机车机械电器间监视系统的设计与实现

桂学义

摘要：针对机车机械电器间监视系统设计与实现进行研究的目的在于明确该系统的主要功能，突出设计过程中的技术要点，确保该系统能够在机械电器间的监视上发挥出切实作用。基于此，本文针对机械电器间监视系统的基本功能进行了简单分析，然后从性能参数与设计要点两个方面进行了论述，最后阐述该系统的设计实现，希望可以对相关人员起到一定参考作用。

关键词：机车 机械电器间 监视系统 设计实现

机械电器间是机车中的重要环节，在机车运行时间和路程不断增长的情况下，机械和电器发生故障问题的概率也随之增大。由于机械电器间环境较为恶劣，不可能安排人员驻守监视，因此只能通过监视系统对其进行全天候的监视，确保能够及时发现问题予以解决。因此，需要对监视系统的设计和实现进行要求，使其能够发挥出重大作用。

一、 机车机械电气间监视系统功能分析

对于一个监视系统而言，其所具备的功能不仅仅是对机械电器进行持续性的监视，还应该体现出其他方面的功能，具体有以下几点。

首先，该系统应该具备多形式的显示功能，即可以通过多种不同的渠道实现监视画面的显示，以满足不同的使用需求。比如，可以实现全屏显示，其就是将某一个监视画面进行全屏。还可以实现多幅同屏显示，也就是在同一个屏幕上，显示多个监视画面，一般是4个或者9个。

其次，应该实现监视系统和多人员的连接，既要让机车的乘务员、车长等能够实时查看监视系统的具体画面，明确机械电器的实时运行状态，也要让进行相关检修的工作人员，通过移动设备查看到监视画面内容。

最后，需要对监视系统所产生的各类监视数据、信息、图像以及视频等进行储存和保存，以便在以后的相关工作中可以直接调用。

二、 机车机械电器间监视系统的性能参数和设计要点

在进行设计之前，需要确定监视系统的基本原理。其主要是通过摄像头采集监视数据，将其传输到图像采集器，然后进行编码和储存，基于控制协议传输到显示屏上，以供分析只用，下图所示即为原理流程。

在明确监视原理流程的基础上，就需要探讨系统的性能和设计要点了。就性能参数而言，监视屏一般可以使用分辨率为1024x768像素的屏幕，就能够满足基本要求。若是条件允许，可以使用分辨率更高的屏幕。视频采集通道数量在1到32个之间，以实际情况为准。为了应对大量数据存储，可以设置500GB的储存硬盘，可视具体情况增大硬盘容量。系统电源一般为110V直流电源。CCD器件选择1/311SONY CCD，其最低照度为0LUX/F1.2，水平分辨率为480TVL。

在明确性能参数之后，就需要进一步掌握系统的设计要点。首先，电磁干扰的问题在机车内是比较常见的，这会对监视系统的线路和设备产生较大的干扰，导致监视信号的质量下降，这在系统设计中需要注意。其次，在机车的运行过程中，可能出现长时间的连续震动，这对设备的稳定可靠性提出了较高的要求。第三，从机车机械电器间到控制室之间存在较长的距离，要将监视信号从机械电器间传输到控制室，其中就会受到很多外部因素的影响，会降低图像质量。第四，机械电器间空间使用度高，可供安装监视设备的空间有限，可能会影响到摄像头的监视范围，造成监视死角。最后，监视系统需要的工作温度和存放温度都比较低，这就需要做好相应的降温措施，确保监视系统稳定运行。

三、 机车机械电气间监视系统的设计和实现

（一）系统主机设计

系统主机是监视系统的核心功能部分，为了使其能够正常的发挥公用，在选择上应该以抗振动抗冲击性能优良的工控主机为主，同时需要加强主机内部器件和板卡的紧固连接，优化内部结构，强化其整体性能，由此消除因为机车震动对监视系统造成的影响。其次，主机对监视器的控制上，一般是1台主机控制2台监视器，同时将视频信号划分为2类分别进行传输，但是这2路视频信号在各方面标准上都是保持一致的。另外，由于在长距离传输中，VGA信号会出现较为严重的衰减，以此需要按照网络传输协议对其进行转换，通过超五类传输线实现信号衰减的弱化，提升监视信号的传输效果。下图所示即为监视系统的整体结构设计，其中虚线部分就表示了系统主机。

（二） 摄像头设计

摄像头是整个监视系统的重要环节，是获取对象状态信息的直接手段，相当于监视系统的“眼睛”。对于摄像头的设计而言，首先需要确保其能够满足全天候24h的运行要求。由于24h时间内，机械电器间的光线变化是非常明显的，摄像头必须适应这种光线变化，能够在黑暗的环境下达到监视目的，因此需要带有红外功能。其次，由于振动和电磁干扰问题的存在，摄像头的信号传输和稳固都会受到影响。因此，在摄像头的设置上，需要通过全金属外壳对其进行防电磁干擾处理，同时需要做好加固，抵抗振动。最后，由于机车机械电器间内部空间有限，因此在安装之前，就需要规划处几个适当的位置，对其监视范围和效果进行分析对比，找到最优的摄像头安装点位。此外，还可以设计一个摄像头托座，设置一个球形壳体，将相关的器件设置在该壳体内部，这样摄像头就可以在其中实现三维转动，提升其监视范围。

（三） 监视屏设置

监视屏是显示监视画面的重要器件，在进行设置时，需结合实际情况合理进行。首先，为了在控制室内留足空间，需要选择外形小巧的液晶屏，并且按照相关规范进行安装。其次，显示屏的选择前文已经说到，至少要满足1024x768的分辨率。可视空间大小对显示屏大小进行合理调整。再次，在TB/T3021-2001中规定了机车电子设备的使用温度：在零下45oC时能够安全存放，在零下25oC时能够正常工作。因此，基于这一要求，就需要选择符合这一温度规定的显示屏。最后，机车运行过程存在的长时间振动问题，需要加强对显示屏的固定，以及相关线路的连接，弱化其受到的振动影响，保证监视信号传输稳定。

（四） 电源设计

前文已经对电源的性能参数作了简单说明，但是实际上110V电源是机车上的直流电源，对于监视系统而言，并不需要如此大的电源，这就需要通过转化器将110v电源转化为5V和12V为监视系统的设备器件进行供电。不仅如此，电磁干扰、温度、适度、脉冲、静电等因素都会影响到供电质量，在电源设计中也许通过合理措施避免这些问题。

结束语：

设计机车机械电器间监视系统的意义在于为其提供全天候24h的监视服务，取代传统的人力检查，以此及时发现问题，并解决问题。在进行监视系统设计时，需要明确其设计要点和系统功能，从系统主机、摄像头、显示屏以及电源等方面逐一完善设计，并予以实现。

参考文献：

[1]于永生.机车机械电器间监视系统的设计与实现[J].铁道技术监督，2008，No.26208：32-33.