申请/专利权人：西南交通大学

申请日：2020-03-06

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN111220310B

主分类号：G01L5/04

分类号：G01L5/04;G01C3/00;G01C3/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2020.06.26#实质审查的生效;2020.06.02#公开

摘要：本发明公开了一种接触网补偿装置运行监测与异常报警系统及方法，包括上位机系统和补偿装置运行检测系统；其中上位机系统安装在室内，补偿装置运行检测系统通过无线通讯将现场检测到的数据传输给上位机系统。补偿装置运行检测系统由第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、第一激光反射板、第二激光反射板；第一张力传感器、第二张力传感器，以及封装电路盒组成；封装电路盒中安装有直流电源、电源输出控制电路、数据采集与传输电路。本发明不仅可以实现系统运行的低损耗，还可实现对补偿装置运行数据的监测与存储，可为补偿装置的异常预警的研究提供数据支持，而且可实现对补偿装置运行异常的报警，为现场的运维工作提供指导基础。

主权项：1.一种接触网补偿装置运行监测与异常报警系统的报警方法，其特征在于，接触网补偿装置运行监测与异常报警系统包括上位机系统和补偿装置运行检测系统；其中补偿装置运行检测系统包括第一激光测距传感器1、第二激光测距传感器2、第一张力传感器5、第二张力传感器6和封装电路盒7；第一激光测距传感器1固定在与承力索补偿绳8连接的第一坠砣9的顶端，与第一激光测距传感器1激光发射头正对的上限制架10的底面上设置有第一激光反射板3；第二激光测距传感器2固定在与接触线补偿绳11连接的第二坠砣12的顶端，与第二激光测距传感器2激光发射头正对的上限制架10的底面上设置有第二激光反射板4；第一张力传感器5固定于承力索补偿绳8上，位于上限制架10的上方；第二张力传感器6固定于接触线补偿绳11上，位于上限制架10的上方；封装电路盒7内设有数据采集与传输电路，用于接收第一激光测距传感器1采集到的第一坠砣9顶端与上限制架10底面的垂直距离数据，第二激光测距传感器2采集到的第二坠砣12顶端与上限制架10底面的垂直距离数据，第一张力传感器5检测到的承力索补偿绳8的张力数据，第二张力传感器6检测到的接触线补偿绳11的张力数据，并将上述数据发送至上位机系统；上位机系统根据各数据预设阈值进行分析，出现数据异常时发出警报；所述封装电路盒7还设有电源输出控制电路和数据采集与传输电路；所述电源输出控制电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、NPN型的三极管Q1、PNP型的三极管Q2和电容C1；所述数据采集与传输电路包括主控制器、模数转换模块以及无线通讯模块，定义主控制器的一IO口为电源输出控制端口ZY_CTL，定义主控制器的一IO口为无线通讯模块的启动控制端口RE_CTL；所述电阻R1的一端连接数据采集与传输电路中主控制器的电源输出控制端口ZY_CTL，另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接直流电源的负极端GND，三极管Q1的集电极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接后接直流电源的正极端，电阻R3的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极接直流电源的正极端，三极管Q2的发射极连接电容C1的一端，电容C1的另一端接直流电源的负极端GND；定义三极管Q2的发射极与电容C1的公共端为电源输出控制电路的输出端VCC_K；所述第一激光测距传感器1、第二激光测距传感器2以及模数转换模块的输出端均与主控制器连接；第一激光测距传感器1与第二激光测距传感器2的电源供电中正电位端均与电源输出控制电路的输出端VCC_K连接，负电位端均接直流电源的负极端GND；第一张力传感器5与第二张力传感器6的输出端分别与模数转换模块的输入端连接；第一张力传感器5与第二张力传感器6中电源供电的正电位端均与电源输出控制电路的输出端VCC_K连接，负电位端均接直流电源的负极端GND；无线通讯模块中电源供电的正电位端与电源输出控制电路的输出端VCC_K连接，负电位端接直流电源的负极端GND，工作启动端口接主控制器的无线通讯模块的启动控制端口RE_CTL；主控制器中电源供电的正电位端接直流电源的正极端，主控制器中电源供电的负电位端接直流电源的负极端GND；方法包括如下步骤：步骤A：数据的检测与传输步骤A1：主控制器在由其内部定时器唤醒后，给电源输出控制端口ZY_CTL高电平，控制电源输出控制电路的输出端VCC_K输出电压给第一激光测距传感器1、第二激光测距传感器2、第一张力传感器5、第二张力传感器6和无线通讯模块供电；步骤A2：第一激光测距传感器1采集第一坠砣9顶端与上限制架10底面的垂直距离数据D1，并将其发送到控制器，第二激光测距传感器2采集第二坠砣12顶端与上限制架10底面的垂直距离数据D2，并将其发送到控制器；第一张力传感器5检测承力索补偿绳8的张力数据Z1，并通过模数转换模块将其发送到控制器；第二张力传感器6检测接触线补偿绳11的张力数据Z2，并通过模数转换模块将其发送到主控制器；步骤A3：主控制器通过无线通讯模块将垂直距离数据D1、垂直距离数据D2、张力数据Z1、张力数据Z2发送至上位机系统；步骤A4：上位机系统将上述数据分别转换为实时的模拟数据，分别为垂直距离模拟数据D1t、垂直距离模拟数据D2t、承力索张力模拟数据Z1t、接触线张力模拟数据Z2t，并储存；步骤B：承力索补偿异常的报警步骤B1：上位机系统判断D1tD1L是否成立，若是，则判断与承力索补偿绳8连接的第一坠砣9上移距离过限，并开启第一坠砣9上移异常报警工作；若否，则进入步骤B2；其中D1L为第一坠砣9顶端与上限制架10底面的垂直距离的下限值；步骤B2：上位机系统判断D1tD1H是否成立，若是，则判断第一坠砣9下移距离过限，并开启第一坠砣9下移异常报警工作；若否，则判断第一坠砣9移动距离无异常；其中D1H为第一坠砣9顶端与上限制架10底面的垂直距离的上限值；步骤B3：上位机系统判断Z1tZ1H是否成立，若是，则判断承力索补偿绳8的张力过大，并开启承力索补偿绳8张力过大异常报警工作；若否，则进入步骤B4；其中Z1H为承力索补偿绳8张力的上限值；步骤B4：上位机系统判断Z1tZ1L是否成立，若是，则判断承力索补偿绳8的张力过小，并开启承力索补偿绳8张力过小异常报警工作；若否，则判断承力索补偿绳8张力无异常；其中Z1L为承力索补偿绳8张力的下限值；步骤C：接触线补偿异常的报警步骤C1：上位机系统判断D2tD2L是否成立，若是，则判断与接触线补偿绳11连接的第二坠砣12上移距离过限，并开启第二坠砣12上移异常报警工作；若否，则进入步骤C2；其中D2L为第二坠砣12顶端与上限制架10底面的垂直距离的下限值；步骤C2：上位机系统判断D2tD2H是否成立，若是，则判断第二坠砣12下移距离过限，并开启第二坠砣12下移异常报警工作；若否，则判断第二坠砣12移动距离无异常；其中D2H为第二坠砣12顶端与上限制架10底面的垂直距离的上限值；步骤C3：上位机系统判断Z2tZ2H是否成立，若是，则判断接触线补偿绳11的张力过大，并开启接触线补偿绳11张力过大异常报警工作；若否，则进入步骤C4；其中Z2H为接触线补偿绳11张力的上限值；步骤C4：上位机系统判断Z2tZ2L是否成立，若是，则判断与接触线补偿绳11的张力过小，并开启接触线补偿绳11张力过小异常报警工作；若否，则判断接触线补偿绳11张力无异常；其中Z2L为接触线补偿绳11张力的下限值。

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