一種線陣式紅外軸溫探頭的數(shù)據(jù)采集與處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于陣列式紅外軸溫探頭的數(shù)據(jù)采集與處理方法,主要適用于鐵路列車紅外軸溫探測信號的采集和處理。其特征在于,探頭內(nèi)部的嵌入式處理器按照最高車速設(shè)定采樣率并在車輪傳感器觸發(fā)下啟動采集,包括車輪傳感器A、B、C的3路磁鋼信號和左右兩個線陣式紅外探頭的8路軸溫信號,共計11路信號直接實時上傳到探測站工業(yè)計算機內(nèi)。探測站工業(yè)計算機對上傳的軸溫數(shù)據(jù)進行處理,包括軸溫數(shù)據(jù)濾除噪聲、軸溫數(shù)據(jù)點數(shù)的統(tǒng)一和剔除異常波等。
【專利說明】一種線陣式紅外軸溫探頭的數(shù)據(jù)采集與處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于陣列式紅外軸溫探頭的數(shù)據(jù)采集與處理方法,主要適用于鐵路列車紅外軸溫探測信號的采集和處理。
【背景技術(shù)】
[0002]
[0002]我國從70年代初開始研究列車紅外軸溫監(jiān)測技術(shù),目前監(jiān)測技術(shù)及其設(shè)備已發(fā)展到了第四代,即采用了光子探頭的紅外軸溫探測系統(tǒng)。但因目前使用的探頭單點探測器采集到的軸溫信息量有限,導(dǎo)致熱軸兌現(xiàn)率不高,進而又采用了雙探頭結(jié)構(gòu)改進探測效果,但成本有所增加。
[0003]為進一步提高探測效果并減小硬件成本,本發(fā)明提出了基于線陣式的紅外光子探測器實現(xiàn)的數(shù)字式多點探頭方案。
[0004]線陣式紅外軸溫探頭內(nèi)部集成了四點線陣探測器,采用一只探頭即可同時得到四路軸溫信號,增加了探測信息量,明顯提高了軸溫數(shù)據(jù)的可信程度。但由于探頭內(nèi)部的處理器運算速度和存儲能力所限,對于多傳感器的信號處理的方法又難以滿足高速列車的實時性要求,造成信息損失。
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)和方法的不足,更有效的利用四路軸溫信息,本發(fā)明充分利用現(xiàn)有探頭內(nèi)部處理器的高速采集和實時通信潛力,提出了一種實時采集并高速上傳到上位機進行處理和分析的方法用于線陣式紅外軸溫探頭的多點數(shù)據(jù)處理與軸溫判定的方法。
[0005]本發(fā)明所采用的軸溫數(shù)據(jù)獲取與處理方法包括:
1.本發(fā)明涉及一種基于陣列式紅外軸溫探頭的數(shù)據(jù)采集與處理的方法,主要用于列車熱軸信息采集處理。其特征在于,利用探頭內(nèi)部的嵌入式處理器按照滿足最高車速設(shè)定采樣率。在車輪傳感器觸發(fā)下啟動采集,包括車輪傳感器A、B、C的3路磁鋼信號和左右兩個線陣式紅外探頭的8路軸溫信號,共計11路信號直接實時上傳到探測站工業(yè)計算機內(nèi)。
[0006]2.探測站工業(yè)計算機對上傳的軸溫數(shù)據(jù)進行處理,處理步驟是:
步驟一:軸溫數(shù)據(jù)濾除噪聲的處理;
步驟二:統(tǒng)一軸溫數(shù)據(jù)點數(shù)的處理;
步驟三:剔除異常波的處理。
[0007]3.軸溫數(shù)據(jù)濾除噪聲的其特征是,將采集到的每個探頭的四路信號作為一個矩陣,對每個矩陣做濾波處理,去除噪聲的干擾,最終得到兩個探頭的兩個矩陣。
[0008]4.統(tǒng)一軸溫數(shù)據(jù)點數(shù)的特征為:具體根據(jù)B、C磁鋼信號計算車速,然后根據(jù)車速、車軸寬度和采樣率計算出采集到的軸溫數(shù)據(jù)點數(shù),然后通過插值算法將軸溫數(shù)據(jù)歸一化為固定點數(shù)。
[0009]5.剔除異常波的特征是,根據(jù)規(guī)律和經(jīng)驗總結(jié)出標(biāo)準(zhǔn)熱軸波形的矩陣,通過標(biāo)準(zhǔn)矩陣對每個探頭的矩陣做匹配,匹配出正常的波形,剔除異常的波形。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)做熱軸信號的處理多是單路信號的處理,信息量少,可靠性差,探頭內(nèi)部的處理器難以完成多傳感器實時信號的處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明將軸溫數(shù)據(jù)實時傳輸上傳至工業(yè)計算機處理,實現(xiàn)多傳感器信號的實時處理;將軸溫數(shù)據(jù)作為矩陣整體處理,充分利用了八路軸溫數(shù)據(jù)間的聯(lián)系,數(shù)據(jù)提高了數(shù)據(jù)的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1軸溫信號采集及數(shù)據(jù)處理的工作示意圖。
[0012]圖2數(shù)據(jù)處理流程。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個【具體實施方式】做進一步闡述:
如圖1,所示是軸溫信號采集及數(shù)據(jù)處理的工作示意圖,當(dāng)火車來到時,先觸發(fā)A磁鋼,開啟采集工作,以固定采樣頻率采集A、B、C車輪傳感器和兩個探頭8路軸溫信號。采集卡通過USB線與監(jiān)測站主機通信,實時把采集到的數(shù)據(jù)上傳的監(jiān)測站主機上。
[0014]監(jiān)測站主機對采集到的信號處理,參見圖2。首先為了去除數(shù)據(jù)采集中的噪聲干擾,需要對數(shù)據(jù)去噪。將采集到的每個探頭的四路信號作為一個矩陣來處理,對每個矩陣做3*3大小的中值濾波處理,去除噪聲的干擾,最終得到兩個探頭的兩個矩陣。
[0015]然后為了信號后續(xù)處理的統(tǒng)一化,需要將每路信號的采集點固定為32個。根據(jù)采集到的B、C磁鋼信號上升沿時間間隔和B、C磁鋼的距離計算出車速。由于采集卡的采樣率設(shè)置較高且是固定,但車速是不固定的,所以采集到的數(shù)據(jù)量與車速成反比關(guān)系。然后根據(jù)車速、車軸寬度和采樣率計算出采集到的有效軸溫數(shù)據(jù)點數(shù),然后通過插值算法將軸溫數(shù)據(jù)統(tǒng)一為32個點。
[0016]由于現(xiàn)場采集信號的不確定因素,采集到得信號中有些明顯不符合軸承溫度規(guī)律的信號,稱為異常波形。在做熱軸判別前,要去除異常波形的干擾,故要剔除異常波形。根據(jù)規(guī)律和經(jīng)驗得到標(biāo)準(zhǔn)熱軸波形的矩陣數(shù)據(jù),通過標(biāo)準(zhǔn)矩陣對兩個探頭的矩陣做匹配,匹配出正常的波形,剔除異常的波形,然后通過熱軸判別模型識別熱軸級別,對激熱熱軸報警。
[0017]除上述示例外,本發(fā)明還可以有其他實施方式,凡采用等同替換或等效變換形式的技術(shù)方案,均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明涉及一種基于陣列式紅外軸溫探頭的數(shù)據(jù)采集與處理的方法,主要用于列車熱軸信息采集處理;其特征在于,利用探頭內(nèi)部的嵌入式處理器按照滿足最高車速設(shè)定采樣率;在車輪傳感器觸發(fā)下啟動采集,包括車輪傳感器A、B、C的3路磁鋼信號和左右兩個線陣式紅外探頭的8路軸溫信號,共計11路信號直接實時上傳到探測站工業(yè)計算機內(nèi)。
2.探測站工業(yè)計算機對上傳的軸溫數(shù)據(jù)進行處理,處理步驟是: 步驟一:軸溫數(shù)據(jù)濾除噪聲的處理; 步驟二:統(tǒng)一軸溫數(shù)據(jù)點數(shù)的處理; 步驟三:剔除異常波的處理。
3.軸溫數(shù)據(jù)濾除噪聲的其特征是,將采集到的每個探頭的四路信號作為一個矩陣,對每個矩陣做濾波處理,去除噪聲的干擾,最終得到兩個探頭的兩個矩陣。
4.統(tǒng)一軸溫數(shù)據(jù)點數(shù)的特征為:具體根據(jù)B、C磁鋼信號計算車速,然后根據(jù)車速、車軸寬度和采樣率計算出采集到的軸溫數(shù)據(jù)點數(shù),然后通過插值算法將軸溫數(shù)據(jù)歸一化為固定點數(shù)。
5.剔除異常波的特征是,根據(jù)規(guī)律和經(jīng)驗總結(jié)出標(biāo)準(zhǔn)熱軸波形的矩陣,通過標(biāo)準(zhǔn)矩陣對每個探頭的矩陣做匹配,匹配出正常的波形,剔除異常的波形。
【文檔編號】B61K9/04GK104512433SQ201310463261
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】王瑛, 張倩, 王鐵流, 王者思 申請人:北京工業(yè)大學(xué)