一种远程监测的在线钢轨振动信号采集系统技术方案

本实用新型专利技术具体涉及一种远程监测的在线钢轨振动信号采集系统，包括振动传感器模块、供电电源、遥测终端机、服务器、PC机；所述振动传感器模块通过线缆与遥测终端机中的模数转换器相连，振动传感器模块分别测量位于钢轨外侧的轨头、轨腰、轨底的振动数据；所述供电电源为遥测终端机供电；所述遥测终端机通过它的4G通信模块与服务器进行数据交互，每当有列车经过时，自动采集钢轨的振动数据，与此同时将数据保存在本地U盘；所述的服务器通过电缆与PC机相连。该系统优点是体积小，成本低，便于安装，能够极大节省人工成本，可以获得大量的真实钢轨振动数据。实钢轨振动数据。实钢轨振动数据。

【技术实现步骤摘要】
一种远程监测的在线钢轨振动信号采集系统


[0001]本技术涉及一种远程监测的在线钢轨振动信号采集系统，适用于轨道交通振动信号的远程监测。

技术介绍

[0002]目前中国的轨道交通网络是全球第二大铁路网，其中高铁总里程世界第一。人们对列车的平稳性，舒适性，安全性提出了更高的要求，而轨道的损伤、不平顺等缺陷是车辆和钢轨振动的主要原因，对车辆的运行品质和零件寿命都有很大的影响。随着对列车、轨道、地基耦合系统的深入研究，急需实况下远程监测的钢轨振动信号采集系统。
[0003]振动采集系统在旋转机械故障诊断方面有着广泛的应用，而本系统则是应用在钢轨的振动监测方面。目前列车上的轴承振动采集系统采集的是列车运行过程中的振动数据，其只能代表轴承的运行状态，不能反应列车对钢轨的作用；已有的轨检小车只是检测轨道的状态，并不能够收集到列车经过不平顺轨道时列车对钢轨的振动数据；如果人工进行钢轨振动数据监测，耗费人力物力，每次搭建平台工作效率低，并且具有一定的安全风险。因此相应的提出了一种远程监测的在线钢轨振动信号采集系统。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种远程监测的在线钢轨振动信号采集系统，该系统能够采集实况下轮对对钢轨施加的振动加速度，能够同时采集轨头、轨腰、轨底三路的振动数据。其不仅应用了24位高精度的模数转换器，可以获得高精确的振动信号，而且通过4G通信模块将数据通过无线网络发送至服务器，实现列车经过时的振动信号自动采集。
[0005]为达到上述目的，本技术采用如下的技术方案：一种远程监测的在线钢轨振动信号采集系统，包括：振动传感器模块、供电电源、遥测终端机、服务器、PC机。所述振动传感器模块通过线缆与遥测终端机相连；所述220V的供电电源与遥测终端机相连接；所述遥测终端机通过它的4G通信模块与服务器进行数据交互；所述服务器通过电缆与PC机相连。
[0006]优选的，所述遥测终端机包括：模数转换器、STM32微处理器、U盘存储模块、4G通信模块、降压模块。所述的降压模块与外部的220V的供电电源通过电缆相连，为所述终端机的其他模块提供标准的工作电压；所述的24位高精度的模数转换器连接STM32微处理器和振动传感器模块，将采集的模拟信号离散成数字信号量；所述的U盘存储模块保存一定数量的振动数据；所述的4G通信模块将数据打包后通过无线网络发送至服务器端。
[0007]优选的，所述振动传感器模块包括：三个相同的振动加速度传感器，所述传感器与24位高精度的模数转换器通过电缆相连接，传感器一安装在轨头侧面，传感器二安装在轨腰处，传感器三安装在轨底顶面。
[0008]本技术有以下有益效果。
[0009] 1、本技术利用先进的无线4G网络实现了大容量高速度的数据传输，保证了数据在传输过程中的可靠性、准确性。
[0010] 2、本技术采集实况下的钢轨振动信号，解决实况下采集信号不方便，费时费力的问题，同时减少了人工成本。
[0011] 3、本技术的三个振动加速度传感器分别同时采集轨头侧面、轨腰处和轨底顶面处的振动信号，为后续的数据分析提供了三类数据，可以大大提高分析的准确性、可靠性。
[0012] 4、本技术的服务器客户端可以收集多个遥测终端装置机的数据，并将一个遥测终端机的三个传感器的数据分开存放，终端机在传输数据的同时在U盘模块保存数据，可覆盖更新数据。
附图说明
[0013]图1为本技术一种远程监测的在线钢轨振动信号采集系统的总体结构示意图。
[0014]图2为遥测终端机结构示意图。
[0015]图3为传感器模块安装位置示意图。
[0016]图中附图标记表示为：1
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振动传感器模块、101
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传感器一、102
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传感器二、103
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传感器三、2
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供电电源、3
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遥测终端机、301
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模数转换器、302
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STM32微处理器、303
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4G通信模块、304
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降压模块、305
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U盘存储模块、4
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服务器、5
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PC机、6
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钢轨。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本技术具体实施方式作进一步详细描述。
[0018]参阅图1本技术一种在线钢轨振动信号采集系统的实施例，包括：振动传感器模块（1）、供电电源（2）、遥测终端机（3）、服务器（4）、PC机（5）；其中，所述振动传感器模块（1）与供电电源（2）分别与遥测终端机（3）通过电缆线连接；所述遥测终端机（3）通过移动网络与服务器（4）进行数据交互；所述服务器（4）通过电缆与PC机（5）连接。
[0019]参阅图2为遥测终端机（3）结构，包括：模数转换器（301）、STM32微处理器（302）、4G通信模块（303）、降压模块（304）、U盘存储模块（305）；所述的降压模块（304）通过电缆与供电电源（2）相连接，其用于提供模数转换器（301）、STM32微处理器（302）、4G通信模块（303）、U盘存储模块（305）各自标准的工作电压；所述模数转换器（301）、4G通信模块（303）、U盘存储模块（305）分别与STM32微处理器（302）通过信号线连接。
[0020] 参阅图3为振动传感器模块（1）安装位置结构，包括：三个完全一致的传感器，分别为传感器一（101）、传感器二（102）、传感器三（103），以及钢轨（6）。传感器的安装位置分别位于轨头、 轨腰、轨底处；轨头测点位于外侧轨头弧度以下的平面处，使得传感器一（101）垂直于路基，轨腰测点位于轨腰中性轴上，轨底测点位于轨底上表面的中心处。
[0021]本技术的工作流程是：当列车经过采集点的时候，安装在钢轨（6）侧面的振动传感器模块（1）分别采集钢轨（6）不同位置的振动数据，数据通过模数转换器（301）将模拟振动信号转换成数字信号，再通过SPI数据通信传给STM32微处理器（302），STM32微处理器（302）将振动传感器模块（1）中不同安装位置的传感器数据打包、分类，然后通过串口通信同时将数据发送到4G通信模块（303）和U盘存储模块（305），通过无线网络将数据传输到固定的服务器（5），以供工作人员通过PC机（5）处理分析数据来判断钢轨（6）的状态。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远程监测的在线钢轨振动信号采集系统，其特征在于包括：振动传感器模块（1）、供电电源（2）、遥测终端机（3）、服务器（4）、PC机（5）；所述振动传感器模块（1）通过线缆与遥测终端机（3）相连；所述供电电源（2）为遥测终端机（3）供电；所述遥测终端机（3）通过它的4G通信模块（303）与服务器（4）进行数据交互；所述服务器（4）通过电缆与PC机（5）相连。2.根据权利要求1所述的一种远程监测的在线钢轨振动信号采集系统，其特征在于：所述遥测终端机(3)包括：模数转换器（301）、STM32微处理器（302）、4G通信模块（303）、降压模块（304）、U盘存储模块（305）；所述降压模块（304）通过电缆与供电电源（2）相连接，用于提供模数转换器（301）、STM32微处理器（302）、4G通信模块（303）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋明瑞，郭佑民，王海涛，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：