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原文传递一种智能无源铁轨结构体健康监测系统

专利名称：	一种智能无源铁轨结构体健康监测系统
摘要：	本发明公开了一种智能无源铁轨结构体健康监测系统，多个分布设置在铁轨上的监测传感器和采集监测传感器数据的智能无源铁轨监测感知前端，以及对采集的铁轨健康数据进行分析的云端数据库，云端数据库读取监测传感器的ID、单位时间多次采集的温度值和挠度值、数据的采集时间，得到列车驶过铁轨时的挠度最大值进行对齐后对比，以温度值为参考量，找到挠度值异常超过安全阈值的安装点位置，得出对应的问题铁轨的物理位置。采用无源的方案，前端利用铁轨振动机械能转换为电能供电，实现降低成本以及无人监管，不需有线供电，通过传感器对铁轨简单参数的监测，实现铁轨结构体健康的自动化普查，降低硬件成本，提升监测效率，实现铁轨的全面覆盖。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	电子科技大学
发明人：	鲁力
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910083646.3
公开号：	CN109733437A
代理机构：	成都弘毅天承知识产权代理有限公司
代理人：	李春霖
分类号：	B61K9/08(2006.01);B;B61;B61K;B61K9
申请人地址：	611731 四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号
主权项：	1.一种智能无源铁轨结构体健康监测系统，其特征在于：包括多个分布设置在铁轨上采集铁轨健康数据的监测传感器和读取监测传感器数据的智能无源铁轨监测感知前端，还包括对智能无源铁轨监测感知前端读取的数据进行分析的云端数据库，其中智能无源铁轨监测感知前端包括：主控板，主控板连接有无线通信模块，还包括设置在铁轨上的振动能量采集模块，振动能量采集模块电能输出端连接有电源管理模块，电源管理模块输出电能为监测感知前端整体和监测传感器供电，主控板连接监测传感器控制器工作和读取其数据，监测传感器包括有温度计和挠度计，无线通信模块与外部通讯设备通讯实时传输铁轨的健康数据；主控板中存储每一个监测传感器的ID和其安装点的物理位置，云端数据库读取监测传感器的ID、单位时间温度计和挠度计多次采集的温度值和挠度值、以及数据的采集时间，从单位时间多次采集的挠度值中得到列车驶过铁轨时的挠度最大值，将所有监测传感器安装点的挠度最大值进行对齐后对比，以温度值为参考量，找到挠度值异常超过安全阈值的安装点位置，从而得出挠度值异常高对应的问题铁轨的物理位置。 2.根据权利要求1所述的一种智能无源铁轨结构体健康监测系统，其特征在于：所述挠度最大值得出过程为：先将从单位时间多次采集的挠度值中得到列车驶过铁轨上每一个监测传感器安装点的挠度值变化周期，从挠度值变化周期中找出该安装点的挠度最大值。 3.根据权利要求1所述的一种智能无源铁轨结构体健康监测系统，其特征在于：所述智能无源铁轨监测感知前端包括多个地毯式设置在铁轨上的智能无源铁轨监测感知前端，相邻智能无源铁轨监测感知前端的监测路段相互连接，每个智能无源铁轨监测感知前端分别与云端数据库通讯实时传输铁轨的健康数据。 4.根据权利要求1所述的一种智能无源铁轨结构体健康监测系统，其特征在于：所述每个智能无源铁轨监测感知前端连接有多个位于不同安装点的监测传感器。 5.根据权利要求1所述的一种智能无源铁轨结构体健康监测系统，其特征在于：所述振动能量采集模块采用机械振动能量采集模块，同轴安装在主轴(3)上的第一驱动齿轮(1)和第二驱动齿轮(2)，且第一驱动齿轮(1)和第二驱动齿轮(2)与主轴(3)之间设置有单向轴承(6)，第一驱动齿轮(1)和第二驱动齿轮(2)的一侧的分别契合设置有第一齿条(4)和第二齿条(5)，第一齿条(4)和第二齿条(5)方向相对设置，第一驱动齿轮(1)和第二驱动齿轮(2)由振动驱动其分别在第一齿条(4)和第二齿条(5)上转动并发生上下的相对位移，主轴(3)由单向轴承(6)、第一驱动齿轮(1)和第二驱动齿轮(2)共同驱动并保持单向转动，主轴(3)上还安装有用于对主轴(3)转动加速的变速箱(7)，变速箱(7)的输出轴连接发电机(8)，发电机(8)由变速箱(7)的输出轴转动驱动发电，发电机(8)上还设置有用于使发电机连续驱动的飞轮(15)。 6.根据权利要求1所述的一种智能无源铁轨结构体健康监测系统，其特征在于：所述电源管理模块包括能量存储控制电路、微控制器、控制接口电路和能量输入输出控制电路，所述能量存储控制电路、控制接口电路、能量输入输出控制电路分别连接微控制器，所述能量存储控制电路连接控制接口电路，所述能量存储控制电路连接能量输入输出控制电路，其中：能量输入输出控制电路：用于对振动能量采集模块输入的交流或直流电进行转换及稳压和对输出到监测感知前端各部件和监测传感器供电的电能进行交流或直流转换及稳压；能量存储控制电路：用于对振动能量采集模块输入经能量输入输出控制电路转换处理的电能限压、检测、储能和分配输出；控制接口电路：用于连接微控制器、能量存储控制电路及能量输入输出控制电路的控制端口；微控制器：用于控制电源管理模块整体各个控制电路模块的工作。 7.根据权利要求1所述的一种智能无源铁轨结构体健康监测系统，其特征在于：所述系统采用能量事件驱动方法来控制工作，方法包括如下步骤：步骤1：振动能量采集模块采集并存储铁轨振动产生的能量，同时感知电源管理模块前期的存储能量；步骤2：根据步骤1判断电源管理模块的存储能量是否超过系统工作阈值，若超过，则驱动系统工作；若未超过，则返至步骤1继续采集、存储环境中的能量。
所属类别：	发明专利