新型远程电源管理箱集中管理模式

马晓龙

（中国铁路青藏集团有限公司车辆部，青海西宁 810007）

0 引言

目前，当铁路沿线的车辆安全监测设备与监控中心设备出现通信异常、中断时，值班员无法判断是探测机房停电、还是通信设备出现故障，只有通过人工到探测站现场对设备进行重新启动。铁路沿线的探测机房距离少则几十公里、远则上百公里，来回将耗费大量的时间，间接工时占比非常大。现在铁路车辆安全监测设备探测站安装有远程电源管理箱，是通过拨打电话对设备进行开关电源，达到远程重新启动设备的目的，功能单一、存在安全隐患，无法做到对探测站的集中管理。随着信息技术、移动互联网技术的高速发展，大数据和服务器设备的集中化、精细化管理是大势所趋，如何合理利用既有铁路网络资源管理铁路沿线探测站成为亟待解决的难题。

网络远程电源管理系统研究一直是研究热点，并且多数技术工程师提出了很多远程控制的技术方案。基于既有的铁路网络资源，开发出一种“远程电源管理箱集中管理模式”。这是一套由监控中心集中管理平台到铁路沿线探测站组成的远程电源监控系统：远程采集检测探测站机房两路输入电压、电流及环境变量等数据，并通过铁路专用网络将实时数据传输到集中管理平台。通过该平台，实现了一对多的监测与管理，为设备维护部门提供更高效、更科学的维护手段。

1 系统特点

（1）联网功能。TCP/IP 远程通信协议是标准的国际通用协议，在铁路系统广泛应用。铁路新型远程电源管理系统采用此协议接入监测网络，铁路探测站需要单独申请一个IP 地址，利用既有的网络通道，通过网络连接到集中管理平台，即可实现对探测站的管理、监测，具备100 Mbit/s 的通信速率。

（2）满足故障—安全原则。电路主要器件满足工业级应用标准，通过精确计算和重复试验确定参数选择，其核心工控模块出厂时经过了严格的高温老化处理以及抗强电磁干扰试验。远程电源控制继电器采用厦门宏发出口型继电器，使用寿命可以达到8 年。

（3）环境数据。对铁路探测站的环境温湿度、烟感、水浸、门磁开关等进行监测，同步实时数据上传至中心集中管理平台，超出阈值通过集中管理平台进行报警。

（4）报警历史查询。集中管理平台提供操作记录，对每一个探测站的实时数据进行缓存，日志文档备查。

2 系统结构

2.1 总体结构

远程电源管理箱由前端电源管理单元、报警辅助功能和集中管理平台构成。集中管理平台与远程电源管理箱通过网络连接，将探测机房内铁路车辆安全监测设备的电源接入远程电源管理箱，再通过RS-485 或AM（Amplitude Modulation，调幅）无线传输方式连接机房内的报警辅助设备。

远程电源管理箱通过网络连接光端机实时PING（Packet Internet Groper，因特网包探索器）网关判断网络通断，探测站设备电源接入到远程电源管理箱中，结合铁路探测站实际情况，对通过RS-485 的连接方式对探测站环境进行监控并上传（图1）。供电位置单独一路电源线，接入探测站UPS（Uninterruptible Power Supply，不间断电源）供电电源。远程电源管理箱进线位置预留两组电压检测线，用于检测电源配电箱双路电源输入电压。

2.2 硬件组成

远程电源管理箱采用的标准的1U 嵌入式设计，内部结构如图2 所示。探测站远程电源管理箱的核心是一块工业级控制模块，用来完成继电器的驱动，远程命令的接收和通信状态的发送。设备供电模块单独控制每一路接口，准确控制每一路设备的电源。继电器模块与TCP/IP 结合连接通信光端机，不断对PING网关，通过工业控制主板的处理来判断是否需要重启光端机、交换机等通信设备。双路电源监测模块连接探测站配电箱，对进入探测站的双路电源进行检修，为了保证远程电源管理箱在雷电天气下的正常运行和设备安全，需要在双路电源转换箱增设两套电源防雷模块。RS-485 模块式连接各项环境监测设备，如门磁、烟感报警、温湿度监测、水侵报警等。

图1 远程电源管理箱总体结构

图2 远程电源管理箱内部结构

2.3 工作原理

远程电源管理箱通过网络连接到集中平台，在集中平台即可远程对远程电源管理箱进行控制，其中对每一路设备电源进行单独控制，如设备1 关闭时，其余的每一路都在正常工作。通过电源输入检测端对探测站的配电箱主备电源进行监测，在断电后将报警信息上传至集中平台，立即报警通知值班员查看。另一端接入UPS 对电流电压进行实时监控，超出设置的阈值范围后，会将报警信息上传至集中平台，立即报警通知值班员查看声光报警和集中平台弹窗。

探测站设备与监测中心设备出现通信中断的故障，大部分是由于探测站通信设备光端机、交换机24 h 不间断工作、出现宕机现象造成的。通过提前对远程电源管理箱通信监控模块设置固定的IP 地址，不断监测PING 网络是否通断，当网络PING 不通时判断光端机、交换机死机，并对光端机、交换机等通信设备重新启动，自行恢复通信设备故障。远程电源管理设备重启光端机、交换机1 次后，继续监测PING 网络是否正常，如果通信中断故障没有自行恢复，将判断通信网络中断，而不再重启机房通信设备。

RS-485 通信模块对外部环境进行实时监测，远程电源管理箱通过网线连接门禁报警器、温湿度探测器、烟感报警器和水侵报警器。远程电源管理箱与门禁报警器、温湿度探测器、烟感报警器和水侵报警器之间采用调幅AM 无线通信方式或RS-485开关量有线通信方式进行传输，具有探测站无线门磁报警、温湿度探测、烟感报警和水侵报警等功能。

2.4 远程电源管理箱的供电安全性

UPS 输入到远程电源管理箱，再输出的AC 220 V 为其他设备供电。采用工业级设备原件，保证远程电源管理箱的工作稳定，采用多路网络继电器，准确地对每一路设备进行开关电。在集中平台可以查看每一路插口所对应的设备，防止误操作出现。

2.5 系统操作

集中管理平台可以安装在包括Windows7、Windows10 等当前主流系统，主界面显示所有探测站及IP 地址，在线状态。可以根据各探测站的实际情况对集中管理平台进行参数配置。还可对报警历史进行查询。

3 系统功能及安装应用

（1）技术指标。供电电源为AC 220 V±20%，50 Hz±2 Hz；环境温度为-25～60 ℃，相对湿度20%～90%；TCP/IP 的通信速率为10 Mbit/s，通信网络中Modem 的速率为33 kbit/s。

（2）技术特点。统一采用工业级的微型处理器控制模块和实时嵌入式操作系统，有较好的稳定性和实时性。实现组网功能，易于实现多检测点的电源管理、集中监控和报警历史记录查询。系统采用微处理器，可以对电源频率分析与检测、稳定性统计、电源过流保护及切换、电源欠压检测及切换等。

（3）安装应用。铁路车辆安全监测设备探测站新型远程电源管理箱，为标准的1U 设计，可直接放于设备机柜内。远程电源管理箱已经安装在西宁东车辆段进行使用。

4 结束语

新型远程电源管理箱包括远程电源管理箱与集中管理平台，两者相互连接并分别控制探测站工控机、电源箱、车号智能跟踪装置、网络接口设备电源的插座电源，对探测站进行集中管理并控制每一个插座电源的通断。远程电源管理箱还能采集探测站双路电源电压值、提供断电报警上传平台功能、发现网络中断自动启动网络接口设备光端机及交换机自行恢复网络以及采集探测站环境变量，包括门禁报警器、温湿度探测器、烟感报警器和水侵报警器等。新型远程电源管理箱协助值班员及设备维护部门，能及时发现探测站网络中断、双路电源停电等故障，及时联系通信及电力部门去处理故障，减少设备维护部门去现场确认步骤，降低现场作业频次；通过监测实时数据，为设备维护部门提供更高效、更科学的维护手段。