专利名称：一种基于地磁异常的铁路来车监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁路或公路运输的一种来车监测技术领域，具体涉及一种基于地磁异常的铁路来车监测装置。
背景技术：
出于对安全的考虑，需要对铁路线路上的列车运行状况进行感知和监测，目前常用的来车监测方法有光电或激光对射传感器、震动传感器以及图像识别等方法。光电检测法和震动检测法容易受到外界环境的干扰，容易造成虚报或漏报，同时这两种方案还需要在路基表面铺设传感器传输线，这是高速铁路所不允许的；图像识别方法需要对图像进行采集和识别，系统复杂、功耗较大、成本较高，并且识别的准确率会受到因恶劣天气而造成的能见度不足的影响
实用新型内容
本实用新型要提供一种基于地磁异常的铁路来车监测装置，以克服现有技术存在的系统复杂、功耗较大、成本较高，同时准确率易受外部环境影响的问题。一种基于地磁异常的铁路来车监测装置，包括传感器单元，其特征在于还包括与传感器单元顺序相接的信号调理单元、数据采集单元和分析处理单元，其中分析处理单元还分别与传感器单元和信号调理单元相接；所述传感器单元以型号为HMC1052的两轴各向异性型磁阻传感器为核心，两只MOS管和两只电容构成传感器复位电路，为其提供复位脉冲，传感器单元探测到地磁场变化并将其转变为电信号送入信号调理单元；所述信号调理单元中包括传感器单元与数据采集单元之间连接的两个仪表放大器，所述仪表放大器的型号是AD8555,它们分别用于放大传感器X轴和Y轴的输出信号，两个仪表放大器的输入管脚4和输入管脚5分别连接传感器X轴信号和Y轴信号的输出管脚3和输出管脚14、输出管脚16和输出管脚21，仪表放大器的输出管脚7将经过放大的磁异常信号送到数据采集单元中；所述数据采集单元为LPC2214微处理器的内部AD转换器，其模拟输入管脚AinO和Ainl分别连接信号调理单元中的两个仪表放大器的输出管脚7，数据采集单元将信号调理单元输出的模拟信号转换为数字信号后，送入分析处理单元；所述分析处理单元为型号是LPC2214的微处理器，微处理器通过连接传感器单元的GPIO管脚发送使传感器复位的脉冲信号；微处理器根据数据采集单元采集到的信号幅值及直流偏移量的大小，通过连接信号调理单元中仪表放大器数字输入管脚的GPIO管脚对其增益和零点电压进行编程调整；微处理器对经过信号调理单元调理、数据采集单元采集到的磁异常信号进行处理后，若判断其满足触发条件，则通过微处理器的一个GPIO管脚发出触发信号。与现有技术相比，本实用新型的优点是[0010]I、结构简单本实用新型结构简单，功耗极低，制造成本和使用成本低；2、性能优异不易受到环境干扰，采用非接触的被动来车监测方法来识别和判断是否有车辆经过，适用于野外长期监测；3、功能扩展性好不仅可用于识别和判断是否有车辆经过，同时适合用做需要在车辆经过时采集数据或信号的触发装置。
图I是本实用新型装置的原理框图；图2是本实用新型装置的电路原理图； 具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。本实用新型方法的基本原理是地球磁场在一定时间和空间范围内是基本恒定的。地球磁场中的铁磁性物体都会被地球磁场不同程度的磁化,磁化后的物体产生的附加磁场与地球的背景磁场叠加后，就会使平顺的背景磁场产生畸变。参见图1，本实用新型提供的一种基于地磁异常的铁路来车监测装置，包括顺序相接的传感器单元I、信号调理单元2、数据采集单元3和分析处理单元4，其中分析处理单元4还分别与传感器单元I和信号调理单元2相接。当列车进入该装置的作用范围时，传感器单元I便可探测到列车引起的地磁场变化并将其转变为电信号；信号调理单元2去除信号中的共模成分并将其放大后，送入数据采集模块3进行采集；分析处理单元4对数据进行处理，检测到车辆经过时便向其他设备发送触发信号。参见图2，所说的传感器单元I以Honeywell公司的HMC1052两轴各向异性型磁阻传感器为核心，两只MOS管和两只电容构成传感器复位电路，为其提供复位脉冲，传感器单元I探测到列车上的铁磁性部件引起的地磁场变化并将其转变为电信号送入信号调理单元2。所说的信号调理单元2中包括传感器单元I与数据采集单元3之间连接的两个仪表放大器AD8555,它们分别用于放大传感器X轴和Y轴的输出信号，两个仪表放大器的输入管脚4和输入管脚5分别连接传感器X轴信号和Y轴信号的输出管脚3和输出管脚14、输出管脚16和输出管脚21，仪表放大器的输出管脚7将经过放大的磁异常信号送到数据采集单元3中。所说的数据采集单元3为LPC2214微处理器的内部AD转换器，其模拟输入管脚AinO和Ainl分别连接信号调理单元2中的两个仪表放大器的输出管脚7，数据采集单元3将信号调理单元2输出的模拟信号转换为数字信号后，送入分析处理单元4。所说的分析处理单元4为LPC2214微处理器。该装置在每次上电后，微处理器首先会通过连接传感器单元I的GPIO管脚发送一个复位脉冲信号使传感器复位；随后微处理器会根据数据采集单元3采集到的信号幅值及直流偏移量的大小，通过连接信号调理单元2中仪表放大器数字输入管脚3的GPIO管脚对其增益和零点电压进行编程调整；微处理器对经过信号调理单元2调理、数据采集单元3采集到的磁异常信号进行处理后，若判断其满足触发条件，则通过微处理器的一个GPIO管脚发出触发信号，供其他设备使用。使用中,Honeywell公司的HMC1052两轴各向异性型磁阻传感器与行车方向垂直的轴用于来判断车辆有无；与行车方向平行的轴用于判断车辆行驶方向，并对车辆有无加以辅助判断。两只MOS管和两只电容构成的传感器复位电路为传感器提供至少400mA峰值电流的复位脉冲。信号调理部分采用带有零点调节和增益调节数字可编程仪表放大器AD8555，其增益和输出偏置电压都可以通过数字接口(第3脚)利用微处理器进行编程调整。 经过调理后的信号送入LPC2214的内部AD进行采集。AD采样频率为100Hz，并对信号做了64倍过采样以提高AD的分辨率至16Bits。LPC2214为该装置的主控微处理器，用于对AD采集的数据进行分析和处理，并根据需要调节仪表放大器参数。
权利要求1 一种基于地磁异常的铁路来车监测装置，包括传感器单元(1)，其特征在于还包括与传感器单元(I)顺序相接的信号调理单元(2)、数据采集单元(3)和分析处理单元(4)，其中分析处理单元(4)还分别与传感器单元(I)和信号调理单元(2)相接； 所述传感器单元(I)以型号为HMC1052的两轴各向异性型磁阻传感器为核心，两只MOS管和两只电容构成传感器复位电路，为其提供复位脉冲，传感器单元(I)探测到地磁场变化并将其转变为电信号送入信号调理单元(2)； 所述信号调理单元(2)中包括传感器单元(I)与数据采集单元(3)之间连接的两个仪表放大器，所述仪表放大器的型号是AD8555,它们分别用于放大传感器X轴和Y轴的输出信号，两个仪表放大器的输入管脚4和输入管脚5分别连接传感器X轴信号和Y轴信号的输出管脚3和输出管脚14、输出管脚16和输出管脚21，仪表放大器的输出管脚7将经过放大的磁异常信号送到数据采集单元(3)中； 所述数据采集单元(3)为LPC2214微处理器的内部AD转换器，其模拟输入管脚AinO和Ainl分别连接信号调理单元(2)中的两个仪表放大器的输出管脚7，数据采集单元(3)将信号调理单元(2)输出的模拟信号转换为数字信号后，送入分析处理单元(4)； 所述分析处理单元(4)为型号是LPC2214的微处理器，微处理器通过连接传感器单元(I)的GPIO管脚发送使传感器复位的脉冲信号；微处理器根据数据采集单元(3)采集到的信号幅值及直流偏移量的大小，通过连接信号调理单元(2)中仪表放大器数字输入管脚3的GPIO管脚对其增益和零点电压进行编程调整；微处理器对经过信号调理单元(2)调理、数据采集单元(3 )采集到的磁异常信号进行处理后，若判断其满足触发条件，则通过微处理器的一个GPIO管脚发出触发信号。
专利摘要本实用新型涉及铁路或公路运输的一种来车监测技术领域，具体涉及一种基于地磁异常的铁路来车监测装置。现有技术存在的系统复杂、功耗较大、成本较高，同时准确率易受外部环境影响的问题。为克服现有技术存在的问题，本实用新型采用的技术方案是一种基于地磁异常的铁路来车监测装置，包括传感器单元，其特征在于还包括与传感器单元顺序相接的信号调理单元、数据采集单元和分析处理单元，其中分析处理单元还分别与传感器单元和信号调理单元相接。本实用新型结构简单，功耗极低，制造成本和使用成本低，适用于野外长期监测。
文档编号B61L23/00GK202686391SQ20122017818
公开日2013年1月23日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者雷斌, 秦刚, 侯瑞, 王鹏, 吕志刚, 张海宁, 任安虎 申请人:西安工业大学