一种道岔检测无线传感采集设备及采集方法与流程

本发明涉及道岔检测，尤其是涉及一种道岔检测无线传感采集设备及采集方法。

背景技术：

1、随着高速铁路的建设和系统自动化水平的提高，铁路运输对铁路信号及其辅助系统的功能和要求也越来越高。道岔作为铁路信号的关键设备，其密贴情况直接影响到铁路运输安全。道岔运用状态及其调整一直是铁路电务维修工作的重要任务之一。当前铁路道岔数据检测的方法主要包括以下几种：

2、1)人工检测：由工作人员进行现场巡检，观察道岔的运行情况，检查道岔的轨道连接、锁闭装置、道岔机构等部件是否正常运行。人工检测可以及时发现问题，但效率较低且受人为因素影响。2)机械检测：利用专门的检测车辆或设备对道岔进行检测，如使用激光测距仪、红外线测温仪等设备对道岔的轨道几何、温度等进行测量。机械检测可以提高检测效率和准确性，但需要专门的设备和技术支持，使用不便捷，且同样需要人工上道参与检测。3)线路监测系统：例如中国专利申请cn115782970a以及cn210707430u使用传感器和数据采集设备安装在道岔上，实时监测道岔的运行状态和参数，可远程查看数据。但其设备采用道岔固定安装的方式，使用线缆进行连接通信，无法快速拆装，不能循环利用，总体投资较大，使用成本较高。4)无人机检测：利用无人机设备对铁路道岔进行航拍，获取影像和红外热成像图，通过图像处理和分析技术，检测道岔的运行状态和异常情况。此方法可快速的进行大面积的巡检，但是需要大量的分析时间，且无法获得精准的数据。

3、以上是目前常用的铁路道岔数据检测方法及其所存在的问题，特别是传统通过线路连接的监测系统存在着使用、维护复杂，部署不便，成本高昂等局限性。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种道岔检测无线传感采集设备及采集方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、作为本发明的第一方面，提供一种道岔检测无线传感采集设备，所述采集设备包括：计算处理单元以及与计算处理单元连接的a/d采集转换单元、传感器单元和无线通信单元，所述采集设备由电池提供能源，并通过无线通信单元与外部的检测主机进行通讯；

4、所述传感器单元连接安装在道岔轨道与转辙机上的传感器，并将连接的传感器分别连接到对应的a/d采集转换单元或计算处理单元。

5、进一步的，所述传感器包括：

6、用于测量道岔尖轨与基本轨间密贴量和斥离量的激光密贴传感器；

7、用于检测基本轨的轨距变的激光框架传感器；

8、用于检测尖轨的伸缩距离的激光爬行传感器；

9、用于采集垂直方向的振动加速度的振动传感器以及温湿度传感器。

10、进一步的，所述采集设备设置于道岔尖轨牵引点附近，其连接的传感器具体布置包括：

11、在两侧基本轨上分别安装激光框架传感器s1、s2；在两侧基本轨靠近尖轨末端处分别安装激光爬行传感器s3、s4；在两侧有尖轨处的基本轨上安装激光密贴传感器s5、s6；在基本轨上安装振动传感器s7以及在转辙机上安装振动传感器s8。

12、进一步的，所述采集设备设置于道岔心轨牵引点附近，其连接的传感器具体布置包括：

13、轨线相互交叉一侧的在基本轨上安装两个激光密贴传感器s9、s10；在基本轨上安装振动传感器s11并在转辙机上安装振动传感器s12。

14、进一步的，其特征在于，道岔于激光传感器的光点照射处安装有对应的反射平面。

15、进一步的，所述设备还设置有电源管理单元，用于进行电压的转换、检测、充放电管理，并提供给各单元所需的电源；

16、所述设备的电池采用二次电池，所述设备还设置有太阳能电池板，太阳能电池板经过电源管理单元对二次电池进行充电。

17、进一步的，所述采集设备还包括与计算处理单元连接的调试及下载单元，用于外部通过串口或网口连接到采集设备进行调试和数据传输；存储单元，用于存储数据和文件。

18、作为本发明的第二方面，提供一种道岔数据采集方法，所述方法采用如上任一所述的道岔检测无线传感采集设备，具体步骤包括：

19、安装传感器，在完毕后进行校准得到工作零点，进入正常工作状态；

20、通过传感器采集道岔的密贴、框架、爬行、振动、温湿度的静态和动态数据；

21、采集数据经过ad转换后存储在设备中，存储的数据可单独下载或配合检测主机设备进行分析和查看。

22、进一步的，所述道岔检测方法实时采集传感器数据，根据传感器安装位置和的得到的传感器值综合判断道岔是过车还是转换状态以及道岔转换的方向；记录当前的状态，根据道岔所处状态分别在道岔转换和过车时采集对应的动态数据；所述道岔检测方法每间隔一定时间采集一次静态数据。

23、进一步的，所述判断道岔是过车还是转换状态以及道岔转换的方向具体如下：

24、所述道岔过车与转换状态根据密贴传感器和振动传感器判断，当密贴传感器数值变化大于第一密贴阈值时为是道岔转换过程，当振动传感器数值变化大于第一振动阈值且此时密贴传感器变化小于第二密贴阈值时则认为是道岔过车过程；

25、所述道岔转换方向根据一对分别位于道岔两侧相配合的密贴传感器判断，当定位处的密贴传感器数值从小变化到大且反位处的密贴传感器数值从大变化到小，那么认定转换方向是从定位到反位的变化，反之则是从反位到定位的变化。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

27、1)本发明基于wifi通信的道岔检测无线传感采集设备采用wifi的方式与检测主机进行通信，供电方面使用大容量的二次电池为其提供能量，而不使用传统的线缆。可快速部署，方便扩展，使用便捷高效，还可循环利用，降低了整体成本。

28、2)本发明采集设备通过设置传感器采集道岔的密贴、框架、爬行、振动、温湿度等静态和动态数据，经过ad转换后存储在设备中，存储的数据可供单独下载或配合外部的检测主机设备进行分析和查看。

29、3)本发明另外在设备顶部设置有大块的太阳能板及二次电池为其补充电能，具有较长的续航时间。

技术特征：

1.一种道岔检测无线传感采集设备，其特征在于，所述采集设备包括：计算处理单元(1)以及与计算处理单元(1)连接的a/d采集转换单元(2)、传感器单元(3)和无线通信单元(5)，所述采集设备由电池提供能源，并通过无线通信单元(5)与外部的检测主机进行通讯；

2.根据权利要求1所述的一种道岔检测无线传感采集设备，其特征在于，所述传感器包括：

3.根据权利要求2所述的一种道岔检测无线传感采集设备，其特征在于，所述采集设备设置于道岔尖轨牵引点附近，其连接的传感器具体布置包括：

4.根据权利要求2所述的一种道岔检测无线传感采集设备，其特征在于，所述采集设备设置于道岔心轨牵引点附近，其连接的传感器具体布置包括：

5.根据权利要求2-4任一所述的一种道岔检测无线传感采集设备，其特征在于，道岔于激光传感器的光点照射处安装有对应的反射平面。

6.根据权利要求1所述的一种道岔检测无线传感采集设备，其特征在于，所述设备还设置有电源管理单元(9)，用于进行电压的转换、检测、充放电管理，并提供给各单元所需的电源；

7.根据权利要求1所述的一种道岔检测无线传感采集设备，其特征在于，所述采集设备还包括与计算处理单元(1)连接的调试及下载单元(4)，用于外部通过串口或网口连接到采集设备进行调试和数据传输；存储单元(6)，用于存储数据和文件。

8.一种道岔数据采集方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-7中任一所述的道岔检测无线传感采集设备，具体步骤包括：

9.根据权利要求8所述的一种道岔数据采集方法，其特征在于，所述道岔检测方法实时采集传感器数据，根据传感器安装位置和的得到的传感器值综合判断道岔是过车还是转换状态以及道岔转换的方向；记录当前的状态，根据道岔所处状态分别在道岔转换和过车时采集对应的动态数据；所述道岔检测方法每间隔一定时间采集一次静态数据。

10.根据权利要求9所述的一种道岔数据采集方法，其特征在于，所述判断道岔是过车还是转换状态以及道岔转换的方向具体如下：

技术总结
本发明涉及一种道岔检测无线传感采集设备及采集方法，采集设备包括计算处理单元以及与计算处理单元连接的A/D采集转换单元、传感器单元和无线通信单元，采集设备由电池提供能源，并通过无线通信单元与外部的检测主机进行通讯；传感器单元连接安装在道岔轨道与转辙机上的传感器，并将连接的传感器分别连接到对应的A/D采集转换单元或计算处理单元。与现有技术相比，本发明设备小巧便携，采用了无线通信进行数据传输、电池和太阳能供电的方式以及无接触式的激光和振动传感器进行数据采集，没有线缆的束缚，可以方便的对其进行部署和拆装，使用便捷高效，还可循环利用，降低了整体成本。

技术研发人员：余云,陈维明,马赛,顾雪,黄安全,杨凡
受保护的技术使用者：通号通信信息集团上海有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16