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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于小波與虛擬儀器的鐵路信號(hào)電纜故障檢測(cè)技術(shù)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡(jiǎn)介：
- 該論文為解決鐵路信號(hào)電纜故障自動(dòng)檢測(cè)與準(zhǔn)確定位，采用小波算法、利用CPLD和LabVIEW設(shè)計(jì)了智能測(cè)試系統(tǒng)，該方法自動(dòng)化程度高、檢測(cè)精度和效率也很高，而且在硬件條件不變的情況下，可通過(guò)軟件改變來(lái)增加系統(tǒng)的新功能，具有很好的靈活性。在當(dāng)前鐵路發(fā)展迅猛的形勢(shì)下，該方法具有廣闊的應(yīng)用前景。 該作品創(chuàng)新性強(qiáng)、思路清晰、方案可行、值得推薦。
- 詳細(xì)介紹：
- 鐵路信號(hào)電纜大多敷設(shè)隱蔽，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，通常對(duì)電纜的故障診斷比較困難。為實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)電纜故障的自動(dòng)定位和故障性質(zhì)的自動(dòng)判斷，在傳統(tǒng)低壓脈沖反射法測(cè)試基礎(chǔ)上，以單片機(jī)及CPLD為核心設(shè)計(jì)了硬件外圍電路，借助虛擬儀器編程語(yǔ)言LabVIEW，將小波的多辨分析及模極大理論應(yīng)用到鐵路信號(hào)電纜故障自動(dòng)測(cè)距中，最終實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)電纜故障智能測(cè)試。并且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的性能指標(biāo)及測(cè)試方法的有效性。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 撰寫目的：由于鐵路信號(hào)電纜大多敷設(shè)隱蔽，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，通常對(duì)電纜的故障診斷比較困難，因此迫切需要一種既高效而又方便靈活的鐵路信號(hào)電纜故障自動(dòng)測(cè)試手段。 基本思路：在傳統(tǒng)低壓脈沖反射法測(cè)試基礎(chǔ)上，以單片機(jī)及CPLD為核心設(shè)計(jì)硬件外圍電路，借助虛擬儀器語(yǔ)言LabVIEW，將小波變換的多辨分析及模極大理論應(yīng)用到鐵路信號(hào)電纜故障自動(dòng)測(cè)距中，實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)電纜故障自動(dòng)定位和故障性質(zhì)的自動(dòng)判斷。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- （1）將小波變換的多分辨分析和模極大值理論應(yīng)用到鐵路信號(hào)電纜故障智能測(cè)試中； （2）采用CPLD技術(shù)設(shè)計(jì)外圍硬件電路； （3）充分利用LabVIEW開發(fā)平臺(tái)的優(yōu)越性設(shè)計(jì)各軟件模塊； （4）實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)與準(zhǔn)確定位鐵路信號(hào)電纜故障。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 基于小波變換和虛擬儀器技術(shù)的鐵路信號(hào)電纜故障智能測(cè)試系統(tǒng)，精度高，自動(dòng)化程度高，易使用，并能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同需求及時(shí)更改功能及操作步驟，極大地滿足了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試需求。同時(shí)，LabVIEW具有很好的數(shù)據(jù)庫(kù)接口，有利于歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和比較，并且整個(gè)系統(tǒng)的功能擴(kuò)展更為方便，還可以擴(kuò)展其他更多的鐵路信號(hào)電纜故障定位的功能，如聲磁同步鐵路信號(hào)電纜故障定點(diǎn)法等。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 鐵路信號(hào)電纜大多敷設(shè)隱蔽，運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，通常對(duì)電纜的故障診斷比較困難。為實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)電纜故障的自動(dòng)定位和故障性質(zhì)的自動(dòng)判斷，在傳統(tǒng)低壓脈沖反射法測(cè)試基礎(chǔ)上，以單片機(jī)及CPLD為核心設(shè)計(jì)了硬件外圍電路，借助虛擬儀器編程語(yǔ)言LabVIEW，將小波的多辨分析及模極大理論應(yīng)用到鐵路信號(hào)電纜故障自動(dòng)測(cè)距中，最終實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)電纜故障智能測(cè)試。并且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的性能指標(biāo)及測(cè)試方法的有效性。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 在當(dāng)前鐵路發(fā)展迅猛的形勢(shì)下，該方法具有廣闊的應(yīng)用前景。 該作品創(chuàng)新性強(qiáng)、思路清晰、方案可行、值得推薦。
參考文獻(xiàn)
- [1] 王建立，張志利. 小波變換和自相關(guān)分析法在電力電纜故障測(cè)距中的應(yīng)用[J]. 電氣技術(shù). 2009(02): 46-49. [2] 常媛媛,張晨,范季陶,李天石. 電氣化鐵路電力電纜故障電流對(duì)信號(hào)電纜的電磁影響[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué).2010(04): 85-91. [3] 韓偉，吳杰. 基于小波變換的信號(hào)相關(guān)技術(shù)在電力電纜故障測(cè)距中的應(yīng)用[J]. 電網(wǎng)技術(shù). 2005(11): 69-72. [4] 王星海，許珉，謝志棠，等. 基于小波變換和自相關(guān)分析的電力電纜故障測(cè)距[J]. 繼電器. 2005(12): 32-35. [5] 王征. 小波分析檢測(cè)線纜故障的應(yīng)用研究[J]. 高電壓技術(shù). 2007(05): 155-157. [6] 刁彥華，陳國(guó)通. 小波變換在電纜故障精確定位中的應(yīng)用[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào). 2003(S2): 17-18. [7] 熊小伏，林金洪. 基于小波重構(gòu)的電力電纜故障測(cè)距方法[J]. 電網(wǎng)技術(shù). 2003(06): 36-38. [8] 許珉，王星海，王鈺. 基于虛擬儀器的電力電纜故障測(cè)距儀的研究[J]. 電網(wǎng)技術(shù). 2005(02): 68-72.
同類課題研究水平概述
- 傳統(tǒng)鐵路信號(hào)電纜故障檢測(cè)方法有阻抗法和行波法。由于阻抗法檢測(cè)精度易受信號(hào)電纜故障點(diǎn)過(guò)渡電阻影響，因此使得以低壓脈沖反射法（TDR）和沖閃法為主的行波法在鐵路信號(hào)電纜故障測(cè)距中廣泛應(yīng)用。 目前基于行波法的鐵路信號(hào)電纜故障檢測(cè)設(shè)備，由于線芯絕緣介質(zhì)損耗引起的行波信號(hào)衰減，中間接頭等的反射和其他干擾等因素，直接實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量較困難，一般是依靠操作人員確定發(fā)射脈沖和反射脈沖的起始點(diǎn)，因而受到操作人員主觀影響較大，測(cè)距精度不高。另外，受儀器本身?xiàng)l件所限，無(wú)法充分利用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)如小波技術(shù)等，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。還有，目前鐵路信號(hào)電纜故障檢測(cè)產(chǎn)品主要是以微處理器為核心，以大規(guī)模集成芯片為外圍電路設(shè)計(jì)，一旦成型則其檢測(cè)功能固化，很難更改，不具備可擴(kuò)充性，無(wú)法隨用戶需求及時(shí)調(diào)整功能。 因此，迫切需要一種高效而又方便靈活的現(xiàn)場(chǎng)鐵路信號(hào)電纜故障自動(dòng)測(cè)試手段?；诖?，本文以單片機(jī)與CPLD為核心設(shè)計(jì)外圍硬件電路，并在LabVIEW平臺(tái)下進(jìn)行電纜檢測(cè)系統(tǒng)各軟件模塊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了鐵路信號(hào)電纜故障信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、分析、處理、存儲(chǔ)等多種功能，并應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及小波變換等復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)距，提高了鐵路信號(hào)電纜故障智能檢測(cè)儀器的可靠性、檢測(cè)精度和效率。同時(shí)，在硬件條件不變的情況下，可通過(guò)軟件改變來(lái)增加系統(tǒng)的新功能，具有很好的靈活性與較高的性能價(jià)格比。
