[發明專利]基于時間空間耦合的遠程軌道檢測系統

在審

• 申請號: 202110675774.4
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113715868A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 楊明來;易承東;曹振豐;張方文;曹肖可;晁陽;張雪靈;海倫;陳威;席澤鵬
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: B61K9/08
• 分類號: B61K9/08;G01D21/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于時間空間耦合的遠程軌道檢測系統，其特征在于，包括可編程控制器PLC、檢測車、嵌入式系統、PC機以及云服務器；

所述可編程控制器PLC，用于接收控制指令，并將所述控制指令傳送至檢測車，控制檢測車的運行，所述控制指令為來自PC機用戶端的指令或預設自動行駛指令；

所述檢測車，裝載有多個傳感器，所述多個傳感器包括激光雷達、激光位移傳感器、慣性導航系統以及軸角編碼器；

所述嵌入式系統，用于在同一時間坐標下，對多個傳感器的傳感數據進行同步采樣，并將多個所述傳感數據實時發送到云服務器，進而傳輸至PC機；

所述PC機，用于發送所述控制指令，接收多個所述傳感數據，并對多個所述傳感數據進行融合處理生成檢測信息；

所述云服務器，用于供所述PC機和移動端接入以實時查看檢測信息。

2.根據權利要求1所述的基于時間空間耦合的遠程軌道檢測系統，其特征在于，

所述激光雷達，用于掃描隧道斷面層，獲取檢測車行進過程中遇到的隧道斷面層信息；

所述激光位移傳感器，用于掃描鋼軌表面，獲取鋼軌斷面形狀信息；

所述慣性導航系統，用于為多個傳感器融合提供慣性坐標基準，獲取檢測車運行時的加速度信息和里程信息，測量檢測車行進中的姿態信息進而根據所述姿態信息轉換為軌面的變化情況；

所述軸角編碼器，用于獲取檢測車運行時的里程信息。

3.根據權利要求1所述的基于時間空間耦合的遠程軌道檢測系統，其特征在于，所述可編程邏輯控制器PLC，用于接收來源于嵌入式系統內的指令，控制檢測車的傳動機構。

4.根據權利要求2所述的基于時間空間耦合的遠程軌道檢測系統，其特征在于，所述激光雷達固定安裝在所述檢測車的轉向架橫梁位置，通過接收反射回到激光雷達內的激光獲取隧道斷面輪廓。

5.根據權利要求2所述的基于時間空間耦合的遠程軌道檢測系統，其特征在于，所述的激光位移傳感器包括第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器。

6.根據權利要求5所述的基于時間空間耦合的遠程軌道檢測系統，其特征在于，所述嵌入式系統包括第一通信模塊、第二通信模塊、第三通信模塊、第四通信模塊、第五通信模塊、第六通信模塊和第七通信模塊。

所述第一通信模塊，用于通過基于Ethernet協議的傳輸總線，將激光雷達的采樣數據接入到嵌入式系統；

所述第二通信模塊，用于通過第一基于CAN協議的傳輸總線將所述的第一激光位移傳感器接入到嵌入式系統；

所述第三通信模塊，用于通過第二基于CAN協議的傳輸總線將所述的第二激光位移傳感器接入到嵌入式系統；

所述第四通信模塊，用于通過串口USB接口將所述慣性導航系統接入到嵌入式系統；

所述第五通信模塊，用于通過I/O接口將所述軸角編碼器接入到嵌入式系統；

所述第六通信模塊，用于通過Ethernet協議的傳輸總線，將可編程邏輯控制器PLC與嵌入式系統進行數據通信；

所述第七通信模塊，用于通過4G模塊將所述嵌入式系統同步采集到的傳感數據通過云服務器發送至所述PC機。

7.根據權利要求1所述的基于時間空間耦合的遠程軌道檢測系統，其特征在于，當通過嵌入式系統進行多傳感器數據同步采集時，包括如下步驟：

S1：嵌入式系統接收PC機用戶端指令或預設自動行駛指令，并將傳動指令發送至可編程控制器PLC，控制檢測車體在相應檢測軌道上行駛，將檢測指令傳送至各檢測傳感器；

S2：通過嵌入式系統內定時器提供系統時鐘節拍，根據每個傳感器采樣頻率來確定整體采樣頻率；

S3：在一個采樣周期開始時，實時根據時鐘信息，在同一時間坐標下對傳感器信號數據進行采集；

S4：將采集到的傳感數據經第七通信模塊傳輸至云服務器，進而傳送至PC機。

S5：所述PC機獲取到傳感數據進行數據融合后輸出軌道狀態數據及圖像，對異常值及狀態輸出警示報告供工作人員查驗。

8.根據權利要求1所述的基于時間空間耦合的遠程軌道檢測系統，其特征在于，所述嵌入式系統采用基于ARM的Linux操作系統。