本實用新型涉及自動化監(jiān)測控制裝置，尤其涉及一種高鐵列車健康狀態(tài)監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

高鐵作為適應現(xiàn)代文明和社會進步的高科技產(chǎn)品，以高速度、大容量、低污染而著稱的交通工具，具有輸送能力大、速度快、安全性好、正點率高、舒適方便以及經(jīng)濟效益好的特點。近幾年，高鐵交通飛速發(fā)展，已成為人們出行的重要交通工具。

高鐵列車與常規(guī)列車相比，高鐵列車的安全技術(shù)要求比常規(guī)鐵路要更上一層，其構(gòu)成也更為復雜全面一些，任何子系統(tǒng)和設(shè)施、設(shè)備受自然和人為的作用，可能出現(xiàn)損傷或故障，一旦防控環(huán)節(jié)處理不當，都可能對高鐵列車運行品質(zhì)和安全產(chǎn)生影響或危及高鐵列車運行安全，極端情況下甚至車毀人亡，后果不堪設(shè)想。

高鐵列車由于運行速度高，對可靠性要求極高，為保證列車的安全運行，需要在列車的運行過程中對其關(guān)鍵部件的運行狀態(tài)進行實施監(jiān)測，實時給出正常、異常、異常程度、異常原因等信息，而且需要綜合多種參數(shù)對高鐵數(shù)據(jù)進行詳細的分析診斷，判斷高鐵列車各部件的運行狀態(tài)，以保證列車的安全運行。但是迄今為止市場上還沒有一款針對高鐵列車這樣一個高速運動物體的專用監(jiān)測裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種高鐵列車健康狀態(tài)監(jiān)測裝置及其使用方法，能夠?qū)π旭傊械母哞F列車各重要部件進行全時段多參數(shù)的監(jiān)測，為高鐵列車健康狀態(tài)的評估提供準確客觀的參考數(shù)據(jù)，根據(jù)嚴密、合理、可靠、經(jīng)濟、完善的思想，努力做到實時、準確預測、安全、周密、兼顧其他，具有技術(shù)先進可靠、裝置成熟、可兼容等特點。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種高鐵列車健康狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括用于檢測高鐵列車健康狀態(tài)的傳感器單元、與上述傳感器單元輸出端連接的數(shù)據(jù)采集單元、與上述數(shù)據(jù)采集單元的輸出端連接的數(shù)據(jù)處理單元、與上述數(shù)據(jù)處理單元連接的車頭服務器單元，與上述車頭服務器單元連接的地面診斷單元。

上述傳感器單元至少包括設(shè)置在高鐵列車車體的振動傳感器、溫度傳感器、噪聲傳感器。

進一步地，上述數(shù)據(jù)采集單元包括輸入端與上述感應器單元的輸出端連接的濾波電路、與上述濾波電路的輸出端連接的放大電路以及與上述放大電路的輸出端連接的AD轉(zhuǎn)換器，上述濾波電路為有源濾波電路。

進一步地，上述數(shù)據(jù)處理單元包括輸入端與上述AD轉(zhuǎn)換器的輸出端連接的中央處理器，與上述中央處理器輸出端連接的存儲器。

進一步地，上述車頭服務器單元包括輸入端與上述中央處理器連接的車頭服務器、與上述車頭服務器輸出端連接的顯示器、與上述車頭服務器的輸出端連接的報警器、與上述車頭服務器的輸出端連接的4G路由器、與上述車頭服務器的輸出端連接的wifi連接器以及與上述車頭服務器的輸出端連接的GPS接收器。

進一步地，上述地面診斷單元與上述4G路由器通過4G網(wǎng)絡連接并進行數(shù)據(jù)交互。

進一步地，上述振動傳感器為壓電式加速度傳感器，安裝在高鐵列車軸箱軸承、電動機軸承、傳動齒輪等車體部位。

進一步地，上述的放大/濾波電路其放大倍數(shù)為2～16倍自動，濾波為8階或16階，上述的AD轉(zhuǎn)換器為16位或24位，上述的顯示器為液晶顯示屏或觸摸顯示屏。

進一步地，上述振動傳感器、溫度傳感器和噪聲傳感器的主板均采用工業(yè)級芯片器件制造，抗靜電干擾技術(shù)，機殼采用高硬度合金材料，激光金屬焊接封裝。

本實用新型高鐵列車健康狀態(tài)監(jiān)測裝置具有的優(yōu)點和積極效果是：

1.本監(jiān)測裝置是專為高鐵列車的健康狀態(tài)監(jiān)測而設(shè)計，以振動、溫度、噪聲多參數(shù)綜合判斷健康狀態(tài)，其測點布置、監(jiān)測通道、采樣參數(shù)針對性強，裝置運行效率更高；

2.針對列車的高速運動特點，采用有線傳輸和無線傳輸相結(jié)合的數(shù)據(jù)傳輸方式，實現(xiàn)運動列車與地面數(shù)據(jù)診斷單元的數(shù)據(jù)傳輸；

3.根據(jù)對數(shù)據(jù)傳輸實時性的要求及無線傳輸通訊能力的瓶頸限制，采用4G網(wǎng)絡與wifi相結(jié)合的無線傳輸方式，實現(xiàn)特征數(shù)據(jù)實時傳輸、分析數(shù)據(jù)后續(xù)傳輸，以滿足報警和分析的需要；

4.根據(jù)高鐵列車的特點設(shè)計地面診斷單元，并通過自學習逐步完善，實現(xiàn)用大數(shù)據(jù)指導高鐵列車的科學管理之目的。

附圖說明

圖1為本實用新型高鐵列車健康狀態(tài)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1對本實用新型的高鐵列車健康狀態(tài)監(jiān)測裝置，做進一步說明。

本實用新型一種高鐵列車健康狀態(tài)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)和連接方式如圖1所示，包括用于檢測高鐵列車健康狀態(tài)的傳感器單元、與上述傳感器單元輸出端連接的數(shù)據(jù)采集單元、與上述數(shù)據(jù)采集單元的輸出端連接的數(shù)據(jù)處理單元、與上述數(shù)據(jù)處理單元連接的車頭服務器單元，與上述車頭服務器單元連接的地面診斷單元。上述傳感器單元至少包括設(shè)置在高鐵列車車體的振動傳感器、溫度傳感器、噪聲傳感器。振動傳感器、溫度傳感器和噪聲傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列處理后，為高鐵列車部件損傷狀態(tài)評估及測算提供準確客觀的參考數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多參數(shù)綜合判斷高鐵列車健康狀態(tài)的目的，避免高鐵在高速行駛中存在的潛在安全隱患。

本實施例中，上述數(shù)據(jù)采集單元包括輸入端與上述檢測單元的輸出端連接的濾波電路、與上述濾波電路的輸出端連接的放大電路以及與上述放大電路連接的AD轉(zhuǎn)換器。上述濾波電路為有源濾波電路，具有反應時間短，濾除諧波效率高。

本實施例中，數(shù)據(jù)處理單元包括輸入端與上述AD轉(zhuǎn)換器的輸出端連接的中央處理器，與上述中央處理器輸出端連接的存儲器；所述中央處理器，采用最新的ARM Cortex微處理器。

本實施例中，上述車頭服務器單元包括輸入端與上述中央處理器連接的車頭服務器、與上述車頭服務器輸出端連接的顯示器、與上述車頭服務器的輸出端連接的報警器、與上述車頭服務器的輸出端連接的4G路由器、與上述車頭服務器的輸出端連接的wifi連接器以及與上述車頭服務器的輸出端連接的GPS接收器。

本實施例中，上述4G路由器與地面診斷單元通過4G網(wǎng)絡連接并進行數(shù)據(jù)交互。

本實施例中，根據(jù)地面診斷單元的數(shù)據(jù)庫和已有的經(jīng)驗編制診斷規(guī)則，地面診斷短語自動學習不斷完善，逐步形成完整的地面診斷單元，實現(xiàn)高鐵列車健康狀態(tài)的自動判斷，實現(xiàn)對故障程度、故障原因的自動判斷，實現(xiàn)用大數(shù)據(jù)的概念指導高鐵列車的科學管理。

本實施例中，上述振動傳感器為壓電式加速度傳感器，安裝在高鐵列車軸箱軸承、電動機軸承、傳動齒輪等車體部位，具有實時檢測高鐵列車相應部件振動參數(shù)的功能。

本實施例中，上述的放大電路其放大倍數(shù)為2-16倍，濾波電路為8階或16階，上述的AD轉(zhuǎn)換器為16位或24位，上述的顯示器為液晶顯示屏或觸摸顯示屏。

本實施例中，上述振動傳感器、溫度傳感器和噪聲傳感器的主板均采用工業(yè)級芯片器件制造，抗靜電干擾技術(shù)，機殼采用高硬度合金材料，激光金屬焊接封裝，防水防塵。

本實用新型的高鐵列車健康狀態(tài)監(jiān)測裝置的使用方法，包括如下步驟：

步驟1：傳感器單元的振動傳感器、溫度傳感器和噪聲傳感器將檢測到的振動數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和噪聲數(shù)據(jù)輸出后，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集單元的濾波電路、放大電路以及AD轉(zhuǎn)換器采集高質(zhì)量且符合要求的數(shù)據(jù)。

步驟2：中央處理器將數(shù)據(jù)采集單元采集的數(shù)據(jù)與預先設(shè)置的閾值進行比較后輸入車頭服務器，同時將比較后的數(shù)據(jù)存儲在儲存器中，存儲間隔可按連續(xù)、1、5、10、30、60分鐘及自定義時間間隔設(shè)定，歷史數(shù)據(jù)永久保存。

步驟3：車頭服務器將上述經(jīng)中央處理器處理后的數(shù)據(jù)輸入顯示器進行實時顯示，并以綠(正常)、黃(預警)、紅(報警)三種顏色表示監(jiān)測參數(shù)的當前狀態(tài)，如果顯示器狀態(tài)顯示紅色則車頭服務器控制報警器報警，同時車頭服務器將經(jīng)中央處理器處理后的數(shù)據(jù)分成特征數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)兩部分，前者數(shù)據(jù)量小，通過4G路由器的4G網(wǎng)絡實時傳輸至地面數(shù)據(jù)中心；后者數(shù)據(jù)量大，在列車入庫后通過wifi連接器自動連接地面車站wifi傳輸至地面診斷單元。

步驟4：根據(jù)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)和已有的經(jīng)驗編制診斷規(guī)則。

上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，上屬領(lǐng)域技術(shù)人員應該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍內(nèi)。