一種信號(hào)設(shè)備電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

邵漢久 戴 軍

信號(hào)設(shè)備的電源一般采用斷路器供電且進(jìn)行短路、過(guò)載保護(hù)，一旦出現(xiàn)瞬間異常，斷路器易于跳閘，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常工作。在鐵路現(xiàn)場(chǎng)斷路器的合閘一般是靠人工手動(dòng)恢復(fù)的，進(jìn)行維護(hù)和搶修時(shí)往往存在一些“軟肋”，例如:

1．一些信號(hào)設(shè)備如軌道電路分布廣散，發(fā)生各類斷路器跳閘，無(wú)監(jiān)視手段，同時(shí)很難在短時(shí)間內(nèi)合閘恢復(fù);

2．無(wú)人值守車站的電子設(shè)備如計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、列控、TDCS等，一旦發(fā)生原因不明的死機(jī)或其他故障，需要重啟，但由于路程較遠(yuǎn)，搶修人員很難在短時(shí)間內(nèi)趕赴現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)處理。

3．信號(hào)輔助設(shè)備如空調(diào)、照明等，在無(wú)人值守的車站無(wú)法控制其工作。

基于以上局限，設(shè)計(jì)了一種電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)不僅監(jiān)測(cè)電源工作的狀態(tài)，還可以根據(jù)需要進(jìn)行集中遠(yuǎn)程控制，以解決以上問(wèn)題。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)組成

電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控服務(wù)器、遠(yuǎn)程控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)3部分組成，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)見圖1。

1.2 遠(yuǎn)程控制器

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

遠(yuǎn)程控制器采用ST公司的ARM處理器芯片STM32F103(集成LCD控制器、CAN控制器和以太網(wǎng)控制器)，設(shè)有3.2英寸的顯示屏，可以顯示各路被監(jiān)控設(shè)備電源的當(dāng)前狀態(tài)和報(bào)警情況;帶有簡(jiǎn)易鍵盤，可以完成簡(jiǎn)單的設(shè)置等操作。

遠(yuǎn)程控制器由五大部分組成:電源部分提供遠(yuǎn)程控制器的電源，并輸出24V電源給各執(zhí)行機(jī)構(gòu);以太網(wǎng)控制器負(fù)責(zé)與以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換，CAN收發(fā)器負(fù)責(zé)通過(guò)CAN總線與執(zhí)行機(jī)構(gòu)通信;顯示和按鍵部分負(fù)責(zé)處理人機(jī)界面操作。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 遠(yuǎn)程控制器結(jié)構(gòu)框圖

遠(yuǎn)程控制器根據(jù)設(shè)置的自檢時(shí)間，集中對(duì)所轄范圍內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行周期自檢;定時(shí)查詢信號(hào)設(shè)備電源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信息，并向監(jiān)控服務(wù)器發(fā)送;向執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自監(jiān)控服務(wù)器的命令 (接通/切斷電源等)。

1.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用內(nèi)嵌式簡(jiǎn)單控制電路與智能斷路器結(jié)合實(shí)現(xiàn)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理圖見圖3。內(nèi)嵌式簡(jiǎn)單控制電路由帶CAN控制器的低功耗MCU來(lái)完成。通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)智能斷路器的電機(jī)，使智能斷路器動(dòng)作;通過(guò)高阻隔離采集電壓，通過(guò)穿心互感器采集電流，當(dāng)收到遠(yuǎn)程控制器的命令時(shí)上傳采集的數(shù)據(jù)。智能斷路器可手動(dòng)操作完成接通/切斷電源，安裝方式多樣，有組合架安裝、導(dǎo)軌安裝、用專用的安裝盒安裝在墻上等。

圖3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理圖

1.4 系統(tǒng)組網(wǎng)

遠(yuǎn)程控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能斷路器采用CAN通信，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單控制命令和簡(jiǎn)短數(shù)據(jù)的通信。遠(yuǎn)程控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間只有簡(jiǎn)短的命令數(shù)據(jù)和電流、電壓數(shù)據(jù)的傳輸。

遠(yuǎn)程控制器采用TCP/IP協(xié)議，在本地接入車站機(jī)械室的局域網(wǎng)，通過(guò)站間的廣域網(wǎng)與監(jiān)控服務(wù)器通信，監(jiān)控服務(wù)器可設(shè)在電子車間或電務(wù)段。遠(yuǎn)程控制器采用4U機(jī)籠結(jié)構(gòu)，安裝在微機(jī)監(jiān)測(cè)的機(jī)柜或者是組合架上面。

2 系統(tǒng)使用

監(jiān)控服務(wù)器軟件采用Microsoft Visual C++6.0編程，數(shù)據(jù)庫(kù)采用了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL。監(jiān)控服務(wù)器軟件實(shí)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備控制、配置信息、控制遠(yuǎn)程控制器自檢、數(shù)據(jù)收集存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。其軟件界面見圖4。

圖4 監(jiān)控服務(wù)器軟件界面

從監(jiān)控服務(wù)器上選出某路信號(hào)設(shè)備電源，在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)欄上就可顯示與該設(shè)備電源執(zhí)行機(jī)構(gòu)通信的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài);點(diǎn)擊打開或者關(guān)閉按鈕即可接通/切斷設(shè)備電源;點(diǎn)擊自檢各按鈕可以人工巡檢此設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制電路，在檢測(cè)狀態(tài)欄的指示燈上顯示出部分控制電路是否正常。

通過(guò)修改配置信息，可定制需要監(jiān)控的信號(hào)設(shè)備電源、報(bào)警范圍、車站等信息。數(shù)據(jù)收集功能可自動(dòng)記錄信號(hào)設(shè)備電源動(dòng)作的電流、電壓等工況，必要時(shí)進(jìn)行報(bào)警，并在統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能中進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)和打印。

3 結(jié)束語(yǔ)

電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在傳統(tǒng)斷路器的基礎(chǔ)上通過(guò)增加機(jī)械手的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，既保證了原有設(shè)備的所有特性，又能安全可靠地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。經(jīng)過(guò)在2個(gè)車站、長(zhǎng)達(dá)1年多時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行和測(cè)試，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，達(dá)到了對(duì)信號(hào)設(shè)備電源進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求，有效解決了無(wú)人值守站的信號(hào)設(shè)備電源控制問(wèn)題。

［1］ 運(yùn)基信號(hào)［2010］709號(hào).鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)條件.中華人民共和國(guó)鐵道部.

［2］ STMicroelectronicsSTM32ReferenceManual［Z］.2009.

(責(zé)任編輯:張 利)