一种高铁轮对无线数据采集系统

1.本实用新型涉及高铁数据采集处理技术领域，具体涉及一种高铁轮对无线数据采集系统。


背景技术：

2.国内对于高速列车轮对系统维护基于大数据的健康管理技术研究较少，主要以关键部位定期检测为主。监测数据量不大，并且无法做到实时监测，因此数据的实时性不强，难以实现轮对系统全面、实时的监控，而且往往由于数据的不全会造成高铁早期故障线索的疏漏。另一方面，我国现行高铁轮轴监测的监测数据主要通过人工经验进行数据判断，缺乏完善的数据处理系统。数据的信息挖掘、处理、融合和特征提取能力不强。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.本实用新型的目的在于提供一种高铁轮对无线数据采集系统，以解决上述背景技术中提出的实际问题。
5.(二)技术方案
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高铁轮对无线数据采集系统，包括数据控制处理中心c1，温度监测单元u2，振动监测单元u3，声音监测单元u4和标签识别系统u1，所述数据控制处理中心c1包括微处理器m1和无线传输单元u5，所述无线传输单元u5与所述微处理器m1电连接，所述标签识别系统u1包括应答器s1、阅读器s2和计算机系统s3。
7.进一步的，所述温度监测单元u2包括轴承温度传感器z0和轮轴温度传感器z1，所述温度传感器z0与所述微处理器m1的引脚相连，用于采集高铁轮轴轴承的温度数据，所述应答器s1通过无线方式读取所述轮轴温度传感器z1采集的温度数据，所述阅读器s2用于存储所述应答器s1读取的数据以及通过所述计算机系统s3对数据进行读出。
8.进一步的，所述振动监测单元u3包括位移振动传感器z2，其中位移振动传感器z2与所述微处理器m1相连，用于采集高铁轮轴的位移与振动数据。
9.进一步的，所述声音监测单元u4包括声音传感器z3，所述声音传感器z3与所述微处理器m1相连，用于实时采集高铁轮轴在运营工作时所产生的声音数据。
10.进一步的，所述数据控制处理中心c1固定在动车轮对系统的fag 轴箱转壁顶面，所述轴承温度传感器z0位于动车轮对系统的轴承上，所述轮轴温度传感器z1贴在动车轮对系统的轮轴上。
11.进一步的，所述位移振动传感器z2和所述声音传感器z3固定在动车轮对系统的fag轴箱转壁内侧面。
12.进一步的，所述微处理器m1的型号为stm32f407zft6，所述无线传输单元的型号为u5esp8266ex。
13.(三)有益效果
14.本实用新型通过温度、振动、声音等各类传感器实现对高铁轮对的健康状态的实时监测，通过各类传感器将高铁轮对健康数据上传到数据控制处理中心，若根据既定标准检测到异常情况，则数据控制中心通过wifi、lora等无线传输技术与云端通信，最终由云端向高铁轮值人员报警。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型整体结构示意图；
17.图2为本实用新型传感器安装位置图。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.请参阅图1
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2，本实用新型提供一种技术方案：一种高铁轮对无线数据采集系统，其特征是包括数据控制处理中心c1，温度监测单元 u2，振动监测单元u3，声音监测单元u4，标签识别系统u1。
20.数据控制处理中心c1，包括微处理器m1，无线传输单元u5。微处理器m1型号为stm32f407zft6，无线传输单元u5的型号为 esp8266ex，其中微处理器芯片stm32f407zet6的pc0、pc7、pf6 引脚分别与esp8266ex芯片的gpio0、gpio2、gpio16引脚相连，用于将各类传感器所采集到数据进行融合并上传至云端，通过云端内存的安全数据进行对比，超过差异阈值即向高铁轮值人员报警。
21.标签识别系统u1，主要采用rfid技术，包括应答器s1、阅读器 s2、计算机系统s3。其中应答器s1通过无线方式读取轮轴温度传感器z1采集的温度数据。阅读器s2用于存储应答器s1读取的数据，计算机系统s3通过lora无线通信，实现对应答器s1的数据的读出，识别系统主要存储运行高铁的身份以及故障检修信息，方便高铁轮值人员进行数据管理。
22.高铁轮对温度监测单元u2，主要元件为轴承温度传感器z0和轮轴温度传感器z1。其中轴承温度传感器z0与微处理器芯片 stm32f407zft6的pg9引脚相连，用于采集高铁轮轴轴承的温度数据并上传至数据控制处理中心c1，判断高铁轮轴轴承所处环境是否在安全范围内。轮轴温度传感器z1为被动式rfid温度标签，标签识别系统u1通过无线方式读取轮轴温度传感器zz1采集的轮轴温度数据，所采集的温度值超出阈值即反馈状态异样，启动报警。
23.振动监测单元u3，包括位移振动传感器z2，其中位移振动传感器 z2与微处理器芯片stm32f407zft6的pg5相连，用于采集高铁轮轴的位移与振动数据。其中所采集到的位移
数据上传至数据控制处理中心c1,用于参考确认高铁轮轴是否发生偏移，与安全距离产生异样，超出安全距离即产生预警。位移振动传感器z2所采集到的振动数据用于检测高铁轮轴在工作时的状态，轻微振动不作处理，振动幅度超出阈值即启动预警，保证高铁安全运作。
24.声音监测单元u4，包括声音传感器z3。声音传感器z3与微处理器芯片stm32f407zft6的pg0相连。实时采集高铁轮轴在运营工作时所产生的声音数据，上传至云端。轮值人员、故障检修人员可通过所采集到的声音数据判断高铁的运行是否正常。
25.数据控制处理中心c1固定在动车轮对系统的fag轴箱转壁顶面。轴承温度传感器z0位于动车轮对系统轴承上。轮轴温度传感器z1贴在动车轮对系统轮轴上。位移振动传感器z2、声音传感器z3固定在动车轮对系统的fag轴箱转壁内侧面。
26.高铁在启动的同时，各类传感器实时采集高铁轮轴数据并通过数据控制处理中心上传至云端，一次判断高铁轮对系统关键数据的状态。轴承温度传感器z0和轮轴温度传感器z1用于检测高铁轮对的轴承和轮轴温度，若温度数据超过所属安全范围的阈值即说明存在高铁运作时间过久或是高铁轮轴产生了过大摩擦的故障。轴承温度传感器z0用于检测轮对的位移振动情况，若所采集到的数据出现振动量逐渐加大或是突然加大，则说明高铁轮对可能存在轴承松动的故障。若位移振动传感器z2所采集到的位移数据过大，则说明高铁轮对内部可能存在元件脱落的障碍。若位移振动传感器所采集到的数据过小，则说明高铁轮对内可能混入了不明物体，需要进行排查。声音传感器z3用于检测高铁在工作时的轮对声音，云端预存入大量高铁正常工作轮对的声音，若采集到的声音信号与之差异较大，则启动预警，进行排查工作。标签识别系统u1主要用于识别确认系统所监测高铁身份，并在检测之后存储相应的故障监测信息与监测日期。
27.轴承温度传感器z0、位移振动传感器z2和声音传感器z3采集的信号送入数据控制处理汇总新c1中的微处理器m1，由m1进行故障的分析与预判断。当m1确认系统发生故障时，面通过wifi无线网络传递给云端，向高铁轮值人员报警。轮轴温度传感器z1采集的信号由标签识别系统u1读取，通过lora无线网络传递给计算机系统s3。
28.在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。
29.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。