《電子技術(shù)應用》
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機器人與LoRa的普鐵接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計
2023年電子技術(shù)應用第2期
于惠鈞1，肖宇韜1，江志輝2
1.湖南工業(yè)大學 電氣與信息工程學院，湖南 株洲 412007；2.湖南工業(yè)大學 軌道交通工程學院，湖南 株洲412007
摘要： 為提升普鐵接觸網(wǎng)檢修作業(yè)時的安全性以及傳輸信息的抗干擾性，設(shè)計了一套基于人工智能機器人技術(shù)加LoRa通信技術(shù)的普鐵接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由在作業(yè)現(xiàn)場內(nèi)具有驗電、掛接地線與回流線功能的機器人作為數(shù)據(jù)采集裝置和作業(yè)現(xiàn)場外對狀態(tài)信息的傳遞、處理以及在終端實現(xiàn)可視化監(jiān)測的模式構(gòu)成。經(jīng)過監(jiān)測模擬測試，機器人數(shù)據(jù)采集抗干擾結(jié)果符合預期，同時LoRa網(wǎng)關(guān)與云服務器數(shù)據(jù)傳輸正常，PC端可實現(xiàn)監(jiān)測狀態(tài)信息可視化查看。
中圖分類號：TP242
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223255
中文引用格式： 于惠鈞，肖宇韜，江志輝. 機器人與LoRa的普鐵接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 電子技術(shù)應用，2023，49(2)：15-19.
英文引用格式： Yu Huijun，Xiao Yutao，Jiang Zhihui. Design of catenary condition monitoring system between robot and LoRa[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(2)：15-19.
Design of catenary condition monitoring system between robot and LoRa
Yu Huijun1，Xiao Yutao1，Jiang Zhihui2
1.College of Electrical and Information Engineering， Hunan University of Technology， Zhuzhou 412007， China； 2.College of Railway Transportation， Hunan University of Technology， Zhuzhou 412007， China
Abstract： To improve safety during ordinary railway catenary maintenance operations and the anti-interference of transmission information, a set of ordinary railway catenary condition monitoring system based on artificial intelligence robot technology and LoRa communication technology is designed. The system is mainly composed of a robot that can inspect electricity, hook ground wire and return line in the job site as a data acquisition device and the pattern constitution of transmitting and processing status information outside the job site and realizing visualized monitoring at the terminal. After the monitoring and simulation test, the anti-interference results of the robot data collection are in line with expectations. Meanwhile, the data transmission between the LoRa gateway and the cloud server is normal, and visualized monitoring of the status information from the PC side is realized.
Key words : catenary maintenance；artificial intelligence robot；LoRa communication

0　引言

    鐵路建設(shè)事業(yè)深受國家社會的支持、重視，《“十四五”鐵路科技創(chuàng)新規(guī)劃》中指出國家要大力推進5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)與鐵路各領(lǐng)域的深度融合，提升鐵路智能化水平[1]。目前我國擁有世界上規(guī)模最大的電氣化普速鐵路網(wǎng)，由于其采用帶回流線直接供電方式[2]，因此檢修作業(yè)時接觸網(wǎng)與回流線都需要掛接地線，使得檢修工作愈發(fā)繁重[3]，在作業(yè)中進行接地狀態(tài)監(jiān)測是對作業(yè)員人身安全的重要保障。

    目前智能機器人技術(shù)已經(jīng)開始應用在電網(wǎng)中，對變電站的變電設(shè)備進行帶電檢修，這種機器人集數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析和預警決策于一體，取代傳統(tǒng)人工檢修方式，有效提升電網(wǎng)運行質(zhì)量[4]。鐵路接觸網(wǎng)同為高壓電環(huán)境，且很多時候檢修作業(yè)會面臨對向仍有列車通行的情況即接觸網(wǎng)V型(V停)天窗作業(yè)[5]，利用智能機器人代替人工去完成該操作可以降低安全風險[6]。同時物聯(lián)網(wǎng)及通信技術(shù)的發(fā)展對于實時監(jiān)測接觸網(wǎng)接地狀態(tài)信息有很大的幫助，利用ZigBee技術(shù)的接觸網(wǎng)接地狀態(tài)監(jiān)測裝置，擬解決通信盲區(qū)問題即無移動網(wǎng)絡覆蓋時的通信[7]，但該技術(shù)是一種應用于短距離和低速率下的無線通信技術(shù)，在V型天窗作業(yè)時，現(xiàn)場會產(chǎn)生很強的感應電壓[8]，存在一定的電磁干擾，ZigBee設(shè)備在干擾下的效果會有所減弱。

    針對上述問題設(shè)計一種機器人與遠距離無線電（Long Range Radio,LoRa）的普鐵接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，利用人工智能機器人作為數(shù)據(jù)采集裝置在鐵路上代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工完成驗電與接地操作，不僅可以降低發(fā)生人身安全事故的風險，亦可實時采集驗電與接地狀態(tài)信息；利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中應用廣泛的LoRa通信技術(shù)來解決鐵路這類非完美環(huán)境對于通信的干擾問題[9]，并及時將信息傳遞至云端服務器，最后通過PC端顯示機器人采集的狀態(tài)信息，完成檢修作業(yè)時對普鐵接觸網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測。




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作者信息：


于惠鈞1，肖宇韜1，江志輝2

（1.湖南工業(yè)大學 電氣與信息工程學院，湖南 株洲 412007；2.湖南工業(yè)大學 軌道交通工程學院，湖南 株洲412007）




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