一种铁路货车轴承温度安全监测系统的制作方法

本发明属于铁路货车安全监控技术领域，具体是一种铁路货车轴承温度安全监测系统。

背景技术：

铁路车辆在运行过程中，如果轴承内部损伤或外部不合理受力，会导致轴承发生结构部件过度磨耗或损坏、卡滞等故障，如果不及时对这些轴承故障发出警告，最终会导致发生热切轴等严重的列车安全事故。现有的铁路货车是应用红外线技术对列车轴温进行非接触式探测，对过高的轴温及时发出警告。

公开号为cn106627658a的专利文件公开了一种铁路货车用轴温报警系统，该轴温报警系统包括轴温报警模块、电子标签模块和无线传输模块；所述轴温报警模块设置在铁路货车走行装置上，将采集到的车辆轴承温度信息分别传输至所述电子标签模块和无线传输模块；所述电子标签模块将接收到的轴承温度信息处理后传输至地面车号智能跟踪装置，并由车号智能跟踪装置将处理后的信息传输至已有红外轴温探测系统；所述无线传输模块将接收到的轴承温度信息处理后进行显示。本发明可以用于我国铁路货车开展轴温在线监测，提高运输安全性，减少误报，提升运输品质。

现有的技术中，在对铁路货车轴承检测的过程中，无法根据实际需求，自动调节检测频率，从而使得在对铁路货车轴承检测的过程中，造成不必要的能源消耗，使得检测终端需要频繁的更换电源，为了解决上述问题，现提供一种铁路货车轴承温度安全监测系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铁路货车轴承温度安全监测系统。

本发明所要解决的技术问题为：如何使得铁路货车轴承的温度监测过程中，能够根据实际需求，自动调节采集频率，从而降低能耗。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种铁路货车轴承温度安全监测系统，包括监测平台、数据采集模块、采集管理模块、数据分析模块、数据传输模块以及ota升级模块；

所述采集管理模块用于根据数据分析模块分析的数据，对数据采集模块的采集频率和数据传输模块的信息发送频率进行调整，通过公式zx＝jc-α和则分别获得zx和dx的值；然后根据不同情况，对铁路货车的轴承温度进行判断，从而调整数据采集模块的数据采集频率和数据传输模块的信息发送频率。

进一步地，所述数据采集模块包括非接触红外采集单元和接触温度采集单元，非接触红外采集单元用于获取环境温度，接触温度采集单元用于获取铁路货车轴承温度，具体获取过程包括以下步骤：

步骤c1：对每个数据采集模块进行序列编号，数据采集模块的序列编号标记为i，其中i＝1，2，……，n；且n为整数；

步骤c2：获取铁路货车轴承处的环境温度，并将铁路货车轴承处的环境温度标记为hti；

步骤c3：获取铁路货车轴承的温度，并将铁路货车轴承的温度标记为zti；

步骤c4：获取轴承的绝对温度，并将绝对温度标记为jc；

步骤c5：将步骤c1-c4获取到的数据发送至数据分析模块。

进一步地，所述数据分析模块用于对数据采集模块获取到的数据进行分析，具体分析过程包括以下步骤：

步骤f1：通过公式d＝zti-hti获得单轴轴温温升d；

步骤f2：通过公式zx＝jc-α和分别获得铁路货车轴温系数zx和铁路货车温升系数dx，其中α为系统预设温度阈值，且α＞0；

步骤f3：将步骤f1-f2发送至采集管理模块中。

进一步地，所述ota升级模块用于数据采集模块内的软件进行在线升级。

进一步地，以每节车厢以前后转向架为单元，在转向架的两个轴的两端分别设置两个非接触红外采集单元和接触温度采集单元；且非接触红外采集单元和接触温度采集单元设置有无线接口，连接数据传输模块，由数据传输模块负责数据参数进行上传下达；数据采集模块与数据传输模块设置有无线通讯接口，可以实现数据采集模块与数据传输模块之间的双向数据通讯；数据采集模块采用低功耗微处理器技术，不工作状态下，整体静态功耗低于15ua，从而延长电池的使用寿命。

进一步地，所述数据传输模块用于向监测平台发送轴承温度信息和数据参数。

本发明的有益效果：通过数据采集模块获取铁路货车轴承的温度、环境温度以及绝对温度，并将数据采集模块获取到的数据发送至数据分析模块，通过数据分析模块获得铁路货车的轴承温升以及轴承的温升系数和轴温系数，将数据分析模块获得的数据发送至采集管理模块中，采集管理模块能够根据铁路货车轴承的实际情况，调整数据采集模块的数据采集频率以及数据传输模块的信息输出频率，且数据采集模块采用低功耗微处理器技术，不工作状态下，整体静态功耗低于15ua；从而既保证了铁路货车的轴承温度的有效监测，同时降低了数据采集模块和数据传输模块的能耗，大大延长了数据采集模块和数据传输模块使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的附图。

图1为一种铁路货车轴承温度安全监测系统的原理框图。

具体实施方式

如图1所示，一种铁路货车轴承温度安全监测系统，包括监测平台、数据采集模块、采集管理模块、数据分析模块、数据传输模块以及ota升级模块；

实施例1

所述数据采集模块包括非接触红外采集单元和接触温度采集单元，非接触红外采集单元用于获取环境温度，接触温度采集单元用于获取铁路货车轴承温度，具体获取过程包括以下步骤：

步骤c1：对每个数据采集模块进行序列编号，数据采集模块的序列编号标记为i，其中i＝1，2，……，n；且n为整数；

步骤c2：获取铁路货车轴承处的环境温度，并将铁路货车轴承处的环境温度标记为hti；

步骤c3：获取铁路货车轴承的温度，并将铁路货车轴承的温度标记为zti；

步骤c4：获取轴承的绝对温度，并将绝对温度标记为jc；绝对温度为已经公开的描述客观世界真实的温度,同时也是制定国际协议温标的基础,是一种标定、量化温度的方法；

步骤c5：将步骤c1-c4获取到的数据发送至数据分析模块；

所述接触温度传感器采集轴承与传感器连接接触部位的轴承温度，并将采集到的轴承温度作为非接触红外采集单元采集到的轴承温度的备份数据，当非接触红外采集单元采集到的轴承温度出现异常时，则通过备份数据对轴承温度进行监测。

以每节车厢以前后转向架为单元，在转向架的两个轴的两端分别设置两个非接触红外采集单元和接触温度采集单元；且非接触红外采集单元和接触温度采集单元设置有无线接口，连接数据传输模块，数据传输模块有can接口和无线接口；由数据传输模块负责数据参数进行上传下达；数据采集模块与数据传输模块设置有无线通讯接口，可以实现数据采集模块与数据传输模块之间的双向数据通讯；数据采集模块采用低功耗微处理器技术，不工作状态下，整体静态功耗低于15ua，从而延长电池的使用寿命。

所述ota升级模块用于数据采集模块内的软件进行在线升级。

所述数据分析模块用于对数据采集模块获取到的数据进行分析，具体分析过程包括以下步骤：

步骤f1：通过公式d＝zti-hti获得单轴轴温温升d；

步骤f2：通过公式zx＝jc-α和分别获得铁路货车轴温系数zx和铁路货车温升系数dx，其中α为系统预设温度阈值，且α＞0；

步骤f3：将步骤f1-f2发送至采集管理模块中；

所述采集管理模块用于根据数据分析模块分析的数据，对数据采集模块的采集频率和数据传输模块的信息发送频率进行调整，具体过程包括以下步骤：

步骤g1：当α＝15℃时，代入公式zx＝jc-α和则分别获得zx和dx的值；

步骤g2：当满足d≤25℃、jc≤50℃、zx＜0且dx＜0时，则判定铁路货车的轴承温度为轴温正常状态；

步骤g3：则将数据采集模块的数据采集频率调整为cf1，数据传输模块的信息发送频率调整为ff1。

实施例2

所述采集管理模块用于根据数据分析模块分析的数据，对数据采集模块的采集频率和数据传输模块的信息发送频率进行调整，具体过程包括以下步骤：

步骤g1：当α＝20℃时，代入公式zx＝jc-α和则分别获得zx和dx的值；

步骤g2：当满足25℃＜d≤40℃、50℃＜jc≤70℃、zx＜0、dx＜0且保持时长为t时，则判定铁路货车的轴承温度为轴温温热状态；其中t为系统预设时间阈值，且t＞0；

步骤g3：则将数据采集模块的数据采集频率调整为cf2，数据传输模块的信息发送频率调整为ff2。

实施例3

所述采集管理模块用于根据数据分析模块分析的数据，对数据采集模块的采集频率和数据传输模块的信息发送频率进行调整，具体过程包括以下步骤：

步骤g1：当α＝25℃时，代入公式zx＝jc-α和则分别获得zx和dx的值；

步骤g2：当满足40℃＜d≤55℃、70℃＜jc≤90℃、zx＜0、dx＜0且保持时长为t时，则判定铁路货车的轴承温度为轴温强热状态；其中t为系统预设时间阈值，且t＞0；

步骤g3：则将数据采集模块的数据采集频率调整为cf3，数据传输模块的信息发送频率调整为ff3，同时向监测平台发送持续时长为t1的温热报警。

实施例4

所述采集管理模块用于根据数据分析模块分析的数据，对数据采集模块的采集频率和数据传输模块的信息发送频率进行调整，具体过程包括以下步骤：

步骤g1：当α＝35℃时，代入公式zx＝jc-α和则分别获得zx和dx的值；

步骤g2：当满足d＞55℃、jc＞90℃、zx＜0、dx＜0且保持时长为t时，则判定铁路货车的轴承温度为轴温激热状态；其中t为系统预设时间阈值，且t＞0；

步骤g3：则将数据采集模块的数据采集频率调整为cf4，数据传输模块的信息发送频率调整为ff4，同时向监测平台发送持续时长为t2的温热报警；

其中t1和t2均为系统预设温热报警时长，且t2＞2t1；其中0＜cf1＜cf2＜cf3＜cf4，且0＜ff1＜ff2＜ff3＜ff4。

所述数据传输模块用于向监测平台发送轴承温度信息和数据参数。

本发明的工作原理：通过数据采集模块获取铁路货车轴承的温度、环境温度以及绝对温度，并将数据采集模块获取到的数据发送至数据分析模块，通过数据分析模块获得铁路货车的轴承温升以及轴承的温升系数和轴温系数，将数据分析模块获得的数据发送至采集管理模块中，通过采集管理模块对数据分析模块分析的数据，对数据采集模块的采集频率和数据传输模块的信息发送频率进行调整，当α＝15℃时，代入公式zx＝jc-α和则分别获得zx和dx的值；当满足d≤25℃、jc≤50℃、zx＜0且dx＜0时，则判定铁路货车的轴承温度为轴温正常状态；将数据采集模块的数据采集频率调整为cf1，数据传输模块的信息发送频率调整为ff1；当α＝20℃时，代入公式zx＝jc-α和则分别获得zx和dx的值；当满足25℃＜d≤40℃、50℃＜jc≤70℃、zx＜0、dx＜0且保持时长为t时，则判定铁路货车的轴承温度为轴温温热状态；则将数据采集模块的数据采集频率调整为cf2，数据传输模块的信息发送频率调整为ff2；当α＝25℃时，代入公式zx＝jc-α和则分别获得zx和dx的值；当满足40℃＜d≤55℃、70℃＜jc≤90℃、zx＜0、dx＜0且保持时长为t时，则判定铁路货车的轴承温度为轴温强热状态；将数据采集模块的数据采集频率调整为cf3，数据传输模块的信息发送频率调整为ff3，同时向监测平台发送持续时长为t1的温热报警；当α＝35℃时，代入公式zx＝jc-α和则分别获得zx和dx的值；当满足d＞55℃、jc＞90℃、zx＜0、dx＜0且保持时长为t时，则判定铁路货车的轴承温度为轴温激热状态；将数据采集模块的数据采集频率调整为cf4，数据传输模块的信息发送频率调整为ff4，同时向监测平台发送持续时长为t2的温热报警，从而使得通过采集管理模块能够根据铁路货车轴承的实际情况，调整数据采集模块的数据采集频率以及数据传输模块的信息输出频率，从而既保证了铁路货车的轴承温度的有效监测，同时降低了数据采集模块和数据传输模块的能耗，大大延长了数据采集模块和数据传输模块使用寿命。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围，此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。