应用于铁路转辙机上的电力载波模块的制作方法

本实用新型涉及G.hn技术标准的电力线网路通讯装置应用领域，尤其涉及一种采用G.hn技术标准的新型铁路转辙机专用的高速电力载波模块。

背景技术：

铁路转辙机是道岔控制系统的执行机构。用于转换锁闭道岔尖轨或心轨，表示监督联锁区内道岔尖轨或心轨的位置和状态。目前，铁路上的转辙机的数据采集(视频、温度、湿度等数据采集)大都采用CAN总线，或低速载波技术来收集信息，但随着互联网的发展，铁路转辙机需要视频采集的实时性、信息互联，实现有效管理，但因现场的复杂性无法实现重新布线的特点。

技术实现要素：

为克服上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种应用于铁路转辙机上的电力载波模块，通过现有的电力线(线路上有交流或直流或没有电压)来实现双向网络传输，已达到结构紧凑、安装简单、适应性强、性能稳定、维修方便、可实现远程管理控制、使用寿命长和供电稳定的目的。

为了达到以上目的，本实用新型采用的第一种技术方案是：一种应用于铁路转辙机上的电力载波模块，包括壳体，所述壳体内设置有G.hn标准CPU、线性放大器、G.hn技术标准的正交频分复用PLC载波板、用于信号隔离的电容耦合器、电源防雷器、电源板、RAM；所述壳体上设置有电源接口和以太网口；所述电源防雷器两端分别与电源板和电源接口相连，所述电源板与所述电容耦合器信号相连，所述电容耦合器与所述正交频分复用PLC载波板相连，所述正交频分复用PLC载波板与所述线性放大器相连，所述G.hn标准CPU分别与以太网口、RAM、线性放大器相连，所述电源板还分别与G.hn标准CPU、RAM、线性放大器相连。将各模块组件收入壳体内，并合理布局，使其结构紧凑、安装简单，模块组件设置完善，使其适应性更强、性能更稳定，且维修也方便，通过正交频分复用PLC模块可实现远程管理控制，实现了铁路上转辙机的视频、温度、湿度等的数据采集，使采集实现实时性，并使其在高速电力下供电更加稳定，延长其使用寿命。同时电源防雷器的设计能够增强电力载波模块的抗雷击能力，增强其过压或者过流保护。所述电容耦合器采用耦合系数为1.7:1或者1.25：1的电容耦合器。

优选地，所述电源板内设置有高低压转换模块，所述电源板上设置有1.2V输出端口、1.5V输出端口、3V输出端口、2V输出端口、12V输出端口和输入端口，所述输入端口分别与所述电源防雷器和高低压转换模块相连，所述高低压转换模块分别与1.2V输出端口、1.5V输出端口、3V输出端口、2V输出端口、12V输出端口相连；所述高低压转换模块还与电容耦合器信号相连；所述1.2V输出端口与所述G.hn标准CPU(1)相连，所述1.5V输出端口分别与G.hn标准CPU、RAM相连，所述3V输出端口分别与G.hn标准CPU相连。电源板能将外接的交流电压转换为相关的直流电压供电力载波模块使用，同时能将输入的网络信号传递给电容耦合器进行信号处理，提高信号的有效性。

作为本实用新型的进一步改进是，所述G.hn标准CPU还与快速电可擦除只读存储器(flash内存)相连，所述快速电可擦除只读存储器与所述3V输出端口相连。这样基于G.hn标准的电力载波模块上的数据能够存储至flash内存上，从而有效的保存电力载波模块的数据。

作为本实用新型的进一步改进是，所述以太网口通过以太网线与外部远程计算机控制中心相连接。通过与外部远程计算机控制中心连接实现对基于G.hn标准的电力载波模块的远程管理控制，实现了信号的有效传输和远程管理。

优选地，所述壳体内设置有通讯避雷器，所述通讯避雷器一端与高低压转换模块信号相连，所述通讯避雷器的另一端与电容耦合器信号相连。通过通讯避雷器与电源防雷器双重保护，能够增强电力载波模块的防雷效果，保护其在室外遭受意外雷击而损坏。

优选地，所述壳体内设置有MCU监测器，所述MCU监测器分别与G.hn标准CPU和3V输出端口相连。可通过MCU监测器自动监测系统的运行情况和控制系统的启动与停止。

附图说明

图1为本实用新型的信号连接图；

图2为正交频分复用PLC载波板的电路图；

图3为第一种电容耦合器的结构示意图；

图4为第二种电容耦合器的结构示意图。

图中：

1-G.hn标准CPU；2-线性放大器；3-正交频分复用PLC载波板；4-电容耦合器；5-通讯避雷器；6-电源防雷器；7-电源板；8-MCU监测器；9-快速电可擦除只读存储器；10-RAM；11-以太网口；31-内存；32-以太网物理层驱动模块；33-数字信号处理模块；34-模拟信号处理模块；35-电源转换模块；36-PLC接口模块；37-整流回馈单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1所示，本实施例中的一种应用于铁路转辙机上的电力载波模块，包括壳体，所述壳体内设置有G.hn标准CPU1、线性放大器2、G.hn技术标准的正交频分复用PLC载波板3、用于信号隔离的电容耦合器4、电源防雷器6、电源板7、RAM10；所述壳体上设置有电源接口和以太网口11。上述各模块组件的连接关系如下：所述电源防雷器6两端分别与电源板7和电源接口相连，所述电源板7与所述电容耦合器4信号相连，所述电容耦合器4与所述正交频分复用PLC载波板3相连，所述正交频分复用PLC载波板3与所述线性放大器2相连，所述G.hn标准CPU1分别与以太网口11、RAM10、线性放大器2相连，所述电源板7还分别与G.hn标准CPU1、RAM10、线性放大器2相连。

参见附图1所示，所述电源板7内设置有高低压转换模块，所述电源板上设置有1.2V输出端口、1.5V输出端口、3V输出端口、2V输出端口、12V输出端口和输入端口，所述输入端口分别与所述电源防雷器和高低压转换模块相连，所述高低压转换模块分别与1.2V输出端口、1.5V输出端口、3V输出端口、2V输出端口、12V输出端口相连；所述高低压转换模块还与电容耦合器信号相连；所述1.2V输出端口与所述G.hn标准CPU(1)相连，所述1.5V输出端口分别与G.hn标准CPU、RAM相连，所述3V输出端口分别与G.hn标准CPU相连。从图1中可以看出，高低压转换模块是电力线传输信号的转接口，经过其上的网络信号传递给电容耦合器进行信号处理，为此在所述壳体内设置有通讯避雷器5，所述通讯避雷器5一端与高低压转换模块信号相连，所述通讯避雷器5的另一端与电容耦合器4信号相连。通过通讯避雷器5与电源防雷器6双重保护，能够增强电力载波模块的防雷效果，保护其在室外遭受意外雷击而损坏。

为了监视电力载波模块的运行情况，方便对其进行管理和控制，在所述壳体内设置有MCU监测器8，所述MCU监测器8分别与G.hn标准CPU1和3V输出端口相连。可通过MCU监测器8自动监测系统的运行情况和控制系统的启动与停止来方便人们管理电力载波模块。同时为了能够远程对其进行控制，所述以太网口11通过以太网线与外部远程计算机控制中心相连接。通过与外部远程计算机控制中心连接实现对基于G.hn标准的电力载波主机的远程管理控制，实现了信号的有效传输和远程管理。其中以太网9可以选用RJ45网口、SC光纤接头、FDDI接口。在本实施例中选用RJ45网口，其实用性更佳。

在本实施例中，所述G.hn标准CPU还与快速电可擦除只读存储器(flash内存)9相连，所述快速电可擦除只读存储器9与所述3V输出端口相连。这样基于G.hn标准的电力载波模块上的数据能够存储至flash内存上，从而有效的保存电力载波模块的数据。

参考图3和图4所示，所述电容耦合器4采用耦合系数为1.7:1或者1.25：1的电容耦合器。

正交频分复用技术，即OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作是一种调制技术，也可以被当作一种复用技术，多载波传输把数据流分解成若干个子比特流，这样每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样的低比特率形成的低速率多状态符号再去调制相应的子载波，就构成多个低速率符号并行发送的传输系统。正交频分复用是对多载波调制(MICM，Multi-Carrier Modulation)的一种改进，它的特点是各个子载波相互正交，所以扩频调制后的频谱可以相互重叠，不但减少了子载波间的相互干扰，还大大提高了频谱利用率。

G.hn标准简介G.hn是关于电源线、电话线和同轴电缆的一套协议规范，起初由英特尔发起，此后ITU负责定制，由Home grid Forum推广。G.hn标准于2010年6月获得了ITU的191个成员国的支持，该标准可以把现有的双绞线、同轴电缆以及电源线进行资源整合，实现统一的传输。解决运营商现有楼宇及家庭内网络布线困难，实现基于现有管线资源提供高带宽、多业务的联网技术，其数据传输速率最高可达1Gbit/s。服务供应商能够利用G.hn即插即用的网络运行模式和更强大的G.hn设备连接能力，显著降低安装和运营成本。

本实施例中所述的正交频分复用PLC载波板如图2所示，包括内存31、以太网物理层驱动模块32、数字信号处理模块33、模拟信号处理模块34、电源转换模块35、PLC接口模块36和整流回馈单元37，所述数字信号处理模块33分别与所述的内存31、以太网物理层驱动模块32、电源转换模块35、PLC接口模块36和整流回馈单元37相连，所述的PLC接口模块36分别与电源转换模块35和整流回馈单元37相连，所述模拟信号处理模块34与所述整流回馈单元37相连。

本实用新型通过将各模块组件合理布局，使其结构紧凑、安装简单，模块组件设置完善，使其适应性更强、性能更稳定，且维修也方便，通过正交频分复用PLC模块可实现远程管理控制，实现了铁路上转辙机的视频、温度、湿度等的数据采集，使采集实现实时性，并使其在高速电力下供电更加稳定，延长其使用寿命。同时电源防雷器和通讯避雷器的设计能够增强电力载波模块的抗雷击能力，增强其过压或者过流保护。并能够通过MCU监测器对电力载波模块的实时情况进行监测，并能够通过远程管理控制。

以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。