專利名稱：用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及列車部件的檢測，更具體地說，涉及一種用于列車部件的溫度測
量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鐵路車輛在快速運行時，由于軸承故障、軸承異常高溫會導(dǎo)致車輛熱軸、甚至發(fā)生熱切軸事故。紅外線軸溫探測系統(tǒng)是發(fā)現(xiàn)鐵路車輛熱軸，防止熱切軸事故，保證鐵路運輸安全的重要設(shè)備。但目前我國紅外線軸溫探測系統(tǒng)常因天氣、設(shè)備自身缺陷等原因出現(xiàn)故障， 導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性差，熱軸誤報率高、熱軸兌現(xiàn)率低，運行和維護(hù)成本偏高。射頻識別(RFID)是一種非接觸的自動識別技術(shù)，其原理是利用無線電波來傳送識別信息，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域。近年來隨著RFID技術(shù)的迅猛發(fā)展，通過射頻識別技術(shù)將無線傳輸和溫度傳感技術(shù)相結(jié)合的方式來實現(xiàn)無線測溫已經(jīng)實現(xiàn)。但是現(xiàn)有的帶溫度傳感器的RFID電子標(biāo)簽大多是有源或半有源的，是將溫度傳感器與電子標(biāo)簽芯片分開設(shè)置的，它們之間還需要一個MCU處理器芯片進(jìn)行接口和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，還需要附帶電池為其供電才能工作，因此系統(tǒng)的電路比較復(fù)雜，導(dǎo)致成本較高。另外，由于普通的電池不能承受鐵路車輛軸承的高溫，而耐高溫的電池則價格非常昂貴；并且由于用于鐵路車輛軸承溫度檢測的電子標(biāo)簽的工作環(huán)境非常惡劣，如果在該電子標(biāo)簽上附加一個電池，系統(tǒng)的可靠性很差，因此現(xiàn)有的帶溫度傳感器的RFID電子標(biāo)簽技術(shù)尚不能滿足鐵路車輛軸承溫度檢測的需求。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述可靠性差的缺陷，提供一種可靠性高的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種用于列車部件的溫度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括安裝在列車車軸上的用于列車部件的溫度檢測裝置、安裝在鐵軌旁接收所述用于列車部件的溫度檢測裝置發(fā)出數(shù)據(jù)的RFID閱讀器以及通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述RFID閱讀器進(jìn)行通信的服務(wù)器；其中，所述溫度檢測裝置與RFID閱讀器以無線非接觸的電磁耦合方式進(jìn)行通信，所述通信網(wǎng)絡(luò)包括無線通信網(wǎng)絡(luò)和/或有線通信網(wǎng)絡(luò)；所述溫度檢測裝置包括集成有溫度傳感器的無源RFID電子標(biāo)簽芯片及與所述電子標(biāo)簽芯片連接的電子標(biāo)簽天線，所述無源RFID電子標(biāo)簽芯片包括溫度傳感器、ESD保護(hù)電路、整流電路、把所述電子標(biāo)簽天線從周圍電磁場中獲得的電能量轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出電壓為所述RFID標(biāo)簽芯片供電的電源模塊、用于發(fā)射、接收及存儲數(shù)據(jù)的調(diào)制電路、解調(diào)電路、存儲器、控制電路、上電復(fù)位電路、振蕩器電路；所述 ESD保護(hù)電路的兩輸入端分別與電子標(biāo)簽天線的兩個電極相連；所述整流電路的兩輸入端分別與所述電子標(biāo)簽天線的兩個電極相連；所述整流電路的輸出端與電源模塊的輸入端相連；所述電源模塊的輸出端分別連接到所述解調(diào)電路、上電復(fù)位電路、振蕩器電路、存儲器電路、控制電路、調(diào)制電路以及所述溫度傳感器電路的電源輸入端；所述解調(diào)電路的信號輸入端與所述電子標(biāo)簽天線的第一個電極相連；所述解調(diào)電路的信號輸出端連接到所述控制電路；所述上電復(fù)位電路信號輸出端連接到所述控制電路；所述振蕩器電路信號輸出端連接到所述控制電路，所述存儲器電路通過總線與控制電路相連；所述調(diào)制器的信號輸入端與控制電路連接，所述調(diào)制器的信號輸出端與所述電子標(biāo)簽天線的第二電極連接；所述無源RFID電子標(biāo)簽芯片的存儲器中存儲有軸承的ID號、軸承的安裝位置信息、軸承型號、生產(chǎn)廠商、生產(chǎn)時間以及使用及檢修記錄的信息數(shù)據(jù)；所述RFID閱讀器還包含用于檢測環(huán)境溫度的第二溫度傳感器。在本實用新型所述的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)中，在所述溫度檢測裝置中， 所述電源模塊包括第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸出端為所述電源模塊第一穩(wěn)壓單元輸出端，第一輸出端為所述的無源RFID電子標(biāo)簽芯片內(nèi)除溫度傳感器以處的其它電路模塊供電；所述第二輸出端為所述電源模塊第二穩(wěn)壓單元輸出端，所述第二輸出端為所述溫度傳感器提供更加穩(wěn)定的電源，為所述溫度傳感器單獨供電。在本實用新型所述的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)中，在所述溫度檢測裝置中， 所述第二穩(wěn)壓單元的輸入和輸出端上可以分別連接有第一退耦裝置和第二退耦裝置。在本實用新型所述的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)中，所述溫度傳感器包括取得溫度信息的溫度檢測電路模塊和把檢測的溫度信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制格式溫度數(shù)據(jù)的AD轉(zhuǎn)換器模塊。在本實用新型所述的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)中，在所述溫度檢測裝置中， 所述第二穩(wěn)壓單元輸入端上還設(shè)置有受所述RFID芯片內(nèi)的控制電路控制、在不采集溫度數(shù)據(jù)時斷開的受控開關(guān)。在本實用新型所述的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)中，所述RFID閱讀器包括天線、無線收發(fā)模塊、基帶信號處理模塊、檢測述RFID閱讀器所處的環(huán)境溫度并將其作為列車經(jīng)過述RFID閱讀器時所處的環(huán)境溫度的第二溫度傳感器、與服務(wù)器進(jìn)行通信的第一通信接口 ；所述天線、無線收發(fā)模塊、基帶信號處理模塊、第一通信接口依次順序連接，所述第二溫度傳感器與基帶信號處理模塊相連。在本實用新型所述的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)中，所述服務(wù)器包括與所述 RFID閱讀器進(jìn)行通信的第二通信接口、將所接收的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理模塊。其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊具體包括確定溫度閾值的基準(zhǔn)模塊、判斷所述目標(biāo)檢測物的溫度是否超出所述溫度閾值的判斷模塊及當(dāng)判斷結(jié)果為是時發(fā)出報警信息的報警模塊；第二通信接口控制服務(wù)器與RFID閱讀器之間的數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)傳輸給所述電子標(biāo)簽讀寫器或接收從電子標(biāo)簽讀寫器發(fā)來的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還原出各種類型的數(shù)據(jù)，根據(jù)接收的與目標(biāo)檢測物相關(guān)的軸承的ID號、軸承的安裝位置信息及與軸承相關(guān)的軸承型號、生產(chǎn)廠商、生產(chǎn)時間、使用及檢修記錄及環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，確定溫度報警閾值，并對超出溫度報警閾值的異常溫度給出報警信息。在本實用新型所述的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)中，環(huán)境溫度還可以由所述的溫度檢測裝置獲得，把所述的溫度檢測裝置安裝在列車上遠(yuǎn)離軸承發(fā)熱并且RFID閱讀器能讀取該溫度檢測裝置的部位，該部位無其它熱源，該部位的溫度能代表列車所處的環(huán)境溫度。列車行駛時，安裝在該部位溫度檢測裝置經(jīng)過RFID閱讀器的電磁場區(qū)時，該溫度檢
5測裝置能快速檢測環(huán)境的溫度并把環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娴腞FID閱讀器，并由RFID閱讀器把獲得的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器。實施本實用新型的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)，具有以下有益效果由于將溫度傳感器集成在RFID芯片上，并且由集成在一起的RFID的電源為芯片自身供電，取消了外接的供電電池，從而使得其成本較低、溫度檢測及數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^高，能適應(yīng)極其惡劣的工作環(huán)境。另外，本實用新型的溫度檢測系統(tǒng)可根據(jù)不同型號的軸承及環(huán)境溫度給出準(zhǔn)確的動態(tài)溫度報警閾值，并且能比較準(zhǔn)確地測量出軸承的溫度，因此能準(zhǔn)確地對溫度異常的軸承提出報警，從而減小了熱軸誤報率，提高了系統(tǒng)的可靠性，增強(qiáng)了車輛運行的安全保障，同時減少車輛因故障檢修而需要停止運行的時間和降低了車輛檢修的成本，從而更能貼近用戶需求。

圖1是本實用新型用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)實施例中溫度測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是所述實施例中用于列車部件的溫度檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是所述實施例中溫度測量系統(tǒng)中RFID閱讀器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是所述實施例溫度測量系統(tǒng)中服務(wù)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施例作進(jìn)一步說明。如圖1所示，在本實用新型用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)實施例中，該系統(tǒng)包括用于列車部件的溫度檢測裝置10、RFID閱讀器20、通信網(wǎng)絡(luò)30、服務(wù)器40。其中，用于列車部件的溫度檢測裝置10包括集成有溫度傳感器的RFID標(biāo)簽芯片11和電子標(biāo)簽天線12， 其中，RFID標(biāo)簽芯片11與電子標(biāo)簽天線12電連接。溫度檢測裝置10與RFID閱讀器20以無線非接觸的電磁耦合方式進(jìn)行通信；服務(wù)器40通過通信網(wǎng)絡(luò)30與所述RFID閱讀器20 進(jìn)行通信，具體地，通信網(wǎng)絡(luò)30包括無線通信網(wǎng)絡(luò)和/或有線通信網(wǎng)絡(luò)。在本實施例中，上述集成了溫度傳感器的RFID標(biāo)簽芯片11的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，RFID標(biāo)簽芯片11上設(shè)置有ESD保護(hù)電路110、整流電路111、電源模塊112、解調(diào)電路 113、上電復(fù)位電路114、振蕩器115、存儲器116、溫度傳感器117、控制電路118、調(diào)制器 119。進(jìn)一步地，溫度傳感器117具體包括依次連接的溫度檢測電路1171和AD轉(zhuǎn)換器 1172，AD轉(zhuǎn)換器1172的輸出連接到上述控制電路118，可選擇地，溫度數(shù)據(jù)可通過控制電路 118存儲在上述存儲器116的指定位置。ESD保護(hù)電路110的兩輸入端分別與電子標(biāo)簽天線12的兩個電極相連；整流電路111的兩輸入端分別與電子標(biāo)簽天線12的兩個電極相連， 整流電路111的輸出端與電源模塊112的輸入端相連；電源模塊112的一個輸出端分別連接到解調(diào)電路113、上電復(fù)位電路114、振蕩器電路115、存儲器電路116、控制電路118、調(diào)制電路119的電源輸入端；解調(diào)電路113的信號輸入端與電子標(biāo)簽天線12的第一個電極相連，解調(diào)電路113的信號輸出端連接到控制器118 ；上電復(fù)位電路114信號輸出端連接到控制器118 ；振蕩器電路115信號輸出端連接到控制器118 ；存儲器電路116通過總線120與控制器118相連；調(diào)制器119的信號輸入端與控制電路118連接，調(diào)制器119的信號輸出
6端與電子標(biāo)簽天線12的第二電極連接。在本實施例中，上述電源模塊112進(jìn)一步包括第一電壓調(diào)節(jié)單元1121、受控開關(guān)1122以及第二穩(wěn)壓單元1123，其中，第一電壓調(diào)節(jié)單元1121 的一個輸出端作為電源模塊112的一個輸出端與上述解調(diào)電路113、上電復(fù)位電路114等 RFID標(biāo)簽的傳統(tǒng)功能模塊連接，而其另一個輸出端通過受控開關(guān)1122、第二穩(wěn)壓單元1123 形成單獨的一個輸出端，為上述溫度傳感器117提供更加穩(wěn)定的電源，其中，上述受控開關(guān) 1122的兩個開關(guān)端子分別連接在上述第一電壓調(diào)節(jié)單元1121的另一個輸出端和上述第二穩(wěn)壓單元1123的輸入端，其控制端連接在上述控制電路118的一個I/O端口上，該受控開關(guān)1122在采集溫度數(shù)據(jù)時導(dǎo)通，而在不采集溫度數(shù)據(jù)時斷開，以節(jié)省電源的消耗?？蛇x擇地，在本實施例中，上述第二穩(wěn)壓單元1123的輸入端和輸出端可以分別連接有第一退耦裝置和第二退耦裝置(圖中未示出)，該退耦裝置一方面使得上述RFID標(biāo)簽芯片11的數(shù)據(jù)傳輸功能不會受到溫度傳感器117的工作的影響，同時，也存儲一定的能量，進(jìn)一步減輕RFID 標(biāo)簽芯片11在數(shù)據(jù)傳輸時對溫度傳感器117性能的影響。這種設(shè)置(包括受控開關(guān)1122 和第二穩(wěn)壓單元1123)的目的就是盡量在有限的能源的條件下合理地使用能源，進(jìn)而完成溫度檢測和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。在本實施例中，上述的用于列車部件的溫度檢測裝置其采用無源工作方式，標(biāo)簽的天線12通過電磁耦合從周圍的電磁場中獲取能量，經(jīng)過標(biāo)簽芯片的整流電路111和電源模塊112整流和穩(wěn)壓后，產(chǎn)生穩(wěn)定的電源為標(biāo)簽芯片自身的電路供電。所以在本實施例中， 某種意義上，RFID標(biāo)簽集成電路(或芯片)與上述用于列車部件的溫度檢測裝置是相同的 (其差別僅僅在于是否包括標(biāo)簽的天線部分及其安裝部分)。在本實施例中，ESD保護(hù)電路110的功能是保護(hù)芯片，防止靜電放電進(jìn)入裝置并干擾或損壞該裝置中的芯片；整流電路111將用于列車部件的溫度檢測裝置10從電磁場 (RFIDl閱讀器發(fā)送的)中獲得的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并存儲該直流電能；由于用于列車部件的溫度檢測裝置10獲得的電能隨上述電子標(biāo)簽和RFID閱讀器之間的距離而變化，整流電路111輸出的直流電壓有很大的變化范圍，因此電源模塊112需要第一電壓調(diào)節(jié)單元 1121將電壓限制在一定范圍內(nèi)，輸出穩(wěn)定的供用于列車部件的溫度檢測裝置10工作的電壓，該電壓作為電源電壓(VDD)為整個裝置中除溫度傳感器117之外的其它電路模塊供電； 溫度傳感器117的供電則由上述第一電壓調(diào)節(jié)單元1121的另一路輸出通過受控開關(guān)1122、 第二電壓調(diào)節(jié)單元1123單獨供電，提供電壓更加穩(wěn)定的電源；解調(diào)電路113對RFID閱讀器 20發(fā)射來的信息進(jìn)行解調(diào)，得到二進(jìn)制格式的命令和數(shù)據(jù)；上電復(fù)位電路114檢測裝置的電源電壓(VDD)，當(dāng)電源電壓(VDD)達(dá)到上電復(fù)位電路114設(shè)定的電壓值后，電路產(chǎn)生一個復(fù)位使能信號，使控制電路118復(fù)位，從而使該裝置處于穩(wěn)定的初始工作狀態(tài)，并激活該裝置的其它電路模塊；振蕩器115產(chǎn)生RFID標(biāo)簽芯片11系統(tǒng)的時鐘信號(CLK);存儲器116存儲各種與目標(biāo)檢測物相關(guān)的數(shù)據(jù)，其中，由溫度傳感器117產(chǎn)生的溫度數(shù)據(jù)是存儲在指定位置的；溫度傳感器117快速檢測該裝置(或者說該裝置所安裝的列車部件)的溫度，將溫度信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制格式的溫度數(shù)據(jù)；控制電路118是該RFID標(biāo)簽芯片11的邏輯控制中心，由它完成裝置的各種邏輯控制和數(shù)字信號處理工作，該控制電路118將經(jīng)過解調(diào)電路 113解調(diào)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼和解密處理，識別所接收的指令和數(shù)據(jù)，根據(jù)指令完成特定的操作，儲如將接收的數(shù)據(jù)存入存儲器116或從存儲器116中讀取數(shù)據(jù)，控制溫度傳感器117的工作時序及上述受控開關(guān)1122是否接通，產(chǎn)生用于列車部件的溫度檢測裝置10需要返回的數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行加密和編碼，以及進(jìn)行多標(biāo)簽識別的防碰撞控制等；調(diào)制電路119采用逆向散射調(diào)制來實現(xiàn)把需要返回的數(shù)據(jù)由電子標(biāo)簽天線12返回到RFID閱讀器20。所述用于列車部件的溫度檢測裝置10返回的信息攜帶與目標(biāo)檢測物相關(guān)的信息，該相關(guān)的信息包括溫度信息。具體地，電子標(biāo)簽讀寫器20的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，所述RFID閱讀器20包括天線201、無線收發(fā)模塊202、基帶信號處理模塊203、與服務(wù)器進(jìn)行通信的第一通信接口 204、 溫度傳感器205。天線201、無線收發(fā)模塊202、基帶信號處理模塊203、第一通信接口 204 依次順序連接，溫度傳感器205與基帶信號處理模塊203相連。天線201發(fā)射及接收無線電磁波；無線收發(fā)模塊202將RFID閱讀器20的基帶的指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制變成調(diào)制信號后經(jīng)由天線201以電磁波的形式發(fā)射出去，或?qū)⑻炀€201接收的信號進(jìn)行解調(diào)后變成低頻的基帶信號；基帶信號處理模塊203對發(fā)射或接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、解碼、加密、解密、射頻通信空中接口協(xié)議處理、邏輯控制等數(shù)據(jù)處理；第一通信接口 204控制RFID閱讀器20與服務(wù)器40之間的數(shù)據(jù)通信，把從所述溫度檢測裝置接收的數(shù)據(jù)和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)上傳給服務(wù)器40或接收從服務(wù)器40發(fā)送的指令和數(shù)據(jù)；溫度傳感器205檢測電子標(biāo)簽讀寫器20的環(huán)境溫度，并把產(chǎn)生的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳輸給基帶信號處理模塊203。在接收數(shù)據(jù)時，天線201 接收由電子標(biāo)簽返回的信息，經(jīng)過無線收發(fā)模塊202解調(diào)后得到基帶信號，經(jīng)過基帶信號處理模塊203解碼和解密后，第一通信接口 204將解碼和解密后的數(shù)據(jù)和由電子標(biāo)簽讀寫器20的溫度傳感器產(chǎn)生的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器40 ；在發(fā)射數(shù)據(jù)信號時，第一通信接口 204將從服務(wù)器40接收的數(shù)據(jù)傳給基帶信號處理模塊203，經(jīng)過加密、編碼后，無線收發(fā)器模塊202對其進(jìn)行調(diào)制，然后天線201將所調(diào)制的數(shù)據(jù)以電磁波的形式發(fā)射出去。具體地，服務(wù)器40的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，所述服務(wù)器40包括與RFID閱讀器20 進(jìn)行通信的第二通信接口 401、將所接收的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理模塊402。其中， 所述數(shù)據(jù)處理模塊402具體包括確定溫度閾值的基準(zhǔn)模塊4021、判斷所述目標(biāo)檢測物的溫度是否超出所述溫度閾值的判斷模塊4022及當(dāng)判斷結(jié)果為是時發(fā)出報警信息的報警模塊 4023。第二通信接口 401控制服務(wù)器40與RFID閱讀器20之間的數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)傳輸給電子標(biāo)簽讀寫器20或接收從電子標(biāo)簽讀寫器20發(fā)來的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊402對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還原出各種類型的數(shù)據(jù)，根據(jù)接收的與目標(biāo)檢測物相關(guān)的信息及環(huán)境溫度，確定溫度報警閾值，并對超出溫度報警閾值的異常溫度給出報警信息。為了更好地理解本實用新型的方案，下面具體描述本實施例的工作原理本實用新型中，所述目標(biāo)檢測物可以是任意檢測物品，用于列車部件的溫度檢測裝置10緊密安裝在目標(biāo)檢測物上需進(jìn)行溫度檢測的部位，或者會因為高溫而可靠性降低的部位，采用無源工作方式；RFID閱讀器20設(shè)置在方便讀取該用于列車部件的溫度檢測裝置的位置，與該用于列車部件的溫度檢測裝置進(jìn)行非接觸式傳輸數(shù)據(jù)。而服務(wù)器40通過通信網(wǎng)絡(luò)30與所述RFID閱讀器20進(jìn)行通信，其中，所述通信網(wǎng)絡(luò)可以是無線的，也可以是有線的，此處對此不作限制。作為優(yōu)選實施例，在本實施例中，所述目標(biāo)檢測物為鐵路車輛的軸承，用于列車部件的溫度檢測裝置10緊密安裝在軸承座或車軸上最接近軸承發(fā)熱的部位；由于緊密安裝在軸承發(fā)熱部分，因此該溫度傳感器測得的溫度可以近似看成是該軸承發(fā)熱部位的溫度。RFID閱讀器20設(shè)置在靠近鐵軌的地面上，與該用于列車部件的溫度檢測裝置10進(jìn)行非接觸式傳輸數(shù)據(jù)及信息。當(dāng)列車經(jīng)過設(shè)置有RFID閱讀器20的鐵軌時，該電子標(biāo)簽讀寫器20的發(fā)射模塊會發(fā)出電磁波，該電磁波的頻率為840ΜΗζ 960ΜΗζ。用于列車部件的溫度檢測裝置10從電子標(biāo)簽讀寫器20發(fā)射的電磁場中獲取電能為自身供電。具體地，通過電磁場空間耦合，利用電子標(biāo)簽的天線12獲得電能，再經(jīng)過整流電路111和電源模塊112將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍€(wěn)定的直流電壓(VDD)，為RFID標(biāo)簽芯片11自身供電。在RFID標(biāo)簽芯片11獲得電能后， 標(biāo)簽內(nèi)的系統(tǒng)電路開始工作，首先由上電復(fù)位電路114檢查電源電壓(VDD)是否滿足芯片工作所需的電壓，如果滿足，則發(fā)出上電復(fù)位控制信號使系統(tǒng)復(fù)位，并激活芯片內(nèi)部的其它電路，否則就處于等待狀態(tài)；當(dāng)標(biāo)簽被激活后，振蕩器115產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘信號(CLK)，溫度傳感器117的溫度檢測電路1171快速檢測其工作環(huán)境的溫度，產(chǎn)生代表溫度高低信息的溫度信號，AD轉(zhuǎn)換器1172將獲得的溫度信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制格式的溫度數(shù)據(jù)，并把溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂齐娐?18?？蛇x擇地，控制電路118將該溫度數(shù)據(jù)存儲到存儲器116的指定位置?？刂齐娐?18從存儲器116中讀取與所述軸承相關(guān)的信息，其中，所述相關(guān)的信息包括所述軸承的ID號、軸承的安裝位置信息及與軸承相關(guān)的軸承型號、生產(chǎn)廠商、生產(chǎn)時間、使用及檢修記錄等數(shù)據(jù)信息，可選擇地，從存儲器讀取的相關(guān)信息包括軸承(即電子標(biāo)簽芯片)的溫度數(shù)據(jù)；具體地，所述安裝位置信息包括安裝位置識別碼，還可包括安裝位置的三維信息， 優(yōu)選地，所述識別碼可以是所述安裝位置的ID。然后控制電路118把從存儲器讀取的所述相關(guān)信息和溫度數(shù)據(jù)組合成一幀數(shù)據(jù)，在該數(shù)據(jù)幀中，上述的溫度數(shù)據(jù)和相關(guān)信息數(shù)據(jù)被安放在該數(shù)據(jù)幀的指定位置，按一定的順序排列，便于后續(xù)數(shù)據(jù)取出處理?？刂齐娐?18對幀數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密、編碼，然后經(jīng)由調(diào)制器119進(jìn)行調(diào)制，并通過電子標(biāo)簽天線12以無線方式把數(shù)據(jù)返回到RFID閱讀器20。該調(diào)制方式有多種，本實施例中，作為優(yōu)選，采用逆向散射調(diào)制方式來實現(xiàn)。由于鐵路車輛軸承的所能承受的最高溫度與軸承的生產(chǎn)制造材料有關(guān)，還與軸承的工作環(huán)境有關(guān)。在我國南方和北方，春夏秋冬四季的氣溫相差很大，因此在不同的季節(jié)和地方，由于環(huán)境溫度不同，鐵路車輛的軸承溫度的報警閾值有很大的變化，不能以一個相對固定的數(shù)值作為溫度報警閾值，也不能把固定的溫度報警閾值寫入所述溫度檢測裝置10 的存儲器116中。軸承的溫度報警閾值需要與軸承的型號、生產(chǎn)廠商、列車所處的環(huán)境溫度相關(guān)聯(lián)，動態(tài)地確定軸承的溫度報警閾值，才能使系統(tǒng)更準(zhǔn)確地判斷車輛的軸承是否發(fā)生了異常狀態(tài)，提高異常報警的準(zhǔn)確率。在本實施例中，RFID閱讀器20的溫度傳感器205檢測電子標(biāo)簽讀寫器20的環(huán)境溫度，并把產(chǎn)生的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳輸給基帶信號處理模塊203， 該環(huán)境溫度可以認(rèn)為是列車當(dāng)時所處的環(huán)境溫度。RFID閱讀器20的天線201接收由用于列車部件的溫度檢測裝置10返回的信息后，經(jīng)過無線收發(fā)模塊202解調(diào)得到基帶信號，接著經(jīng)過基帶信號處理模塊203進(jìn)行解碼和解密，第一通信接口 204將解密后的數(shù)據(jù)和由電子標(biāo)簽讀寫器20的溫度傳感器產(chǎn)生的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)通過與服務(wù)器40相連的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器40?？蛇x擇地，環(huán)境溫度還可以由所述的溫度檢測裝置檢測。把所述的溫度檢測裝置安裝在列車上遠(yuǎn)離軸承發(fā)熱并且RFID閱讀器20能讀取該溫度檢測裝置的部位，該部位無其它熱源，該部位的溫度能代表列車所處的環(huán)境溫度。列車行駛時，安裝在該部位溫度檢測裝置經(jīng)過RFID閱讀器20的電磁場區(qū)時，該溫度檢測裝置能快速檢測環(huán)境的溫度并把環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娴腞FID閱讀器20，并由RFID閱讀器20把獲得的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器40。由于用于檢測環(huán)境溫度的溫度檢測裝置和用于檢測軸承溫度的溫度檢測裝置的軸承安裝位置識別碼數(shù)據(jù)不同，因此服務(wù)器可以很容易地區(qū)分出軸承的溫度數(shù)據(jù)和環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)。在服務(wù)器40系統(tǒng)中，第二通信接口接收所述RFID閱讀器20發(fā)送的信息后，在數(shù)據(jù)處理模塊中將所接收的信息進(jìn)行還原處理，還原出軸承安裝位置識別碼數(shù)據(jù)、軸承型號及生產(chǎn)廠商相關(guān)的數(shù)據(jù)以及軸承溫度、環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)；基準(zhǔn)模塊4021根據(jù)軸承型號、生產(chǎn)廠商、軸承安裝位置、環(huán)境溫度等信息確定軸承的動態(tài)溫度報警閾值，判斷模塊4022對軸承溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷軸承的溫度是否超過溫度報警閾值。如果軸承的溫度超出溫度報警閾值，報警模塊4023就發(fā)出報警信息，更進(jìn)一步地，該報警信息包括報警信號及軸承的安裝位置信息，其中該安裝位置信息攜帶安裝位置的識別碼。例如當(dāng)軸承的溫度超出溫度報警閾值時，報警模塊4023會發(fā)出報警信息包括報警信號、軸承安裝位置的識別碼等，因此車輛維護(hù)和檢修人員可以根據(jù)該報警信息，找出溫度異常的軸承，及時采取保護(hù)措施，保證了行車的安全。在本實施例中，對取得的溫度數(shù)據(jù)的處理是在服務(wù)器40中進(jìn)行的。本實施例中，由于將溫度傳感器設(shè)置在電子標(biāo)簽芯片上，簡化了電路結(jié)構(gòu)，減小了體積，可在一定程度上降低了成本。同時，采用相對獨立的電源供電為溫度傳感器117供電使得其可靠性加大且不會對RFID標(biāo)簽芯片11中的其他功能產(chǎn)生影響。此外，由于采用用于列車部件的溫度檢測裝置，不用附帶電源，因此進(jìn)一步簡化電路結(jié)構(gòu)，降低成本；而通過電磁感應(yīng)來獲得電源，可在一定程度上節(jié)省了能源，增強(qiáng)了環(huán)保性能，也在一定程度上增強(qiáng)了電子標(biāo)簽使用的安全性，進(jìn)一步增強(qiáng)了電子標(biāo)簽使用的可靠性及延長了電子標(biāo)簽的使用壽命。本實施例中的電子標(biāo)簽也可在鐵路車輛軸承的高溫以及極冷氣候環(huán)境的低溫、強(qiáng)振動、強(qiáng)干擾等惡劣的環(huán)境中工作；電子標(biāo)簽內(nèi)的溫度傳感器有很寬的溫度測量范圍，能快速、準(zhǔn)確地測量其工作環(huán)境的溫度；另外電子標(biāo)簽?zāi)芸焖?、可靠地把測量溫度及與軸承相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到地面的電子標(biāo)簽讀寫器，能適應(yīng)鐵路車輛快速行駛時的快速測溫和數(shù)據(jù)傳輸要求。由于系統(tǒng)得到的溫度數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，并且能因時因地制宜、靈活、合理地確定每一軸承的溫度報警閾值，因此系統(tǒng)給出的軸承溫度報警信息比較準(zhǔn)確，車輛維護(hù)和檢修人員能輕松地判斷出軸承是否發(fā)生異常高溫，是否有故障需要立即檢修，并且車輛檢修人員根據(jù)軸承的安裝位置識別碼能很容易很準(zhǔn)確地找到有故障的軸承。本實施例中的溫度檢測裝置可根據(jù)不同型號的軸承及環(huán)境溫度給出準(zhǔn)確的動態(tài)溫度報警閾值，并且能比較準(zhǔn)確地測量出軸承的溫度，因此能準(zhǔn)確地對溫度異常的軸承提出報警，從而減小了熱軸誤報率，提高了系統(tǒng)的可靠性，增強(qiáng)了車輛運行的安全保障，同時減少車輛因故障檢修而需要停止運行的時間和降低了車輛檢修的成本，從而更能貼近用戶需求。以上所述實施例僅表達(dá)了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)， 但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。因此，本實用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括安裝在列車車軸上的用于列車部件的溫度檢測裝置、安裝在鐵軌旁接收所述用于列車部件的溫度檢測裝置發(fā)出數(shù)據(jù)的RFID閱讀器以及通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述RFID閱讀器進(jìn)行通信的服務(wù)器；其中，所述溫度檢測裝置與RFID閱讀器以無線非接觸的電磁耦合方式進(jìn)行通信，所述通信網(wǎng)絡(luò)包括無線通信網(wǎng)絡(luò)和/或有線通信網(wǎng)絡(luò)；所述溫度檢測裝置包括集成有溫度傳感器的無源RFID 電子標(biāo)簽芯片及與所述電子標(biāo)簽芯片連接的電子標(biāo)簽天線，所述無源RFID電子標(biāo)簽芯片包括溫度傳感器、ESD保護(hù)電路、整流電路、把所述電子標(biāo)簽天線從周圍電磁場中獲得的電能量轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出電壓為所述RFID標(biāo)簽芯片供電的電源模塊、用于發(fā)射、接收及存儲數(shù)據(jù)的調(diào)制電路、解調(diào)電路、存儲器、控制電路、上電復(fù)位電路、振蕩器電路；所述ESD保護(hù)電路的兩輸入端分別與電子標(biāo)簽天線的兩個電極相連；所述整流電路的兩輸入端分別與所述電子標(biāo)簽天線的兩個電極相連；所述整流電路的輸出端與電源模塊的輸入端相連；所述電源模塊的輸出端分別連接到所述解調(diào)電路、上電復(fù)位電路、振蕩器電路、存儲器電路、控制電路、調(diào)制電路以及所述溫度傳感器電路的電源輸入端；所述解調(diào)電路的信號輸入端與所述電子標(biāo)簽天線的第一個電極相連；所述解調(diào)電路的信號輸出端連接到所述控制電路； 所述上電復(fù)位電路信號輸出端連接到所述控制電路；所述振蕩器電路信號輸出端連接到所述控制電路，所述存儲器電路通過總線與控制電路相連；所述調(diào)制器的信號輸入端與控制電路連接，所述調(diào)制器的信號輸出端與所述電子標(biāo)簽天線的第二電極連接；所述無源RFID 電子標(biāo)簽芯片的存儲器中存儲有軸承的ID號、軸承的安裝位置信息、軸承型號、生產(chǎn)廠商、 生產(chǎn)時間以及使用及檢修記錄的信息數(shù)據(jù)；所述RFID閱讀器還包含用于檢測環(huán)境溫度的第二溫度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，在所述溫度檢測裝置中，所述電源模塊包括第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸出端為所述電源模塊第一穩(wěn)壓單元輸出端，第一輸出端為所述的無源RFID電子標(biāo)簽芯片內(nèi)除溫度傳感器以處的其它電路模塊供電；所述第二輸出端為所述電源模塊第二穩(wěn)壓單元輸出端，所述第二輸出端為所述溫度傳感器提供更加穩(wěn)定的電源，為所述溫度傳感器單獨供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，在所述溫度檢測裝置中，所述第二穩(wěn)壓單元的輸入和輸出端上可以分別連接有第一退耦裝置和第二退耦裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，在所述溫度檢測裝置中，所述第二穩(wěn)壓單元輸入端上還設(shè)置有受所述RFID芯片內(nèi)的控制電路控制、在不采集溫度數(shù)據(jù)時斷開的受控開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，在所述溫度檢測裝置中，所述溫度傳感器包括取得溫度數(shù)據(jù)的溫度檢測電路模塊和將所述溫度檢測電路模塊獲得溫度信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式的溫度數(shù)據(jù)的AD轉(zhuǎn)換器模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述RFID 閱讀器包括天線、無線收發(fā)模塊、基帶信號處理模塊、檢測所述RFID閱讀器所處的環(huán)境溫度并將其作為列車經(jīng)過述RFID閱讀器時所處的環(huán)境溫度的第二溫度傳感器、與服務(wù)器進(jìn)行通信的第一通信接口 ；所述天線、無線收發(fā)模塊、基帶信號處理模塊、第一通信接口依次順序連接，所述第二溫度傳感器與基帶信號處理模塊相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器包括與所述RFID閱讀器進(jìn)行通信的第二通信接口、將所接收的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理模塊；其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊具體包括確定溫度閾值的基準(zhǔn)模塊、判斷所述目標(biāo)檢測物的溫度是否超出所述溫度閾值的判斷模塊及當(dāng)判斷結(jié)果為是時發(fā)出報警信息的報警模塊；第二通信接口控制服務(wù)器與RFID閱讀器之間的數(shù)據(jù)通信，將數(shù)據(jù)傳輸給所述電子標(biāo)簽讀寫器或接收從電子標(biāo)簽讀寫器發(fā)來的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還原出各種類型的數(shù)據(jù)，根據(jù)接收的與目標(biāo)檢測物相關(guān)的軸承的ID號、軸承的安裝位置信息及與軸承相關(guān)的軸承型號、生產(chǎn)廠商、生產(chǎn)時間、使用及檢修記錄及環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，確定溫度報警閾值，并對超出溫度報警閾值的異常溫度給出報警信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)，其特征在于，環(huán)境溫度還可以由所述的溫度檢測裝置獲得，把所述的溫度檢測裝置安裝在列車上遠(yuǎn)離軸承發(fā)熱并且RFID閱讀器能讀取該溫度檢測裝置的部位，該部位無其它熱源，該部位的溫度能代表列車所處的環(huán)境溫度；列車行駛時，安裝在該部位溫度檢測裝置經(jīng)過RFID閱讀器的電磁場區(qū)時，該溫度檢測裝置能快速檢測環(huán)境的溫度并把環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娴腞FID閱讀器， 并由RFID閱讀器把獲得的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器。 專利摘要本實用新型涉及一種用于列車部件的溫度測量系統(tǒng)，包括安裝在列車車軸上的用于列車部件的溫度檢測裝置和安裝在鐵軌旁、接收所述用于列車部件的溫度檢測裝置發(fā)出數(shù)據(jù)的RFID閱讀器以及通過通信網(wǎng)絡(luò)與所述RFID閱讀器進(jìn)行通信的服務(wù)器；其中，所述溫度檢測裝置包括集成有溫度傳感器的無源RFID電子標(biāo)簽芯片，所述電子標(biāo)簽芯片的存儲器中存儲有與目標(biāo)檢測物的信息數(shù)據(jù)；所述RFID閱讀器包含用于檢測環(huán)境溫度的溫度傳感器；所述服務(wù)器確定所述目標(biāo)檢測物的溫度報警閾值，并對溫度超出溫度報警閾值的異常溫度提出報警。實施本實用新型的用于列車部件的溫度測量裝置、集成電路及系統(tǒng)，具有以下有益效果其成本較低、系統(tǒng)可靠性較高。
文檔編號G06K19/077GK202159352SQ201120240320
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者孔令榮, 成世毅, 武岳山, 游昊杰, 熊立志, 王振華 申請人:深圳市遠(yuǎn)望谷信息技術(shù)股份有限公司