專利名稱：綜合檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種綜合檢測裝置，用于監(jiān)測車輛軸溫智能探測系統(tǒng)(THDS)。
背景技術：
車輛軸溫智能探測系統(tǒng)作為車輛運行安全監(jiān)控系統(tǒng)(5T)的重要組成部分，利用軌邊紅外線高速探頭和智能跟蹤裝置實時檢測運行車輛的軸承溫度，進行跟蹤報警，是及時發(fā)現車輛熱軸、防止熱切軸，確保鐵路運輸安全的重要設備。在我國經過幾十年的建設，THDS系統(tǒng)已安裝運行成千上萬臺，成為保障鐵路運輸安全的重要設施，是提高運輸效率的
重要保障。THDS設備維修的原則是日常維護與定期檢修相結合，實行集中監(jiān)控、分級維修(現場維護、專業(yè)檢修、專家支持)的系統(tǒng)設備維護保障機制。THDS設備分布在鐵路沿線的相距幾十甚至幾百公里的探測站內，按規(guī)定每半個月維修人員都要到現場對設備進行檢測和維修，由于維修人員的業(yè)務水平參差不齊，設備的檢修質量無法得到有效保障。而且，隨著電氣化鐵路運量的增加，THDS設備運行的安全與穩(wěn)定直接影響到了鐵路運輸的效率，人工檢測的方法已無法滿足鐵路大運量的需求。在這樣的前提下，亟需一種針對THDS設備進行綜合、實時、遠程監(jiān)控的裝置，以更加便捷有效的檢修、檢測THDS設備。THDS設備的故障包括六類:1、電源系統(tǒng)故障；2、計軸計輛系統(tǒng)故障；3、紅外探測主機(軸溫探測主機)故障；4、通訊系統(tǒng)故障；5、室外硬件系統(tǒng)故障；6、探測站防盜門被撬。1、電源系統(tǒng)故障THDS設備所在的探測站電源分交流220V電源供電系統(tǒng)和直流電源供電系統(tǒng)。(I)、交流220V供電系統(tǒng)包括電源防雷箱(二路電源轉換裝置)和抗干擾不間斷凈化電源。常見故障:停電；輸出負載過限，抗干擾不間斷凈化電源保險熔斷狀態(tài)；凈化電源儲能電池放電過限。(2)、直流電源系統(tǒng)包括:變壓器、探頭電源板(±20V±2V)、計算機電源板(+5.2V±0.1V、-5V±0.2V、±12V±0.5V)、保護門電源板(+ 30V±2V、校零+ 6V±1V)、風機電源板(+8V±0.5V)。常見故障:直流電源各個輸出電壓超出允差范圍。2、計軸計輛系統(tǒng)故障車輪傳感器是鐵路在線監(jiān)測設備重要的組成部分，在軸溫探測站中可以對目前我國鐵路行車中各種環(huán)境下運行的車輛進行信號采集，輸出邏輯電平信號供車輛軸溫智能探測系統(tǒng)計軸、計輛、測速、且作為軸溫探測系統(tǒng)的啟動信號。其常見故障:由于種種原因造成結構損壞，甚至被盜；車輪傳感器電路部分故障。3、紅外探測主機故障實踐證明，在多數情況下紅外探測主機故障，均由于外界干擾信號沖擊，而紅外探測主機“看門狗(Watchdog)”未發(fā)揮作用，造成的程序運行脫離軌跡而“飛了”造成的。此時必須關機從新啟動系統(tǒng)。至于紅外探測主機硬件電路故障，即使再關機從新啟動系統(tǒng)也無濟于事。常見故障:遠程紅外探測主機工作狀態(tài)異常，無法正常收發(fā)報文。
4、通訊系統(tǒng)故障信道通信狀態(tài)異常，丟失通信數據或無法通信。5、室外硬件系統(tǒng)故障室外設備主要是紅外線探頭和傳輸設備故障。探測站紅外線探頭被破壞，甚至被盜。6、探測站防盜門被撬此類故障屬于嚴重故障，需要立即告警。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種綜合檢測裝置，用于監(jiān)測車輛軸溫智能探測系統(tǒng)，所述綜合檢測裝置包括:形成三層網絡結構的監(jiān)控管理中心、監(jiān)控單元和監(jiān)控模塊，監(jiān)控管理中心與多個監(jiān)控單元通信，每個監(jiān)控單元與各自的多個監(jiān)控模塊通信，其中監(jiān)控模塊通過串口、并口、網口或無線方式采集車輛軸溫智能探測系統(tǒng)的參數；監(jiān)控單元，其輪詢各自的監(jiān)控模塊，并基于監(jiān)控模塊采集的參數產生數據傳輸信號或報警信號，通過網絡傳輸給監(jiān)控管理中心；監(jiān)控管理中心根據所述參數和報警信號對監(jiān)控單元和監(jiān)控模塊進行配置。進一步，所述監(jiān)控模塊包括車輪傳感器狀態(tài)檢測單元，其采集多個車輪傳感器檢測到的脈沖個數，監(jiān)控單元比較各個傳感器檢測的脈沖個數，當彼此相等時，表示正常，否則生成報警信號。進一步，所述監(jiān)控模塊包括主機電源檢測單元，所述主機電源檢測單元用于檢測車輛軸溫智能探測系統(tǒng)的紅外探測主機的輸出電壓、校零電壓、探頭電壓、保護門電壓、風機電壓。進一步，所述監(jiān)控模塊包括探頭信號檢測單元，所述探頭信號檢測單元用于檢測紅外線軸溫探頭箱的左右探頭是否有信號。進一步，所述監(jiān)控模塊包括:網絡檢測單元，所述網絡檢測單元用于檢測車輛軸溫智能探測系統(tǒng)的網絡狀態(tài)，所述網絡檢測單元通過網絡連接到所述紅外探測主機，網絡檢測單元定期使用Ping命令對所述紅外探測主機做信道測試；進一步，所述監(jiān)控模塊包括用于檢測環(huán)境溫度的環(huán)境溫度檢測單元。進一步，所述監(jiān)控模塊包括遙控輸出單元，所述遙控輸出單元連接到所述紅外探測主機的電源，當監(jiān)測到紅外探測主機異常時，由監(jiān)控管理中心通過該遙控輸出單元對所述紅外探測主機進行斷電復位。進一步，監(jiān)控單元基于監(jiān)控模塊的重要度等級設置輪詢比率。進一步，所述監(jiān)控單元包括:資源管理單元，所述資源管理單元接收并管理監(jiān)控模塊傳輸的數據，作為計算資源；任務計劃單元，所述任務計劃單元連接到所述資源管理單元，計劃和協調計算任務；并行模式庫，所述并行模式庫在計算資源之間分配數據使得數據處理并行；異步代理庫，所述異步代理庫在計算資源被占用時延遲計算任務；數據處理單元，所述數據處理單元基于并行模式庫和異步代理庫分配的計算資源，執(zhí)行所述任務計劃單元確定的計算任務，并將計算結果傳輸至所述監(jiān)控管理中心。
進一步，所述監(jiān)控模塊包括攝像機，且監(jiān)控中心包括前臺通信控制單元，所述前臺通信控制單元配置視頻信號和數據信號的路由并使得兩者同步。本發(fā)明的綜合檢測裝置采用數據采集技術、多媒體應用技術與管理信息技術、網絡技術，對車輛軸溫智能探測系統(tǒng)探測站電源系統(tǒng)、計軸計輛系統(tǒng)、紅外探測主機、通訊系統(tǒng)、室外硬件系統(tǒng)和防盜門實施“遙測、遙信、遙控、遙調、遙視”，且將四大技術結合起來針對車輛軸溫智能探測系統(tǒng)探測站的特色實現告警聯動、采集數據與視頻數據的壓縮存儲、傳輸和自動處理，從而達到資源共享，為車輛軸溫智能探測系統(tǒng)各級管理人員、維修人員和決策者提供方便、快捷、有效的服務，解決了當前車輛軸溫智能探測系統(tǒng)探測站無人值班的遠程監(jiān)控這一重要課題。通過對信息的處理、分析，可提前掌握設備配件的工作狀態(tài)，極大減少設備停機、誤報、錯報的現象，實現設備的狀態(tài)修，提高設備兌現率，保證運輸安全。


圖1為本發(fā)明的綜合檢測裝置的結構圖；圖2為本發(fā)明的綜合檢測裝置的網絡布局圖；圖3為監(jiān)控模塊SM的一個實施方式的功能框圖；圖4為監(jiān)控單元FT的并發(fā)運行時的邏輯框圖；圖5為監(jiān)控中心CSC的功能框圖；圖6A為配備了本發(fā)明的綜合檢測裝置的探測站的室內示意圖；圖6B為圖6A所示的探測站的室外示意圖。
具體實施例方式圖1顯示了本發(fā)明的綜合檢測裝置的結構圖，如圖所示，該系統(tǒng)在通信邏輯上為一個三層結構，包括監(jiān)控管理中心CSC、探測站現場監(jiān)控單元FT和設備監(jiān)控模塊(SM，Supervision Module)。監(jiān)控管理中心CSC與多個監(jiān)控單元FT通信,每個監(jiān)控單元FT下屬多個監(jiān)控模塊SM。整個綜合檢測裝置的網絡結構是按廣域網進行連接的，即各級自下而上逐級匯接，每個監(jiān)控級均按輻射方式與若干下級監(jiān)控級連接成一點對多點的監(jiān)控系統(tǒng)，最低的監(jiān)控級與其監(jiān)控的設備連接。監(jiān)控樽塊SM監(jiān)控模塊SM是整個綜合檢測裝置的數據采集部分。裝于探測站的被監(jiān)控設備附近。監(jiān)控模塊SM對圖像、聲音、電源狀態(tài)、空調設備狀態(tài)進行數據采集，然后進行數據采集、壓縮、控制和濾波。每個監(jiān)控模塊SM都是相對獨立的數據采集子系統(tǒng)，通過RS485總線、網口等與監(jiān)控單元FT通信。監(jiān)控模塊SM可以是信號采集器、連接有攝像機的云臺控制器(后續(xù)還有協議轉換器等)。監(jiān)控單元FT監(jiān)控單元FT是裝于探測站的前臺設備。從網絡架構上看，它是監(jiān)控模塊SM的上一級設備。監(jiān)控單元FT周期性地采集各監(jiān)控模塊SM傳來的各類信息，對信息進行數據處理、存儲、參數設置、告警管理。隨時接受并快速響應來自監(jiān)控中心CSC的命令，具有與監(jiān)控中心進行通信的功能，完成監(jiān)控模塊SM和監(jiān)控中心CSC之間的遙測、遙信、遙控數據的傳送。監(jiān)控單元FT實現:.實時監(jiān)控與告警管理:本裝置采集的數據可以分為四類:視頻信號、音頻信號、數據信息、控制信息四類。其中最重要的是視頻信號和數據信息。對于視頻信號和音頻信號，盡管采用高壓縮比的H.264視頻編解碼算法，一幅流暢的媒體流CIF格式(相當于V⑶畫面的品質)也要占據512Kbps帶寬，4CIF就要占據整個2M帶寬。而對于數據信號，除了現場采集的普通數據，還包括重要告警信號、一般告警信號。本裝置涉及的數據種類多、數據量大。而對于重要告警信號器實時性要求又極高(例如，原則上0.5秒要送到監(jiān)控中心報警)。倘若對信息不進行任何管理，0.5秒告警不可能實現。因此，系統(tǒng)必須對信息流進行控制，同時要保障視頻信號的流暢，這個功能由監(jiān)控單元FT完成是合理的設計。監(jiān)控單元FT對待發(fā)送的信息進行緩存、以及“排隊插入”重要告警信號。.對現場監(jiān)控模塊SM的管理對于掛在現場工業(yè)總線一RS-485上的監(jiān)控模塊SM按照重要級別可以劃分為兩類:重要信號設備和一般信號設備；按照性能可以劃分為:智能設備和非智能設備。因此在處理方法上有區(qū)別。對于重要信號設備和一般信號設備的輪詢密度不同(例如，比率為2:1)，同時對接收到的信號進行區(qū)分標注，例如對于重要信號設備的信號標注為A類，一般信號設備的信號標注為B類。同時兼顧告警信息優(yōu)先的原則。對于智能設備，需要進行協議轉換，符合工信部2005版《通信基站/機房動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)前端設備通信協議》標準。監(jiān)控管理中心CSC監(jiān)控管理中心CSC —般位于車輛段值班室。從網絡架構上看，它是監(jiān)控單元FT的上一級設備。監(jiān)控管理中心CSC周期性地采集各監(jiān)控單元FT傳來的各類信息，對信息進行數據處理、存儲、參數設置、告警管理，能夠實時作業(yè)和處理歷史數據，同時監(jiān)視轄區(qū)內監(jiān)控單元的工作狀態(tài)?？赏ㄟ^監(jiān)控單元對監(jiān)控模塊下達監(jiān)測和控制命令，完成監(jiān)控模塊SM、監(jiān)控單元FT和監(jiān)控管理中CSC心之間的遙測、遙信、遙控數據的傳送和數據過濾。圖2顯示了本發(fā)明的綜合檢測裝置的網絡布局圖。在每個探測室配置一個監(jiān)控單元FT (網絡視頻服務器)和多個監(jiān)控模塊SM，監(jiān)控模塊SM可以是信號采集器，攝像機，云臺控制器，拾音器，音箱，門態(tài)控制器，照明控制器等。其中信號采集器負責完成紅外探測主機電壓采集供電電壓數據、信號電壓的采集，車輪傳感器信號的監(jiān)測和計算，對車輛軸溫智能探測系統(tǒng)的通信鏈路進行實時檢測，對紅外探測主機進行電源控制等。然后將數據例如通過RS485總線傳送到監(jiān)控單元FT，由監(jiān)控單元FT再傳送到監(jiān)控管理中心CSC。各信號均為高阻輸入，保證被監(jiān)測設備不受影響，測量精度高，測量精度優(yōu)于0.5%，安裝簡便、利于維護，系統(tǒng)自動管理，告警判斷準確，提示手段豐富，抗電磁干擾能力強，可以適應惡劣的工作環(huán)境。圖3顯示了圖2中所示的信號采集器的功能框圖。信號采集器的核心處理單元例如可以用ST公司Cotex-M3系列ARM7。需要監(jiān)測的信號劃分為5類:1、模擬量:即隨時間變化而連續(xù)變化的物理量，諸如電壓、電流；2、開關量；只有兩種狀態(tài)的物理量，諸如門的狀態(tài)只有開和關，市電狀態(tài)只有停電和供電狀態(tài)；3、脈沖量:諸如通信信號、車輪碾壓磁鋼產生的感生電動勢；4、狀態(tài)量:具有多種狀態(tài)的物理量，諸如電梯具有上、下、停多種狀態(tài)；5、數字信號:被監(jiān)控的設備直接送出來的數字量。諸如dalas公司溫度傳感器送出的信號就是串行數字信號。各類信號之間完全實現電氣隔離，信號接口采用高阻輸入、以防止出現互相干擾，影響紅外設備的正常工作。信號采集器將采集到的信號與配置信息(即閾值，預先根據設備參數進行設置)進行比較，判斷信號幅度是否正常，正常則作為實時數據等待監(jiān)控管理中心CSC召喚，異常的數據則認為是告警，標注以高優(yōu)先級發(fā)送出去。信號傳感器包括:車輪傳感器狀態(tài)檢測單元:對車輪傳感器1、2、3的狀態(tài)進行檢測。過車時，可以采集車輪傳感器的脈沖個數，車輪傳感器的電壓脈沖信號接入專用的脈沖信號檢測電路，經光電隔離后進入核心處理單元 。對多個車輪傳感器計數，與標準值進行比較，數量相等即為正常，不相等即為車輪傳感器故障，發(fā)出告警。主機電源檢測單元，包括: 主機電壓檢測單元:檢測紅外探測主機輸出電壓，超標則表示主機電源壞。其可以對±5V，±12V電壓進行檢測。 探頭電壓檢測單元:紅外探測主機連接有紅外線軸溫探頭箱，探頭箱中設置有左右紅外探頭，所述探測電壓檢測單元檢測紅外探頭的輸出電壓，超標則表示主機電源壞。其可以對±20V電壓進行檢測。 校零電壓檢測單元:檢測紅外探測主機的輸出電壓，超標則表示主機電源壞。其可以對±6V電壓進行檢測。.保護門電壓檢測單元:采用12位AD轉換器，對保護門電壓進行檢測，實時監(jiān)測各通道電壓。其可以對±30V電壓進行檢測。.風機電壓檢測單元:檢測風機電壓。其可以對8V、12V電壓進行檢測。探頭信號檢測單元:用于檢測左右紅外探頭是否有信號。交流狀態(tài)檢測單元:監(jiān)測市電及備用電有無電狀態(tài)。網絡檢測單元:用于檢測車輛軸溫智能探測系統(tǒng)的網絡狀態(tài)，網絡檢測單元通過網絡模塊(例如ZEN_100TL)實現和紅外探測主機的端口連接，網絡接口通過一個專用的網口轉串口模塊把網絡信號轉換成TTL電平的串口信號接入核心處理單元的串口。網絡檢測單元定期使用Ping命令對紅外探測主機做信道測試，以監(jiān)測紅外傳輸信道是否正常，異常時給出告警。UPS檢測單元:檢測UPS電源的電壓。超標則表示UPS電源壞。上述檢測以列表方式說明如下:
權利要求
1.一種綜合檢測裝置，用于監(jiān)測車輛軸溫智能探測系統(tǒng)，所述綜合檢測裝置包括: 形成三層網絡結構的監(jiān)控管理中心、監(jiān)控單元和監(jiān)控模塊，監(jiān)控管理中心與多個監(jiān)控單元通信，每個監(jiān)控單元與各自的多個監(jiān)控模塊通信，其中監(jiān)控模塊通過串口、并口、網口或無線方式采集車輛軸溫智能探測系統(tǒng)的參數； 監(jiān)控單元，其輪詢各自的監(jiān)控模塊，并基于監(jiān)控模塊采集的參數產生數據傳輸信號或報警信號，通過網絡傳輸給監(jiān)控管理中心； 監(jiān)控管理中心根據所述參數和報警信號對監(jiān)控單元和監(jiān)控模塊進行配置。
2.根據權利要求1所述的綜合檢測裝置，其特征在于， 所述監(jiān)控模塊包括車輪傳感器狀態(tài)檢測單元，其采集多個車輪傳感器檢測到的脈沖個數， 監(jiān)控單元比較各個傳感器檢測的脈沖個數，當彼此相等時，表示正常，否則生成報警信號。
3.根據權利要求1所述的綜合檢測裝置，其特征在于，所述監(jiān)控模塊包括: 主機電源檢測單元，所述主機電源檢測單元用于檢測車輛軸溫智能探測系統(tǒng)的紅外探測主機的輸出電壓、校零電壓、探頭電壓、保護門電壓、風機電壓。
4.根據權利要求3所述的綜合檢測裝置，其特征在于，所述監(jiān)控模塊包括: 探頭信號檢測單元，所述探頭信號檢測單元用于檢測紅外探測主機上連接的紅外線軸溫探頭箱的左右探頭是否有信號。
5.根據權利要求1所述的綜合檢測裝置，其特征在于，所述監(jiān)控模塊包括: 網絡檢測單元，所述網絡檢測單元用于檢測車輛軸溫智能探測系統(tǒng)的網絡狀態(tài)，所述網絡檢測單元通過網絡連接到所述紅外探測主機，網絡檢測單元定期使用Ping命令對所述紅外探測主機做信道測試。
6.根據權利要求1所述的綜合檢測裝置，其特征在于，所述監(jiān)控模塊包括:用于檢測環(huán)境溫度的環(huán)境溫度檢測單元。
7.根據權利要求4所述的綜合檢測裝置，其特征在于，所述監(jiān)控模塊包括: 遙控輸出單元，所述遙控輸出單元連接到所述紅外探測主機的電源，當監(jiān)測到紅外探測主機異常時，由監(jiān)控管理中心通過該遙控輸出單元對所述紅外探測主機進行斷電復位。
8.根據權利要求1所述的綜合檢測裝置，其特征在于， 監(jiān)控單元基于監(jiān)控模塊的重要度等級設置輪詢比率。
9.根據權利要求1所述的綜合檢測裝置，其特征在于，所述監(jiān)控單元包括: 資源管理單元，所述資源管理單元接收并管理監(jiān)控模塊傳輸的數據，作為計算資源； 任務計劃單元，所述任務計劃單元連接到所述資源管理單元，計劃和協調計算任務； 并行模式庫，所述并行模式庫在計算資源之間分配數據使得數據處理并行； 異步代理庫，所述異步代理庫在計算資源被占用時延遲計算任務； 數據處理單元，所述數據處理單元基于并行模式庫和異步代理庫分配的計算資源，執(zhí)行所述任務計劃單元確定的計算任務，并將計算結果傳輸至所述監(jiān)控管理中心。
10.根據權利要求1所述的綜合檢測裝置，其特征在于，所述監(jiān)控模塊包括攝像機，且監(jiān)控中心包括前臺通信控制單元，所述前臺通信控制單元配置視頻信號和數據信號的路由并使得兩者同步。
全文摘要
一種綜合檢測裝置，用于監(jiān)測車輛軸溫智能探測系統(tǒng)，所述綜合檢測裝置包括形成三層網絡結構的監(jiān)控管理中心、監(jiān)控單元和監(jiān)控模塊，監(jiān)控管理中心與多個監(jiān)控單元通信，每個監(jiān)控單元與各自的多個監(jiān)控模塊通信，其中監(jiān)控模塊通過串口、并口、網口或無線方式采集車輛軸溫智能探測系統(tǒng)的參數；監(jiān)控單元，其輪詢各自的監(jiān)控模塊，并基于監(jiān)控模塊采集的參數產生數據傳輸信號或報警信號，通過網絡傳輸給監(jiān)控管理中心；監(jiān)控管理中心根據所述參數和報警信號對監(jiān)控單元和監(jiān)控模塊進行配置。所述綜合檢測裝置實現了告警聯動、采集數據與視頻數據的壓縮存儲、傳輸和自動處理，達到資源共享，解決了當前車輛軸溫智能探測系統(tǒng)探測站無人值班的遠程監(jiān)控的問題。
文檔編號B61K9/06GK103112476SQ201210584149
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者張樹國, 王樹忠, 臧永正, 邵輝, 李振毅, 劉紅偉 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華準格爾能源有限責任公司