研祥MEC整机在铁路平交道口自动预警监控系统的应用

第一篇：研祥MEC整机在铁路平交道口自动预警监控系统的应用

一、系统概述

铁路道口安全是铁路运输安全的重要组成部分，道口安全系统也是铁路行车安全保障系统的重要组成部分。目前，全国铁路提出了铁路运输行业的跨越式发展思路，铁路运输的快速发展必然使列车速度的迅速提高和列车密度的显著增大，从而也对铁路安全提出了新的要求，在铁路道口方面就表现在占用频率也就会显著提高，列车均占用道的时间也相应缩短，因此，铁路路口的安全防护任务就越来越繁重，道口比然会成为制约铁路行车安全的瓶颈之一。据数据文件显示，除去明显意图地自杀和脱轨事故以外，2012年度日本共发生294起火车与汽车和行人相撞事故。其中，仅有12起事故记载了“防止类似事故再次发生对策”。而且，很多也仅是“对司机进行指导，使其提高注意力不疏忽驾驶”的简单内容。在事故“概况”一栏当中，很多铁路运营商未提及发生道口事故的理由，甚至连火车速度等信息也未填写。对此，日本国土交通省铁路局相关负责人解释说：“对于行人在火车正前方横穿等情况，经营商很难做出防止再次发生对策。

道口已成为铁路运输安全生产中的薄弱环节，也是道路运输的危险地段，直接威胁着交通参与者的人身安全，是铁路及道路安全系统中迫切需要加以研究解决的一个重要问题；针对铁路平交道口安全管理中存在的管理体制、管理手段、预警监控和防护等现状，以系统论的观点，分析道口事故频繁发生的主要原因和影响道口安全的主要因素，建立起适合道口的管理体制。在该体制下，提出道口安全及违章管理办法，同时构建以工控机为控制核心的列车接近道口数字化智能动态预警、列车通过道口智能防护、道口安全实时监控为主要特征，人、车、路为一体，预警、监控、防护、管理相结合的智能型数字化道口安全系统，将道口安全从以防护为主的观念转到以预警、监控和防护相结合的观念上来，最终实现道口安全的综合管理。

二、系统描述

平交道口（grade crossing）是指铁路和道路在同一平面上互相交叉的处所。当铁路与道路交叉时，道路交通量不大或没条件设置立体交叉时，应合理合并道路后设置平交道口（简称道口）。平交道口自动预警监控系统是一套针对公路和铁路平面交叉道口设计的，对铁路列车来车实现自动预警并实现自动化控制的监控系统。该系统可提前预知列车的时速、方向；通过控制主机自动遥控信号灯、警号，警示公路车辆、行人及时远离道口，并实现自动落杆；同时，可提醒道口值守人员按要求出勤维护交通秩序，全程录制火车通过过程的道口图像信息和值守人员操作信息。该系统的使用可确保平交道口的值守作业规范化，减轻值班人员工作强度，提高列车行车安全，减少路外安全事故的发生，已成为平交道口安全管理的必要保障系统。

三、系统特点

环境适应性强

考虑到铁路野外环境因素，系统采用工业级设备，耐高温、低温运行，经恶劣环境测试，可稳定长期运行。系统的无线接入模式，具有能耗管理功能可利用太阳能在阴雨条件下可连续工作10天，系统因超长恶劣天气致电力不足时可提前预警，转入人工值守模式。系统可采用有线接入模式，抗干扰性强，稳定性更高，可进行多股道的复杂来车信号综合判断。适合在大型作业站场使用。

系统的安全性高

自然灾害如雷电、高低温等因素都可能对前端采集设备造成冲击，影响设备安全运行。为确保系统的综合安全性，系统具有设备上线自检功能。前端设备在出现通信中断、电压过低、温度过低等可能引发系统故障因素时，系统可发出故障告警提示。道口值守人员在来车预警功能失效前可转入人工值守模式，保证安全作业。

系统的容载性强

系统采用模块化设计，根据不同道口的配置需求变化，可实现不同级别道口采用不同的配置，可实现复杂预判需求的智能管理，可实现来车预警、道闸控制、道口信号机控制、声音告警等模块的选配控制和流程配置。

标准化安全作业

系统检测到来车信号后可通过多种方式提醒值班人员并进行道口设备控制。控制面板指示灯提示预警、控制警号进行声音预警、通过音箱进行语音告警、通过控制道口信号机进行告警。系统预先按控制要求对各控制设备的人为干预点进行设定，并能够将所有告警和控制动作、按钮操作信息保存在系统中，供管理人员事后查询，提示职守人员按规范进行操作。

四、平交道口智能控制系统对工控机要求：

全密封无风扇、高性能、低功耗控制单元；

高温、低温满足户外安装使用要求；

抗震动满足车载要求；

宽电压范围输入，满足电源不稳定因数；

开放的数据接口、安全性能高；

方便的远程维护、易维护、易集成；

五、结论

推荐产品: 研祥MEC-5007(酷睿)/MEC-4032(ATOM)

铁路道口防护对提高铁路、道路的通过能力和保证行车安全具有重要的意义，采用自动预警监控系统后，虽然机动车辆不断增多，但交通事故反而会大幅度下降，这就是智能化信息管理的魅力之处。

第二篇：浅谈GPRS在城市路灯自动监控系统中的应用

浅谈GPRS在城市路灯自动监控系统中的应用

Research on The Usage of GPRS in The Automatic Monitoring System of City Road

作者：孙泉

摘要：详细介绍了公共路灯远程监控系统的结构原理、工作过程、硬件组成和软件设计，增加了一些措施增加了系统的可靠性。根据系统可以实时掌握路灯的电压高低、电流大小、是否工作、警告等状况,从而实现对公共路灯的实时远程监控。

Abstract: This report writing introduces the remote monitoring system of city road lamps to go into details, talking about the structure and principles of the system, the working process, the composition of hardware and the designation of software, and adds a number of measures to increase the reliability of the system.According to the system, we can have real-time data about the voltage and current of street lamps, the warning of them, and the situations like this, in this way, we can realize the real-time remote monitoring of the city road lamps.关键词：GSM/GPRS；MODEM；远程监控；分控点；监控中心

Keywords: GSM/GPRS, MODEM, Remote Monitoring, Individual Control Points, Monitoring Center 1.前言

城市灯光监控系统纳入监控范围内的有道路照明监控、高层建筑泛光照明监控、广场照明监控、桥梁照明监控等部分，系统的建立是一项复杂的工程，必须全面规划，从全局的观点出发,考虑到目前和将来的需求，设计统一的系统结构，同时还要为今后系统的发展和逐步完善留有充分的余地，避免因需求扩展和提高时不得不全盘推倒另起炉灶的情况出现，以保护前期的投资。建设一个复杂的灯光监控系统，不仅要满足现在的业务管理需求，还要考虑到今后的信息处理增长及其技术升级的适应性。

随着GSM/GPRS技术在中国的成熟，选取GSM/GPRS短消息作为系统的通信方式，具有一次性投入低，安装简便，使用费较低，抗干扰能力较强且具有向GPRS无线分组、2.5G宽带业务平滑过渡等诸多优点。目前，我国几乎所有城市已经开通GSM/GPRS业务，这是今后路灯监控系统所采用的主流传输资源，是路灯监控系统通信方式的必然趋势。

2.监控系统的体系结构

2.1 GSM/GPRS 与GSM/GPRS MODEM GSM/GPRS是中国移动、中国联通推出的一种服务方式，它的出现提供了一个方便、可靠的无线传输资源，能提供短数据传输业务，每次可传输一定长度的数据信息，根据我们的测试结果和实际使用经验，完全可以满足路灯监控的需求，给路灯监控行业注入了新的活力。同时，覆盖范围广泛、收费较低也是GSM/GPRS短消息服务的重要特色。GSM/GPRS MODEM正是基于GSM/GPRS网络所设计的数据传输设备，体积小、重量轻、外形美观、便于安装，也支持通话功能。具有GSM/GPRS标准的AT命令集和标准RS232接口，可方便与路灯监控器配合。

2.2监控系统

GSM/GPRS路灯监控系统是一个分布式、集散型、网络化、全开放的监控系统，包括控制中心和若干个分控点，能对独立分布的各种路灯设备进行集中监控和维护管理。系统采用了GSM/GPRS短消息传输方式，克服了分控点上有线通信线路布线困难的缺点和故障多、难于维护的弊端。根据路灯监控系统总体方案的要求，可设一个监控中心，N个分控点的情况，该系统监控中心设于城市路灯管理部门值班中心。

2.3 监控中心的组成及原理

控制中心有中心通信服务器、收/发GSM/GPRS MODEM、远程告警MODEM、WEB服务器、普通用户工作台、大屏幕模拟屏等组成。在中心安装GSM/GPRS MODEM若干台，可以避免接收与发送之间的冲突（冲突时往往发生发送不成功或收不到数据），大大提高了通信效率。通过通信网络与终端数据通信MODEM进行通信，完成遥测、遥信和遥控。实时监视各分控点工作状态和运行参数，接收故障告警信息，发生报警时通过远程告警MODEM传呼值班人员及时处理故障或者通过GSM/GPRS MODEM向维护人员的手机以短消息方式发送告警信息，实时向上一级监控中心转发紧急告警信息和报送上一级监控中心所要求的数据信息。还可根据需要，查询分控点采集的各种监测数据和告警信息，并在屏幕显示或打印输出。另外可通过数据采集控制器下达测控命令，向分控点发送短消息来设定智能路灯监控器的告警限，并用严格的权限控制确保操作的安全性。

通信服务器是整个系统的心脏，一旦出现问题，整个系统将要瘫痪，因此为了提高系统的可靠性，采用数据库服务器双机备份解决方案，系统软件同时安装在两台主机上,同时运行各自的服务工作,且相互监测对方的情况和本系统的状态，协调两台主机的工作,维护系统的可用性。它能侦测应用级系统软件、硬件发生的故障,及时进行错误隔绝、恢复，当一台主机出现故障时,另一台主机立即接管其工作，以最低成本提供用户几乎不停顿的计算机作业环境，这样就大大地提高了系统的可靠性。同时为保证在公共网络上系统能够安全运行，监控中心采用了多级操作口令，监控中心和分控点之间采用了自动动态密码保护，白天开灯时监控中心对分控点发双重命令才能执行控制命令，保证对分控点遥控操作的绝对安全性。同时，为了在无故障时监控中心维护人员也能够查看分控点信息，系统也支持巡检工作方式，即监控中心可定期查询各个分控点运行信息。

图1 监控中心

2.4分控点的组成及原理

每个分控点都由一个GSM/GPRS MODEM和一个数据采集器组成（图2），二者通过标准串口RS-232串口通讯。现场控制设备[1]，本身具有六路模拟量、2路开关量输入和4路控制量输出，但这些通道的数量有时远远不能满足被监控设备的需求。为了能够扩展更多的测量通道，可通过RS485接口扩展外部智能设备，凡是具有RS485接口且波特率为2400或9600的智能设备，原则上都可以通过定制通信协议实现与现场控制设备通信。

目前，现场控制设备自身可配备四种基本扩展智能设备：模拟量测量单元、开关量及控制量测控单元、智能调压模块、智能变送器，现场控制设备采集来的数据通过GSM/GPRS MODEM 传送给控制中心。在系统分控点上可根据预先设定的告警限判断分控点路灯设备是否发生故障，当分控点路灯设备出现故障时（例如电压过高，白天亮灯，夜晚不亮灯等故障信息），可立即向监控中心上报故障信息，故障上报时间在10秒以内（正常情况下约3秒），且分控点的数量不影响故障上报的时间。支持多点同时告警上报是GSM/GPRS短消息通信方式所特有的强大功能，它大大缩短了故障响应的时间。实时接收和执行来自监控主机的监测和控制命令，按照不同的要求进行相应的动作，存贮各设备历史数据，并对专用设备进行管理。

为了增加分控点的可靠性，采用两种方法：（1）一旦监控中心发生故障，分控点可自行记录运行数据，自行按照预先设定的定时时间来控制设备的正常运转（例如定时开关灯等）；

（2）分控点具有后备电池，掉电后可持续工作一段时间，在此期间可将相关重要信息发送给监控中心，以便监控中心进行信息分析。

图2 系统分控点

3.集中监控软件

集中监控软件是监控系统的核心软件，该软件分为三个软件模块：前置监控工作站通信模块、短消息服务模块、后台监控工作站模块。

前置监控工作站负责收集各个分控点的数据信息，并在数据库服务器上整理形成数据库文件，供后台监控工作站和管理工作站调用，数据库采用的是SQL SERVER大型数据库,稳定可靠。前置监控工作站上安装了两个软件模块，一个软件模块为前置监控工作站通信模块，另一个软件模块为短消息服务模块。

后台监控工作站则作为整个系统面向用户的窗口，肩负着把大量采集数据归整、分析，并以清晰、明了的方式向用户显示的重任。后台监控工作站软件采用WINDOWS NT workstation或WINDOWS2000作为操作系统，以32位版的VC++ 6.0作为开发语言，正是要把WINDOWS2000的友好界面和高速度融为一体，达到既能从海量数据中快速存取数据，又能使用户轻易地进行各种操作的目的。

同时，后台监控工作站上能够支持基于Web浏览器Internet Explorer的网络版操作软件，这样，只要是和监控中心联网的任何一个用户都可以方便地操作使用路灯监控系统（当然，该用户必须具有监控中心赋予的操作权限）。普通工作站仅提供给用户操作和浏览的界面，其必须具有监控中心赋予的操作权限，不具有最高级别的系统设置功能。4.结束语

基于GSM/GPRS数据传输网络实现的路灯远程监控系统，能够可靠地对公共路灯进行有效的远程监控，能避免繁重的布线工作,且具有造价低、数据传输安全可靠、安装使用方便等优点。系统的实现有以下几个关键技术:(1)采用GSM/GPRS网络通讯技术,实现数据的传输;(2)分控点采用先进的数据采集和处理技术。当然本系统还有很多发展的地方，比如与CDMA 系统的兼容性、卫星授时、未来与交通系统的融合等一系列的问题，这需要做进一步的研究开发。

参考文献：

[1] 贾贵玺，郭宝。采用无线寻呼网络的城市路灯控制系统的研究。仪器仪表学报。2002,10:103～105 [2] 华建平。城市路灯自动监控系统。安装。2000,06:31～32 [3] 张威。GSM网络优化—原理与工程。北京：人民邮电出版社,2003 [4] R.J.(Bud)Bates著，贝茨，朱洪波译。通用分组无线业务（GPRS）技术与应用。北京：人民邮电出版社,2004

作者简介：

孙泉，男，汉族，洛阳元煜自控工程有限公司，兰州化工学院工业仪表及自动化专业，现从事城市照明自动监控系统研制、开发工作。

第三篇：研祥CPCI产品在高速铁路信号控制平台中的应用

研祥CPCI产品在高速铁路信号控制平台中的应用

一.系统概述

高速铁路信号控制平台安全型计算机联锁（VPI）系统要求计算机设备具有足够高的安全性和可靠性，以确保列车管理管理系统的安全性。中国铁路通信信号总公司研究设计院基于研祥公司的双冗余CPCI总线系统开发了安全型计算机联锁（VPI）系统，成功的应用于中国铁路的各个区域。

二.系统要求

铁路车站联锁系统对车站上的信号机、道岔和轨道铁路等信号设备进行相互关联控制，为在车站行驶的列车建立一条安全的行驶线路。传统的车站联锁设备采用继电器电路实现，称为继电器联锁。计算机联锁采用计算机技术实现对铁路车站信号设备的运算和控制，是新一代车站联锁设备，广泛应用于现在的高速铁路线路上。车站联锁设备是直接关系到列车行驶安全和运输效率的重要装置。

三..系统描述

安全型计算机联锁（VPI）系统是一种“故障-安全”的、以微处理器为基础的车站联锁信号控制系统。

VPI是具有部分“固有故障-安全”电路，既采用了二取二的“组合故障-安全”技术，又采用了“反应故障-安全”技术的综合安全系统。

VPI双冗余热备系统既满足了铁道部对可靠性和可用性的高要求。VPI系统采用完全冗余架构，其主系统和备用系统分别执行同一工作，并经同步检查，确保主备系统同步工作，实现真正的热备冗余。

四.系统框图

车站计算机联锁系统的组成：由控制台子系统、检测子系统、联锁子系统、输入输出子系统和继电器接口电路五部分组成。

为了满足对高可靠性和安全性的要求，联锁机采用三个90-70三取二表决方式同步工作。联锁处理子系统（IPS）

IPS Interlocking Computer IPS是整个VPI系统的核心，它由两套“双系热冗余组合故障安全” 加“NISAL反应故障安全”专用联锁机（IPSA和IPSB）组成，根据需要可以分中央逻辑控制（CLC）和区域逻辑控制（ZLC）的分层结构。

项目产品清单

CPCI加固通讯终端高铁信号控制平台系统配置如下:

CPC-8716 整机

7U双系统 14槽 19"标准CPCI上架机型

每系统1个系统槽，6个外设槽

每系统1+1冗余CPCI电源，兼容AC/DC输

风扇可拆卸

CPC-1814CLD5NA-N双核主控板

Intel® Core™ 2 Duo Processor L7500/T7500，BGA，4M L2 cache，800Mhz FSB

板载2GB 667MHz DDR2 SDRAM

RAID 0/1/10存储模式，5个千兆网口

宽温工作范围：-40℃ ~ +80℃

CPC-16COM

16个串口支持RS232/422/485，最高速率支持115200bps

工作温度：-40℃ ~ +80℃

CPC-2CAN-6U

DB9接口，双路智能CAN口，符合DeviceNET和CANopen标准

光电隔离，隔离电压2500VDC

五、EVOC产品优势

1、国内最强大的CPCI产品研发队伍，可提供国内最完善、最齐全的CPCI加固产品解决方案。

2、研祥CPCI产品应用于军工、通讯、轨道交通、安防、电力、钢铁等多个行业

3、产品经过如性能、功能、可靠性、可维护性、抗震动性、抗冲击性、抗宽温环境变化性等各种测试，完全能保证其产品的稳定性与可靠性。