一种铁路轨道板检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种铁路轨道板检测装置，包括：角度传感器，用于采集轨道板当前X、Y、Z角度；MCU模块，用于将采集的当前X、Y、Z角度与轨道板初始X、Y、Z角度做比较，判断轨道板偏转方向以及偏转角度；无线通信模块，用于将采集的当前X、Y、Z角度、计算得到的轨道板偏转方向以及偏转角度上传至服务器；服务器，用于接收并保存采集的当前X、Y、Z角度、计算得到的轨道板偏转方向以及偏转角度；并公开了一种铁路轨道板检测方法。本发明专利技术检测精度高、可靠性高，克服了人工检测的缺陷，并且模块功耗低，电池使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路轨道板检测装置及检测方法
本专利技术属于物联网
，具体涉及一种铁路轨道板检测装置及检测方法。
技术介绍
窄带物联网(NarrowBandInternetofThings，NB-IoT)是万物互联网络的一个重要分支，NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。我国高速铁路轨道结构主要采用了有砟轨道和无砟轨道两种形式。目前大面积使用的为无砟轨道，无砟轨道由于取消了传统的碎石道床结构，轨道保持几何状态能力提高，轨道稳定性强，维修工作量少，成为了高速铁路轨道结构新的发展方向。在岩土工程中，需要保证工程质量和保证工程安全均需要安装和使用各类传感器，例如要监测应变则采用应变计，要监测沉降则采用沉降传感器，要监测位移则采用位移传感器，要监测角度变化则采用角度传感器，例如采用角度传感器监测高速列车转向架和客车车厢的倾斜角度，其存在的技术缺陷是：角度传感器的功耗高、角度传感器若不连续工作，就会产生零点偏移。且随科技的发展，目前传感器数据传输均是向无线物联网方向发展，数据均为海量存储云平台展示。传感器的各类数据对工程建设具有指导性甚至是决定性的意义，如不准确及及时监测可能造成工程质量的缺失甚至造成灾难性事故。我国对轨道板角度变化的检测主要是依靠现场人工检查，靠视觉观察。当轨道板角度变化较大时，才能被肉眼识别。受夜间检查环境影响，这种作业费时费力，效果不佳。因此，需要研究新的方法来监测轨道板的角度变化。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术目的在于提供一种铁路轨道板检测装置及检测方法。本专利技术所采用的技术方案为：一种铁路轨道板检测装置，包括：角度传感器，用于采集轨道板当前X、Y、Z角度；MCU模块，用于将采集的当前X、Y、Z角度与轨道板初始X、Y、Z角度做比较，判断轨道板偏转方向以及偏转角度；无线通信模块，用于将采集的当前X、Y、Z角度、计算得到的轨道板偏转方向以及偏转角度上传至服务器；服务器，用于接收并保存采集的当前X、Y、Z角度、计算得到的轨道板偏转方向以及偏转角度；其中，所述角度传感器与MCU模块通信连接，MCU模块通过无线通信模块与服务器通信连接。通过角度传感器自动且精确地采集轨道板当前X、Y、Z角度，避免了传统人工检测方式的局限，提高了检测的精度以及可靠性，且在夜间也可实时检测角度变化；MCU模块将检测的X、Y、Z角度数据与初始的X、Y、Z角度数据进行比较，即可自动地判断轨道板偏转方向以及偏转角度；角度传感器采集的数据以及MCU模块计算得到的轨道板偏转方向以及偏转角度数据，通过无线通信模块上传至服务器。可选地，所述MCU模块包括PIC16LF18346芯片以及与该芯片相连的R485接口电路以及外围电路。可选地，所述无线通信模块包括相互连接的NB-IOT无线通信模块和SIM模块。可选地，所述NB-IOT无线通信模块包括BC95模组。本专利技术中，装置通过NB-IOT无线通信组网，NB-IOT无线通信模块具体采用BC9模组，其具有三种工作状态：CONNECT态、IDLE态和PSM态。三种连接状态下，均可发送上行数据；IDLE状态下发送数据，模块会进入CONNECT状态；PSM状态下发送数据会唤醒模块，进入CONNECT，或者当进入IDLE开始一直到PSM模式结束超时的时候，模块唤醒，进入CONNECT。CONNECT态：只要有数据发送，模块都会处于该状态下；模块注网后即处于该状态，该状态下没有数据交互不活动定时器到时间后，模块会进入IDLE态。IDLE态：可接收下行数据，该状态持续的时间由核心网配置。PSM态：该状态下不接受下行数据，处于PSM模式时将与服务器断开连接，网络侧不能寻呼到设备，必须等待设备主动发起连接；该状态持续的时间由核心网配置。模块在PSM下的最大耗电流为5uA，PSM模式可降低模块功耗，延长电池的供电时间。可选地，还包括与所述服务器无线通信连接的运维终端。可选地，所述运维终端包括手机和平板电脑。运维人员通过运维终端可查看检测数据，实现物联网与互联网的交互。本专利技术还公开了一种铁路轨道板检测方法，包括以下步骤：S1、采集轨道板当前X、Y、Z角度；S2、将采集的当前X、Y、Z角度与轨道板初始X、Y、Z角度做比较，判断轨道板偏转方向以及偏转角度；S3、保存采集的当前X、Y、Z角度、计算得到的轨道板偏转方向以及偏转角度。可选地，上述方法还包括步骤S4：调用保存的轨道板偏转方向以及偏转角度数据，判断其是否超过规定值，若是，则发出警报。本专利技术的有益效果为：1、通过角度传感器自动且精确地采集轨道板当前X、Y、Z角度，避免了传统人工检测方式的局限，提高了检测的精度以及可靠性，且在夜间也可实时检测角度变化。2、MCU模块将检测的X、Y、Z角度数据与初始的X、Y、Z角度数据进行比较，即可自动地判断轨道板偏转方向以及偏转角度。3、角度传感器采集的数据以及MCU模块计算得到的轨道板偏转方向以及偏转角度数据，通过无线通信模块上传至服务器，本专利技术装置通过NB-IOT无线通信组网，NB-IOT无线通信模块具体采用BC95模组，其具有三种工作状态，CONNECT态、IDLE态和PSM态，PSM态下最大耗电流较低，极大地降低了模块的功耗。4、通过各模块的配合，实现对轨道板角度变化的自动化检测，可大大减低巡检工人的工作量，且可在高速铁路运营期间监测及可实时监测，达到人工巡检达不到的效果，避免因轨道板形变产生的事故或其他危害，并同时通过运维终端及时预警险情，为铁路安全运营及铁路维保提供大量的准确可靠的数据支撑，运维人员通过运维终端可查看检测数据，实现物联网与互联网的交互。附图说明图1是本专利技术铁路轨道板检测装置的工作原理模块示意图。图2是实施例中PIC16LF18346芯片电路图。图3是实施例中R485接口电路图。图4是实施例中PIC16LF18346芯片的外围电路图。图5是PIC16LF18346芯片供电电路图。图6是R485接口的供电电路图。图7是SIM模块的电路图。图8是BC95模组的电路图。图9是其它配合的外围电路。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“前”、“后”、“左”、“右”、“底”、“侧面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路轨道板检测装置，其特征在于，包括：角度传感器，用于采集轨道板当前X、Y、Z角度；MCU模块，用于将采集的当前X、Y、Z角度与轨道板初始X、Y、Z角度做比较，判断轨道板偏转方向以及偏转角度；无线通信模块，用于将采集的当前X、Y、Z角度、计算得到的轨道板偏转方向以及偏转角度上传至服务器；服务器，用于接收并保存采集的当前X、Y、Z角度、计算得到的轨道板偏转方向以及偏转角度；其中，所述角度传感器与MCU模块通信连接，MCU模块通过无线通信模块与服务器通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种铁路轨道板检测装置，其特征在于，包括：角度传感器，用于采集轨道板当前X、Y、Z角度；MCU模块，用于将采集的当前X、Y、Z角度与轨道板初始X、Y、Z角度做比较，判断轨道板偏转方向以及偏转角度；无线通信模块，用于将采集的当前X、Y、Z角度、计算得到的轨道板偏转方向以及偏转角度上传至服务器；服务器，用于接收并保存采集的当前X、Y、Z角度、计算得到的轨道板偏转方向以及偏转角度；其中，所述角度传感器与MCU模块通信连接，MCU模块通过无线通信模块与服务器通信连接。2.根据权利要求1所述的铁路轨道板检测装置，其特征在于：所述MCU模块包括PIC16LF18346芯片以及与该芯片相连的R485接口电路以及外围电路。3.根据权利要求1所述的铁路轨道板检测装置，其特征在于：所述无线通信模块包括相互连接的NB-IOT无线通...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，
申请(专利权)人：四川科瑞纳信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51