一種遠程採集鐵路軌道板溫度場參數的系統的製作方法

2023-05-22 16:32:36 2

本實用新型是涉及一種遠程採集鐵路軌道板溫度場參數的系統，屬於數據採集技術領域。

背景技術：

鐵路軌道結構的穩定性、平順性對列車運行安全具有重大意義。軌道板在與外界進行熱交換過程中，由於混凝土結構導熱率低，軌道板結構溫度場呈非線性分布。在該豎向溫度梯度的作用下，軌道板的反覆翹曲變形是導致軌道板4個端角處砂漿層傷損的主要原因，改變了動荷載作用下軌道結構受力狀態，影響軌道的平順性。此外，對縱連板式無砟軌道而言，軌道板溫度變形增加了縱向連續軌道結構的不穩定性，增大了持續高溫下軌道板拱起的發生概率，威脅列車運行安全，而曝露於大氣環境下的無砟軌道結構會遭受隨外界環境變化而變化的溫度荷載作用。因此，需要同時採集太陽輻射強度、氣溫日變化幅度、日照時長以及風速等氣象參數及軌道結構內部溫度等影響軌道板溫度場的關鍵參數信息，以用於研究鐵路軌道的穩定性和平順性，而這些數據的獲取是在服役的鐵路軌道上，不易直接讓工作人員定時測量，所以需要一種可以遠程採集影響軌道板溫度場的關鍵參數的系統，但至今還未見相關技術和產品的報導。

技術實現要素：

針對現有技術存在的上述需求，本實用新型的目的是提供一種遠程採集鐵路軌道板溫度場參數的系統，以滿足對鐵路軌道的穩定性和平順性的研究需求。

為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案：

一種遠程採集鐵路軌道板溫度場參數的系統，包括太陽能供電單元、主控單元、室外氣象參數採集單元、電源隔離單元、電磁隔離晶片、若干溫度採樣單元和遠程伺服器，所述太陽能供電單元分別與主控單元、室外氣象參數採集單元及電源隔離單元相連接，所述電源隔離單元與每一個溫度採樣單元均相連接，每一個溫度採樣單元均通過485總線與電磁隔離晶片相連接及每一個溫度採樣單元均與設在軌道板下方的溫度傳感器相連接；所述電磁隔離晶片通過485總線或CAN總線與所述主控單元雙向通訊連接，並且，所述主控單元和室外氣象參數採集單元均通過無線網絡與遠程伺服器分別通訊連接。

一種實施方案，所述太陽能供電單元包括太陽能電池板、光伏一體機和蓄電池組，所述太陽能電池板與光伏一體機相連接，所述光伏一體機與蓄電池組相連接。

一種實施方案，所述主控單元具有DTU無線數據透傳模塊。

作為優選方案，所述主控單元為STM32F107VC處理器，採用實時多任務作業系統(RTOS)。

作為優選方案，所述主控單元還包括觸控螢幕顯示單元和SD存儲卡。

一種實施方案，所述室外氣象參數採集單元包括室外環境溫度傳感器、光照強度傳感器、風速傳感器及無線傳輸模塊。

作為優選方案，所述電磁隔離晶片選用ADM2582E或ADM2587E晶片。

作為優選方案，所述溫度採樣單元選用具有485總線接口、分時控制接口、485總線發送接口和485總線接收接口的STM8L系列單片機。

相較於現有技術，本實用新型的有益技術效果在於：

本實用新型實現了對影響軌道板溫度場的室外氣象和軌道結構內部溫度等關鍵參數的遠程採集，為研究上述參數對鐵路軌道的穩定性和平順性的影響提供了便捷途徑；另外，本實用新型通過採用隔離供電模式，使得整個系統具有抗幹擾能力強，魯棒性好，維護成本低，採集信息精度高等優點，具有明顯的實用價值。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的一種遠程採集鐵路軌道板溫度場參數的系統結構示意圖；

圖2為實施例所述的太陽能供電單元的原理框圖；

圖3為實施例所述的主控單元的原理框圖；

圖4為實施例所述的室外氣象參數採集單元的原理框圖；

圖5為實施例所述的溫度採樣單元的電路圖。

圖中標號示意如下：1、太陽能供電單元；11、太陽能電池板；12、光伏一體機；13、蓄電池組；2、主控單元；21、無線數據透傳模塊；22、STM32F107VC處理器；23、觸控螢幕顯示單元；24、SD存儲卡；3、室外氣象參數採集單元；31、室外環境溫度傳感器；32、光照強度傳感器；33、風速傳感器；34、無線傳輸模塊；4、電源隔離單元；5、電磁隔離晶片；6、溫度採樣單元；7、遠程伺服器；8、485總線；9、溫度傳感器。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型的技術方案做進一步清楚、完整地描述。

實施例

如圖1所示：本實施例提供的一種遠程採集鐵路軌道板溫度場參數的系統，包括太陽能供電單元1、主控單元2、室外氣象參數採集單元3、電源隔離單元4、電磁隔離晶片5、若干溫度採樣單元6和遠程伺服器7，所述太陽能供電單元1分別與主控單元2、室外氣象參數採集單元3及電源隔離單元4相連接，所述電源隔離單元4與每一個溫度採樣單元6均相連接，每一個溫度採樣單元6均通過485總線8與電磁隔離晶片5相連接，及每一個溫度採樣單元6均與設在軌道板下方的溫度傳感器9相連接；所述電磁隔離晶片5通過485總線或CAN總線與所述主控單元2雙向通訊連接，並且，所述主控單元2和室外氣象參數採集單元3均通過無線網絡與遠程伺服器7分別通訊連接。

如圖2所示：所述太陽能供電單元1包括太陽能電池板11、光伏一體機12和蓄電池組13，所述太陽能電池板11與光伏一體機12相連接，所述光伏一體機12與蓄電池組13相連接。所述太陽能供電單元1是本實用新型整個系統的電能來源，其中：太陽能電池板11將光能轉換為電能輸送給光伏一體機12，由光伏一體機12進行調節後，一方面直接輸出+8V電源分別為主控單元2和室外氣象參數採集單元3進行供電，另一方面將多餘電能輸送給蓄電池組13進行蓄電，蓄電池組13可保證在夜間或陰雨天的系統用電需求。

如圖3所示：所述主控單元2具有DTU無線數據透傳模塊21和STM32F107VC處理器22，觸控螢幕顯示單元23和SD存儲卡24。所述主控單元2一方面將獲得的軌道板溫度信息通過DTU無線數據透傳模塊21實時傳送到遠程伺服器7，另一方面對獲得的軌道板溫度信息存儲到SD存儲卡24中。

如圖4所示：所述室外氣象參數採集單元3包括室外環境溫度傳感器31、光照強度傳感器32、風速傳感器33及無線傳輸模塊34，室外環境溫度傳感器31、光照強度傳感器32和風速傳感器33將各自採集的數據通過無線傳輸模塊34實時傳送到遠程伺服器7。

如圖5所示：所述的溫度採樣單元6是基於超低功耗晶片STM8L型號單片機，具有485總線接口(管腳PD 3)、分時控制接口(管腳PD 4)、485總線發送接口(管腳PD 5)和485總線接收接口(管腳PD 6)。所述溫度採樣單元6採用隔離多節點分時復用總線監測傳送模式，不同節點位於軌道板不同位置，以採集不同梯度下軌道板的溫度信息。為了提高系統的抗幹擾能力，增強系統的魯棒性，每個節點均採用隔離供電模式，絕緣電壓等級為1KV以上，以保障每個節點之間的無幹擾採集。

所述電磁隔離晶片5優選ADM2582E或ADM2587E晶片。

最後有必要在此指出的是：以上所述僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。