铁路运行无线监测系统的设计

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在我国铁路建设快速发展过程中,安全一直以来处于核心地位。然而传统人工巡检方法,受线路距离及现场检测条件制约,无法保证及时将现场评估结果传送至终端技术人员,造成信息反馈滞后,给列车运营安全带来压力。随着工业监测系统网络化、智能化发展趋势,工业监测系统越来越需要在分布式网络化层面加以设计考虑,以更好的解决传统分布式监测在通道扩充性、数据安全机制、并行性等方面的问题。为解决轨道监测领域远程在线多点监测问题,本文即构建一种基于C/S结构的分布式网络监测系统,数据服务中心与现场通过GPRS建立数据传输网络,具备网络管理、同步接收监测点数据及实时监测采集状态等功能。采集单元采用基于以太网接口的多通道数据采集器。软件平台采用VC++多线程技术及LabWindows/CVI集成化仪器控件实现网络管理、波形显示及信号参数提取,系统较好实现了对双轨道状态参数远程在线多点监测。首先,选择采用Altera公司低成本、高密度FPGA芯片EP1K30QC208控制8通道并行A/D转换芯片MAX1320,实现采集器多通道同步数据采集,采样率20Hz-200KHz连续可调。利用SRAM双缓存机制实现实时采样条件下无限长连续采集。FPGA逻辑控制单元与嵌入式PC模块以PC104总线接口,解析、执行、返回用户命令及数据。其次,提出了基于VC++多线程技术的网络管理机制,可同步读取各站点采集数据,避免了单线程下顺序读取站点缓存数据造成的数据溢出问题,经检测最高采样率提高≥40%。系统分配时间片给每个线程,不会因为单一采集单元故障而导致系统崩溃。最后,在VC++平台利用LabWindows/CVI实现波形显示处理。在VC中使用CVI控件能够实现从数据采集、处理到显示的无缝链接,极大缩短了测试软件开发周期。虚拟仪器面板设计了通道信号特征值(最值、峰峰值、有效值、频率等)提取、游标功能、滚动时间轴、波形拉伸放大等功能,并设计了功率谱面板,提供用户观察信号局部特征的途径。系统测试工作分别进行了单站点、多站点实例仿真。为满足铁路双轨道同步监测要求,测试平台设立2个站点,每个站点设有2个采集终端,采用Agilent20MHz函数信号发生器作为信号输入设备,对不同频率、不同波形、不同幅值信号在不同采集模式下进行了实例仿真。经检测,虚拟仪器面板参数及波形与输入吻合,波形操作正常,系统可实现对2个采集站点的远程在线监测。
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