專利名稱：基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工況監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及了一種電動液壓轉(zhuǎn)轍機的工況采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)轍機是實現(xiàn)道岔準確轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，而轉(zhuǎn)轍機內(nèi)的表示缺口反映轉(zhuǎn)轍機動作后鐵軌的密貼程度，其狀態(tài)正常與否關(guān)系到軌道交通運輸?shù)倪\行安全；電動液壓轉(zhuǎn)轍機是國內(nèi)主流轉(zhuǎn)轍機類型之一，利用電機驅(qū)動油泵旋轉(zhuǎn)，再通過油路帶動聯(lián)動機械結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)換。其轉(zhuǎn)換過程的油壓變化、日常油缸油位，是維護人員主要關(guān)心的參數(shù)，結(jié)合缺口變化，成為轉(zhuǎn)轍機的工況三大要素?，F(xiàn)有缺口的監(jiān)測主要可分為機械式、光電數(shù)字式、視頻式三大類；油壓油位的監(jiān)測往往與缺口監(jiān)測結(jié)構(gòu)和電氣分立，自成體系。缺口監(jiān)測的機械式、光電數(shù)字式因其自身的缺陷已逐步淘汰，而油壓油位的在線監(jiān)測開始逐步應(yīng)用并推廣。利用視頻監(jiān)測缺口，主要原理是拍攝缺口部位圖片，利用CAN總線和ADSL技術(shù)上傳至主機系統(tǒng)，通過主機內(nèi)的圖像分析軟件，實現(xiàn)缺口識別和數(shù)據(jù)量化，完成監(jiān)測功能，并據(jù)此作出提示或報警。油壓油位的監(jiān)測，利用壓力傳感器，直接測試油壓、通過與空氣壓差測試油位，然后通過2線低速載波或CAN總線把數(shù)據(jù)上傳到主機，進行分析、記錄、報警?，F(xiàn)有技術(shù)主要存在以下的缺陷和不足利用視頻監(jiān)測缺口，對數(shù)據(jù)通道的要求較高、布線復雜，導致實際工程較高的工程投資和安裝工程量，嚴重影響道岔缺口監(jiān)測方面先進技術(shù)的推廣；另外油壓油位的監(jiān)測，沒有和缺口監(jiān)測融合為一體，結(jié)構(gòu)上需要在轉(zhuǎn)轍機內(nèi)部尋找額外的安裝空間、數(shù)據(jù)傳輸要建獨立通道，從而存在浪費已有資源、安裝困難、數(shù)據(jù)集成度低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種將缺口、油壓、油位等主要工況參數(shù)融合為一體的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，包括
油壓傳感器I，用于檢測電動液壓轉(zhuǎn)轍機油缸的油壓信號；
油壓傳感器II，用于檢測電動液壓轉(zhuǎn)轍機油路的油壓信號；
攝像頭，用于采集缺口部位的圖像信號；
處理器，用于接收攝像頭、油壓傳感器I和油壓傳感器II采集的信號并處理；以及 載波通信調(diào)制解調(diào)器，用于將處理器處理過的信號發(fā)送到上位機。作為優(yōu)選，所述載波通信調(diào)制解調(diào)器通過模擬前端與上位機電連接，所述模擬前端與上位機之間設(shè)置有2線載波數(shù)據(jù)通道。作為優(yōu)選，所述載波通信調(diào)制解調(diào)器型號為MAX2992，所述模擬前端型號為MAX2991。作為優(yōu)選，所述油壓傳感器I和油壓傳感器II為電阻應(yīng)變壓力傳感器。作為優(yōu)選，所述處理器為型號為STM32的ARM處理器。作為優(yōu)選，所述攝像頭與處理器的數(shù)據(jù)接口之間設(shè)置有幀緩沖處理器，所述幀緩沖處理器將攝像頭獲取的圖像數(shù)據(jù)緩沖獲得缺口圖片幀發(fā)送到處理器。作為優(yōu)選，所述基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)還包括一 RAM存儲器，所述處理器將幀緩沖處理器發(fā)送的缺口圖片幀壓縮后臨時存儲于RAM存儲器中。作為優(yōu)選，所述油壓傳感器I和油壓傳感器II分別通過模擬前端處理電路I和模擬前端處理電路II連接到處理器的A/D轉(zhuǎn)換接口，處理器通過滑差濾波算法，得到當前油壓油位數(shù)據(jù)。作為優(yōu)選，所述處理器通過SPI串行外設(shè)接口與載波通信調(diào)制解調(diào)器連接，控制載波數(shù)據(jù)通道上傳缺口 JPG圖像和油壓油位數(shù)據(jù)。作為優(yōu)選，所述基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)還包括模擬視頻接口，所述模擬視頻接口用于將攝像頭采集的模擬圖像信號輸出至視頻監(jiān)視器。本發(fā)明的基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，融合電動液壓轉(zhuǎn)轍機的缺口監(jiān)測、油壓監(jiān)測、油位監(jiān)測于一體，集成度高，可節(jié)約數(shù)據(jù)處理和通信資源，且便于安裝；并采用2線高速載波作為上行數(shù)據(jù)通道，可降低對系統(tǒng)的布線要求，降低工程成本和維護費用。


圖1示出了基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方案
參見圖1，基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，其特征在于包括 油壓傳感器I，用于檢測電動液壓轉(zhuǎn)轍機油缸的油壓信號。油壓傳感器II，用于檢測電動液壓轉(zhuǎn)轍機油路的油壓信號。攝像頭，用于采集缺口部位的圖像信號；所述攝像頭與處理器的數(shù)據(jù)接口之間設(shè)置有型號為AL422B的幀緩沖處理器，所述幀緩沖處理器將攝像頭獲取的圖像數(shù)據(jù)緩沖獲得缺口圖片幀發(fā)送到處理器。處理器，用于接收攝像頭、油壓傳感器I和油壓傳感器II采集的信號并處理；所述處理器為型號為STM32的ARM處理器。RAM存儲器，所述處理器將幀緩沖處理器發(fā)送的缺口圖片幀壓縮為JPG圖像后臨時存儲于RAM存儲器中。載波通信調(diào)制解調(diào)器，所述載波通信調(diào)制解調(diào)器通過模擬前端與上位機電連接，通過SPI串行外設(shè)接口與處理器連接，用于上傳處理器處理后的缺口 JPG圖像和油壓油位數(shù)據(jù)；所述模擬前端與上位機之間設(shè)置有2線載波數(shù)據(jù)通道，一般的系統(tǒng)同時要供電和數(shù)據(jù)傳輸，最少需要4線；而這里供電和傳輸共用2線，故而節(jié)省了線數(shù)；所述載波通信調(diào)制解調(diào)器優(yōu)選型號為MAX2992，所述模擬前端優(yōu)選型號為MAX2991。模擬視頻接口，用于將攝像頭采集的模擬圖像信號輸出至視頻監(jiān)視器，以方便現(xiàn)場觀察和調(diào)試。內(nèi)部電源，用于為基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)內(nèi)各部件提供電源。電子管，與處理器連接，用于顯示數(shù)據(jù)。所述油壓傳感器I和油壓傳感器II優(yōu)選采用電阻應(yīng)變壓力傳感器，以保證采集的精度和穩(wěn)定性。所述油壓傳感器I和油壓傳感器II分別通過模擬前端處理電路I和模擬前端處理電路II連接到處理器的A/D轉(zhuǎn)換接口，處理器通過滑差濾波算法，得到當前油壓油位數(shù)據(jù)。本發(fā)明基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)的工作頻率IOkHz 490kHz，傳輸速率最高達300kbps，采用高精度和穩(wěn)定性的油壓油位傳感器，加上主處理器內(nèi)高精度A/D轉(zhuǎn)換，可提供數(shù)據(jù)的準確性和穩(wěn)定性。JPG壓縮圖像分辨率可設(shè)置為支持352*288、176*144，缺口 JPG圖像數(shù)據(jù)容量在3k 8k字節(jié)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?。采用STM32ARM為主MCU，完成圖像采集、壓縮和傳輸；完成油壓油位數(shù)據(jù)采集、濾波、計算，保證數(shù)據(jù)準確性。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，其特征在于包括油壓傳感器I，用于監(jiān)測電動液壓轉(zhuǎn)轍機油缸的油壓信號；油壓傳感器II，用于監(jiān)測電動液壓轉(zhuǎn)轍機油路的油壓信號；攝像頭，用于采集缺口部位的圖像信號；處理器，用于接收攝像頭、油壓傳感器I和油壓傳感器II采集的信號并處理；以及載波通信調(diào)制解調(diào)器，用于將處理器處理過的信號發(fā)送到上位機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，其特征在于所述載波通信調(diào)制解調(diào)器通過模擬前端與上位機電連接，所述模擬前端與上位機之間設(shè)置2線載波數(shù)據(jù)通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，其特征在于所述載波通信調(diào)制解調(diào)器型號為MAX2992，所述模擬前端型號為MAX2991。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，其特征在于所述油壓傳感器I和油壓傳感器II為電阻應(yīng)變壓力傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，其特征在于所述處理器為型號為STM32的ARM處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，其特征在于所述攝像頭與處理器的數(shù)據(jù)接口之間設(shè)置有幀緩沖處理器，所述幀緩沖處理器將攝像頭獲取的圖像數(shù)據(jù)緩沖獲得缺口圖片幀發(fā)送到處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，其特征在于所述基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)還包括一 RAM存儲器，所述處理器將幀緩沖處理器發(fā)送的缺口圖片幀壓縮后臨時存儲于RAM存儲器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，其特征在于所述油壓傳感器I和油壓傳感器II分別通過模擬前端處理電路I和模擬前端處理電路II連接到處理器的A/D轉(zhuǎn)換接口，處理器通過滑差濾波算法，得到當前油壓油位數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，其特征在于所述處理器通過SPI串行外設(shè)接口與載波通信調(diào)制解調(diào)器連接，控制載波數(shù)據(jù)通道上傳缺口 JPG圖像和油壓油位數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，其特征在于所述基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)還包括模擬視頻接口，所述模擬視頻接口用于將攝像頭采集的模擬圖像信號輸出至視頻監(jiān)視器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工況監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，提供一種將缺口、油壓、油位等主要工況參數(shù)融合為一體的基于載波和圖像的電動液壓轉(zhuǎn)轍機工況采集系統(tǒng)，包括分別用于用于監(jiān)測電動液壓轉(zhuǎn)轍機油缸和油路油壓信號的油壓傳感器，用于采集缺口部位圖像信號的攝像頭，用于接收攝像頭、油壓傳感器Ⅰ和油壓傳感器Ⅱ采集的信號并處理的處理器以及用于將處理器處理過的信號發(fā)送到上位機的載波通信調(diào)制解調(diào)器。融合電動液壓轉(zhuǎn)轍機的缺口監(jiān)測、油壓監(jiān)測、油位監(jiān)測于一體，集成度高，可節(jié)約數(shù)據(jù)處理和通信資源，且便于安裝；并采用2線高速載波作為上行數(shù)據(jù)通道，可降低對系統(tǒng)的布線要求，降低工程成本和維護費用。
文檔編號B61L23/04GK103010263SQ20121053209
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者譚華, 王成強, 李俊 申請人:杭州慧景科技有限公司