一种驼峰测重设备的监测及维护指导设备及方法与流程

1.本发明涉及驼峰测重设备信号监测及维护指导技术领域，尤其涉及一种驼峰测重设备的监测及维护指导设备及方法。


背景技术：

2.驼峰货车重量测量设备(以下简称测重设备)是铁路编组站驼峰自动化控制系统的重要基础设备之一，是测量溜放车辆重量的计量设备，车辆的重量参数是控制系统调速的基本参数。目前，国内驼峰的测重设备技术均以通过测量钢轨所受轮重产生的剪切应力来计算车轮重量。国内广泛使用的塞钉式压磁测重设备包括塞钉式压磁传感器(以下简称传感器)、激磁电源和重量信号处理电路等部分，传感器信号处理采用模拟电路。测重设备的日常监测和维护必须通过专业技术人员完成。
3.目前塞钉式压磁测重设备的维护监测方法是利用示波器，通过观察重量信号的波形，指导室外传感头所在道床进行捣固使得波形正负半周波形较为平衡。但是，由于溜放车辆通过传感器产生的波形存在时间较短，同时示波器不便于长时间存储大量波形，导致维护难度较大。此外，现有测重设备日常检修及维护是专业技术人员通过万用表、示波器等仪器仪表周期性检查，无法获知测重设备的真实状态以及对不良状态进行预警及维护指导。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种驼峰测重设备的监测及维护指导设备及方法，能够实时监测传感器信号的幅值变化和存储，能够智能判断溜放车辆重量信号及测重设备处于不良状态预警提示，并指导维护人员对测重设备进行日常检修及维护工作，填补对驼峰测重设备监测的空白。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种驼峰测重设备的监测及维护指导设备，包括：
7.数据采集模块，用于采集激磁信号、传感器信号以及测重设备重量信号；
8.测重信号在线监测模块，用于根据所述激磁信号与传感器信号，计算传感器直流电压信号的实时幅值，获得测重波形并实时显示；利用每个采样周期的数据进行比对分析，判断当前测重波形是否为一个有效测重波形；若是，则将测重波形转换为重量信息，并与所述测重设备重量信号进行比较与存储，如果比较结果表明转换后的重量信息异常，则发出提示报警信息，指导调整测重设备参数。
9.一种驼峰测重设备的监测及维护指导方法，包括：
10.采集激磁信号、传感器信号以及测重设备重量信号；根据所述激磁信号与传感器信号，计算传感器直流电压信号的实时幅值，获得测重波形并实时显示；利用每个采样周期的数据进行比对分析，判断当前测重波形是否为一个有效测重波形；若是，则将测重波形转换为重量信息，并与所述测重设备重量信号进行比较与存储，如果比较结果表明转换后的重量信息异常，则发出报警信息。
11.由上述本发明提供的技术方案可以看出，利用数据采集卡、计算机数据处理，主要采用数字相敏检波算法将传感器信号进行处理，能够利用数字信号处理等智能化技术取代人工方式判断和处理测重设备故障，本发明具有智能判断、预警提示等功能，指导维护人员对测重设备进行日常检修及维护工作，具备减轻维护人员的维护时间、提高维护效率等效果。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
13.图1为本发明实施例提供的一种驼峰测重设备的监测及维护指导设备的示意图；
14.图2为本发明实施例提供的一种驼峰测重设备的监测及维护指导方法的流程图。
具体实施方式
15.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
16.首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
17.术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
18.下面对本发明所提供的一种驼峰测重设备的监测及维护指导设备进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
19.如图1所示，一种驼峰测重设备的监测及维护指导设备，主要包括：
20.数据采集模块，用于采集激磁信号、传感器信号以及测重设备重量信号。
21.测重信号在线监测模块，用于根据所述激磁信号与传感器信号，计算传感器信号的实时幅值，获得测重波形并显示；还用于利用每个采样周期的数据进行比对分析，判断当前测重波形是否为一个有效测重波形；若是，则将测重波形转换为重量信息，并与所述测重设备重量信号进行比较与存储，如果比较结果表明转换后的重量信息异常，则发出报警信息，指导调整测重设备参数。
22.总体来说，本发明上述方案分为信号采集、信号处理与显示两个部分，下面对这两个部分的实施方式进行介绍。
23.一、信号采集部分。
24.本发明实施例中，所采集的信号主要包括：激磁信号、传感器信号以及测重设备重量信号。
25.如图1所示，激磁信号由标准激磁源产生，激磁电源还提供给传感器作为激磁信号(示例性的，可以是频率为400hz的信号)；传感器受外部压力发生变化时，输出含有压力变化信息的交流电压信号；同时，当判断信号波形为一个有效波形时采集测重设备的重量信号。
26.如图1所示，数据采集模块包括：隔离电路与数据采集卡。激磁信号、传感器信号以及测重设备重量信号经隔离电路后进入数据采集卡。
27.二、信号处理与显示。
28.当激磁信号及传感器信号经过数据采集模块传送给计算机后，主要采用数字相敏检波算法，完成对传感器直流电压信号幅值的计算，达到滤除噪声、提高输出信噪比的目的。
29.本发明实施例中，将激磁信号作为参考信号r(t)，将传感器信号作为被测信号x(t)，在应用数字相敏检波算法计算被测信号的幅值变化时，以采样频率fc分别采样参考信号r(t)与被测信号x(t)，然后在计算机内求和并取平均，获得被测信号的实时幅值，计算公式表示为：
[0030][0031]
其中，r(it)、x(it)各自表示一个周期中的第i个参考信号、被测信号。
[0032]
如图1所示，测重信号在线监测模块主要包括：数据处理计算机与测重在线监测界面，前者主要负责信号处理功能，后者主要负责信息的显示功能。
[0033]
以上计算均通过计算机中装载的软件实现，计算机软件设计分为模拟量信号采集模块、相敏检波模块、波形分析模块、波形显示模块、测重数据比对模块以及数据异常提示模块等。模拟量信号采集模块实现前文提到的采样频率fc分别采样参考信号r(t)与被测信号x(t)，相敏检波模块实现被测信号的实时幅值计算，波形分析模块实现测重波形的分析判断，波形显示模块实现测重波形信号在线监测界面的正常显示，测重数据比对模块实现测重波形转换的重量信息与测重设备重量信号进行比较，数据异常提示模块实现比较结果异常时发出提示报警信息。如图2所示，主要流程可以描述为：通过数字相敏检波算法得到传感器直流电压信号实时幅值后，通过每个采样周期的数据比对分析数据，判断当前测重波形是否为一个有效测重波形。当得到有效测重波形后将波形峰值转换成重量信息，同时与当前的测重设备重量信号进行比较、存储。当比较出现数据异常的现象时(例如，差值超出设定的范围)，发出报警信息，指导维护人员调整测重设备参数。
[0034]
本发明实施例提供一种驼峰测重设备的监测及维护指导方法，该方法基于前述设备实现，如图2所示，主要包括：
[0035]
采集激磁信号、传感器信号以及测重设备重量信号；根据所述激磁信号与传感器信号，计算传感器直流电压信号的实时幅值，获得测重波形并实时显示；利用每个采样周期的数据进行比对分析，判断当前测重波形是否为一个有效测重波形；若是，则将测重波形转换为重量信息，并与所述测重设备重量信号进行比较与存储，如果比较结果表明转换后的重量信息异常，则发出提示报警信息。
[0036]
本发明实施例中，所述激磁信号由标准激磁源产生，激磁信号还提供给传感器，传感器所受外部压力发生变化时，输出含有压力变化信息的信号。
[0037]
本发明实施例中，将激磁信号作为参考信号，将传感器信号作为被测信号，使用数字相敏检波算法计算被测信号的实时幅值。
[0038]
本发明实施例中，使用数字相敏检波算法计算被测信号的实时幅值包括：
[0039]
记参考信号为r(t)，被测信号为x(t)，采样频率为fc，采用周期τ＝1/fc，采样数据长度为n，则被测信号的实时幅值计算公式为：
[0040][0041]
其中，r(it)、x(it)各自表示一个周期中的第i个参考信号、被测信号。
[0042]
以上方法所涉及的相关技术细节在之前的实施例中做了详细介绍，故不再赘述。
[0043]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd
‑
rom，u盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0044]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
[0045]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。