本發(fā)明涉及高鐵懸掛供電技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高鐵懸掛供電索力監(jiān)測(cè)用張力傳感器及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)高速鐵路迅猛發(fā)展，電力機(jī)車的供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行極其重要，若產(chǎn)生故障，將給人們的生命、財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅；電力機(jī)車懸掛供電系統(tǒng)的承力索、接觸線的索力異常、甚至產(chǎn)生故障，將直接導(dǎo)致電力機(jī)車的供電系統(tǒng)故障，因此，承力索、接觸線的索力監(jiān)測(cè)將至關(guān)重要，高鐵由于其穿越大江南北，沿線的環(huán)境氣候非常復(fù)雜，傳統(tǒng)的承力索、接觸線的索力監(jiān)測(cè)方式很難滿足高鐵管理數(shù)字化、智能化的要求。

近年來，隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，由光纖光柵制作的傳感器已經(jīng)在許多大型涉及國(guó)計(jì)民生的重大項(xiàng)目的安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。光纖bragg光柵(fbg)傳感器除具有普通光纖傳感器重量輕，耐腐蝕，抗電磁干擾，使用安全可靠等優(yōu)點(diǎn)外，還具有傳感器尺寸小，波長(zhǎng)調(diào)制抗干擾能力強(qiáng)，集傳感與傳輸于一體，具有較強(qiáng)的復(fù)用能力，易于構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)，測(cè)量對(duì)象廣泛，易于實(shí)現(xiàn)多參數(shù)同步傳感測(cè)量等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于鐵路懸掛供電索力監(jiān)測(cè)，目前基本采用人工辦法，主要是通過牽引繩(補(bǔ)償繩)經(jīng)過滑輪組下掛墜砣進(jìn)行控制，如此存在如下問題：

1、需要大量人力，造成大量人力資源浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)人身安全不能起到完全的保障；

2、人到現(xiàn)場(chǎng)只是查看補(bǔ)償繩、墜砣、限界架等是否狀態(tài)正常，只能靠人眼進(jìn)行定性查看，不能定量了解索力具體參數(shù)，存在安全隱患；

3、由于補(bǔ)償繩、墜砣、限界架等長(zhǎng)期置于自然環(huán)境，金屬材料又容易引起生銹等，往往會(huì)導(dǎo)致工作狀態(tài)異常，甚至有限界架卡死墜砣情況，這都存在巨大安全隱患；

4、由于氣候環(huán)境異常(雨、雪等)導(dǎo)致行動(dòng)不便，往往不能及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視。

鑒于上述提到的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種高鐵懸掛供電索力監(jiān)測(cè)用張力傳感器及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以解決上述提到的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高鐵懸掛供電索力監(jiān)測(cè)用張力傳感器及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種高鐵懸掛供電索力監(jiān)測(cè)用張力傳感器，包括杵環(huán)桿，所述杵環(huán)桿的外壁頂部卡接有兩組上固定件，所述杵環(huán)桿的外壁底部卡接有兩組下固定件，所述下固定件的底部設(shè)置有六角螺釘，所述下固定件通過六角螺釘與上固定件連接，所述上固定件的頂部設(shè)置有夾套，左側(cè)所述夾套的左壁和右側(cè)夾套的右壁均設(shè)置有封裝套件，左側(cè)所述封裝套件的內(nèi)腔設(shè)置有光線光柵應(yīng)力傳感器，且光線光柵應(yīng)力傳感器的右端貫穿右側(cè)封裝套件，左側(cè)所述夾套的右壁和右側(cè)夾套的左壁均設(shè)置有固定塊，所述固定塊套接在光線光柵應(yīng)力傳感器的外壁，所述光線光柵應(yīng)力傳感器的內(nèi)腔封裝有溫度補(bǔ)償光線光柵傳感器。

優(yōu)選的，所述光線光柵應(yīng)力傳感器和溫度補(bǔ)償光線光柵傳感器均為銅質(zhì)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述上固定件的底部和下固定件的頂部均開設(shè)有弧形槽，所述杵環(huán)桿插接在兩組弧形槽的內(nèi)腔。

一種高鐵懸掛供電索力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括工控機(jī)主機(jī)，所述工控機(jī)主機(jī)電性輸入連接光學(xué)采集子系統(tǒng)，所述光學(xué)采集子系統(tǒng)電性輸入連接光學(xué)環(huán)路子系統(tǒng)，所述工控機(jī)主機(jī)分別電性雙向連接標(biāo)定子系統(tǒng)、震動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)，所述互聯(lián)網(wǎng)分別電性輸入連接移動(dòng)終端和綜合網(wǎng)管子系統(tǒng)，所述移動(dòng)終端電性輸入連接權(quán)限登錄子系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述光學(xué)環(huán)路子系統(tǒng)包括掃描式激光器、光耦合器、光分路器、環(huán)形器和熱穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)具，所述掃描式激光器電性輸出連接光耦合器，所述光耦合器電性輸出連接光分路器，所述光分路器電性輸出連接環(huán)形器，所述環(huán)形器電性輸出連接熱穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)具。

優(yōu)選的，所述標(biāo)定子系統(tǒng)包括應(yīng)力控制臺(tái)和高低溫試驗(yàn)箱。

優(yōu)選的，所述綜合網(wǎng)管子系統(tǒng)包括分區(qū)管理單元、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)警單元和大數(shù)據(jù)分析單元，所述分區(qū)管理單元分別電性輸出連接歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和報(bào)警單元，所述歷史數(shù)據(jù)庫(kù)電性輸出連接大數(shù)據(jù)分析單元。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該種高鐵懸掛供電索力監(jiān)測(cè)用張力傳感器及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該感應(yīng)器采用抱裝式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保不破壞原有結(jié)構(gòu)，零件不脫落設(shè)計(jì)，可直接抱裝在承力索和接觸線上，在光線光柵應(yīng)力傳感器內(nèi)植入溫度補(bǔ)償光線光柵傳感器，對(duì)溫度引起的光學(xué)參量變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償，將光纖布拉格光柵傳感器進(jìn)行并聯(lián)，并將該傳感器器安裝在待測(cè)點(diǎn)，完成對(duì)該點(diǎn)信號(hào)的采集工作，采集到的信號(hào)通過后端的光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理單元，傳送至工控主機(jī)，通過對(duì)應(yīng)力信號(hào)的解調(diào)和智能分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)各測(cè)量點(diǎn)的溫度及應(yīng)力的實(shí)時(shí)精確檢測(cè)，并通過補(bǔ)償法得到實(shí)際應(yīng)力值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明系統(tǒng)原理框圖；

圖3為本發(fā)明光學(xué)采集子系統(tǒng)原理框圖；

圖4為本發(fā)明光學(xué)環(huán)路子系統(tǒng)原理框圖；

圖5為本發(fā)明綜合網(wǎng)管子系統(tǒng)原理框圖。

圖中：1杵環(huán)桿、2上固定件、3下固定件、4六角螺釘、5夾套、6封裝套件、7光線光柵應(yīng)力傳感器、8固定塊、9溫度補(bǔ)償光線光柵傳感器、10工控機(jī)主機(jī)、11光學(xué)采集子系統(tǒng)、12光學(xué)環(huán)路子系統(tǒng)、13標(biāo)定子系統(tǒng)、14震動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、15數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、16互聯(lián)網(wǎng)、17移動(dòng)終端、18綜合網(wǎng)管子系統(tǒng)、19掃描式激光器、20光耦合器、21光分路器、22環(huán)形器、23熱穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)具、24光電轉(zhuǎn)換模塊、25信號(hào)放大器、26數(shù)據(jù)采集卡、27分區(qū)管理單元、28歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、29報(bào)警單元、30大數(shù)據(jù)分析單元、31權(quán)限登錄子系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-5，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種高鐵懸掛供電索力監(jiān)測(cè)用張力傳感器，包括杵環(huán)桿1，所述杵環(huán)桿1的外壁頂部卡接有兩組上固定件2，所述杵環(huán)桿1的外壁底部卡接有兩組下固定件3，所述下固定件3的底部設(shè)置有六角螺釘4，所述下固定件3通過六角螺釘4與上固定件2連接，采用抱裝式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保不破壞原有結(jié)構(gòu)，零件不脫落設(shè)計(jì)，該傳感器是直接抱裝在承力索和接觸線上，所述上固定件2的頂部設(shè)置有夾套5，左側(cè)所述夾套5的左壁和右側(cè)夾套5的右壁均設(shè)置有封裝套件6，左側(cè)所述封裝套件6的內(nèi)腔設(shè)置有光線光柵應(yīng)力傳感器7，且光線光柵應(yīng)力傳感器7的右端貫穿右側(cè)封裝套件6，左側(cè)所述夾套5的右壁和右側(cè)夾套5的左壁均設(shè)置有固定塊8，所述固定塊8套接在光線光柵應(yīng)力傳感器7的外壁，所述光線光柵應(yīng)力傳感器7的內(nèi)腔封裝有溫度補(bǔ)償光線光柵傳感器9，由于光纖光柵對(duì)應(yīng)力應(yīng)變敏感的同時(shí)，對(duì)環(huán)境溫度也同樣敏感，因此，需對(duì)傳感器溫度特性進(jìn)行研究，并在光線光柵應(yīng)力傳感器7內(nèi)植入溫度補(bǔ)償光線光柵傳感器9，并對(duì)溫度引起的光學(xué)參量變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

其中，所述光線光柵應(yīng)力傳感器7和溫度補(bǔ)償光線光柵傳感器9均為銅質(zhì)結(jié)構(gòu)，確保有良好的溫度和張力系數(shù)，所述上固定件2的底部和下固定件3的頂部均開設(shè)有弧形槽，所述杵環(huán)桿1插接在兩組弧形槽的內(nèi)腔。

一種高鐵懸掛供電索力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括工控機(jī)主機(jī)10，所述工控機(jī)主機(jī)10電性輸入連接光學(xué)采集子系統(tǒng)11，所述光學(xué)采集子系統(tǒng)11電性輸入連接光學(xué)環(huán)路子系統(tǒng)12，所述工控機(jī)主機(jī)10分別電性雙向連接標(biāo)定子系統(tǒng)13、震動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)14、數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)15和互聯(lián)網(wǎng)16，所述互聯(lián)網(wǎng)16分別電性輸入連接移動(dòng)終端17和綜合網(wǎng)管子系統(tǒng)18，所述移動(dòng)終端17電性輸入連接權(quán)限登錄子系統(tǒng)31。

其中，所述光學(xué)環(huán)路子系統(tǒng)12包括掃描式激光器19、光耦合器20、光分路器21、環(huán)形器22和熱穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)具23，所述掃描式激光器19電性輸出連接光耦合器20，所述光耦合器20電性輸出連接光分路器21，所述光分路器21電性輸出連接環(huán)形器22，所述環(huán)形器22電性輸出連接熱穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)具23，掃描式激光器19經(jīng)過光耦合器20將光分成95:5的兩路光，95％經(jīng)過光分路器21后再經(jīng)過環(huán)形器22至末端傳感器，5％光給熱穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)具23用來標(biāo)定絕對(duì)波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)研究表明，外界應(yīng)力的變化會(huì)引起光纖布拉格光柵中心波長(zhǎng)的漂移，在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，中心波長(zhǎng)的漂移量與溫度及應(yīng)力的變化呈線性關(guān)系，所述光學(xué)采集子系統(tǒng)11包括光電轉(zhuǎn)換模塊24、信號(hào)放大器25和數(shù)據(jù)采集卡26，所述光電轉(zhuǎn)換模塊24電性輸出連接信號(hào)放大器25，所述信號(hào)放大器25電性輸出連接信號(hào)放大器26，光電轉(zhuǎn)換模塊24主要由高精度光電二極管組成，信號(hào)放大器25的作用為將光電二極管輸出小信號(hào)進(jìn)行放大，以便于給數(shù)據(jù)采集卡26進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)采集卡26主要采集經(jīng)過小信號(hào)放大器放大過的電信號(hào)，再傳輸至工控機(jī)主機(jī)10，經(jīng)過光學(xué)分析子系統(tǒng)15得到精確溫度及應(yīng)力值，光學(xué)分析子系統(tǒng)15由工控機(jī)主機(jī)10組成，是一種基于windows平臺(tái)下的java環(huán)境，通過優(yōu)化算法，能準(zhǔn)確解調(diào)出波長(zhǎng)值，所述標(biāo)定子系統(tǒng)13包括應(yīng)力控制臺(tái)和高低溫試驗(yàn)箱，應(yīng)力控制臺(tái)用來標(biāo)定傳感器在不同應(yīng)力下反射波長(zhǎng)，高低溫試驗(yàn)箱用來標(biāo)定傳感器在不同溫度下反射波長(zhǎng)，震動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)14主要用來檢測(cè)傳感器在不同強(qiáng)度的震動(dòng)下對(duì)反射波長(zhǎng)影響程度，得出一個(gè)可預(yù)知的參考數(shù)據(jù)庫(kù)，滿足在高強(qiáng)度震動(dòng)的使用環(huán)境下可以得到準(zhǔn)確的索力值，同時(shí)，震動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)14還將為傳感器安裝安全狀態(tài)服務(wù)，要保證在高強(qiáng)度震動(dòng)環(huán)境下，傳感器與被測(cè)點(diǎn)之間的連接穩(wěn)定可靠，不出現(xiàn)脫落事故，所述綜合網(wǎng)管子系統(tǒng)18包括分區(qū)管理單元27、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)28、報(bào)警單元29和大數(shù)據(jù)分析單元30，所述分區(qū)管理單元27分別電性輸出連接歷史數(shù)據(jù)庫(kù)28和報(bào)警單元29，所述歷史數(shù)據(jù)庫(kù)28電性輸出連接大數(shù)據(jù)分析單元30，綜合網(wǎng)管子系統(tǒng)18通過分區(qū)管理單元17可以實(shí)現(xiàn)對(duì)在網(wǎng)多個(gè)區(qū)域、多個(gè)站點(diǎn)、多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行管理，對(duì)不同的測(cè)試點(diǎn)可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行分區(qū)管理，通過報(bào)警單元29對(duì)每個(gè)測(cè)試點(diǎn)設(shè)置不同的報(bào)警參數(shù)，精確甄別出真正的危險(xiǎn)隱患，消除誤報(bào)和漏報(bào)，通過互聯(lián)網(wǎng)16，遠(yuǎn)程用戶可以根據(jù)不同權(quán)限登錄子系統(tǒng)，查看或修改設(shè)置，此外綜合網(wǎng)管子系統(tǒng)18還包括歷史數(shù)據(jù)庫(kù)28，儲(chǔ)存各點(diǎn)健康狀態(tài)及當(dāng)前告警、歷史告警、歷史索力數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析單元30可分析各點(diǎn)歷史狀態(tài)等多項(xiàng)數(shù)據(jù)，提前預(yù)知一些可能會(huì)發(fā)生的事故。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。