本發(fā)明是涉及一種遠程采集軌道板溫度場關(guān)鍵參數(shù)的系統(tǒng)，屬于數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鐵路軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、平順性對列車運行安全具有重大意義。軌道板在與外界進行熱交換過程中，由于混凝土結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱率低，軌道板結(jié)構(gòu)溫度場呈非線性分布。在該豎向溫度梯度的作用下，軌道板的反復(fù)翹曲變形是導(dǎo)致軌道板4個端角處砂漿層傷損的主要原因，改變了動荷載作用下軌道結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，影響軌道的平順性。此外，對縱連板式無砟軌道而言，軌道板溫度變形增加了縱向連續(xù)軌道結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，增大了持續(xù)高溫下軌道板拱起的發(fā)生概率，威脅列車運行安全，而曝露于大氣環(huán)境下的無砟軌道結(jié)構(gòu)會遭受隨外界環(huán)境變化而變化的溫度荷載作用。因此，需要同時采集太陽輻射強度、氣溫日變化幅度、日照時長以及風速等氣象參數(shù)及軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度等影響軌道板溫度場的關(guān)鍵參數(shù)信息，以用于研究鐵路軌道的穩(wěn)定性和平順性，而這些數(shù)據(jù)的獲取是在服役的鐵路軌道上，不易直接讓工作人員定時測量，所以需要一種可以遠程采集影響軌道板溫度場的關(guān)鍵參數(shù)的系統(tǒng)，但至今還未見相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述需求，本發(fā)明的目的是提供一種遠程采集軌道板溫度場關(guān)鍵參數(shù)的系統(tǒng)，以滿足對鐵路軌道的穩(wěn)定性和平順性的研究需求。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種遠程采集軌道板溫度場關(guān)鍵參數(shù)的系統(tǒng)，包括太陽能供電單元、主控單元、室外氣象參數(shù)采集單元、電源隔離單元、電磁隔離芯片、若干溫度采樣單元和遠程服務(wù)器，所述太陽能供電單元分別與主控單元、室外氣象參數(shù)采集單元及電源隔離單元相連接，所述電源隔離單元與每一個溫度采樣單元均相連接，每一個溫度采樣單元均通過485總線與電磁隔離芯片相連接及每一個溫度采樣單元均與設(shè)在軌道板下方的溫度傳感器相連接；所述電磁隔離芯片通過485總線或CAN總線與所述主控單元雙向通訊連接，并且，所述主控單元和室外氣象參數(shù)采集單元均通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠程服務(wù)器分別通訊連接。

一種實施方案，所述太陽能供電單元包括太陽能電池板、光伏一體機和蓄電池組，所述太陽能電池板與光伏一體機相連接，所述光伏一體機與蓄電池組相連接。

一種實施方案，所述主控單元具有DTU無線數(shù)據(jù)透傳模塊。

作為優(yōu)選方案，所述主控單元為STM32F107VC處理器，采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)(RTOS)。

作為優(yōu)選方案，所述主控單元還包括觸摸屏顯示單元和SD存儲卡。

一種實施方案，所述室外氣象參數(shù)采集單元包括室外環(huán)境溫度傳感器、光照強度傳感器、風速傳感器及無線傳輸模塊。

作為優(yōu)選方案，所述電磁隔離芯片選用ADM2582E或ADM2587E芯片。

一種實施方案，所述溫度采樣單元采用隔離多節(jié)點分時復(fù)用總線監(jiān)測傳送模式。

作為優(yōu)選方案，不同節(jié)點位于軌道板不同位置，以采集不同梯度下軌道板的溫度信息。

作為優(yōu)選方案，所述溫度采樣單元選用具有485總線接口、分時控制接口、485總線發(fā)送接口和485總線接收接口的STM8L系列單片機。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

本發(fā)明實現(xiàn)了對影響軌道板溫度場的室外氣象和軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度等關(guān)鍵參數(shù)的遠程采集，為研究上述參數(shù)對鐵路軌道的穩(wěn)定性和平順性的影響提供了便捷途徑；另外，本發(fā)明通過采用隔離供電模式，使得整個系統(tǒng)具有抗干擾能力強，魯棒性好，維護成本低，采集信息精度高等優(yōu)點，具有明顯的實用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種遠程采集軌道板溫度場關(guān)鍵參數(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例所述的太陽能供電單元的原理框圖；

圖3為實施例所述的主控單元的原理框圖；

圖4為實施例所述的室外氣象參數(shù)采集單元的原理框圖；

圖5為實施例所述的溫度采樣單元的電路圖。

圖中標號示意如下：1、太陽能供電單元；11、太陽能電池板；12、光伏一體機；13、蓄電池組；2、主控單元；21、無線數(shù)據(jù)透傳模塊；22、STM32F107VC處理器；23、觸摸屏顯示單元；24、SD存儲卡；3、室外氣象參數(shù)采集單元；31、室外環(huán)境溫度傳感器；32、光照強度傳感器；33、風速傳感器；34、無線傳輸模塊；4、電源隔離單元；5、電磁隔離芯片；6、溫度采樣單元；7、遠程服務(wù)器；8、485總線；9、溫度傳感器。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步清楚、完整地描述。

實施例

如圖1所示：本實施例提供的一種遠程采集軌道板溫度場關(guān)鍵參數(shù)的系統(tǒng)，包括太陽能供電單元1、主控單元2、室外氣象參數(shù)采集單元3、電源隔離單元4、電磁隔離芯片5、若干溫度采樣單元6和遠程服務(wù)器7，所述太陽能供電單元1分別與主控單元2、室外氣象參數(shù)采集單元3及電源隔離單元4相連接，所述電源隔離單元4與每一個溫度采樣單元6均相連接，每一個溫度采樣單元6均通過485總線8與電磁隔離芯片5相連接，及每一個溫度采樣單元6均與設(shè)在軌道板下方的溫度傳感器9相連接；所述電磁隔離芯片5通過485總線或CAN總線與所述主控單元2雙向通訊連接，并且，所述主控單元2和室外氣象參數(shù)采集單元3均通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠程服務(wù)器7分別通訊連接。

如圖2所示：所述太陽能供電單元1包括太陽能電池板11、光伏一體機12和蓄電池組13，所述太陽能電池板11與光伏一體機12相連接，所述光伏一體機12與蓄電池組13相連接。所述太陽能供電單元1是本發(fā)明整個系統(tǒng)的電能來源，其中：太陽能電池板11將光能轉(zhuǎn)換為電能輸送給光伏一體機12，由光伏一體機12進行調(diào)節(jié)后，一方面直接輸出+8V電源分別為主控單元2和室外氣象參數(shù)采集單元3進行供電，另一方面將多余電能輸送給蓄電池組13進行蓄電，蓄電池組13可保證在夜間或陰雨天的系統(tǒng)用電需求。

如圖3所示：所述主控單元2具有DTU無線數(shù)據(jù)透傳模塊21和STM32F107VC處理器22，觸摸屏顯示單元23和SD存儲卡24。所述主控單元2一方面將獲得的軌道板溫度信息通過DTU無線數(shù)據(jù)透傳模塊21實時傳送到遠程服務(wù)器7，另一方面對獲得的軌道板溫度信息存儲到SD存儲卡24中。所述STM32F107VC處理器具有256K的Flash空間以及64K的RAM存儲器，且具有100管腳的豐富外設(shè)接口的低功耗處理器，當采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)(RTOS)，可以同時處理多個并行任務(wù)，實現(xiàn)多個任務(wù)之間無耦調(diào)度和協(xié)同工作。

如圖4所示：所述室外氣象參數(shù)采集單元3包括室外環(huán)境溫度傳感器31、光照強度傳感器32、風速傳感器33及無線傳輸模塊34，室外環(huán)境溫度傳感器31、光照強度傳感器32和風速傳感器33將各自采集的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊34實時傳送到遠程服務(wù)器7。

如圖5所示：所述的溫度采樣單元6是基于超低功耗芯片STM8L型號單片機，具有485總線接口(管腳PD 3)、分時控制接口(管腳PD 4)、485總線發(fā)送接口(管腳PD 5)和485總線接收接口(管腳PD 6)。所述溫度采樣單元6采用隔離多節(jié)點分時復(fù)用總線監(jiān)測傳送模式，不同節(jié)點位于軌道板不同位置，以采集不同梯度下軌道板的溫度信息。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，增強系統(tǒng)的魯棒性，每個節(jié)點均采用隔離供電模式，絕緣電壓等級為1KV以上，以保障每個節(jié)點之間的無干擾采集。

所述電磁隔離芯片5優(yōu)選ADM2582E或ADM2587E芯片。

最后有必要在此指出的是：以上所述僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。