一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统技术方案

一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统，属于电子电路技术领域，包括电源电路、积分调整电路、SPD监测I/O电路、CAN通信电路、MCU控制电路、TF卡储存电路，积分调整电路的输入端与套在防雷分线柜中防雷接地汇流排上的罗氏线圈相连，输出端与MCU控制电路相连，SPD监测I/O电路的输入端与防雷分线柜的分线器底座相连，输出端与MCU控制电路相连，CAN通信电路与外部CAN通信总线和MCU控制电路相连，TF卡储存电路与MCU控制电路相连，MCU控制电路还与控制屏幕相连，控制屏幕与电源电路相连。本发明专利技术增加了主动记录和通信功能，采集到的雷电流过电压数据储存在TF卡中，便于用户和技术人员查询雷电流数据。询雷电流数据。询雷电流数据。

【技术实现步骤摘要】
一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统


[0001]本专利技术属于电子电路
，尤其涉及一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统。

技术介绍

[0002]在轨道交通领域中，防雷分线柜通过浪涌保护模块（后简称SPD）将进入机械室的室外线缆（俗称“脏线”）与机械室内的室内线缆（俗称“净线”）接地隔离，并将所有线缆的屏蔽层接地，由此达到信号隔离、防护过电压、电磁屏蔽和增强抗干扰能力的作用，不论轨道交通线缆的外部电磁环境如何复杂，防雷分线柜都可以为室内信号设备提供稳定可靠的电磁环境。
[0003]随着铁路运输网的加速建设和大面积推广，因雷害导致铁路信号设备损坏的事故也越来越多，《Q/CR 652
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2018铁路信号防雷分线柜》企业标准（后简称企业标准）中明确要求防雷分线柜在具备分线、防雷、接地、告警功能外，还宜具有雷击监测功能，监测量程范围为500 A～20 kA，监测雷电流幅值精度范围为
±
20%，用于记录所有侵入SPD的过电压数据，了解雷害对室内信号设备的伤害过程，为以后信号系统优化升级提供参考经验和理论基础。
[0004]经过现场实践，除雷电雷击监测外，防雷分线柜还需要有对SPD状态实时监测和远程通信的功能。例如，当无人驻守的中继站的防雷分线柜内SPD发生故障时，车站人员无法第一时间得到站点的故障信息，且现场排查故障SPD时，需要对防雷分线柜内上百个SPD进行逐个检查。因此，防雷分线柜依然具有主动防护性弱，故障排查延后性和排查效率低的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统，不仅可以使防雷分线柜在功能上符合标准，更能够满足技术背景中所描述的功能需求。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统，包括电源电路、积分调整电路、SPD监测I/O电路、CAN通信电路、MCU控制电路、TF卡储存电路，电源电路与MCU控制电路、积分调整电路、SPD监测I/O电路、CAN通信电路、TF卡储存电路相连，积分调整电路的输入端与套在防雷分线柜中防雷接地汇流排上的罗氏线圈相连，输出端与MCU控制电路相连，SPD监测I/O电路的输入端与防雷分线柜的分线器底座相连，输出端与MCU控制电路相连，CAN通信电路与外部CAN通信总线和MCU控制电路相连，TF卡储存电路与MCU控制电路相连，MCU控制电路还与控制屏幕相连，控制屏幕与电源电路相连。
[0007]进一步地，所述MCU控制电路调用基于直接内存访问即DMA的模拟数字电压采集持续分析罗氏线圈采集到的感应信号；所述积分电路将罗氏线圈的电压信号转换为累积的时
域标量信号传递给MCU控制电路。
[0008]进一步地，MCU控制电路判断DMA采集缓存是否完成，当DMA采集缓存完成时，MCU控制电路对缓存数据进行换算分析，判断数据幅值是否为超过阈值的过电压信号；若DMA采集缓存未完成，则通过SPD监测I/O电路实时监测SPD的状态，直至缓存完成再对DMA下一段缓存数据进行换算解析。
[0009]进一步地，当MCU控制电路分析的数据中有超过阈值的过电压数据时，则记录数据中的最大值、读取时间数据、记录雷击次数，将上述数据储存在TF卡中，通过CAN通信电路将上述信息传输至外部CAN通信总线，通过控制屏幕显示监测信息。
[0010]进一步地，DMA采集缓存采用两段或多段式缓存，MCU分析前一段缓存数据所用的时间小于DMA下一段缓存数据采集所用的时间和监测SPD监测I/O电路时间之和。
[0011]进一步地，在监测SPD状态时，如果SPD出现劣化或松动的故障现象，MCU控制电路根据SPD监测I/O电路识别出故障SPD的位置，通过控制屏幕显示故障SPD所在位置，通过CAN通信电路将上述信息传输至外部CAN通信总线。
[0012]进一步地，所述电源电路包括一级整流电路、滤波电路、二级降压电路、稳压隔离电路、电压逆变电路，所述一级整流电路将220 V交流电降压整流为5 V直流电，用于监测分线器底座连线状态，控制SPD监测I/O电路中的隔离光耦U1、U2、U3的通断；所述滤波电路将一级整流电路输出的5 V直流电滤波处理为频谱成分纯净的5 V直流电，用于给CAN通信电路、积分调整电路和控制屏幕提供电源；所述二级降压电路将5 V直流电降压隔离处理为3.3 V直流电，为MCU控制电路、TF卡储存电路、SPD监测I/O电路提供电源；所述稳压隔离电路将输入与输出隔离，输出5 V直流电，为CAN通信电路提供隔离电源；所述电压逆变电路将5 V直流电降压隔离处理为反向5 V，即
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5 V，用于给积分调整电路中的积分放大器U7提供反向5 V参考电压。
[0013]进一步地，所述积分调整电路包括输入电路、积分电路和电压调整电路，输入电路与罗氏线圈相连，用于防护外部信号冲击和调整过电压测量量程；积分电路将罗氏线圈采集到的表示磁场变化的瞬时的微分矢量转换为累积的时域矢量信号；电压调整电路将时域矢量信号的电压上拉为时域标量信号。
[0014]进一步地，所述SPD监测I/O电路包括外部电路和内部电路，所述外部电路通过与防雷分线柜内所有分线器底座的遥信端子连接监测插在分线器底座上的SPD的状态，内部电路是由光耦控制向MCU控制电路发送对应位置的SPD的状态信号。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术在被动防护功能基础上，增加了主动记录和通信功能。采集到的雷电流过电压数据储存在TF卡中，更便于用户和技术人员查询雷电流数据，可由此评估雷害程度；通过CAN通信实现的实时雷电流监测和SPD状态监测功能，使用户能够实时获得雷电流采集信息和SPD故障状态报警信息，尤其在无人驻守车站，用户可根据通信信息的内容，第一时间了解现场情况，有助于用户及时安排相应的措施，解决了防雷分线柜主动防护性弱和故障排查延后性问题；SPD故障定位功能，能够直接定位故障SPD的位置，节省了逐个检查的时间，明显降低故障排查的工作量，节省天窗时间，增加现场作业效率。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的电路设计结构图；图2是本专利技术的功能逻辑图；图3是本专利技术的电源电路；图4是本专利技术的积分调整电路；图5是本专利技术的SPD监测I/O电路；图6是本专利技术的CAN通信模块电路；图7是本专利技术的TF卡储存电路；图8是本专利技术的MCU控制电路电路。
具体实施方式
[0017]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。
[0018]本专利技术提供了一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统，如图1所示，包括电源电路、积分调整电路、SPD监测I/O电路、CAN通信电路、MCU控制电路、TF卡储存电路。电源电路与MCU控制电路、积分调整电路、SPD监测I/O电路、CAN通信电路、TF卡储存电路连接，为所有电路提供其所需的电源。积分调整电路的输入端与套在防雷分线柜中防雷接地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统，其特征在于：包括电源电路、积分调整电路、SPD监测I/O电路、CAN通信电路、MCU控制电路、TF卡储存电路，电源电路与MCU控制电路、积分调整电路、SPD监测I/O电路、CAN通信电路、TF卡储存电路相连，积分调整电路的输入端与套在防雷分线柜中防雷接地汇流排上的罗氏线圈相连，输出端与MCU控制电路相连，SPD监测I/O电路的输入端与防雷分线柜的分线器底座相连，输出端与MCU控制电路相连，CAN通信电路与外部CAN通信总线和MCU控制电路相连，TF卡储存电路与MCU控制电路相连，MCU控制电路还与控制屏幕相连，控制屏幕与电源电路相连。2.根据权利要求1所述的一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统，其特征在于：所述MCU控制电路调用基于直接内存访问即DMA的模拟数字电压采集持续分析罗氏线圈采集到的感应信号；所述积分电路将罗氏线圈的电压信号转换为累积的时域标量信号传递给MCU控制电路。3.根据权利要求2所述的一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统，其特征在于：MCU控制电路判断DMA采集缓存是否完成，当DMA采集缓存完成时，MCU控制电路对缓存数据进行换算分析，判断数据幅值是否为超过阈值的过电压信号；若DMA采集缓存未完成，则通过SPD监测I/O电路实时监测SPD的状态，直至缓存完成再对DMA下一段缓存数据进行换算解析。4.根据权利要求3所述的一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统，其特征在于：当MCU控制电路分析的数据中有超过阈值的过电压数据时，则记录数据中的最大值、读取时间数据、记录雷击次数，将上述数据储存在TF卡中，通过CAN通信电路将上述信息传输至外部CAN通信总线，通过控制屏幕显示监测信息。5.根据权利要求3所述的一种用于监测轨道交通防雷分线柜状态的系统，其特征在于：DMA采集缓存采用两段或多段式缓存，MCU分析前一段缓存数据所用的时间小于DMA下一段缓存数据采集所用的时间和监测SPD监测I/O电路时间之和。6.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾怡帅，陈超，肖茂波，杨力，陈庆芳，贾敏捷，刘志刚，王友章，程恩伏，陈聪，
申请(专利权)人：沈阳铁路信号有限责任公司，
类型：发明
国别省市：