新型遠程電源管理箱集中管理模式

馬曉龍

（中國鐵路青藏集團有限公司車輛部，青海西寧 810007）

0 引言

目前，當鐵路沿線的車輛安全監(jiān)測設備與監(jiān)控中心設備出現(xiàn)通信異常、中斷時，值班員無法判斷是探測機房停電、還是通信設備出現(xiàn)故障，只有通過人工到探測站現(xiàn)場對設備進行重新啟動。鐵路沿線的探測機房距離少則幾十公里、遠則上百公里，來回將耗費大量的時間，間接工時占比非常大?，F(xiàn)在鐵路車輛安全監(jiān)測設備探測站安裝有遠程電源管理箱，是通過撥打電話對設備進行開關電源，達到遠程重新啟動設備的目的，功能單一、存在安全隱患，無法做到對探測站的集中管理。隨著信息技術、移動互聯(lián)網技術的高速發(fā)展，大數(shù)據(jù)和服務器設備的集中化、精細化管理是大勢所趨，如何合理利用既有鐵路網絡資源管理鐵路沿線探測站成為亟待解決的難題。

網絡遠程電源管理系統(tǒng)研究一直是研究熱點，并且多數(shù)技術工程師提出了很多遠程控制的技術方案。基于既有的鐵路網絡資源，開發(fā)出一種“遠程電源管理箱集中管理模式”。這是一套由監(jiān)控中心集中管理平臺到鐵路沿線探測站組成的遠程電源監(jiān)控系統(tǒng)：遠程采集檢測探測站機房兩路輸入電壓、電流及環(huán)境變量等數(shù)據(jù)，并通過鐵路專用網絡將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊泄芾砥脚_。通過該平臺，實現(xiàn)了一對多的監(jiān)測與管理，為設備維護部門提供更高效、更科學的維護手段。

1 系統(tǒng)特點

（1）聯(lián)網功能。TCP/IP 遠程通信協(xié)議是標準的國際通用協(xié)議，在鐵路系統(tǒng)廣泛應用。鐵路新型遠程電源管理系統(tǒng)采用此協(xié)議接入監(jiān)測網絡，鐵路探測站需要單獨申請一個IP 地址，利用既有的網絡通道，通過網絡連接到集中管理平臺，即可實現(xiàn)對探測站的管理、監(jiān)測，具備100 Mbit/s 的通信速率。

（2）滿足故障—安全原則。電路主要器件滿足工業(yè)級應用標準，通過精確計算和重復試驗確定參數(shù)選擇，其核心工控模塊出廠時經過了嚴格的高溫老化處理以及抗強電磁干擾試驗。遠程電源控制繼電器采用廈門宏發(fā)出口型繼電器，使用壽命可以達到8 年。

（3）環(huán)境數(shù)據(jù)。對鐵路探測站的環(huán)境溫濕度、煙感、水浸、門磁開關等進行監(jiān)測，同步實時數(shù)據(jù)上傳至中心集中管理平臺，超出閾值通過集中管理平臺進行報警。

（4）報警歷史查詢。集中管理平臺提供操作記錄，對每一個探測站的實時數(shù)據(jù)進行緩存，日志文檔備查。

2 系統(tǒng)結構

2.1 總體結構

遠程電源管理箱由前端電源管理單元、報警輔助功能和集中管理平臺構成。集中管理平臺與遠程電源管理箱通過網絡連接，將探測機房內鐵路車輛安全監(jiān)測設備的電源接入遠程電源管理箱，再通過RS-485 或AM（Amplitude Modulation，調幅）無線傳輸方式連接機房內的報警輔助設備。

遠程電源管理箱通過網絡連接光端機實時PING（Packet Internet Groper，因特網包探索器）網關判斷網絡通斷，探測站設備電源接入到遠程電源管理箱中，結合鐵路探測站實際情況，對通過RS-485 的連接方式對探測站環(huán)境進行監(jiān)控并上傳（圖1）。供電位置單獨一路電源線，接入探測站UPS（Uninterruptible Power Supply，不間斷電源）供電電源。遠程電源管理箱進線位置預留兩組電壓檢測線，用于檢測電源配電箱雙路電源輸入電壓。

2.2 硬件組成

遠程電源管理箱采用的標準的1U 嵌入式設計，內部結構如圖2 所示。探測站遠程電源管理箱的核心是一塊工業(yè)級控制模塊，用來完成繼電器的驅動，遠程命令的接收和通信狀態(tài)的發(fā)送。設備供電模塊單獨控制每一路接口，準確控制每一路設備的電源。繼電器模塊與TCP/IP 結合連接通信光端機，不斷對PING網關，通過工業(yè)控制主板的處理來判斷是否需要重啟光端機、交換機等通信設備。雙路電源監(jiān)測模塊連接探測站配電箱，對進入探測站的雙路電源進行檢修，為了保證遠程電源管理箱在雷電天氣下的正常運行和設備安全，需要在雙路電源轉換箱增設兩套電源防雷模塊。RS-485 模塊式連接各項環(huán)境監(jiān)測設備，如門磁、煙感報警、溫濕度監(jiān)測、水侵報警等。

圖1 遠程電源管理箱總體結構

圖2 遠程電源管理箱內部結構

2.3 工作原理

遠程電源管理箱通過網絡連接到集中平臺，在集中平臺即可遠程對遠程電源管理箱進行控制，其中對每一路設備電源進行單獨控制，如設備1 關閉時，其余的每一路都在正常工作。通過電源輸入檢測端對探測站的配電箱主備電源進行監(jiān)測，在斷電后將報警信息上傳至集中平臺，立即報警通知值班員查看。另一端接入UPS 對電流電壓進行實時監(jiān)控，超出設置的閾值范圍后，會將報警信息上傳至集中平臺，立即報警通知值班員查看聲光報警和集中平臺彈窗。

探測站設備與監(jiān)測中心設備出現(xiàn)通信中斷的故障，大部分是由于探測站通信設備光端機、交換機24 h 不間斷工作、出現(xiàn)宕機現(xiàn)象造成的。通過提前對遠程電源管理箱通信監(jiān)控模塊設置固定的IP 地址，不斷監(jiān)測PING 網絡是否通斷，當網絡PING 不通時判斷光端機、交換機死機，并對光端機、交換機等通信設備重新啟動，自行恢復通信設備故障。遠程電源管理設備重啟光端機、交換機1 次后，繼續(xù)監(jiān)測PING 網絡是否正常，如果通信中斷故障沒有自行恢復，將判斷通信網絡中斷，而不再重啟機房通信設備。

RS-485 通信模塊對外部環(huán)境進行實時監(jiān)測，遠程電源管理箱通過網線連接門禁報警器、溫濕度探測器、煙感報警器和水侵報警器。遠程電源管理箱與門禁報警器、溫濕度探測器、煙感報警器和水侵報警器之間采用調幅AM 無線通信方式或RS-485開關量有線通信方式進行傳輸，具有探測站無線門磁報警、溫濕度探測、煙感報警和水侵報警等功能。

2.4 遠程電源管理箱的供電安全性

UPS 輸入到遠程電源管理箱，再輸出的AC 220 V 為其他設備供電。采用工業(yè)級設備原件，保證遠程電源管理箱的工作穩(wěn)定，采用多路網絡繼電器，準確地對每一路設備進行開關電。在集中平臺可以查看每一路插口所對應的設備，防止誤操作出現(xiàn)。

2.5 系統(tǒng)操作

集中管理平臺可以安裝在包括Windows7、Windows10 等當前主流系統(tǒng)，主界面顯示所有探測站及IP 地址，在線狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)各探測站的實際情況對集中管理平臺進行參數(shù)配置。還可對報警歷史進行查詢。

3 系統(tǒng)功能及安裝應用

（1）技術指標。供電電源為AC 220 V±20%，50 Hz±2 Hz；環(huán)境溫度為-25～60 ℃，相對濕度20%～90%；TCP/IP 的通信速率為10 Mbit/s，通信網絡中Modem 的速率為33 kbit/s。

（2）技術特點。統(tǒng)一采用工業(yè)級的微型處理器控制模塊和實時嵌入式操作系統(tǒng)，有較好的穩(wěn)定性和實時性。實現(xiàn)組網功能，易于實現(xiàn)多檢測點的電源管理、集中監(jiān)控和報警歷史記錄查詢。系統(tǒng)采用微處理器，可以對電源頻率分析與檢測、穩(wěn)定性統(tǒng)計、電源過流保護及切換、電源欠壓檢測及切換等。

（3）安裝應用。鐵路車輛安全監(jiān)測設備探測站新型遠程電源管理箱，為標準的1U 設計，可直接放于設備機柜內。遠程電源管理箱已經安裝在西寧東車輛段進行使用。

4 結束語

新型遠程電源管理箱包括遠程電源管理箱與集中管理平臺，兩者相互連接并分別控制探測站工控機、電源箱、車號智能跟蹤裝置、網絡接口設備電源的插座電源，對探測站進行集中管理并控制每一個插座電源的通斷。遠程電源管理箱還能采集探測站雙路電源電壓值、提供斷電報警上傳平臺功能、發(fā)現(xiàn)網絡中斷自動啟動網絡接口設備光端機及交換機自行恢復網絡以及采集探測站環(huán)境變量，包括門禁報警器、溫濕度探測器、煙感報警器和水侵報警器等。新型遠程電源管理箱協(xié)助值班員及設備維護部門，能及時發(fā)現(xiàn)探測站網絡中斷、雙路電源停電等故障，及時聯(lián)系通信及電力部門去處理故障，減少設備維護部門去現(xiàn)場確認步驟，降低現(xiàn)場作業(yè)頻次；通過監(jiān)測實時數(shù)據(jù)，為設備維護部門提供更高效、更科學的維護手段。