5T探測站運(yùn)維管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李鐵男

(中國鐵路武漢局集團(tuán)公司 襄陽車輛段，工程師，湖北 襄陽441100)

在鐵路沿線為滿足鐵路日常運(yùn)行需要設(shè)有5 T探測站無人值守機(jī)房，5 T探測站機(jī)房內(nèi)設(shè)備在鐵路日常安全運(yùn)行起到至關(guān)重要作用[1-2]。針對5 T探測站存在的突出矛盾即一方面機(jī)房具有無人值守、設(shè)備晝夜連續(xù)工作的特點(diǎn)，當(dāng)機(jī)房出現(xiàn)設(shè)備故障時無法自動判斷和報(bào)送故障原因，需要先由主管維修單位到現(xiàn)場勘察后根據(jù)故障點(diǎn)通知相關(guān)責(zé)任單位處理；另一方面，機(jī)房內(nèi)設(shè)備涉及檢修主管單位、供電、通訊等多個單位，因責(zé)任認(rèn)定耗時過多、溝通協(xié)調(diào)存在不足，致使故障難以及時排除。為解決這一矛盾，研制了5 T探測站運(yùn)維管理系統(tǒng)[3-5]。

1 系統(tǒng)主要功能和特點(diǎn)

1）供電狀態(tài)檢測及供電異常報(bào)警功能。系統(tǒng)分別在雙路引入電、轉(zhuǎn)換器、電源控制箱、UPS 處設(shè)有電源監(jiān)測點(diǎn)，可精準(zhǔn)判斷供電故障導(dǎo)致原因，對單路斷電、控制箱開關(guān)跳閘等能做到精準(zhǔn)報(bào)警。系統(tǒng)帶有備用電源，在現(xiàn)場UPS電源電能損耗殆盡時，確保24 h內(nèi)提供數(shù)據(jù)檢測服務(wù)；

2）通訊狀態(tài)檢測及判斷通訊中斷故障點(diǎn)、本地通訊設(shè)備死機(jī)嘗試自動恢復(fù)功能。通訊方式采用多通道信號傳輸途徑，電話撥號、路局網(wǎng)絡(luò)通道、

3 G/4 G 通道結(jié)合電腦客戶端及手機(jī)APP 等實(shí)現(xiàn)信號傳輸，方便快捷，保障不管在什么情況下至少有一種通訊方式可以將數(shù)據(jù)送達(dá)到客戶端；

3）視頻功能?？蓪C(jī)房日常作業(yè)情況進(jìn)行視頻拍攝，實(shí)現(xiàn)實(shí)時觀看、本地存儲等多種需求，為機(jī)房日常維護(hù)提供視頻資料。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)人為損壞或故障時可第一時間提取現(xiàn)場視頻資料。對雪堵、施工破壞等情況可第一時間了解現(xiàn)場情況；

4）門禁功能。為記錄探測站門禁開關(guān)信息并將信息存儲在分機(jī)硬盤，當(dāng)主機(jī)需要時可以通過網(wǎng)絡(luò)提交給主機(jī)，為提取有效視頻段提供時間節(jié)點(diǎn)。出現(xiàn)非法闖入時在主機(jī)彈出報(bào)警信號；

5）電子臺賬功能。系統(tǒng)將現(xiàn)場作業(yè)所有需填寫表格電子化，作業(yè)人員每次填表時系統(tǒng)自動獲取上一次填表數(shù)據(jù)，除部分變更項(xiàng)需要修改其他都為默認(rèn)，縮短填表作業(yè)時間提高檢修效率，電子表格可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程共享，在可訪問設(shè)備IP 的任何終端設(shè)備上只要安裝了遠(yuǎn)程讀取軟件及正確輸入管理密碼后都可查閱現(xiàn)場作業(yè)表格；

6）環(huán)境測試功能?？蓪ΜF(xiàn)場溫濕度、煙霧、火焰、進(jìn)水等情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控并及時報(bào)警。對紅外線設(shè)備直流電源箱工作電壓進(jìn)行監(jiān)測，對空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作；

7）AC 220 V 電源模塊中有集成濾波模塊，確保交流電諧波小于輸出的1%，系統(tǒng)還采用三級感應(yīng)防雷設(shè)計(jì)，確保供電安全；

8）系統(tǒng)采用自動輪詢式數(shù)據(jù)抓取，無需人工操作，操作簡單易于上手；

9）故障時系統(tǒng)自動將設(shè)備狀態(tài)導(dǎo)向?qū)? T 探測站設(shè)備最安全狀態(tài)，不介入機(jī)房內(nèi)5 T 探測站設(shè)備，不影響5 T 探測站設(shè)備正常運(yùn)行，機(jī)房內(nèi)其他設(shè)備死機(jī)可通過此系統(tǒng)遠(yuǎn)程對死機(jī)設(shè)備重啟恢復(fù)運(yùn)行。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1 為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。此系統(tǒng)由機(jī)房終端設(shè)備、通訊通道及主控軟件組成，其中主控軟件分為電腦軟件版與手機(jī)APP 客戶端。終端設(shè)備主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)場出現(xiàn)異常狀態(tài)時進(jìn)行判斷并向軟件終端報(bào)警，報(bào)警通道可通過多種方式實(shí)現(xiàn)。確保不管現(xiàn)場環(huán)境多復(fù)雜，也要做到設(shè)備通訊安全可靠。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 構(gòu)建管理系統(tǒng)圖2 為機(jī)房運(yùn)營管理系統(tǒng)示意圖。

圖2 機(jī)房運(yùn)營管理系統(tǒng)示意圖

1）供電狀態(tài)檢測及供電異常報(bào)警。該系統(tǒng)可對供電電壓進(jìn)行測試，電壓值在160 V 到250 V 之間默認(rèn)為正常供電，當(dāng)電壓超出、低于該輸出電壓及停電時，會及時向值班室主機(jī)報(bào)警。對現(xiàn)場供電故障點(diǎn)進(jìn)行判斷，可自動區(qū)分供電故障點(diǎn)并將判斷結(jié)果在主機(jī)軟件及APP 客戶端提示。圖3 為供電檢測示意圖。

圖3 供電檢測示意圖

2）通訊狀態(tài)檢測及判斷通訊中斷故障點(diǎn)。圖4為終端設(shè)備連接示意圖。

圖4 終端設(shè)備連接示意圖

終端設(shè)備可對所有通訊節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測，當(dāng)設(shè)備故障是由通訊中斷導(dǎo)致時，終端設(shè)備會在設(shè)置的時間里對整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果通過3G/4G 網(wǎng)絡(luò)傳送給軟件終端，軟件終端通過算法及分析可快速鎖定通訊中斷節(jié)點(diǎn)，分別如圖5、圖6所示。

圖5 線路中斷通訊節(jié)點(diǎn)示意圖

圖6 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障通訊節(jié)點(diǎn)示意圖

5 T 探測站運(yùn)維管理系統(tǒng)安裝在機(jī)房的終端設(shè)備將定期檢測本機(jī)房內(nèi)通訊設(shè)備是否死機(jī)，如果檢測本機(jī)房通訊設(shè)備死機(jī)，終端設(shè)備將自動對通訊設(shè)備復(fù)位，避免檢修人員赴現(xiàn)場處理。

3）機(jī)房內(nèi)其他設(shè)備死機(jī)遠(yuǎn)程重啟恢復(fù)運(yùn)行。5 T 探測站運(yùn)維管理系統(tǒng)帶有遠(yuǎn)程控制功能，可對無人值守機(jī)房現(xiàn)場可能出現(xiàn)設(shè)備死機(jī)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位使其能正常使用，避免人員赴現(xiàn)場處理。

4）電源箱直流工作電壓監(jiān)測功能。電源箱直流工作電壓監(jiān)測功能，將檢測端子并聯(lián)于紅外線直流電源箱監(jiān)測端子上，可自動測試直流電源箱工作電壓值，并形成報(bào)表。當(dāng)現(xiàn)場電源箱直流電壓出現(xiàn)問題時主動向主機(jī)報(bào)警。

5）電源箱直流工作電壓監(jiān)測功能。視頻功能對作業(yè)環(huán)境現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)無死角覆蓋，機(jī)房內(nèi)外一共安裝三個攝像頭分別監(jiān)控以下區(qū)域：

（1）槍型攝像機(jī)：監(jiān)控機(jī)房內(nèi)設(shè)備工作狀態(tài)及指示等狀態(tài)；

（2）室內(nèi)全景攝像機(jī)：監(jiān)控機(jī)房內(nèi)部圖像；

（3）紅外球機(jī)：監(jiān)控室外探頭及磁鋼。

視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸可根據(jù)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)環(huán)境靈活選擇傳輸和存儲模式，最低實(shí)時視頻傳輸速率可保證2M 以下穩(wěn)定傳輸。在最差網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時可保證視頻遠(yuǎn)程下載。配合門禁功能可第一時間截取有效視頻段供客戶下載。圖7為視頻監(jiān)測示意圖。

圖7 視頻監(jiān)測示意圖

6）門禁功能?？蓪C(jī)房門禁開關(guān)進(jìn)行全程記錄并將門禁變化信息存在分機(jī)工控機(jī)內(nèi)，當(dāng)門禁被觸動時分機(jī)立即向主機(jī)報(bào)警。并顯示門禁觸發(fā)站點(diǎn)信息。當(dāng)需要調(diào)取日常檢修作業(yè)視頻時在回放界面可與門禁時間聯(lián)動，查詢門禁開關(guān)門時間節(jié)點(diǎn)可直接雙擊調(diào)閱該段時間視頻。圖8為門禁示意圖。

圖8 門禁示意圖

7）防雷功能。電路正常工作時電路主要從主電源通道輸入后端設(shè)備，當(dāng)設(shè)備遭受雷擊，主電路遭到破壞時，電路會通過繼電器自動切換到旁路，保證正常供電。當(dāng)主路旁路防雷都被擊穿時會導(dǎo)致設(shè)備停電。防雷模塊可為現(xiàn)場設(shè)備增加一道安全防護(hù)措施，保證雷擊后盡量少的減少現(xiàn)場設(shè)備損壞。從而提高設(shè)備開機(jī)運(yùn)行時間。

8）電源穩(wěn)壓功能。設(shè)計(jì)電源穩(wěn)壓濾波處理，當(dāng)現(xiàn)場電源電壓波動較大或者電源諧波浮動較頻繁時，分機(jī)設(shè)備可將電源電壓穩(wěn)定在輸入電源電壓1%范圍內(nèi)，并有效濾除電源諧波。

9）電子臺帳功能。將現(xiàn)場日常檢修填寫紙質(zhì)表格以電子表格的形式存儲在分機(jī)工控電腦內(nèi)，并進(jìn)行統(tǒng)一管理。有效防止臺帳造假，一次檢修多次填表等問題。結(jié)合視頻監(jiān)控可實(shí)現(xiàn)填表時間與門禁視頻時間比對，對檢修項(xiàng)進(jìn)行逐項(xiàng)比照。電子臺帳可遠(yuǎn)程調(diào)閱，并在終端軟件上設(shè)置超級用戶，可對現(xiàn)場表格進(jìn)行增刪改。電子臺帳采用填表常見項(xiàng)使用默認(rèn)值原則，大大減少了人工填表時間除少數(shù)浮動數(shù)據(jù)需要填寫其他都為默認(rèn)值。讓工人有更多的時間去檢修設(shè)備。

10）環(huán)境測試功能。設(shè)備內(nèi)設(shè)有多個環(huán)境采集傳感器，可對現(xiàn)場溫濕度、煙霧、進(jìn)水等情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，且能及時給出報(bào)警輸出。

11）空調(diào)控制功能。設(shè)備可與現(xiàn)場溫度傳感器進(jìn)行聯(lián)動，當(dāng)現(xiàn)場溫度過高時可自動控制現(xiàn)場空調(diào)開關(guān)機(jī)及設(shè)置制冷溫度。

12）多通道信號傳輸功能。多通道信號傳輸途徑，系統(tǒng)采用電話撥號、路局網(wǎng)絡(luò)通道、3G/4G 結(jié)合電腦客戶端及手機(jī)APP 等實(shí)現(xiàn)信號傳輸，確保信號傳輸安全可靠，用戶體驗(yàn)方便快捷。

4 結(jié)束語

本文所設(shè)計(jì)的5 T 探測站運(yùn)維管理系統(tǒng)可協(xié)助提供機(jī)房可能出現(xiàn)的故障點(diǎn)，方便相關(guān)運(yùn)維人員及時有效地進(jìn)行處理、提高效率，對無人值守特性的機(jī)房日常安全運(yùn)行進(jìn)行全方位監(jiān)控，起到至關(guān)重要作用；對人員作業(yè)安全、文檔管理、設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行等提供很好的輔組作用。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，獲得了用戶的一致好評。