铁路隧道接触网冰挂监测系统
技术领域
本实用新型涉及隧道内轨道交通维护监测技术领域，尤其是涉及一种铁路隧道接触网冰挂监测系统。
背景技术
冰挂(俗称冰柱，冰溜子)是一种特定的自然现象，是超冷却的降水遇到温度等于或低于零摄氏度的表面时形成玻璃状的透明或无光泽的表面粗糙的冰覆盖层。会随时间而逐步成长，如果在隧道内触网上方区域形成冰挂，将会对电气化铁路的安全运营产生极大危害。隧道内部的冰挂基本上是由顶部漏水形成，一是对接触网造成损害，冰挂形成一定长度后，接触到接触网会引起停电跳闸，严重时可能引起弓网故障。二是对机车的危害。冰挂长度过长会对机车或者受电弓造成刮碰，冰挂断裂会对机车造成撞击，如果车顶绝缘子闪络放电，较大的短路电流会形成电弧，烧断接触线造成铁路运输停运是灾害进一步扩大。
随着近年来我国高速铁路的快速发展，线路周边地质条件与气候条件更加复杂，在高湿、高海拔等地区，更容易发生冰挂现象，对隧道内的防冰、除冰的需求也越来越突出。
虽然公告号为CN105297558A的中国专利公开了一种铁路隧道除冰装置，包括融冰檐口、第一陶瓷电加热管、第一温控开关、支撑架、铝合金盖板、固定卡、第二陶瓷电加热管、铝合金落水管、排水盲沟、开关、导线、瓷釉层、陶瓷层、电热丝、檐口纵坡、U形套管、第二温控开关；本实用新型可以将隧道顶部的温度维持在10℃～30℃，这样从隧道顶部渗出来的水就不会结冰，而是直接滴在其下部的盖板上，然后顺着融冰檐口流入落水管中，最后流入地下排水盲沟中。陶瓷电加热管是由陶瓷作基体，电热丝串绕而成的，电热转换效率高，升温快、热惯性小，耐高温、耐腐蚀，热化学性能稳定性好，使用寿命长，绝缘强度高，无污染，与其它电加热元件相比可节能30％左右。本实用新型可以从根源上防止冰挂的产生。
但是，对隧道冰挂的预防排查还是依赖人工定时定点的巡检来完成。其缺点是巡检职工的安全系数低，耗费人力，加大巡检职工的劳动量。不能做到及时发现排除，导致出故障后对故障点不能准确做出判断，进一步扩大故障。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种铁路隧道接触网冰挂监测系统，实现冰挂早发现，早解决，降低工人劳动强度，提高职工的人身安全，本系统可以点对点的实时全天24小时监测各个对应位置的冰挂点，极大的提高了工作效率。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
铁路隧道接触网冰挂监测系统，包括监测节点、4G信号模块和监控中心；
所述监测节点包括电源、光电传感器、信号处理器和数据发送模块，所述电源通过电线与光电传感器、信号处理器和数据发送模块连接，并给他们供电，所述光电传感器与信号处理器电连接，所述信号处理器连接至少1个光电传感器，所述信号处理器与数据发送模块电连接；
所述监测接点采集的数据通过自身的数据发送模块发送给4G信号模块，所述4G信号模块为了接收数据发送模块传输的数据，4G信号模块通过漏缆接收数据发送模块传输的数据；所述4G信号模块通过4G信号发送到监控中心，所述监控中心的4G信号模块接收数据后，实时解码并送入工控机组态软件实时处理，并将结果在监控终端机上作出动画显示和声光电指示，并同时传递到云端服务器。
进一步的，相关人员可通过监控终端机或移动端的APP连接云端服务器实时接收显示控制中心的处理结果。
进一步的，所述一个4G信号模块可连接多个监测节点。
进一步的，所述监测节点的电源包括外接电源和一个可充电锂电池组，在外接电源断电的情况下，监测节点能够正常工作，保证监测的连续性，避免因断电无法监测带来的比较严重的后果。
进一步的，所述监测节点的数据发送模块为WIFI数传模块，符合IEEE802.11b/g/n协议。
进一步的，所述监测节点的信号处理器采用芯片LM393。
本实用新型的监测系统在隧道顶部需要监测冰挂的地方安装光电探测传感器，调节并固定探头的探测范围及位置得到一个冰挂报警安全距离。
当冰挂生长长度触发了光电探测范围内的一个或者多个探头，冰挂监测模块内部的信号处理部分将信号整形量化处理后，送入后级数据转无线模块，将数字有线信号转换为无线网络信号(有多个监测模块，和4G DUT无线传输模块构建的无线网络可以根据监测点的数量增减监测模块的多少)同时送入数据转无线部分的还有监测模块电源的实时参数(电压，电流，电量)用于提醒工作人员及时更换监测模块的可更换电源保证监测模块的正常工作。“4G DUT无线传输模块”接收到各个监测模块的数据后通过现有的4G基站网络将数据发射出去。在控制室的工控机通过接收到数据并处理后通过软件一一对应动态显示在监控画面上，并同时传递到云端服务器。
相关人员可通过监控终端机或移动端的APP连接云端服务器实时接收显示控制中心的处理结果。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型不需要人员到隧道现场，在控制室的工控机通过接收到数据并处理后通过软件一一对应动态显示在监控画面上。
2、本实用新型还可将结果传送到云端服务器上，相关人员可通过移动端的APP连接云端服务器实时接收显示控制中心的处理结果。
3、本实用新型实现隧道内冰挂早发现，早解决。
4、本实用新型降低了工人劳动强度，提高职工的人身安全。
5、本实用新型可以点对点的实时全天24小时监测各个对应位置的冰挂点，极大的提高了工作效率。
附图说明
图1为本实用新型的冰挂监测系统框图。
图2为本实用新型的冰挂监测节点模块框图。
图中：1-监测节点，2-4G信号模块，3-监控中心，11-电源，12-光电传感器，13-信号处理器，14-数据发送模块。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例一：
如图1和图2所示，铁路隧道接触网冰挂监测系统，包括监测节点1、4G信号模块2和监控中心3；
所述监测节点1包括电源11、光电传感器12、信号处理器13和数据发送模块14，所述电源11通过电线与光电传感器12、信号处理器13和数据发送模块14连接，并给他们供电，所述电源11包括外接电源和一个可充电锂电池组，所述光电传感器12与信号处理器13电连接，所述信号处理器13为LM393，所述信号处理器13连接至少1个光电传感器12，所述信号处理器13与数据发送模块14电连接，所述数据发送模块14为WIFI数传模块，符合IEEE802.11b/g/n协议。
所述监测节点1设置在铁路隧道的洞口部位和隧道内部容易渗水结冰形成冰挂的地方，每个监测节点1有多个光电传感器12，可监测相邻的多个区域，每个隧道内根据冰挂的区域设置有多个监测节点1。
所述监测接点1采集的数据通过自身的数据发送模块14发送给4G信号模块2，所述4G信号模块2为了接收WIFI数传模块14传输的数据，4G信号模块2通过漏缆接收WIFI 数传模块14传输的数据，所述隧道内的所有监控节点1均与同一个4G信号模块2连接所述4G信号模块2通过4G无线信号发送到监控中心3，所述监控中心3的4G信号模块接收数据后，实时解码并送入工控机组态软件实时处理，并将结果在监控终端机上作出动画显示和声光电指示，并同时传递到云端服务器。
相关人员可通过监控终端机或移动端的APP连接云端服务器实时接收显示控制中心的处理结果。
本实用新型的监测系统在隧道顶部需要监测冰挂的地方安装带有光电探测传感器的监测节点，调节并固定探头的探测范围及位置得到一个冰挂报警安全距离。
当冰挂生长长度触发了光电探测范围内的一个或者多个探头，冰挂监测模块内部的信号处理部分将信号整形量化处理后，送入后级数据转无线模块，将数字有线信号转换为无线网络信号(有多个监测节点，和4G信号模块构建的无线网络可以根据监测点的数量增减监测节点的多少)同时送入数据转无线部分的还有监测模块电源的实时参数(电压，电流，电量)用于提醒工作人员及时更换监测模块的可更换电源保证监测模块的正常工作。“4G信号模块”接收到各个监测模块的数据后通过现有的4G基站网络将数据发射出去。在控制室的工控机通过接收到数据并处理后通过软件一一对应动态显示在监控画面上，并同时传递到云端服务器。
相关人员可通过监控终端机或移动端的APP连接云端服务器实时接收显示控制中心的处理结果。
实施例二：
在隧道长度比较短，但隧道密集区域，一个4G信号模块2可连接多个隧道内的监测节点 1。
实施例三：
在超长隧道内，为了保证信号的准确，可在隧道内设置多个4G信号模块2，分区域连接监控节点1。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
