本發(fā)明涉及信號(hào)采集傳輸領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于軌道電路的信號(hào)采集傳輸裝置。

背景技術(shù)：

室外移頻軌道電路測(cè)試往往需要電務(wù)維護(hù)人員攜帶移頻表或示波器等專用工具在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，維修效率低，難以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成列車晚點(diǎn)，影響列車運(yùn)營(yíng)。

專利cn201410453552提出了一種軌道電路信號(hào)采集系統(tǒng)，通過(guò)信號(hào)采集單元、a/d轉(zhuǎn)換模塊、dma傳輸模塊、移頻解調(diào)模塊、存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電路信號(hào)的采集和傳輸，然而該系統(tǒng)由于是通過(guò)電力載波實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸，采集傳輸過(guò)程需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行暫存，并在達(dá)到預(yù)設(shè)值后一并進(jìn)行移頻解調(diào)后再進(jìn)行傳輸，過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)且多個(gè)模塊的設(shè)立增加了系統(tǒng)成本，不適于普遍推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題提供一種用于軌道電路的信號(hào)采集傳輸裝置。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種用于軌道電路的信號(hào)采集傳輸裝置，所述裝置包括：

信號(hào)采集模塊，與軌道電路連接，用于對(duì)軌道電路的信號(hào)進(jìn)行采集和采樣處理；

信號(hào)傳輸模塊，與信號(hào)采集模塊連接，用于將信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)傳輸至外界；

供電電源，分別與信號(hào)采集模塊和信號(hào)傳輸模塊連接，用于為信號(hào)采集模塊和信號(hào)傳輸模塊供電。

所述信號(hào)采集模塊包括：

信號(hào)采集傳感器，與軌道電路連接，用于對(duì)軌道電路的信號(hào)進(jìn)行采集；

采樣電路，與信號(hào)采集傳感器連接，用于對(duì)信號(hào)采集傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行采樣；

dsp信號(hào)處理器，分別與采樣電路和信號(hào)傳輸模塊連接，用于對(duì)采樣電路得到的采樣信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。

所述信號(hào)采集傳感器包括穿心式電流傳感器和電壓傳感器，所述穿心式電流傳感器和電壓傳感器均分別與軌道電流和采樣電路連接。

所述采樣電路包括ad轉(zhuǎn)換器和多個(gè)采樣通道，所述采樣通道的數(shù)量與信號(hào)采集傳感器的數(shù)量相匹配，所述采樣通道分別與信號(hào)采集傳感器和ad轉(zhuǎn)換器連接，所述ad轉(zhuǎn)換器與dsp信號(hào)處理器連接。

所述采樣通道包括采樣電阻、穩(wěn)壓管、同相放大電路和低通濾波器，所述采樣電阻與低通濾波器連接，所述穩(wěn)壓管分別與低通濾波器和同相放大電路連接。

所述信號(hào)處理包括數(shù)據(jù)濾波和fsk信號(hào)解碼。

所述信號(hào)傳輸模塊包括：

信號(hào)傳輸單元，用于將信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)傳輸至外界；

信號(hào)傳輸控制單元，分別與信號(hào)采集模塊和信號(hào)傳輸單元連接，用于控制信號(hào)傳輸單元對(duì)信號(hào)的收發(fā)。

所述信號(hào)傳輸單元包括電力載波傳輸線、can總線或rs485總線。

所述信號(hào)傳輸控制單元包括：

mcu控制器，分別與信號(hào)采集模塊和信號(hào)傳輸單元連接，用于控制信號(hào)傳輸單元對(duì)信號(hào)的收發(fā)；

撥碼開(kāi)關(guān)，與mcu控制器連接，用于切換信號(hào)傳輸單元的傳輸方式；

數(shù)字溫度計(jì)，與mcu控制器連接，用于向mcu控制器反饋外界溫度。

所述裝置還包括耦合電路，所述耦合電路與信號(hào)傳輸模塊連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明提出的信號(hào)采集傳輸裝置，首先通過(guò)信號(hào)采集模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集并進(jìn)行采樣處理，繼而通過(guò)信號(hào)采集模塊的dsp信號(hào)處理器對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理提取出待檢測(cè)的信號(hào)發(fā)送至信號(hào)傳輸模塊，根據(jù)傳輸模式的選擇，通過(guò)信號(hào)傳輸模塊中mcu控制器的控制將信號(hào)傳輸至外界，因此在can總線和rs485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，無(wú)需進(jìn)行暫存即可直接轉(zhuǎn)發(fā)，比起對(duì)信號(hào)進(jìn)行暫存再一并進(jìn)行移頻解調(diào)后傳輸?shù)姆绞较啾?，本發(fā)明提出的裝置傳輸耗時(shí)短，且模塊設(shè)置簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，便于普遍推廣。

(2)信號(hào)采集模塊包括信號(hào)采集傳感器、采樣電路和dsp信號(hào)處理器，通過(guò)采樣電路和dsp信號(hào)處理器的配合，完成對(duì)采集信號(hào)的有效處理，模塊設(shè)置簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，實(shí)用性能強(qiáng)。

(3)信號(hào)采集傳感器包括穿心式電流傳感器和電壓傳感器，可以對(duì)電流和電壓信號(hào)均進(jìn)行采集，同時(shí)穿心式電流傳感器對(duì)軌道電路為非直接接觸，降低了對(duì)被測(cè)電路的影響和破壞。

(4)采樣電路包括ad轉(zhuǎn)換器和多個(gè)采樣通道，其中每個(gè)采樣通道均包含同相放大電路，同相放大電路的設(shè)置最大程度的降低了對(duì)采樣電阻的阻值的影響，提高了采樣精度。

(5)信號(hào)傳輸模塊包括信號(hào)傳輸單元和信號(hào)傳輸控制單元，其中信號(hào)傳輸單元包括電力載波傳輸線、can總線或rs485總線，在每次使用時(shí)只選擇其中的一種進(jìn)行配置，這樣一方面保證了信號(hào)傳輸?shù)亩鄻有?，可以根?jù)實(shí)際情況選擇信號(hào)傳輸?shù)姆椒ǎm應(yīng)性強(qiáng)，另一方面也減小了整個(gè)信號(hào)采集傳輸裝置的體積，降低了裝置的制造成本，提高了裝置的實(shí)用性。

(6)信號(hào)傳輸控制單元包括mcu控制器、撥碼開(kāi)關(guān)和數(shù)字溫度計(jì)，通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)更改mcu控制器的控制狀態(tài)，從而使mcu控制器與信號(hào)傳輸單元中不同的傳輸方式相配合，同時(shí)數(shù)字溫度計(jì)可以監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，并將其反饋至mcu控制器。

(7)該信號(hào)采集傳輸裝置還包括耦合電路，該耦合電路在信號(hào)傳輸單元為電力載波傳輸線時(shí)與信號(hào)傳輸單元連接，可以實(shí)現(xiàn)電力載波信號(hào)的收發(fā)，并具有防雷、避免信號(hào)衰減以及與供電電源進(jìn)行隔離的功能，保證了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為用于軌道電路的信號(hào)采集傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為信號(hào)傳輸單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1為耦合電路，2為供電電源，3為信號(hào)傳輸單元，4為mcu控制器，5為dsp信號(hào)處理器，6為采樣電路，7為穿心式電流傳感器，8為電壓傳感器，31為電力載波傳輸線，32為can總線，33為rs485總線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

本實(shí)施例中提供了一種用于軌道電路的信號(hào)采集傳輸裝置，包括：信號(hào)采集模塊，與軌道電路連接，用于對(duì)軌道電路的信號(hào)進(jìn)行采集和采樣處理；信號(hào)傳輸模塊，與信號(hào)采集模塊連接，用于將信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)傳輸至外界；供電電源2，分別與信號(hào)采集模塊和信號(hào)傳輸模塊連接，用于為信號(hào)采集模塊和信號(hào)傳輸模塊供電。

其中，信號(hào)采集模塊包括：信號(hào)采集傳感器，與軌道電路連接，用于對(duì)軌道電路的信號(hào)進(jìn)行采集；采樣電路6，與信號(hào)采集傳感器連接，用于對(duì)信號(hào)采集傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行采樣；dsp信號(hào)處理器5，分別與采樣電路6和信號(hào)傳輸模塊連接，用于對(duì)采樣電路6得到的采樣信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。信號(hào)采集傳感器包括穿心式電流傳感器7和電壓傳感器8，穿心式電流傳感器7和電壓傳感器8均分別與軌道電流和采樣電路6連接。采樣電路6包括ad轉(zhuǎn)換器和多個(gè)采樣通道，采樣通道的數(shù)量與信號(hào)采集傳感器的數(shù)量相匹配，采樣通道分別與信號(hào)采集傳感器和ad轉(zhuǎn)換器連接，ad轉(zhuǎn)換器與dsp信號(hào)處理器5連接。采樣通道包括采樣電阻、穩(wěn)壓管、同相放大電路和低通濾波器，所述采樣電阻與低通濾波器連接，所述穩(wěn)壓管分別與低通濾波器和同相放大電路連接。信號(hào)處理包括數(shù)據(jù)濾波和fsk信號(hào)解碼。信號(hào)傳輸模塊包括：信號(hào)傳輸單元3，用于將信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)傳輸至外界；信號(hào)傳輸控制單元，分別與信號(hào)采集模塊和信號(hào)傳輸單元3連接，用于控制信號(hào)傳輸單元3對(duì)信號(hào)的收發(fā)。信號(hào)傳輸單元3包括電力載波傳輸線31、can總線32或rs485總線33。信號(hào)傳輸控制單元包括：mcu控制器4，分別與信號(hào)采集模塊和信號(hào)傳輸單元3連接，用于控制信號(hào)傳輸單元3對(duì)信號(hào)的收發(fā)；撥碼開(kāi)關(guān)，與mcu控制器4連接，用于切換信號(hào)傳輸單元3的傳輸方式；數(shù)字溫度計(jì)，與mcu控制器4連接，用于向mcu控制器4反饋外界溫度。裝置還包括耦合電路1，耦合電路1與信號(hào)傳輸模塊采用電力載波傳輸線時(shí)與其連接。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的信號(hào)采集裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，下面對(duì)圖中的各個(gè)模塊進(jìn)行描述：首先是采樣電路6，本實(shí)施例中采樣電路6內(nèi)部有8個(gè)通道，每個(gè)通道具有5v的穩(wěn)壓管、同相放大電路和低通濾波器，8個(gè)通道連接到一個(gè)具有8通道das，內(nèi)置16位，雙極性輸入，同步采樣的ad轉(zhuǎn)換器，采用同相運(yùn)放電路，最大程度減少對(duì)電流傳感器取樣電阻值的影響，由于取樣電壓≤1v，信號(hào)需要放大，取樣電阻選用0.1％的精度。dsp信號(hào)處理器5完成ad采樣、數(shù)據(jù)濾波、fsk信號(hào)解碼、數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鳌Ｍㄟ^(guò)spi接口把數(shù)據(jù)傳給mcu控制器4，mcu控制器4控制信號(hào)傳輸單元3(如圖2所示)的收發(fā)，spi接口接收dsp解碼后的數(shù)據(jù)。dsp的程序放在mcu中，上電時(shí)通過(guò)spi接口，存在mcu內(nèi)部flash的程序轉(zhuǎn)移到dsp內(nèi)存中。為區(qū)別每一個(gè)站點(diǎn)地址，一個(gè)串口用于寫(xiě)入id號(hào)到flash中。同時(shí)通過(guò)單總線方式讀寫(xiě)數(shù)據(jù)溫度計(jì)的溫度。信號(hào)傳輸單元3采用單板可選模塊，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要可插電力載波模塊或can總線驅(qū)動(dòng)模塊或rs485總線驅(qū)動(dòng)模塊。模塊控制信號(hào)由撥碼開(kāi)關(guān)位置決定。電力載波模塊支持總線型、星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為使電力載波信號(hào)不應(yīng)對(duì)zpw-2000設(shè)備造成干擾，plc通信頻點(diǎn)范圍應(yīng)在30khz以上。供電電源2提供信號(hào)采集模塊和信號(hào)傳輸模塊所需的±5v、3.3v、1.2v。為避免采集分機(jī)啟動(dòng)電流大造成電源芯片過(guò)流保護(hù)，選用最大工作電流3a的電源芯片。耦合電路1接收電力載波信號(hào)的發(fā)送與接收，提供防雷，避免信號(hào)衰減，與遠(yuǎn)供電源系統(tǒng)隔離。撥碼開(kāi)關(guān)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)選擇的模塊配置參數(shù)，mcu控制器4根據(jù)撥碼開(kāi)關(guān)的狀態(tài)提供不同的控制信號(hào)。

該裝置的工作過(guò)程如下：首先穿心式電流傳感器7和電壓傳感器8將采集的信號(hào)傳輸至采樣電路6，采樣電路6通過(guò)多個(gè)采樣通道對(duì)每個(gè)傳感器的信號(hào)進(jìn)行采樣后共同傳輸至ad轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)傳輸至dsp信號(hào)處理器5，經(jīng)過(guò)dsp信號(hào)處理器5進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波和fsk信號(hào)解碼后，再傳輸至信號(hào)傳輸控制單元，信號(hào)傳輸控制單元的mcu控制器4根據(jù)撥碼開(kāi)關(guān)的設(shè)置選定傳輸方式，mcu控制器4讀取撥碼開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)后，根據(jù)讀取結(jié)果將mcu控制器4的控制模塊的引腳配置為與傳輸方式相對(duì)應(yīng)的串口，從而使得信號(hào)傳輸單元3對(duì)信號(hào)進(jìn)行收發(fā)，信號(hào)傳輸單元3的收發(fā)途徑可以為電力載波傳輸線31、can總線32或rs485總線33中的一種，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，在can總線和rs485總線的情況下，mcu控制器直接控制信號(hào)傳輸單元實(shí)現(xiàn)信號(hào)的收發(fā)，在電力載波的傳輸方式下，mcu控制器按照設(shè)定的時(shí)鐘，控制信號(hào)傳輸單元實(shí)現(xiàn)信號(hào)的周期性收發(fā)。