东北大学秦皇岛分校 河北省秦皇岛 066000
摘要：随着我国高铁技术的不断进步，高铁的福利受到了大家的认可。但是伴随着自身因素及自然因素的影响，高铁输电线也面临着老化受损等情况。高铁的输电线路在日常工作输电过程中存在损耗、短路、破损等多种故障问题，而且高铁比普通列车更为快速，因此高铁输电线具有变化频繁，负荷过大的特征。旅客安全重于泰山，那么高铁输电线路的故障检测以及让维修人员及时检修便成了高铁安全中极为重要的议题。本文设计了一种基于红外传感器及ZigBee网络传输的故障检测方案。
关键词：高铁输电线；红外传感器；Zigbee网络；故障检测
一、故障简要分析
（1）线路腐蚀：由于输电线路长期裸露在空气中，长年累月的受到风吹、日晒、雨淋以及酸雨等化学性气体物质的侵蚀，使得导体表面产生严重的氧化腐蚀；
（2）接头松动：由于长期遭受自然风、机械振动等外界因素的影响，使得导线接头螺丝松动；
（3）人为原因：人工安装线路时由于技术等原因，使得线路存在隐含故障。
二、故障检测方案
1、装置功能概要
（1）一种基于红外线传感器的检测设备，其特征在于，包括壳体、壳体固定装置、红外传感器模块，MCU处理模块，供电电源，ZigBee数据传输模块。所述的壳体固定装置将红外线传感器检测设备固定在铁轨两侧基部。所述壳体内安装有红外线传感器模块，供电电源、MCU处理模块，ZigBee数据传输模块。其中供电电源为红外线传感器模块、MCU处理模块和ZigBee传输模块供电。所述的红外线传感器模块连接到MCU模块，MCU模块连接到ZigBee模块。MCU对红外线传感器采集到的原始红外数据进行处理，在通过ZigBee模块将数据传输到PC端进行数据存储或者波形显示。
（2）红外线传感器，其特征在于，所述的壳体固定装置包括3M胶体黏贴槽，以便于黏贴3M较方便的固定在铁轨两侧基部。
（3）供电电源设备，其特征在于，所述的供电电源包括3.7V锂电池，所述锂电池为红外线传感器和MCU处理模块以及ZigBee模块提供电能。
（4）开关装置，其特征在于，所述的开关和复位按键操作部位设于壳体表面，且为两档三脚开关
（5）Zigbee传输模块，其特征在于ZigBee传输模块传输的数据包括红外数据。
结构示意图
2、具体实施方式
本方案提供的红外传感器检测设备中，因采用的是壳体统一安装的红外传感器，MCU数据处理模块和ZigBee数据传输模块，使得此三个模块之间不需要外置普通导线的连接，而是将三个模块安装在一个统一的集成电路板上然后安装在壳体内部，可以简化安装并且固定稳定在壳体内，壳体内部安全稳定，壳体还兼具了防水防潮的功能。
因为整个的红外传感器检测设备的质量很轻，所以在壳体背部设计有卡槽以方便黏贴3M双面胶，可以保证此发明整体安装在铁轨两侧基部上不会滑落或者因震动太大而掉落，而在安装黏贴过程中，尽可能的保证整个红外传感器设备同铁轨两侧基部接触紧密。
本方案在实施实例中在壳体上设有开关，所述供电电源通过所述开关为红外传感器，MCU数据处理器和ZigBee数据传输模块提供电能，也就是开关连接在供电电源的输出端，一旦开关断开， 红外传感器、MCU数据处理器和ZigBee数据传输模块都将失去工作需要的电源，通过该开关可以控制红外传感器检测设备的启动与关闭。
本方案实例的工作原理为试验之前保证可充电锂电池电量量饱和，将本设备安装在铁轨两侧基部上之后，打开供电开关，红外传感器开始工作，红外传感器采集该安装位置的振动响应数据，经MCU数据处理模块处理数据后经过ZigBee数据传输模块将数据传输到PC端，进行数据存储或者数据波形显示，试验结束时通过关闭供电开关关闭供电电源，红外传感器停止工作，在此之后将采集到的数据在PC端进行相应的数据分析。通过实地的试验验证，本发明采集的数据完整，分析得到的结果准确。可以大概估算出电缆故障等其他问题。
三、总结说明
本文是笔者受传统高压输电线网络的启发，基于高铁输电线周边独特的现场环境，对高铁输电线路故障检测进行的方案设计。目前尚停留在理论阶段，实际验证有待考察，希望在接下来的实践中，通过对此方案的验证及改进，能够运用此方案对高铁输电线路故障检测产生实际的应用价值。
参考文献
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[2]关荣华,曹春梅,陈衡.工业设备内部缺陷的红外热诊断研究[J]:激光与红外:2001年04期
[3]叶风,张晓宇.红外技术在电力设备外部故障检测中的应用[J]:电网技术：1988年10期
论文作者:蔡建超,李春晖,武华琛,陈胤霖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
标签：模块论文; 壳体论文; 高铁论文; 输电线论文; 故障论文; 所述论文; 数据传输论文; 《基层建设》2018年第3期论文;