一種基於地磁異常的鐵路來車監測裝置的製作方法

2023-07-28 11:43:31 1

專利名稱：一種基於地磁異常的鐵路來車監測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵路或公路運輸的一種來車監測技術領域，具體涉及一種基於地磁異常的鐵路來車監測裝置。
背景技術：
出於對安全的考慮，需要對鐵路線路上的列車運行狀況進行感知和監測，目前常用的來車監測方法有光電或雷射對射傳感器、震動傳感器以及圖像識別等方法。光電檢測法和震動檢測法容易受到外界環境的幹擾，容易造成虛報或漏報，同時這兩種方案還需要在路基表面鋪設傳感器傳輸線，這是高速鐵路所不允許的；圖像識別方法需要對圖像進行採集和識別，系統複雜、功耗較大、成本較高，並且識別的準確率會受到因惡劣天氣而造成的能見度不足的影響
實用新型內容
本實用新型要提供一種基於地磁異常的鐵路來車監測裝置，以克服現有技術存在的系統複雜、功耗較大、成本較高，同時準確率易受外部環境影響的問題。一種基於地磁異常的鐵路來車監測裝置，包括傳感器單元，其特徵在於還包括與傳感器單元順序相接的信號調理單元、數據採集單元和分析處理單元，其中分析處理單元還分別與傳感器單元和信號調理單元相接；所述傳感器單元以型號為HMC1052的兩軸各向異性型磁阻傳感器為核心，兩隻MOS管和兩隻電容構成傳感器復位電路，為其提供復位脈衝，傳感器單元探測到地磁場變化並將其轉變為電信號送入信號調理單元；所述信號調理單元中包括傳感器單元與數據採集單元之間連接的兩個儀表放大器，所述儀表放大器的型號是AD8555,它們分別用於放大傳感器X軸和Y軸的輸出信號，兩個儀表放大器的輸入管腳4和輸入管腳5分別連接傳感器X軸信號和Y軸信號的輸出管腳3和輸出管腳14、輸出管腳16和輸出管腳21，儀表放大器的輸出管腳7將經過放大的磁異常信號送到數據採集單元中；所述數據採集單元為LPC2214微處理器的內部AD轉換器，其模擬輸入管腳AinO和Ainl分別連接信號調理單元中的兩個儀表放大器的輸出管腳7，數據採集單元將信號調理單元輸出的模擬信號轉換為數位訊號後，送入分析處理單元；所述分析處理單元為型號是LPC2214的微處理器，微處理器通過連接傳感器單元的GPIO管腳發送使傳感器復位的脈衝信號；微處理器根據數據採集單元採集到的信號幅值及直流偏移量的大小，通過連接信號調理單元中儀表放大器數字輸入管腳的GPIO管腳對其增益和零點電壓進行編程調整；微處理器對經過信號調理單元調理、數據採集單元採集到的磁異常信號進行處理後，若判斷其滿足觸發條件，則通過微處理器的一個GPIO管腳發出觸發信號。與現有技術相比，本實用新型的優點是[0010]I、結構簡單本實用新型結構簡單，功耗極低，製造成本和使用成本低；2、性能優異不易受到環境幹擾，採用非接觸的被動來車監測方法來識別和判斷是否有車輛經過，適用於野外長期監測；3、功能擴展性好不僅可用於識別和判斷是否有車輛經過，同時適合用做需要在車輛經過時採集數據或信號的觸發裝置。


圖I是本實用新型裝置的原理框圖；圖2是本實用新型裝置的電路原理圖； 具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。本實用新型方法的基本原理是地球磁場在一定時間和空間範圍內是基本恆定的。地球磁場中的鐵磁性物體都會被地球磁場不同程度的磁化,磁化後的物體產生的附加磁場與地球的背景磁場疊加後，就會使平順的背景磁場產生畸變。參見圖1，本實用新型提供的一種基於地磁異常的鐵路來車監測裝置，包括順序相接的傳感器單元I、信號調理單元2、數據採集單元3和分析處理單元4，其中分析處理單元4還分別與傳感器單元I和信號調理單元2相接。當列車進入該裝置的作用範圍時，傳感器單元I便可探測到列車引起的地磁場變化並將其轉變為電信號；信號調理單元2去除信號中的共模成分並將其放大後，送入數據採集模塊3進行採集；分析處理單元4對數據進行處理，檢測到車輛經過時便向其他設備發送觸發信號。參見圖2，所說的傳感器單元I以Honeywell公司的HMC1052兩軸各向異性型磁阻傳感器為核心，兩隻MOS管和兩隻電容構成傳感器復位電路，為其提供復位脈衝，傳感器單元I探測到列車上的鐵磁性部件引起的地磁場變化並將其轉變為電信號送入信號調理單元2。所說的信號調理單元2中包括傳感器單元I與數據採集單元3之間連接的兩個儀表放大器AD8555,它們分別用於放大傳感器X軸和Y軸的輸出信號，兩個儀表放大器的輸入管腳4和輸入管腳5分別連接傳感器X軸信號和Y軸信號的輸出管腳3和輸出管腳14、輸出管腳16和輸出管腳21，儀表放大器的輸出管腳7將經過放大的磁異常信號送到數據採集單元3中。所說的數據採集單元3為LPC2214微處理器的內部AD轉換器，其模擬輸入管腳AinO和Ainl分別連接信號調理單元2中的兩個儀表放大器的輸出管腳7，數據採集單元3將信號調理單元2輸出的模擬信號轉換為數位訊號後，送入分析處理單元4。所說的分析處理單元4為LPC2214微處理器。該裝置在每次上電後，微處理器首先會通過連接傳感器單元I的GPIO管腳發送一個復位脈衝信號使傳感器復位；隨後微處理器會根據數據採集單元3採集到的信號幅值及直流偏移量的大小，通過連接信號調理單元2中儀表放大器數字輸入管腳3的GPIO管腳對其增益和零點電壓進行編程調整；微處理器對經過信號調理單元2調理、數據採集單元3採集到的磁異常信號進行處理後，若判斷其滿足觸發條件，則通過微處理器的一個GPIO管腳發出觸發信號，供其他設備使用。使用中,Honeywell公司的HMC1052兩軸各向異性型磁阻傳感器與行車方向垂直的軸用於來判斷車輛有無；與行車方向平行的軸用於判斷車輛行駛方向，並對車輛有無加以輔助判斷。兩隻MOS管和兩隻電容構成的傳感器復位電路為傳感器提供至少400mA峰值電流的復位脈衝。信號調理部分採用帶有零點調節和增益調節數字可編程儀表放大器AD8555，其增益和輸出偏置電壓都可以通過數字接口(第3腳)利用微處理器進行編程調整。 經過調理後的信號送入LPC2214的內部AD進行採集。AD採樣頻率為100Hz，並對信號做了64倍過採樣以提高AD的解析度至16Bits。LPC2214為該裝置的主控微處理器，用於對AD採集的數據進行分析和處理，並根據需要調節儀表放大器參數。
權利要求1 一種基於地磁異常的鐵路來車監測裝置，包括傳感器單元(1)，其特徵在於還包括與傳感器單元(I)順序相接的信號調理單元(2)、數據採集單元(3)和分析處理單元(4)，其中分析處理單元(4)還分別與傳感器單元(I)和信號調理單元(2)相接； 所述傳感器單元(I)以型號為HMC1052的兩軸各向異性型磁阻傳感器為核心，兩隻MOS管和兩隻電容構成傳感器復位電路，為其提供復位脈衝，傳感器單元(I)探測到地磁場變化並將其轉變為電信號送入信號調理單元(2)； 所述信號調理單元(2)中包括傳感器單元(I)與數據採集單元(3)之間連接的兩個儀表放大器，所述儀表放大器的型號是AD8555,它們分別用於放大傳感器X軸和Y軸的輸出信號，兩個儀表放大器的輸入管腳4和輸入管腳5分別連接傳感器X軸信號和Y軸信號的輸出管腳3和輸出管腳14、輸出管腳16和輸出管腳21，儀表放大器的輸出管腳7將經過放大的磁異常信號送到數據採集單元(3)中； 所述數據採集單元(3)為LPC2214微處理器的內部AD轉換器，其模擬輸入管腳AinO和Ainl分別連接信號調理單元(2)中的兩個儀表放大器的輸出管腳7，數據採集單元(3)將信號調理單元(2)輸出的模擬信號轉換為數位訊號後，送入分析處理單元(4)； 所述分析處理單元(4)為型號是LPC2214的微處理器，微處理器通過連接傳感器單元(I)的GPIO管腳發送使傳感器復位的脈衝信號；微處理器根據數據採集單元(3)採集到的信號幅值及直流偏移量的大小，通過連接信號調理單元(2)中儀表放大器數字輸入管腳3的GPIO管腳對其增益和零點電壓進行編程調整；微處理器對經過信號調理單元(2)調理、數據採集單元(3 )採集到的磁異常信號進行處理後，若判斷其滿足觸發條件，則通過微處理器的一個GPIO管腳發出觸發信號。
專利摘要本實用新型涉及鐵路或公路運輸的一種來車監測技術領域，具體涉及一種基於地磁異常的鐵路來車監測裝置。現有技術存在的系統複雜、功耗較大、成本較高，同時準確率易受外部環境影響的問題。為克服現有技術存在的問題，本實用新型採用的技術方案是一種基於地磁異常的鐵路來車監測裝置，包括傳感器單元，其特徵在於還包括與傳感器單元順序相接的信號調理單元、數據採集單元和分析處理單元，其中分析處理單元還分別與傳感器單元和信號調理單元相接。本實用新型結構簡單，功耗極低，製造成本和使用成本低，適用於野外長期監測。
文檔編號B61L23/00GK202686391SQ20122017818
公開日2013年1月23日 申請日期2012年4月25日 優先權日2012年4月25日
發明者雷斌, 秦剛, 侯瑞, 王鵬, 呂志剛, 張海寧, 任安虎 申請人:西安工業大學