鐵路營業(yè)線防侵限系統(tǒng)研究

吳懷路

【摘 要】近年來，鐵路營業(yè)線防侵限越來越受到重視，本文研究的防侵限系統(tǒng)就是為了解決營業(yè)線區(qū)域的安全問題。該系統(tǒng)主要由現(xiàn)場檢測裝置和信號樓終端裝置兩部分組成，這兩部分由無線模塊通過無線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)包括紅外檢測模塊、GPS定位模塊、聲光報(bào)警模塊、GPRS無線模塊以及數(shù)據(jù)顯示模塊等構(gòu)成，具備穩(wěn)定、可靠、便攜、智能等特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】防侵限系統(tǒng);紅外檢測;GPS;GPRS

中圖分類號： U216.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）02-0160-002

【Abstract】In recent years， more and more attention has been paid to the anti-intrusion limit of railway line.The anti-intrusion limit system studied in this paper is to solve the safety problem of the business line area. The system is mainly composed of two parts： the field detection device and the signal tower terminal device. The two parts are transmitted by wireless module through wireless communication. The system includes infrared detection module， GPS positioning module， acoustic and optical alarm module， GPRS wireless module and data display module， etc.. It has the characteristics of stability， reliability， portability， and intelligence.

【Key words】Anti-invasion limit system; Infrared detection; GPS; GPRS

隨著鐵路里程的劇增，外來人員隨意踏入營業(yè)線區(qū)域等問題愈演愈烈，但是我國大部分營業(yè)線安防措施仍主要是使用“彩帶繩”、防護(hù)柵欄進(jìn)行隔離[1]，由于措施較為簡易，因此也伴隨著巨大的安全隱患。針對上述情況，本文研究的系統(tǒng)不僅可以辨別有效的侵限行為，也能夠在確認(rèn)其行為后讓工作人員及時獲取到信息，減少甚至避免不必要的人身財(cái)產(chǎn)損失。

1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)需求分析，系統(tǒng)分成兩部分：現(xiàn)場檢測裝置和信號樓終端裝置。現(xiàn)場檢測裝置中紅外檢測模塊能夠檢測侵限行為，為降低誤碰率可以采用兩次檢測，一經(jīng)確認(rèn)立刻進(jìn)行聲光報(bào)警。定位模塊將位置信息傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)把數(shù)據(jù)稍加處理后通過GPRS無線通信模塊傳輸至信號樓[2]。信號樓終端裝置中無線模塊接收到信息傳給單片機(jī)，單片機(jī)處理后通過聲光報(bào)警提示工作人員發(fā)生侵限行為，并顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2 主控電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用STC12C5A60S2單片機(jī)[3]用作主控處理器，在現(xiàn)場檢測裝置中，定位模塊與無線通信模塊的數(shù)據(jù)傳輸均利用串口實(shí)現(xiàn)，此單片機(jī)內(nèi)有兩個串口可以滿足此需求。該處理器主要資源如表1所示。STC12系列單片機(jī)含有內(nèi)部時鐘，處理器為保證系統(tǒng)每個部分時鐘狀態(tài)同步同樣需要外部時鐘，外部時鐘電路由晶振和電容構(gòu)成，在具體的選擇和使用時，可根據(jù)實(shí)際情況自主選擇。該系列單片機(jī)也需要外圍復(fù)位電路，該部分電路由電解電容、下拉電阻和按鍵構(gòu)成，有兩種工作方式：上電復(fù)位和按鍵復(fù)位。單片機(jī)外圍復(fù)位電路是在其復(fù)位引腳上連接一個下拉電阻接至地，同時連接一個電容和按鍵的并聯(lián)電路接至5V電源。手動復(fù)位則是在按下按鍵后，由于電阻對電容有一放電過程，在這個過程中在復(fù)位引腳上產(chǎn)生一個復(fù)位信號。

3 軟件設(shè)計(jì)

（1）現(xiàn)場檢測裝置整體由現(xiàn)場紅外檢測與報(bào)警、GPS定位和GPRS無線通信這三部分組成。紅外檢測與報(bào)警的用途為檢測侵限行為并防止是誤碰行為以及確認(rèn)發(fā)生侵限行為后，現(xiàn)場進(jìn)行聲光報(bào)警。GPS定位的作用是接收、解析裝置所在地理位置的數(shù)據(jù)，包括經(jīng)度、緯度、時間等相關(guān)信息。GPRS無線通信主要用于將現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行一定處理后，發(fā)送給信號樓終端的無線模塊[4]?，F(xiàn)場檢測裝置主程序軟件流程圖如圖2所示?，F(xiàn)場檢測裝置在初始化后，利用紅外檢測確認(rèn)是否有侵限行為，為防止誤碰可兩次檢測確認(rèn)，當(dāng)侵限行為確定后則進(jìn)行聲光報(bào)警。GPS模塊獲取裝置當(dāng)前的定位信息，單片機(jī)將定位信息進(jìn)行解析，然后獲取到信息數(shù)據(jù)利用GPRS無線模塊把現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送到信號樓終端。

（2）信號樓終端軟件首先進(jìn)行初始化，GPRS無線模塊用來接收現(xiàn)場檢測裝置傳輸過來的數(shù)據(jù)，當(dāng)GPRS模塊接收到信息數(shù)據(jù)后通過串口傳遞給單片機(jī)，然后單片機(jī)將數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行處理，提取有效的現(xiàn)場數(shù)據(jù)后進(jìn)行存儲并在液晶屏上展現(xiàn)，此時信號樓終端進(jìn)行聲光報(bào)警。

4 測試與分析

（1）紅外檢測測試：將模塊供電，正常供電時，綠燈亮且蜂鳴器不響，報(bào)警時紅燈亮且蜂鳴器叫響。用手觸碰金屬網(wǎng)，在進(jìn)行防誤碰測試時，迅速觸碰然后收回，此時聲光報(bào)警模塊應(yīng)該不工作。在侵限測試時，觸碰維持時間相對較長，觀測聲光報(bào)警模塊是否正常工作，通過觸碰時間長短來進(jìn)行誤碰或侵限行為的檢測。

（2）GPS定位測試：通過移動GPS模塊的位置改變其地理位置，當(dāng)紅外檢測模塊檢測到發(fā)生侵限行為時，單片機(jī)接收并解析GPS模塊所傳數(shù)據(jù)，將解析后的有用數(shù)據(jù)即模塊所在地理位置在液晶顯示屏上進(jìn)行顯示，并和實(shí)際模塊所在的位置進(jìn)行對比，比較模塊獲取經(jīng)緯度數(shù)據(jù)的精確度[5]。

（3）GPRS無線通信測試：當(dāng)紅外檢測到發(fā)生侵限行為時，單片機(jī)接收并解析GPS模塊傳輸數(shù)據(jù)，將處理后的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過液晶顯示屏進(jìn)行顯示，然后將處理后的數(shù)據(jù)通過GPRS模塊中短信服務(wù)將數(shù)據(jù)發(fā)送到信號樓終端，并檢測是否數(shù)據(jù)發(fā)送成功，信號樓終端將短信內(nèi)容進(jìn)行提取，并顯示在接收端顯示屏上，比較發(fā)送端和接收端數(shù)據(jù)。

通過本系統(tǒng)測試結(jié)果可見，紅外檢測可以區(qū)分誤碰行為與侵限行為，減少系統(tǒng)誤碰率和漏報(bào)率;GPS定位模塊能夠獲取到模塊所在經(jīng)緯度，數(shù)據(jù)精確度較高;GPRS無線通信模塊現(xiàn)場檢測裝置所得到的時間信息和位置信息與信號樓終端所獲取數(shù)據(jù)相一致，能夠?qū)?shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行傳輸;當(dāng)現(xiàn)場有侵限行為時，現(xiàn)場進(jìn)行聲光報(bào)警，信號樓終端在數(shù)據(jù)接收后同樣進(jìn)行報(bào)警，系統(tǒng)能夠完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

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