一种线阵式红外轴温探头的数据采集与处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于阵列式红外轴温探头的数据采集与处理方法，主要适用于铁路列车红外轴温探测信号的采集和处理。其特征在于，探头内部的嵌入式处理器按照最高车速设定采样率并在车轮传感器触发下启动采集，包括车轮传感器A、B、C的3路磁钢信号和左右两个线阵式红外探头的8路轴温信号，共计11路信号直接实时上传到探测站工业计算机内。探测站工业计算机对上传的轴温数据进行处理，包括轴温数据滤除噪声、轴温数据点数的统一和剔除异常波等。
【专利说明】一种线阵式红外轴温探头的数据采集与处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于阵列式红外轴温探头的数据采集与处理方法，主要适用于铁路列车红外轴温探测信号的采集和处理。
【背景技术】
[0002]
[0002]我国从70年代初开始研究列车红外轴温监测技术，目前监测技术及其设备已发展到了第四代，即采用了光子探头的红外轴温探测系统。但因目前使用的探头单点探测器采集到的轴温信息量有限，导致热轴兑现率不高，进而又采用了双探头结构改进探测效果，但成本有所增加。
[0003]为进一步提高探测效果并减小硬件成本，本发明提出了基于线阵式的红外光子探测器实现的数字式多点探头方案。
[0004]线阵式红外轴温探头内部集成了四点线阵探测器，采用一只探头即可同时得到四路轴温信号，增加了探测信息量，明显提高了轴温数据的可信程度。但由于探头内部的处理器运算速度和存储能力所限，对于多传感器的信号处理的方法又难以满足高速列车的实时性要求，造成信息损失。
【发明内容】
本发明的内容
为了克服上述现有技术和方法的不足，更有效的利用四路轴温信息，本发明充分利用现有探头内部处理器的高速采集和实时通信潜力，提出了一种实时采集并高速上传到上位机进行处理和分析的方法用于线阵式红外轴温探头的多点数据处理与轴温判定的方法。
[0005]本发明所采用的轴温数据获取与处理方法包括:
1.本发明涉及一种基于阵列式红外轴温探头的数据采集与处理的方法，主要用于列车热轴信息采集处理。其特征在于，利用探头内部的嵌入式处理器按照满足最高车速设定采样率。在车轮传感器触发下启动采集，包括车轮传感器A、B、C的3路磁钢信号和左右两个线阵式红外探头的8路轴温信号，共计11路信号直接实时上传到探测站工业计算机内。
[0006]2.探测站工业计算机对上传的轴温数据进行处理，处理步骤是:
步骤一:轴温数据滤除噪声的处理；
步骤二:统一轴温数据点数的处理；
步骤三:剔除异常波的处理。
[0007]3.轴温数据滤除噪声的其特征是，将采集到的每个探头的四路信号作为一个矩阵，对每个矩阵做滤波处理，去除噪声的干扰，最终得到两个探头的两个矩阵。
[0008]4.统一轴温数据点数的特征为:具体根据B、C磁钢信号计算车速，然后根据车速、车轴宽度和采样率计算出采集到的轴温数据点数，然后通过插值算法将轴温数据归一化为固定点数。
[0009]5.剔除异常波的特征是，根据规律和经验总结出标准热轴波形的矩阵，通过标准矩阵对每个探头的矩阵做匹配，匹配出正常的波形，剔除异常的波形。
[0010]现有技术做热轴信号的处理多是单路信号的处理，信息量少，可靠性差，探头内部的处理器难以完成多传感器实时信号的处理。与现有技术相比，本发明将轴温数据实时传输上传至工业计算机处理，实现多传感器信号的实时处理；将轴温数据作为矩阵整体处理，充分利用了八路轴温数据间的联系，数据提高了数据的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1轴温信号采集及数据处理的工作示意图。
[0012]图2数据处理流程。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明的一个【具体实施方式】做进一步阐述:
如图1，所示是轴温信号采集及数据处理的工作示意图，当火车来到时，先触发A磁钢，开启采集工作，以固定采样频率采集A、B、C车轮传感器和两个探头8路轴温信号。采集卡通过USB线与监测站主机通信，实时把采集到的数据上传的监测站主机上。
[0014]监测站主机对采集到的信号处理，参见图2。首先为了去除数据采集中的噪声干扰，需要对数据去噪。将采集到的每个探头的四路信号作为一个矩阵来处理，对每个矩阵做3*3大小的中值滤波处理，去除噪声的干扰，最终得到两个探头的两个矩阵。
[0015]然后为了信号后续处理的统一化，需要将每路信号的采集点固定为32个。根据采集到的B、C磁钢信号上升沿时间间隔和B、C磁钢的距离计算出车速。由于采集卡的采样率设置较高且是固定，但车速是不固定的，所以采集到的数据量与车速成反比关系。然后根据车速、车轴宽度和采样率计算出采集到的有效轴温数据点数，然后通过插值算法将轴温数据统一为32个点。
[0016]由于现场采集信号的不确定因素，采集到得信号中有些明显不符合轴承温度规律的信号，称为异常波形。在做热轴判别前，要去除异常波形的干扰，故要剔除异常波形。根据规律和经验得到标准热轴波形的矩阵数据，通过标准矩阵对两个探头的矩阵做匹配，匹配出正常的波形，剔除异常的波形，然后通过热轴判别模型识别热轴级别，对激热热轴报警。
[0017]除上述示例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.本发明涉及一种基于阵列式红外轴温探头的数据采集与处理的方法，主要用于列车热轴信息采集处理；其特征在于，利用探头内部的嵌入式处理器按照满足最高车速设定采样率；在车轮传感器触发下启动采集，包括车轮传感器A、B、C的3路磁钢信号和左右两个线阵式红外探头的8路轴温信号，共计11路信号直接实时上传到探测站工业计算机内。
2.探测站工业计算机对上传的轴温数据进行处理，处理步骤是: 步骤一:轴温数据滤除噪声的处理； 步骤二:统一轴温数据点数的处理； 步骤三:剔除异常波的处理。
3.轴温数据滤除噪声的其特征是，将采集到的每个探头的四路信号作为一个矩阵，对每个矩阵做滤波处理，去除噪声的干扰，最终得到两个探头的两个矩阵。
4.统一轴温数据点数的特征为:具体根据B、C磁钢信号计算车速，然后根据车速、车轴宽度和采样率计算出采集到的轴温数据点数，然后通过插值算法将轴温数据归一化为固定点数。
5.剔除异常波的特征是，根据规律和经验总结出标准热轴波形的矩阵，通过标准矩阵对每个探头的矩阵做匹配，匹配出正常的波形，剔除异常的波形。
【文档编号】B61K9/04GK104512433SQ201310463261
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】王瑛, 张倩, 王铁流, 王者思 申请人:北京工业大学