基于时间空间耦合的远程轨道检测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于时间空间耦合的远程轨道检测系统，包括：可编程控制器PLC，用于接收控制指令，并将控制指令传送至检测车，控制检测车的运行，控制指令为来自PC机用户端的指令或预设自动行驶指令；检测车，装载有多个传感器；嵌入式系统，用于在同一时间坐标下，对多个传感器的传感数据进行同步采样，并将多个传感数据实时发送到云服务器，进而传输至PC机；PC机，用于发送控制指令，接收多个所述传感数据，并对多个传感数据进行融合处理生成检测信息；云服务器，用于供所述PC机接入以实时查看检测信息。本发明专利技术能够实现采集端

【技术实现步骤摘要】
基于时间空间耦合的远程轨道检测系统


[0001]本专利技术涉及轨道检测领域，具体地，涉及一种基于时间空间耦合的远程轨道检 测系统。

技术介绍

[0002]轨道列车安全事故近年来时有发生，一个月内中国台湾、埃及等国家和地区发生的列 车安全事故更是导致严重的后果，列车行车安全不容小觑。伴随着铁路里程和速度 不断发展，无人驾驶轨道交通的出现对列车轨道有了更高的要求，轨道的健康状态 直接影响列车行车安全。
[0003]为了给列车提供一个更好的行车条件，定时检测轨道健康状态及周边环境是十 分必要的；但铁路线路多里程长给维保人员带来了很大的工作量，消耗的人力和物 力大。
[0004]现有的轨道维保检测方法存在设备庞大，操作不便，数据精准度欠佳，经济性 差等缺点。我国轨道检测列车开行一次消耗的资源多，也需要一定的人员成本；大 型检测车内部部件多，在日常维护上也需要一定的经济成本；在数据分析处理上， 以往是人工单线程处理，容易产生误差。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于时间空间耦合的远程轨 道检测系统。
[0006]根据本专利技术提供的1、一种基于时间空间耦合的远程轨道检测系统，其特征在于， 包括可编程控制器PLC、检测车、嵌入式系统、PC机以及云服务器；
[0007]所述可编程控制器PLC，用于接收控制指令，并将所述控制指令传送至检测车，控 制检测车的运行，所述控制指令为来自PC机用户端的指令或预设自动行驶指令；
[0008]所述检测车，装载有多个传感器，所述多个传感器包括激光雷达、激光位移传感器、 惯性导航系统以及轴角编码器；
[0009]所述嵌入式系统，用于在同一时间坐标下，对多个传感器的传感数据进行同步采样， 并将多个所述传感数据实时发送到云服务器，进而传输至PC机；
[0010]所述PC机，用于发送所述控制指令，接收多个所述传感数据，并对多个所述传感 数据进行融合处理生成检测信息；
[0011]所述云服务器，用于供所述PC机和移动端接入以实时查看检测信息。
[0012]优选地，所述激光雷达，用于扫描隧道断面层，获取检测车行进过程中遇到的隧道 断面层信息；
[0013]所述激光位移传感器，用于扫描钢轨表面，获取钢轨断面形状信息；
[0014]所述惯性导航系统，用于为多个传感器融合提供惯性坐标基准，获取检测车运行时 的加速度信息和里程信息，测量检测车行进中的姿态信息进而根据所述姿态信息转换为 轨面的变化情况；
[0015]所述轴角编码器，用于获取检测车运行时的里程信息。
[0016]优选地，所述可编程逻辑控制器PLC，用于接收来源于嵌入式系统内的指令，控制 检测车的传动机构。
[0017]优选地，所述激光雷达固定安装在所述检测车的转向架横梁位置，通过接收反射回 到激光雷达内的激光获取隧道断面轮廓。
[0018]优选地，所述的激光位移传感器包括第一激光位移传感器和第二激光位移传感器。
[0019]优选地，所述嵌入式系统包括第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块、第四 通信模块、第五通信模块、第六通信模块和第七通信模块。
[0020]所述第一通信模块，用于通过基于Ethernet协议的传输总线，将激光雷达的采样 数据接入到嵌入式系统；
[0021]所述第二通信模块，用于通过第一基于CAN协议的传输总线将所述的第一激光位移 传感器接入到嵌入式系统；
[0022]所述第三通信模块，用于通过第二基于CAN协议的传输总线将所述的第二激光位移 传感器接入到嵌入式系统；
[0023]所述第四通信模块，用于通过串口USB接口将所述惯性导航系统接入到嵌入式系统；
[0024]所述第五通信模块，用于通过I/O接口将所述轴角编码器接入到嵌入式系统；
[0025]所述第六通信模块，用于通过Ethernet协议的传输总线，将可编程逻辑控制器PLC 与嵌入式系统进行数据通信；
[0026]所述第七通信模块，用于通过4G模块将所述嵌入式系统同步采集到的传感数据通 过云服务器发送至所述PC机。
[0027]优选地，当通过嵌入式系统进行多传感器数据同步采集时，包括如下步骤：
[0028]S1：嵌入式系统接收PC机用户端指令或预设自动行驶指令，并将传动指令发送至 可编程控制器PLC，控制检测车体在相应检测轨道上行驶，将检测指令传送至各检测传 感器；
[0029]S2：通过嵌入式系统内定时器提供系统时钟节拍，根据每个传感器采样频率来确定 整体采样频率；
[0030]S3：在一个采样周期开始时，实时根据时钟信息，在同一时间坐标下对传感器信号 数据进行采集；
[0031]S4：将采集到的传感数据经第七通信模块传输至云服务器，进而传送至PC机。
[0032]S5：所述PC机获取到传感数据进行数据融合后输出轨道状态数据及图像，对异常 值及状态输出警示报告供工作人员查验。
[0033]优选地，所述嵌入式系统采用基于ARM的Linux操作系统。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0035]本专利技术采用嵌入式系统在同一时间坐标下，对多个传感器的传感数据进行同步 采样，并将多个所述传感数据实时无线传输发送到云服务器，进而传输至PC机， 从而能实现实时查看检测情况，即实现采集端
‑
云端
‑
客户端协作进行，可实现远程 操控，检测车端实现无人操作；本专利技术硬件采集系统采用嵌入式(LINUX)系统进 行采集，提高了检测及运
析算法等，将轨道检测数据进行融合，以提高最终结果数据的精确程度。
[0050]在本专利技术实施例中，所述可编程逻辑控制器PLC，用于接收来源于嵌入式系统内的 指令，控制检测车的传动机构。
[0051]所述嵌入式系统包括第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块、第四通信模块、 第五通信模块、第六通信模块和第七通信模块。
[0052]所述第一通信模块，用于通过基于Ethernet协议的传输总线，将激光雷达的采样 数据接入到嵌入式系统；
[0053]所述第二通信模块，用于通过第一基于CAN协议的传输总线将所述的第一激光位移 传感器接入到嵌入式系统；
[0054]所述第三通信模块，用于通过第二基于CAN协议的传输总线将所述的第二激光位移 传感器接入到嵌入式系统；
[0055]所述第四通信模块，用于通过串口USB接口将所述惯性导航系统接入到嵌入式系统；
[0056]所述第五通信模块，用于通过I/O接口将所述轴角编码器接入到嵌入式系统；
[0057]所述第六通信模块，用于通过Ethernet协议的传输总线，将可编程逻辑控制器PLC 与嵌入式系统进行数据通信；
[0058]所述第七通信模块，用于通过4G模块将所述嵌入式系统同步采集到的传感数据通 过云服务器发送至所述PC机。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时间空间耦合的远程轨道检测系统，其特征在于，包括可编程控制器PLC、检测车、嵌入式系统、PC机以及云服务器；所述可编程控制器PLC，用于接收控制指令，并将所述控制指令传送至检测车，控制检测车的运行，所述控制指令为来自PC机用户端的指令或预设自动行驶指令；所述检测车，装载有多个传感器，所述多个传感器包括激光雷达、激光位移传感器、惯性导航系统以及轴角编码器；所述嵌入式系统，用于在同一时间坐标下，对多个传感器的传感数据进行同步采样，并将多个所述传感数据实时发送到云服务器，进而传输至PC机；所述PC机，用于发送所述控制指令，接收多个所述传感数据，并对多个所述传感数据进行融合处理生成检测信息；所述云服务器，用于供所述PC机和移动端接入以实时查看检测信息。2.根据权利要求1所述的基于时间空间耦合的远程轨道检测系统，其特征在于，所述激光雷达，用于扫描隧道断面层，获取检测车行进过程中遇到的隧道断面层信息；所述激光位移传感器，用于扫描钢轨表面，获取钢轨断面形状信息；所述惯性导航系统，用于为多个传感器融合提供惯性坐标基准，获取检测车运行时的加速度信息和里程信息，测量检测车行进中的姿态信息进而根据所述姿态信息转换为轨面的变化情况；所述轴角编码器，用于获取检测车运行时的里程信息。3.根据权利要求1所述的基于时间空间耦合的远程轨道检测系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器PLC，用于接收来源于嵌入式系统内的指令，控制检测车的传动机构。4.根据权利要求2所述的基于时间空间耦合的远程轨道检测系统，其特征在于，所述激光雷达固定安装在所述检测车的转向架横梁位置，通过接收反射回到激光雷达内的激光获取隧道断面轮廓。5.根据权利要求2所述的基于时间空间耦合的远程轨道检测系统，其特征在于，所述的激光位移传感器包括第一激光位移传感器和第二激光位移传感器。6.根据权利要求5所述的基于时间空间耦合的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明来，易承东，曹振丰，张方文，曹肖可，晁阳，张雪灵，海伦，陈威，席泽鹏，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：