红外热轴音频通道监视诊断系统设计与开发

摘要

红外线轴温探测系统广泛应用于铁路系统，目前主要采用人工巡检方式进行日常运维。发生故障时，需要协调不同部门人员同时进行排查，不能及时判定故障原因，给行车安全带来隐患。为解决该问题，本文开发了红外热轴音频通道监视诊断系统。实时监测红外线轴温探测系统的工作状态，状态异常时，及时判定故障发生在红外主机还是音频通道，厘清车辆部门和通信部门的责任，减少派遣员工，提高运维效率。
　　首先，提出红外热轴音频通道监视诊断系统总体方案。明确系统框架，从方案分析、功能结构和工作原理等方面对系统进行说明。接下来，分别介绍了监测终端方案、分析诊断设备方案和监视诊断平台方案。
　　其次，设计基于FPGA的红外热轴音频通道频率测量子系统。在监测终端和分析诊断设备的基础上，设计频率测量子系统，开发子系统软硬件，并说明了等精度测量原理、畸变数据判别方法和频率测量流程。之后，测试频率测量子系统。通过频率测量子系统获取音频信号频率，为监视诊断系统提供故障判定依据。
　　再次，设计基于信号特征的红外热轴音频通道故障诊断模块。在监测终端和分析诊断设备的基础上，设计音频监听子系统，开发子系统软硬件，并说明了幅值测量方法和数据长度获取方法。通过音频监听子系统获取音频信号幅值和数据长度，为监视诊断系统提供故障判定依据。接着，设计故障诊断模块，介绍故障诊断流程，故障发生时，及时判定故障发生在红外主机还是音频通道。
　　然后，设计基于灰色系统理论的红外热轴音频通道故障预测模块。在监视诊断平台的基础上，设计故障预测模块，开发模块软件，并说明了状态预测方法和模型检验方法。随后，进行仿真实验，对音频信号幅值偏移和频率偏移进行预测。预测渐变性故障，提前发现，及时处理，防患于未然。
　　最后，调试红外热轴音频通道监视诊断系统，测试结果满足设计要求，达到预期效果。分别对监测终端、分析诊断设备和监视诊断平台进行了性能测试。此外，设计故障排除方案，开发智能电源，并说明工作流程，排除了由调制解调器死机引发的故障。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 课题研究现状

1．2．2 技术研究现状

1．3 论文主要内容及章节安排

第二章 红外热轴音频通道监视诊断系统总体方案设计

2．1 系统总体框架

2．1．1 系统方案分析

2．1．2 系统功能结构

2．1．3 系统工作原理

2．2 监测终端方案设计

2．3 分析诊断设备方案设计

2．4 监视诊断平台方案设计

2．5 本章小结

第三章 红外热轴音频通道频率测量子系统设计与开发

3．1 频率测量子系统设计

3．2 频率测量子系统硬件开发

3．3 频率测量子系统软件开发

3．3．1 等精度测量原理

3．3．2 畸变数据判别方法

3．3．3 频率测量流程

3．4 测试结果

3．5 本章小结

第四章 红外热轴音频通道故障诊断模块设计与开发

4．1 音频监听子系统设计

4．2 音频监听子系统硬件开发

4．3 音频监听子系统软件开发

4．3．1 幅值测量方法

4．3．2 数据长度获取方法

4．4 故障诊断模块设计

4．5 本章小结

第五章 红外热轴音频通道故障预测模块设计与开发

5．1 故障预测模块设计

5．2 故障预测软件开发

5．2．1 灰色系统理论

5．2．2 状态预测方法

5．2．3 模型检验方法

5．3 仿真分析

5．4 本章小结

第六章 红外热轴音频通道监视诊断系统调试

6．1 系统测试

6．1．1 监测终端功能测试

6．1．2 分析诊断设备功能测试

6．1．3 监视诊断平台功能测试

6．2 典型故障及排除方法

6．2．1 智能电源设计

6．2．2 故障排除流程

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 课题展望

致谢

参考文献

作者在学期间的研究成果