对红外探测主机做信道测试，以监测红外传输信道是否正常，异常时给出告警。UPS检测单元:检测UPS电源的电压。超标则表示UPS电源坏。上述检测以列表方式说明如下:
权利要求
1.一种综合检测装置，用于监测车辆轴温智能探测系统，所述综合检测装置包括: 形成三层网络结构的监控管理中心、监控单元和监控模块，监控管理中心与多个监控单元通信，每个监控单元与各自的多个监控模块通信，其中监控模块通过串口、并口、网口或无线方式采集车辆轴温智能探测系统的参数； 监控单元，其轮询各自的监控模块，并基于监控模块采集的参数产生数据传输信号或报警信号，通过网络传输给监控管理中心； 监控管理中心根据所述参数和报警信号对监控单元和监控模块进行配置。
2.根据权利要求1所述的综合检测装置，其特征在于， 所述监控模块包括车轮传感器状态检测单元，其采集多个车轮传感器检测到的脉冲个数， 监控单元比较各个传感器检测的脉冲个数，当彼此相等时，表示正常，否则生成报警信号。
3.根据权利要求1所述的综合检测装置，其特征在于，所述监控模块包括: 主机电源检测单元，所述主机电源检测单元用于检测车辆轴温智能探测系统的红外探测主机的输出电压、校零电压、探头电压、保护门电压、风机电压。
4.根据权利要求3所述的综合检测装置，其特征在于，所述监控模块包括: 探头信号检测单元，所述探头信号检测单元用于检测红外探测主机上连接的红外线轴温探头箱的左右探头是否有信号。
5.根据权利要求1所述的综合检测装置，其特征在于，所述监控模块包括: 网络检测单元，所述网络检测单元用于检测车辆轴温智能探测系统的网络状态，所述网络检测单元通过网络连接到所述红外探测主机，网络检测单元定期使用Ping命令对所述红外探测主机做信道测试。
6.根据权利要求1所述的综合检测装置，其特征在于，所述监控模块包括:用于检测环境温度的环境温度检测单元。
7.根据权利要求4所述的综合检测装置，其特征在于，所述监控模块包括: 遥控输出单元，所述遥控输出单元连接到所述红外探测主机的电源，当监测到红外探测主机异常时，由监控管理中心通过该遥控输出单元对所述红外探测主机进行断电复位。
8.根据权利要求1所述的综合检测装置，其特征在于， 监控单元基于监控模块的重要度等级设置轮询比率。
9.根据权利要求1所述的综合检测装置，其特征在于，所述监控单元包括: 资源管理单元，所述资源管理单元接收并管理监控模块传输的数据，作为计算资源； 任务计划单元，所述任务计划单元连接到所述资源管理单元，计划和协调计算任务； 并行模式库，所述并行模式库在计算资源之间分配数据使得数据处理并行； 异步代理库，所述异步代理库在计算资源被占用时延迟计算任务； 数据处理单元，所述数据处理单元基于并行模式库和异步代理库分配的计算资源，执行所述任务计划单元确定的计算任务，并将计算结果传输至所述监控管理中心。
10.根据权利要求1所述的综合检测装置，其特征在于，所述监控模块包括摄像机，且监控中心包括前台通信控制单元，所述前台通信控制单元配置视频信号和数据信号的路由并使得两者同步。
全文摘要
一种综合检测装置，用于监测车辆轴温智能探测系统，所述综合检测装置包括形成三层网络结构的监控管理中心、监控单元和监控模块，监控管理中心与多个监控单元通信，每个监控单元与各自的多个监控模块通信，其中监控模块通过串口、并口、网口或无线方式采集车辆轴温智能探测系统的参数；监控单元，其轮询各自的监控模块，并基于监控模块采集的参数产生数据传输信号或报警信号，通过网络传输给监控管理中心；监控管理中心根据所述参数和报警信号对监控单元和监控模块进行配置。所述综合检测装置实现了告警联动、采集数据与视频数据的压缩存储、传输和自动处理，达到资源共享，解决了当前车辆轴温智能探测系统探测站无人值班的远程监控的问题。
文档编号B61K9/06GK103112476SQ201210584149
公开日2013年5月22日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者张树国, 王树忠, 臧永正, 邵辉, 李振毅, 刘红伟 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华准格尔能源有限责任公司