一種道岔轉轍機動作電壓檢測方法、設備和系統的製作方法
2023-11-02 04:40:12
專利名稱：一種道岔轉轍機動作電壓檢測方法、設備和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及道岔監測技術領域，更具體地說，涉及一種道岔轉轍機動作電壓檢測方法、設備和系統。
背景技術：
道岔轉轍機又稱為動力轉轍機，是在鐵路鋼軌改道時應用的動力設備，在進行動力給予時需要對所述道岔轉轍機驅動電機的電壓信號做檢測，以判斷道岔轉轍機是否正常動作，方便現場人員判斷道岔轉轍機是否正常動作。現有針對道岔轉轍機驅動電機電壓信號的檢測是將採集的4路信號進行模擬高通濾波和模擬低通濾波後，分別得到各路交流含量和直流含量，從而對交流含量和直流含量的分析得到當前驅動電機的工作狀態。然而，上述檢測方法基於模擬高/低通濾波，由於交直流信號經過模擬濾波後增益有衰減而使檢測結果與真實值間出現誤差，增加了檢測不可靠性；且現有檢測方式對於驅動電機各路電壓信號的處理，同時設置模擬高/低通濾波器(如圖1所示)，在硬體方面增加了處理成本，因而從技術節省的角度講是不經濟的。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種道岔轉轍機動作電壓檢測方法、設備和系統，通過數字濾波器及信號有效值計算方式檢測動作電壓信號的交直流成分，在提高檢測準確性並節省信號處理成本。一種道岔轉轍機動作電壓檢測方法，包括將採集並模數轉換後的多路道岔轉轍機驅動電機的電壓信號同時進行數字高通濾波及數字全通濾波；以數字高通濾波及數字全通濾波後的多路電壓信號進行均方根RMS計算得到交流有效值和混合信號真有效值；利用所述交流有效值和混合信號真有效值進行RMS計算得到直流有效值。為了完善上述方案，對道岔轉轍機驅動電機的電壓信號進行高阻及光耦隔離採樣；利用RS485總線隔離輸出所述道岔轉轍機驅動電機電壓信號的交流有效值和直流有效值。一種道岔轉轍機動作電壓檢測裝置，包括採集模塊、濾波處理模塊和計算模塊， 其中所述採集模塊用於採集道岔轉轍機驅動電機的電壓信號；所述濾波處理模塊與所述採集模塊電連接，並對模數轉換後的電壓信號同時進行數字高通濾波及數字全通濾波；所述計算單元與所述濾波處理模塊連接，並以數字高通濾波及數字全通濾波後的多路電壓信號進行均方根RMS計算得到交流有效值和混合信號真有效值；利用所述交流有效值和混合信號真有效值進行RMS計算得到直流有效值。為了完善上述方案，所述採集模塊包括依次連接的的高阻採樣單元，光耦隔離單元及模數採集單元。所述計算單元具體為微處理器MCU與DSP的組合。優選地，還包括與所述計算單元電連接的RS485隔離輸出單元。一種道岔轉轍機動作電壓檢測系統，包括權利要求5-8任一項權利要求所述的的道岔轉轍機動作電壓檢測裝置。 從上述的技術方案可以看出，本發明實施例將採集並模數轉換後的道岔轉轍機驅動電機的電壓信號進行數字濾波，並結合RMS有效值計算法方法，來檢測交直流混合電壓信號中的交直流分量，為準確進行道岔轉轍機是否正常動作提供參考，運用數字濾波器技術節省了模擬濾波器帶來的硬體成本高和信號衰減可靠性低的問題，達到了提高檢測準確性並節省信號處理成本的技術效果。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例公開的一種現有道岔轉轍機驅動電機電壓信號的檢測結構示意圖；圖加為本發明實施例公開的一種現有道岔轉轍機驅動電機電壓信號的檢測邏輯示意圖；圖2b為本發明實施例公開的一種道岔轉轍機動作電壓檢測方法流程圖；圖3為本發明又一實施例公開的一種岔轉轍機動作電壓檢測方法流程圖；圖4為本發明實施例公開的一種道岔轉轍機動作電壓檢測裝置結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明實施例公開了一種道岔轉轍機動作電壓檢測方法、設備和系統，通過數字濾波器及信號有效值計算方式檢測動作電壓信號的交直流成分，在提高檢測準確性並節省信號處理成本。圖加示出了一種道岔轉轍機動作電壓檢測方法，包括步驟21 將採集並模數轉換後的道岔轉轍機驅動電機的電壓信號同時進行數字高通濾波及數字全通濾波；步驟22 以數字高通濾波及數字全通濾波後的多路電壓信號進行均方根RMS計算得到交流有效值和混合信號真有效值；步驟23 利用所述交流有效值和混合信號真有效值進行RMS計算得到直流有效值；舉例說明，有效值計算公式(RMS)2 = (AC)2+(DC)2 ；假如輸入型號為直流30V和交流有效值為40V的混合信號，通過高通濾波器後即可得到交流有效值40V，全通濾波器後得到的有效值為50V，則(AC)2 = 502-402，S卩，直流信號為30V，從而利用數字高通濾波技術和 RMS有效值方法準確得出信號的交/直流含量。步驟M 根據所述交流有效值和直流有效值判斷所述道岔轉轍機驅動電機是否正常工作。在本實施例中，採用數字全通濾波器中嵌入的多路電壓信號並行處理軟體(在本實施例中，根據現有的鐵路換輒應用具體為4路，而並不做局限)，所述高通濾波器首先將交流分量分離出來並利用RMS準確計算，再對直流分量的RMS計算，由於所述數字高通濾波器軟硬體件實現較為簡單，相對於現有技術中利用模擬高/低濾波器實現各路信號檢測來說，極大地降低了系統的軟/硬體開銷；同時，所述RMS的計算方式不僅結果準確，並可為電壓信號的進一步利用提供方便。需要說明的是圖2b示出了一種道岔轉轍機驅動電機電壓信號的檢測邏輯框圖， 其所表徵的處理流程與上述步驟相同，不再針對該邏輯框圖多做贅述。圖3示出了又一種道岔轉轍機動作電壓檢測方法，包括步驟31 對道岔轉轍機驅動電機的電壓信號進行高阻及光耦隔離採樣；採樣端採用高阻抗採樣，降低了接入採集模塊對系統造成的幹擾；通過光耦隔離採樣有效地保證了前級採樣端的幹擾信號不會破壞內部系統；步驟32 將採集並模數轉換後的多路道岔轉轍機驅動電機的電壓信號同時進行數字高通濾波及數字全通濾波；步驟33 以數字高通濾波及數字全通濾波後的多路電壓信號進行均方根RMS計算得到交流有效值和混合信號真有效值；步驟34 利用所述交流有效值和混合信號真有效值進行RMS計算得到直流有效值；步驟35 利用RS485總線隔離輸出所述道岔轉轍機驅動電機電壓信號的交流有效值和直流有效值；通過隔離的485總線標準Modbus-RTU協議輸出，方便用戶組網及加強了採集模塊的總線抗幹擾性。步驟36 根據所述交流有效值和直流有效值判斷所述道岔轉轍機驅動電機是否正常工作。圖4示出了一種道岔轉轍機動作電壓檢測裝置，包括採集模塊41、濾波處理模塊 42和計算模塊43，其中所述採集模塊41用於採集道岔轉轍機驅動電機的電壓信號；由圖可知，所述採集模塊41包括依次連接的的高阻採樣單元，光耦隔離單元及模數採集單元，所述模數採集單元為專用的16位A/D晶片，可有效保證測量精度。所述濾波處理模塊42與所述採集模塊43電連接，並對模數轉換後的電壓信號同時進行數字高通濾波及數字全通濾波；所述計算單元43與所述濾波處理模塊42連接，並以數字高通濾波及數字全通濾波後的多路電壓信號進行均方根RMS計算得到交流有效值和混合信號真有效值；利用所述交流有效值和混合信號真有效值進行RMS計算得到直流有效值。更為具體地，所述計算單元優選為MCU與DSP的組合。圖中還示出了與所述計算單元電連接的RS485隔離輸出單元44，通過隔離的485 總線標準Modbus-RTU協議輸出，方便用戶組網及加強了採集模塊的總線抗幹擾性。需要進一步明確的是本發明還公開了一種道岔轉轍機動作電壓檢測系統，包括上一實施例中提到的所述的的道岔轉轍機動作電壓檢測裝置，所述檢測裝置的結構和運行流程參見圖加和圖4的圖示及對應說明，不再重複贅述。綜上所述本發明實施例將採集並模數轉換後的道岔轉轍機驅動電機的電壓信號進行數字濾波，並結合RMS有效值計算法方法，來檢測交直流混合電壓信號中的交直流分量，為準確進行道岔轉轍機是否正常動作提供參考，運用數字濾波器技術節省了模擬濾波器帶來的硬體成本高和信號衰減可靠性低的問題，達到了提高檢測準確性並節省信號處理成本的技術效果。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的裝置和系統而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種道岔轉轍機動作電壓檢測方法，其特徵在於，包括將採集並模數轉換後的多路道岔轉轍機驅動電機的電壓信號同時進行數字高通濾波及數字全通濾波；以數字高通濾波及數字全通濾波後的多路電壓信號進行均方根RMS計算得到交流有效值和混合信號真有效值；利用所述交流有效值和混合信號真有效值進行RMS計算得到直流有效值。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括對道岔轉轍機驅動電機的電壓信號進行高阻及光耦隔離採樣。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括利用RS485總線隔離輸出所述道岔轉轍機驅動電機電壓信號的交流有效值和直流有效值。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括根據所述交流有效值和直流有效值判斷所述道岔轉轍機驅動電機是否正常工作。
5.一種道岔轉轍機動作電壓檢測裝置，其特徵在於，包括採集模塊、濾波處理模塊和計算模塊，其中所述採集模塊用於採集道岔轉轍機驅動電機的電壓信號；所述濾波處理模塊與所述採集模塊電連接，並對模數轉換後的電壓信號同時進行數字高通濾波及數字全通濾波；所述計算單元與所述濾波處理模塊連接，並以數字高通濾波及數字全通濾波後的多路電壓信號進行均方根RMS計算得到交流有效值和混合信號真有效值；利用所述交流有效值和混合信號真有效值進行RMS計算得到直流有效值。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述採集模塊包括依次連接的的高阻採樣單元，光耦隔離單元及模數採集單元。
7.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述計算單元具體為微處理器MCU。
8.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，還包括與所述計算單元電連接的RS485 隔離輸出單元。
9.一種道岔轉轍機動作電壓檢測系統，其特徵在於，包括權利要求5-8任一項權利要求所述的的道岔轉轍機動作電壓檢測裝置。
全文摘要
本發明實施例公開了一種道岔轉轍機動作電壓檢測方法、設備和系統，所述方法包括將採集並模數轉換後的多路道岔轉轍機驅動電機的電壓信號同時進行數字高通濾波及數字全通濾波；以數字高通濾波及數字全通濾波後的多路電壓信號進行均方根RMS計算得到交流有效值和混合信號真有效值；利用所述交流有效值和混合信號真有效值進行RMS計算得到直流有效值。本發明實施例將採集並模數轉換後的道岔轉轍機驅動電機的電壓信號進行數字濾波，並結合RMS有效值計算法方法，來檢測交直流混合電壓信號中的交直流分量，為準確進行道岔轉轍機是否正常動作提供參考，運用數字濾波器技術節省了模擬濾波器帶來的硬體成本高和信號衰減可靠性低的問題。
文檔編號G01R19/25GK102435885SQ20111030290
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月9日 優先權日2011年10月9日
發明者雍鴻程 申請人:綿陽市維博電子有限責任公司