一种接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统及方法，属于通信技术领域，该系统包括若干个采集设备、若干个主网关、若干个子网关、服务器以及终端，所述主网关与子网关构成子网络，各所述采集设备与至少两个子网关通信连接，所述主网关通过基站与服务器通信连接，所述终端与服务器连接，一个子网络内至少包括两个主网关，一个子网络内相邻两个或至少两个网关通信连接，所述采集设备与高铁接触网通信连接，各所述采集设备、主网关以及子网关内均内置有序列号，其中，所述网关为主网关或子网关。本发明专利技术解决了传统检测方法效率低且容易误判的问题。低且容易误判的问题。低且容易误判的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统及方法


[0001]本专利技术属于通信
，尤其涉及一种接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统及方法。

技术介绍

[0002]中国铁路历经百年沉淀，随着经济的快速发展，如今已形成一张巨大的铁路网，铁路正朝着现代化和高速化的方向快速发展，高速铁路的建设已经进入了全速时期。高铁的电力机车运时速高，车辆密度大，其安全性应放在首要位置，一旦出问题，便会造成巨大的经济损失和严重的社会影响。
[0003]高速铁路接触网是电气化铁路供电的重要设备，是电力机车的动力来源。高速铁路接触网的稳定性和可靠性对铁路安全运行至关重要。为了保证牵引供电的可靠和电流的畅通，在接触网各导线之间或各分段之间，一般都用电连接线夹连通电路，从而确保牵引供电电流的平稳。由于接触网在暴露于室外，历经日晒风吹及雨淋，容易引起电连接线夹导电质老化；且电力机车高速运行，冲击力强，容易引起固定电连接线夹的螺栓松动、错位等问题，导致电连接线夹处接触电阻增加而使发热量增加，一旦电连接线夹过热就可能烧伤线索，严重时将烧断线索造成断电等事故。因此必须对电连接线夹的工作状态进行实时监控，及时反馈不良情况，才能进行有效的故障预警，保证铁路正常运行。
[0004]检测电连接线夹的传统方法是人工巡检，在高速铁路接触网中，电连接线夹的数量巨大，排查难度也非常大。传统的检修方法是人工观察，检修人员工作强度高以至于检查效率低，容易错过检查节点或者错误判别电连接线夹温度情况。为提高工作效率，节约经济成本，迫切需要一种快捷切可靠的方法来监测和反馈电连接线夹的状态。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统及方法，解决了传统检测方法效率低且容易误判的问题。
[0006]为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]本方案提供一种接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统，包括若干个采集设备、若干个主网关、若干个子网关、服务器以及终端；
[0008]所述主网关与子网关构成子网络，各所述采集设备与至少两个子网关通信连接，所述主网关通过基站与服务器通信连接，所述终端与服务器连接，一个子网络内至少包括两个主网关，一个子网络内相邻两个或至少两个网关通信连接，所述采集设备与高铁接触网通信连接，各所述采集设备、主网关以及子网关内均内置有序列号，其中，所述网关为主网关或子网关。
[0009]本专利技术的有益效果是：本专利技术若干个采集设备、若干个主网关、若干个子网关、服务器以及终端进行系统组网，能够实现远程监控，准确定位及时反馈并解决问题，避免了传统人工检测的弊端，且节约了人工成本。
[0010]进一步地，所述采集设备固定在高铁接触网上，并通过温度探头紧贴在电连接线夹表面，所述采集设备通过第一射频模块与子网关组网，且所述采集设备的通信范围覆盖多个子网关，所述采集设备利用电池供电。
[0011]上述进一步方案的有益效果是：本专利技术中采集设备和子网关之间采用一种基于时分多路复用技术的射频通信协议，子网关使用常供电方式，采集设备使用电池供电，其休眠/工作时间占比非常大，从而极大的降低了采集设备自身的功耗，同时，采集设备使用一次性电池，在低功耗协议的支持下，电池的工作时间远大于电连接线夹的工作寿命，意味着一旦把采集设备安装到电连接线夹上以后，就不用更换采集设备，直到电连接线夹工作寿命殆尽或因某种原因损坏需要更换。
[0012]再进一步地，所述子网关安装在铁路线上的供电处，所述子网关之间以及子网关与主网关之间通过第二射频模块连接，所述子网关的通信范围覆盖多级子网关。
[0013]上述进一步方案的有益效果是：本专利技术中通过子网关的主芯片起两个进程，一个负责时分多路复用协议的执行，与采集设备组网，另一个负责跳频中继协议的执行，与子网关(及主网关)接力通信，第一射频模块和第二射频模块工作在不同频段或信道，互不干扰。
[0014]再进一步地，所述主网关安装在铁路线上的供电处，所述主网关的通信覆盖多个子网关，所述主网关利用4G/5G模块连接基站，并与服务器连接。
[0015]再进一步地，各所述采集设备与子网关的通信为：
[0016]A1、利用子网关将时间轴划分为等长的时间段，每一段为一帧，确定每帧的时长；
[0017]A2、将每一帧划分为多个时隙，确定每个时隙的时长，并根据每个时隙的时长得到采集设备的数据上行以及子网关的数据下行；
[0018]A3、由第0号时隙子网关向网内采集设备广播信标，由第1到第N号时隙按需划分给对应的采集设备，完成与子网关的数据交换。
[0019]上述进一步方案的有益效果是：本专利技术中的采集设备和子网关之间采用一种基于时分多路复用技术的射频通信协议，子网关使用常供电方式，采集设备使用电池供电，其休眠/工作时间占比非常大，从而极大的降低了采集设备自身的功耗。
[0020]基于上述系统，本专利技术提供了一种接触网电连接线夹状态的远程自动化监测方法，包括以下步骤：
[0021]B1、将采集设备采集的电连接线夹温度值连同采集的时间戳一并上报至子网关，并同时将采集设备的GPS坐标以及采集设备的序列号上传至子网关；
[0022]B2、利用子网关缓存采集设备上报的数据，并等待服务器查询；
[0023]B3、利用接力传输，由服务器定期向每个子网络查询数据，其中，所述数据包括主网关和子网关的序列号、主网关和子网关的GPS坐标以及隶属于子网关的采集设备序列号、采集设备的温度信息以及采集设备的GPS坐标，若采集设备的温度异常，则不进行异常处理；
[0024]B4、由子网关利用接力传输向服务器回复查询结果；
[0025]B5、由服务器接收到回复数据后，向终端展示各主网关、子网关以及采集设备的位置信息以及采集设备所在的电连接线夹温度；
[0026]B6、针对某一采集设备上报的温度数据异常，则由终端进行报警提示，完成远程自动化监测系统的监测；
[0027]进一步地，所述异常处理具体为：
[0028]C1、由服务器定期向各子网络内的主网关及子网关发送保活报文，并由主网关和子网关进行实时回复，若服务器未接收到主网关或子网关的及时回复，则服务器判定该主网关或子网关为异常状态，并通过终端发送报警信息；
[0029]C2、利用保活机制确定子网关和采集设备之间的连接状态，若存在隶属于某一子网关的采集设备离线时，则将该异常进行缓存处理，并等待服务器查询时将异常上报至服务器；
[0030]C3、针对采集设备确认有子网关异常后，重新探测周围的子网关，并重新通过新的子网关入网，完成异常阶段的监测：
[0031]C1、由服务器定期向各子网络内的主网关及子网关发送保活报文，并由主网关和子网关进行实时回复，若服务器未接收到主网关或子网关的及时回复，则服务器判定该主网关或子网关为异常状态，并通过终端发送报警信息；
[0032]C2、利用保活机制确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统，其特征在于，包括若干个采集设备、若干个主网关、若干个子网关、服务器以及终端；所述主网关与子网关构成子网络，各所述采集设备与至少两个子网关通信连接，所述主网关通过基站与服务器通信连接，所述终端与服务器连接，一个子网络内至少包括两个主网关，一个子网络内相邻两个或至少两个网关通信连接，所述采集设备与高铁接触网通信连接，各所述采集设备、主网关以及子网关内均内置有序列号，其中，所述网关为主网关或子网关。2.根据权利要求1所述的接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统，其特征在于，所述采集设备固定在高铁接触网上，并通过温度探头紧贴在电连接线夹表面，所述采集设备通过第一射频模块与子网关组网，且所述采集设备的通信范围覆盖多个子网关，所述采集设备利用电池供电。3.根据权利要求2所述的接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统，其特征在于，所述子网关安装在铁路线上的供电处，所述子网关之间以及子网关与主网关之间通过第二射频模块连接，所述子网关的通信范围覆盖多级子网关。4.根据权利要求3所述的接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统，其特征在于，所述主网关安装在铁路线上的供电处，所述主网关的通信覆盖多个子网关，所述主网关利用4G/5G模块连接基站，并与服务器连接。5.根据权利要求4所述的接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统，其特征在于，各所述采集设备与子网关的通信为：A1、利用子网关将时间轴划分为等长的时间段，每一段为一帧，确定每帧的时长；A2、将每一帧划分为多个时隙，确定每个时隙的时长，并根据每个时隙的时长得到采集设备的数据上行以及子网关的数据下行；A3、由第0号时隙子网关向网内采集设备广播信标，由第1到第N号时隙按需划分给对应的采集设备，完成与子网关的数据交换。6.一种如权利要求1
‑
5任一所述的接触网电连接线夹状态的远程自动化监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：B1、将采集设备采集的电连接线夹温度值连同采集的时间戳一并上报至子网关，并同时将采集设备的GPS坐标以及采集设备的序列号上传至子网关；B2、利用子网关缓存采集设备上报的数据，并等待服务器查询；B3、利用接力传输，由服务器定期向每个子网络查询数据，其中，所述数据包括主网关和子网关的序列号、主网关和子网关的GPS坐标以及隶属于子网关的采集设备序列号、采集设备的温度信息以及采集设备的G...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彧，官德力，
申请(专利权)人：深圳市风云实业有限公司，
类型：发明
国别省市：