一种城轨齿轮箱的监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种城轨齿轮箱的监测系统及方法，本发明专利技术采用基于web的物联网技术对齿轮箱进行实时监测，不仅可实时反应齿轮箱的运行状态，还有效地解决了传统技术中所存在的数据管理、分类和储存困难的问题，同时，本发明专利技术所设计的监测平台可以更方便地实现对数据的管理，系统具有可扩展性，能够实现对多台设备进行管理；另外，采用二阶同步挤压变换方法来进行故障诊断，相比于传统的诊断方法，本发明专利技术的抗噪性更好，且能够得出比傅里叶变换更高的时频分辨率，因此，本发明专利技术的齿轮箱故障诊断更加直观，适用于大规模应用与推广。适用于大规模应用与推广。适用于大规模应用与推广。

【技术实现步骤摘要】
一种城轨齿轮箱的监测系统及方法


[0001]本专利技术属于轨道设备监测
，具体涉及一种城轨齿轮箱的监测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着城市交通的不断进步与发展，轨道交通应用越来越广泛，已成为人们日常出行的主要方式之一；而轨道车辆的关键部件监测，则成为轨道车辆安全运行的重要保障；目前，轨道齿轮箱的检测和状态监控技术手段还比较少，主要的监测方法还是通过轴的温度监测和齿轮箱润滑油的化验监测，来了解齿轮箱的运行状态；但是，前述监测方法存在以下不足：无法对齿轮箱形成一套整体的监测体系，实时性较差，无法得知齿轮箱的实时运行状态；同时，监测数据采用人工进行管理，管理工作量较大，管理和存储异常困难；另外，当前的齿轮箱振动故障诊断普遍采用傅里叶变换的方法，不仅抗噪性弱，且还无法直观的反应轴承的故障情况；因此，提供一种能够有效监测齿轮箱的运行状态，且数据管理方便以及故障诊断直观的监测系统，已成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种城轨齿轮箱的监测系统及方法，用以解决现有技术中的齿轮箱状态监测所存在的实时性较差、数据管理和存储工作量大以及故障诊断不直观的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]第一方面，提供了一种城轨齿轮箱的监测系统，包括：数据采集模块、数据传输模块、数据库模块以及监测平台，其中，所述数据采集模块用于采集城市轨道列车齿轮箱的监测数据，且所述监测数据包括齿轮箱振动数据、齿轮箱温度数据以及齿轮箱油液品质数据；
[0006]所述数据采集模块，通信连接所述数据传输模块，用于将所述监测数据传输至所述数据传输模块，且所述数据传输模块通信连接有所述数据库模块，用于将接收的所述监测数据传输至所述数据库模块中进行分类存储；
[0007]所述监测平台，通信连接所述数据库模块，用于从所述数据库模块中读取所述监测数据，并对所述监测数据中的齿轮箱振动数据进行二阶同步挤压变换处理，以得到齿轮箱的时频域信号，其中，所述时频域信号用于表征时间与齿轮箱振动频率之间的变化关系；
[0008]所述监测平台，还用于将所述时频域信号、所述监测数据中的齿轮箱温度数据以及齿轮箱油液品质数据进行可视化展示，以使所述监测平台侧的监测人员基于所述时频域信号、所述齿轮箱温度数据以及所述齿轮箱油液品质数据，得出所述城市轨道列车齿轮箱的故障监测结果。
[0009]基于上述公开的内容，本专利技术提供了一套齿轮箱的监测系统，其中，数据采集模块能够实现采集齿轮箱的状态数据，主要采集有齿轮箱的振动数据、温度数据以及油液品质数据；同时，数据采集模块将采集的数据经数据传输模块传输至数据库模块进行分类存储，
如此，可实现齿轮箱监测数据的实时分类与存储，而无需采用人工分类和管理；同时，本专利技术还设置有监测平台，可实现数据的实时分析，具体的，监测平台可将齿轮箱振动数据进行二阶同步挤压变换处理，得到其振动频率随时间变换的时频域信号，而该处理方法相比于传统的傅里叶变换，其抗噪性更好，且能够得到频率随时间的变化信号，具有比傅里叶变换更高的时频分辨率，因此，该方法处理后的信号，可以直观的反应齿轮箱故障情况；另外，监测平台还能够实现前述数据的实时展示，基于此，则可形成一套完整的齿轮箱监测系统，从而实现齿轮箱状态的实时监测，进而直观的反应齿轮箱的运行状态，并可实现齿轮箱数据的实时存储、管理与分类，由此，可为轨道列车的安全运行提供重要保障。
[0010]通过前述设计，本专利技术采用基于web的物联网技术对齿轮箱进行实时监测，不仅可实时反应齿轮箱的运行状态，还有效地解决了传统技术中所存在的数据管理、分类和储存困难的问题，同时，本专利技术所设计的监测平台可以更方便地实现对数据的管理，系统具有可扩展性，能够实现对多台设备进行管理；另外，采用二阶同步挤压变换方法来进行故障诊断，相比于传统的诊断方法，本专利技术的抗噪性更好，且能够得出比傅里叶变换更高的时频分辨率，因此，本专利技术的齿轮箱故障诊断更加直观，适用于大规模应用与推广。
[0011]在一个可能的设计中，所述数据采集模块包括：数据通信单元、若干油液品质传感器、若干振动传感器以及若干温度传感器，其中，所述若干油液品质传感器、所述若干振动传感器以及所述若干温度传感器分别通过所述数据通信单元通信连接所述数据传输模块。
[0012]在一个可能的设计中，所述数据通信单元包括：数据采集网关和工业交换机，其中，所述若干振动传感器通过所述工业交换机通信连接所述数据采集网关的第一输入端，所述若干油液品质传感器和所述若干温度传感器通信连接所述数据采集网关的第二输入端，且所述数据采集网关的输出端通信连接所述数据传输模块。
[0013]在一个可能的设计中，所述若干油液品质传感器包括油液粘度传感器、油液金属颗粒监测传感器、油液水分传感器和油液介电常数监测传感器，所述若干温度传感器包括4个用于监测齿轮箱温度的第一温度传感器以及一个用于监测齿轮箱内部齿轮啮合部位温度的第二温度传感器，且若干振动传感器包括12个振动传感器。
[0014]在一个可能的设计中，所述数据采集网关包括：主控单元、通讯单元以及供电单元，且所述通讯单元包括RS485通讯单元、CAN总线通讯单元和以太网通讯单元；
[0015]所述若干油液品质传感器和所述若干温度传感器通过所述RS485通讯单元通信连接所述主控单元，其中，所述工业交换机通过所述CAN总线通讯单元通信连接所述主控单元，且所述主控单元通过所述以太网通讯单元通信连接所述数据传输模块；
[0016]所述供电单元的输入端电连接供电电源，且所述供电单元的输出端分别电连接所述主控单元、所述RS485通讯单元、所述CAN总线通讯单元以及所述以太网通讯单元的供电端。
[0017]在一个可能的设计中，所述主控单元采用STM32F407ZET6型处理芯片及其外围电路，其中，所述RS485通讯单元采用MAX3485型通讯芯片及其外围电路，所述CAN总线通讯单元采用TJA1050型CAN收发芯片及其外围电路，且所述以太网通讯单元采用LAN8720A型PHY收发芯片及其外围电路。
[0018]在一个可能的设计中，所述数据传输模块包括：RabbitMQ协议消息中间件以及服务器，其中，所述数据采集模块通信连接所述RabbitMQ协议消息中间件，用于将所述监测数
据传输至所述RabbitMQ协议消息中间件，且所述RabbitMQ协议消息中间件通过所述服务器通信连接所述数据库模块，用于通过所述服务器将所述监测数据传输至所述数据库模块进行分类存储。
[0019]在一个可能的设计中，所述数据库模块包括：mysq l数据库以及inf l uxd DB数据库，其中，所述数据传输模块分别通信连接所述mysq l数据库和所述inf l uxd DB数据库，用于将所述齿轮箱振动数据传输至所述inf l uxd DB数据库进行存储，以及将所述齿轮箱温度数据和所述齿轮箱油液品质数据传输至所述mysq l数据库进行存储。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城轨齿轮箱的监测系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据传输模块、数据库模块以及监测平台，其中，所述数据采集模块用于采集城市轨道列车齿轮箱的监测数据，且所述监测数据包括齿轮箱振动数据、齿轮箱温度数据以及齿轮箱油液品质数据；所述数据采集模块，通信连接所述数据传输模块，用于将所述监测数据传输至所述数据传输模块，且所述数据传输模块通信连接有所述数据库模块，用于将接收的所述监测数据传输至所述数据库模块中进行分类存储；所述监测平台，通信连接所述数据库模块，用于从所述数据库模块中读取所述监测数据，并对所述监测数据中的齿轮箱振动数据进行二阶同步挤压变换处理，以得到齿轮箱的时频域信号，其中，所述时频域信号用于表征时间与齿轮箱振动频率之间的变化关系；所述监测平台，还用于将所述时频域信号、所述监测数据中的齿轮箱温度数据以及齿轮箱油液品质数据进行可视化展示，以使所述监测平台侧的监测人员基于所述时频域信号、所述齿轮箱温度数据以及所述齿轮箱油液品质数据，得出所述城市轨道列车齿轮箱的故障监测结果。2.根据权利要求1所述的一种城轨齿轮箱的监测系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：数据通信单元、若干油液品质传感器、若干振动传感器以及若干温度传感器，其中，所述若干油液品质传感器、所述若干振动传感器以及所述若干温度传感器分别通过所述数据通信单元通信连接所述数据传输模块。3.根据权利要求2所述的一种城轨齿轮箱的监测系统，其特征在于，所述数据通信单元包括：数据采集网关和工业交换机，其中，所述若干振动传感器通过所述工业交换机通信连接所述数据采集网关的第一输入端，所述若干油液品质传感器和所述若干温度传感器通信连接所述数据采集网关的第二输入端，且所述数据采集网关的输出端通信连接所述数据传输模块。4.根据权利要求2所述的一种城轨齿轮箱的监测系统，其特征在于，所述若干油液品质传感器包括油液粘度传感器、油液金属颗粒监测传感器、油液水分传感器和油液介电常数监测传感器，所述若干温度传感器包括4个用于监测齿轮箱温度的第一温度传感器以及一个用于监测齿轮箱内部齿轮啮合部位温度的第二温度传感器，且若干振动传感器包括12个振动传感器。5.根据权利要求3所述的一种城轨齿轮箱的监测系统，其特征在于，所述数据采集网关包括：主控单元、通讯单元以及供电单元，且所述通讯单元包括RS485通讯单元、CAN总线通讯单元和以太网通讯单元；所述若干油液品质传感器和所述若干温度传感器通过所述RS485通讯单元通信连接所述主控单元，其中，所述工业交换机通过所述CAN总线通讯单元通信连接所述主控单元，且所述主控单元通过所述以太网通讯单元通信连接所述数据传输模块；所述供电单元的输入端电连接供电电源，且所述供电单元的输出端分别电连接所述主控单元、所述RS...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴帮，岳子毫，李志远，雷欢欢，王征兵，
申请(专利权)人：郑州机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：