一种信号设备电源远程监控系统的设计与实现

邵汉久 戴 军

信号设备的电源一般采用断路器供电且进行短路、过载保护，一旦出现瞬间异常，断路器易于跳闸，导致设备无法正常工作。在铁路现场断路器的合闸一般是靠人工手动恢复的，进行维护和抢修时往往存在一些“软肋”，例如:

1．一些信号设备如轨道电路分布广散，发生各类断路器跳闸，无监视手段，同时很难在短时间内合闸恢复;

2．无人值守车站的电子设备如计算机联锁、列控、TDCS等，一旦发生原因不明的死机或其他故障，需要重启，但由于路程较远，抢修人员很难在短时间内赶赴现场及时处理。

3．信号辅助设备如空调、照明等，在无人值守的车站无法控制其工作。

基于以上局限，设计了一种电源远程监控系统，通过网络不仅监测电源工作的状态，还可以根据需要进行集中远程控制，以解决以上问题。

1 系统设计

1.1 系统组成

电源远程监控系统由监控服务器、远程控制器和执行机构3部分组成，系统总体结构见图1。

1.2 远程控制器

图1 系统总体结构图

远程控制器采用ST公司的ARM处理器芯片STM32F103(集成LCD控制器、CAN控制器和以太网控制器)，设有3.2英寸的显示屏，可以显示各路被监控设备电源的当前状态和报警情况;带有简易键盘，可以完成简单的设置等操作。

远程控制器由五大部分组成:电源部分提供远程控制器的电源，并输出24V电源给各执行机构;以太网控制器负责与以太网的数据交换，CAN收发器负责通过CAN总线与执行机构通信;显示和按键部分负责处理人机界面操作。具体结构如图2所示。

图2 远程控制器结构框图

远程控制器根据设置的自检时间，集中对所辖范围内的执行机构进行周期自检;定时查询信号设备电源、执行机构的信息，并向监控服务器发送;向执行机构转发来自监控服务器的命令 (接通/切断电源等)。

1.3 执行机构

执行机构采用内嵌式简单控制电路与智能断路器结合实现。执行机构原理图见图3。内嵌式简单控制电路由带CAN控制器的低功耗MCU来完成。通过PWM驱动智能断路器的电机，使智能断路器动作;通过高阻隔离采集电压，通过穿心互感器采集电流，当收到远程控制器的命令时上传采集的数据。智能断路器可手动操作完成接通/切断电源，安装方式多样，有组合架安装、导轨安装、用专用的安装盒安装在墙上等。

图3 执行机构原理图

1.4 系统组网

远程控制器与执行机构智能断路器采用CAN通信，实现简单控制命令和简短数据的通信。远程控制器与执行机构之间只有简短的命令数据和电流、电压数据的传输。

远程控制器采用TCP/IP协议，在本地接入车站机械室的局域网，通过站间的广域网与监控服务器通信，监控服务器可设在电子车间或电务段。远程控制器采用4U机笼结构，安装在微机监测的机柜或者是组合架上面。

2 系统使用

监控服务器软件采用Microsoft Visual C++6.0编程，数据库采用了关系数据库MySQL。监控服务器软件实现信号设备控制、配置信息、控制远程控制器自检、数据收集存储、统计报表等功能。其软件界面见图4。

图4 监控服务器软件界面

从监控服务器上选出某路信号设备电源，在网络状态栏上就可显示与该设备电源执行机构通信的网络状态;点击打开或者关闭按钮即可接通/切断设备电源;点击自检各按钮可以人工巡检此设备执行机构的控制电路，在检测状态栏的指示灯上显示出部分控制电路是否正常。

通过修改配置信息，可定制需要监控的信号设备电源、报警范围、车站等信息。数据收集功能可自动记录信号设备电源动作的电流、电压等工况，必要时进行报警，并在统计报表功能中进行分析、统计和打印。

3 结束语

电源远程监控系统在传统断路器的基础上通过增加机械手的方式实现远程控制，既保证了原有设备的所有特性，又能安全可靠地实现远程控制。经过在2个车站、长达1年多时间的实际运行和测试，运行稳定、可靠，能够实时进行远程控制，达到了对信号设备电源进行远程监控的要求，有效解决了无人值守站的信号设备电源控制问题。

［1］ 运基信号［2010］709号.铁路信号集中监测系统技术条件.中华人民共和国铁道部.

［2］ STMicroelectronicsSTM32ReferenceManual［Z］.2009.

(责任编辑:张 利)