具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及鐵路防災(zāi)自動監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，包括用于實現(xiàn)設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的主控制器、信號控制器、基準(zhǔn)時鐘電路、組合復(fù)位電路、電源管理電路和雙向應(yīng)答電路，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的多要素傳感器接口電路和譯碼電路以及用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ沤涌陔娐泛凸╇婋娫?；本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊，功能完善，通過其具有的設(shè)備工況偵測恢復(fù)技術(shù)，可使具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置自身、配屬的數(shù)字化傳感器、通信模塊出現(xiàn)可恢復(fù)性軟故障時能夠自行恢復(fù)，從而使該具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置在無人值守的惡劣環(huán)境中仍具備高度可靠性。
【專利說明】具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鐵路防災(zāi)自動監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在鐵路防災(zāi)監(jiān)控領(lǐng)域中，監(jiān)測要素具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置多設(shè)置于區(qū)域微地形對行車安全能夠構(gòu)成最大危險的無人值守甚至戈壁礫漠環(huán)境，通過實時監(jiān)測數(shù)據(jù)保障行車安全。由于設(shè)備運行環(huán)境惡劣，現(xiàn)有的監(jiān)測要素具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置在運行過程中會由于各種原因出現(xiàn)采集器死機、配屬的數(shù)字化傳感器、通信模塊死機等可恢復(fù)性軟故障，而目前針對這種故障，業(yè)界仍主要依靠人工現(xiàn)場斷電復(fù)位來恢復(fù)系統(tǒng)。根據(jù)鐵路故障導(dǎo)向安全原則，在故障解除前，須提級引用特定觀測區(qū)域內(nèi)臨近觀測點數(shù)據(jù)或該區(qū)域內(nèi)的峰值數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致更多限制級別的貨物列車不能參與編組，或客貨運列車限制運行速度甚至終止運行，給鐵路運輸組織能力的有效釋放造成重大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型提供了一種控制器工況偵測恢復(fù)模塊和鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有控制器無法進(jìn)行實時監(jiān)控，在出現(xiàn)可恢復(fù)性軟故障時無法自行恢復(fù)的問題。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，包括用于實現(xiàn)設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的主控制器、信號控制器、基準(zhǔn)時鐘電路、組合復(fù)位電路、電源管理電路和雙向應(yīng)答電路，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的多要素傳感器接口電路和譯碼電路以及用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ沤涌陔娐泛凸╇婋娫矗黄渲?基準(zhǔn)時鐘電路的串行時鐘端和串行數(shù)據(jù)端分別與主控制器的兩個IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主控制器和信號控制器的外部中斷端共同與基準(zhǔn)時鐘電路的時鐘中斷端通過導(dǎo)線電連接在一起；組合復(fù)位電路包括主看門狗電路、信號看門狗電路、主可重觸發(fā)脈沖電路、信號可重觸發(fā)脈沖電路、主或門和信號或門:主看門狗電路的計數(shù)器清除端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主看門狗電路的復(fù)位輸出端和主可重觸發(fā)脈沖電路的信號輸出端分別與主或門的兩個輸入端通過導(dǎo)線電連接在一起，主或門的輸出端與主控制器的復(fù)位端通過導(dǎo)線電連接在一起；信號看門狗電路的計數(shù)器清除端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號看門狗電路的復(fù)位輸出端和信號可重觸發(fā)脈沖電路的信號輸出端分別與信號或門的兩個輸入端通過導(dǎo)線電連接在一起，信號或門的輸出端與信號控制器的復(fù)位端通過導(dǎo)線電連接在一起；主可重觸發(fā)脈沖電路的觸發(fā)端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號可重觸發(fā)脈沖電路的觸發(fā)端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；電源管理電路包括一個8位串入并出移位寄存器和10組由P溝道場效應(yīng)管、N溝道場效應(yīng)管和電阻組成的電源管理單元，8位串入并出移位寄存器的串行數(shù)據(jù)端、時鐘端、鎖存端分別與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，8位串入并出移位寄存器的并行數(shù)據(jù)輸出端作為電源管理電路中第一電源管理單元至第八電源管理單元的控制端，電源管理電路中第九和第十單元的控制端與信號控制器的兩個IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；每個電源管理單元中N溝道場效應(yīng)管的源極與供電電源負(fù)極通過導(dǎo)線電連接在一起，柵極與8位串入并出移位寄存器的并行數(shù)據(jù)輸出端和信號控制器的兩個IO端口分別通過導(dǎo)線電連接在一起，漏極與P溝道場效應(yīng)管的柵極和該單元輸出端的負(fù)極通過導(dǎo)線電連接在一起；P溝道場效應(yīng)管的柵極通過一個IOK歐姆電阻與P溝道場效應(yīng)管的源極通過導(dǎo)線電連接在一起，P溝道場效應(yīng)管的源極與供電電源的正極通過導(dǎo)線電連接在一起，P溝道場效應(yīng)管的漏極和該單元輸出端的正極通過導(dǎo)線電連接在一起；雙向應(yīng)答電路包括主應(yīng)答電路和信號應(yīng)答電路:主應(yīng)答電路的觸發(fā)端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主應(yīng)答電路的輸出端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主應(yīng)答電路的清除端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；信號應(yīng)答電路的觸發(fā)端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號應(yīng)答電路的輸出端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號應(yīng)答電路的清除端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
[0005]下面是對上述實用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
[0006]上述譯碼電路由4個3-8譯碼器組合成5-32譯碼器，5-32譯碼器的輸入端與主控制器的5個IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
[0007]上述多要素傳感器接口電路包括風(fēng)向傳感器接口電路、風(fēng)速傳感器接口電路、雨量傳感器接口電路、開關(guān)量接口電路、數(shù)字化傳感器接口電路；其中:風(fēng)向傳感器接口電路的輸出端與主控制器的數(shù)據(jù)總線通過導(dǎo)線電連接在一起，風(fēng)向傳感器接口電路的通道選擇端與譯碼電路的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起；風(fēng)速傳感器接口電路的輸出端與主控制器的數(shù)據(jù)總線通過導(dǎo)線電連接在一起，風(fēng)速傳感器接口電路的通道選擇端、數(shù)據(jù)鎖存端、計數(shù)器清除端分別與譯碼電路的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起；雨量傳感器接口電路的輸出端與主控制器的數(shù)據(jù)總線通過導(dǎo)線電連接在一起，雨量傳感器接口電路的通道選擇端、數(shù)據(jù)鎖存端、計數(shù)器清除端分別與譯碼電路的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起；開關(guān)量接口電路的輸出端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；數(shù)字化傳感器接口電路的異步串行數(shù)據(jù)輸出端與主控制器的第一異步串行數(shù)據(jù)接收端通過導(dǎo)線電連接在一起，數(shù)字化傳感器接口電路的異步串行數(shù)據(jù)輸入端與主控制器的第一異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送端通過導(dǎo)線電連接在一起，數(shù)字化傳感器接口電路的通道選擇端與與主控制器的三個IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；數(shù)字化傳感器接口電路的供電端與電源管理電路輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起，用于控制數(shù)字化傳感器電源的電源管理單元控制端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
[0008]上述通信接口電路同時設(shè)有RS-232C和以太網(wǎng)兩種通信接口 ；通信接口電路的設(shè)備接口端分別與RS-232C通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊的RS-232C接口端通過導(dǎo)線電連接在一起，通信接口電路的兩個異步串行數(shù)據(jù)輸出端分別與信號控制器的第一和第二異步串行數(shù)據(jù)接收端通過導(dǎo)線電連接在一起，通信接口電路的公共異步串行數(shù)據(jù)接收端與主控制器的第二異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送端通過導(dǎo)線電連接在一起，通信接口電路的通道選擇端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；信號控制器的第二異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送端與主控制器的第二異步串行數(shù)據(jù)接收端通過導(dǎo)線電連接在一起；通信接口電路供電端與電源管理電路輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起，用于控制傳輸設(shè)備電源的電源管理單元控制端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
[0009]上述還包括攝像機，該攝像機包括報警攝像開關(guān)和攝像機輔助光源開關(guān)，報警攝像開關(guān)的接口和攝像機輔助光源開關(guān)的接口分別與電源管理電路輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起，報警攝像開關(guān)的接口控制端和攝像機輔助光源開關(guān)的接口控制端分別與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
[0010]上述主控制器I和信號控制器2均采用W79E227A型單片機，基準(zhǔn)時鐘電路采用SD2404FLPI，主看門狗電路4和信號看門狗電路7均采用CAT1161，主可重觸發(fā)脈沖電路5和信號可重觸發(fā)脈沖電路8均采用可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，N溝道場效應(yīng)管采用IPB06N03LB, P溝道場效應(yīng)管采用NTD20P06L，8位串入并出移位寄存器采用SN74HC595。
[0011]本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊，功能完善，通過其具有的設(shè)備工況偵測恢復(fù)技術(shù)，可使具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置自身、配屬的數(shù)字化傳感器、通信模塊出現(xiàn)可恢復(fù)性軟故障時能夠自行恢復(fù)，從而使該具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置在無人值守的惡劣環(huán)境中仍具備高度可靠性；該具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置具備氣壓、溫濕度、雪深、能見度等要素的測量功能，支持GPS本地授時,支持液位開關(guān)與攝像機的聯(lián)動控制；其具備的6路風(fēng)向、風(fēng)速測量能力，可滿足鐵路行車調(diào)度對風(fēng)要素冗余保障以及試驗觀測對風(fēng)要素梯度測量的需要；其具備的RS-232C和以太網(wǎng)兩種通信模式，可滿足通信冗余保障的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖1為本實用新型的電路框圖。
[0013]附圖中的編碼分別為:1為主控制器，2為信號控制器，3為基準(zhǔn)時鐘電路，4為主看門狗電路，5為主可重觸發(fā)脈沖電路，6為主或門，7為信號看門狗電路，8為信號可重觸發(fā)脈沖電路，9為信號或門，10為主應(yīng)答電路,11為信號應(yīng)答電路，12為譯碼電路,13為電源管理電路，14為數(shù)字化傳感器接口電路，15為通信接口電路，16為數(shù)字化傳感器，17為風(fēng)向傳感器接口電路，18為風(fēng)速傳感器接口電路，19為雨量傳感器電路，20為開關(guān)量接口電路，21為風(fēng)向傳感器，22為風(fēng)速傳感器，23為雨量傳感器，24為液位開關(guān)，25為RS-232C接口通信模塊，26為以太網(wǎng)通信模塊，27為攝像機報警攝像開關(guān)，28為和攝像機輔助光源開關(guān)，29為遠(yuǎn)端服務(wù)器。
【具體實施方式】
[0014]本實用新型不受下述實施例的限制，可根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。
[0015]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步描述:
[0016]如附圖1所示，本實用新型技術(shù)方案包括用于實現(xiàn)設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的主控制器1、信號控制器2、基準(zhǔn)時鐘電路3、組合復(fù)位電路、電源管理電路13和雙向應(yīng)答電路，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的多要素傳感器接口電路和譯碼電路12以及用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ沤涌陔娐?5和供電電源；其中:基準(zhǔn)時鐘電路3的串行時鐘端和串行數(shù)據(jù)端分別與主控制器I的兩個IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主控制器I和信號控制器2的外部中斷端共同與基準(zhǔn)時鐘電路3的時鐘中斷端通過導(dǎo)線電連接在一起；組合復(fù)位電路包括主看門狗電路4、信號看門狗電路7、主可重觸發(fā)脈沖電路5、信號可重觸發(fā)脈沖電路8、主或門6和信號或門9:主看門狗電路4的計數(shù)器清除端與主控制器I的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主看門狗電路4的復(fù)位輸出端和主可重觸發(fā)脈沖電路5的信號輸出端分別與主或門6的兩個輸入端通過導(dǎo)線電連接在一起，主或門6的輸出端與主控制器I的復(fù)位端通過導(dǎo)線電連接在一起；信號看門狗電路7的計數(shù)器清除端與信號控制器2的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號看門狗電路7的復(fù)位輸出端和信號可重觸發(fā)脈沖電路8的信號輸出端分別與信號或門9的兩個輸入端通過導(dǎo)線電連接在一起，信號或門9的輸出端與信號控制器2的復(fù)位端通過導(dǎo)線電連接在一起；主可重觸發(fā)脈沖電路5的觸發(fā)端與信號控制器2的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號可重觸發(fā)脈沖電路8的觸發(fā)端與主控制器I的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；電源管理電路13包括一個8位串入并出移位寄存器和10組由P溝道場效應(yīng)管、N溝道場效應(yīng)管和電阻組成的電源管理單元，8位串入并出移位寄存器的串行數(shù)據(jù)端、時鐘端、鎖存端分別與主控制器I的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，8位串入并出移位寄存器的并行數(shù)據(jù)輸出端作為電源管理電路13中第一電源管理單元至第八電源管理單元的控制端，電源管理電路13中第九和第十單元的控制端與信號控制器2的兩個IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；每個電源管理單元中N溝道場效應(yīng)管的源極與供電電源負(fù)極通過導(dǎo)線電連接在一起，柵極與8位串入并出移位寄存器的并行數(shù)據(jù)輸出端和信號控制器2的兩個IO端口分別通過導(dǎo)線電連接在一起，漏極與P溝道場效應(yīng)管的柵極和該單元輸出端的負(fù)極通過導(dǎo)線電連接在一起；P溝道場效應(yīng)管的柵極通過一個10K歐姆電阻與P溝道場效應(yīng)管的源極通過導(dǎo)線電連接在一起，P溝道場效應(yīng)管的源極與供電電源的正極通過導(dǎo)線電連接在一起，P溝道場效應(yīng)管的漏極和該單元輸出端的正極通過導(dǎo)線電連接在一起；雙向應(yīng)答電路包括主應(yīng)答電路10和信號應(yīng)答電路11:主應(yīng)答電路10的觸發(fā)端與信號控制器2的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主應(yīng)答電路10的輸出端與主控制器I的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主應(yīng)答電路10的清 除端與主控制器I的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；信號應(yīng)答電路11的觸發(fā)端與主控制器I的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號應(yīng)答電路11的輸出端與信號控制器2的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號應(yīng)答電路11的清除端與信號控制器2的10端口通過導(dǎo)線電連接在一起。在使用過程中，主控制器I和信號控制器2均可采用臺灣新唐科技股份有限公司(Nuvoton TechnoloGPSy Corp.)生產(chǎn)的W79E227A型單片機?；鶞?zhǔn)時鐘電路3采用深圳市興威帆電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的SD2404FLPI，該器件內(nèi)置高精度晶振，并通過內(nèi)置2K串行E2PR0M，提供各溫度點的時鐘精度補償數(shù)據(jù)，在-40°C至85°C下精度≤±10ppm，將該器件定時中斷配置為250ms，將其作為系統(tǒng)時鐘基準(zhǔn)。在使用過程中，主看門狗電路4和信號看門狗電路7均可采用美國安森美半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CAT1161，該器件具有的電源監(jiān)測和看門狗功能，是實現(xiàn)控制器工況偵測和恢復(fù)功能的要件之一；在供電電壓低于3.0V或從+5V跌落至+3V以下超過200ms時，該器件的電源監(jiān)測功能將產(chǎn)生復(fù)位信號；該器件通過獨立晶振產(chǎn)生內(nèi)部時鐘計時，其內(nèi)置計時器達(dá)1.6秒則產(chǎn)生復(fù)位信號。主控制器I和信號控制器2利用該功能，每秒清除相應(yīng)看門狗的內(nèi)部計數(shù)器；當(dāng)時鐘電路發(fā)生錯誤致控制器失去時間基準(zhǔn)源、軟件超時或控制器因干擾死機時，相應(yīng)看門狗計時器則在1.6秒后溢出，其產(chǎn)生的復(fù)位信號將強制控制器復(fù)位并重新初始化系統(tǒng)各單元。主可重觸發(fā)脈沖電路5和信號可重觸發(fā)脈沖電路8均可采用公知的可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成，設(shè)計延遲時間為200ms。主可重觸發(fā)脈沖電路5和信號可重觸發(fā)脈沖電路8用于進(jìn)一步增強控制器的可靠性:信號控制器2定時向主控制器I發(fā)送心跳偵測包，并通過雙向應(yīng)答電路判定主控制器是否應(yīng)答，如應(yīng)答失效則觸發(fā)主可重觸發(fā)脈沖電路5強制主控制器I復(fù)位；信號控制器2如接收到遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)送的強制復(fù)位指令，亦通過觸發(fā)主可重觸發(fā)脈沖電路5強制主控制器I復(fù)位；主控制器I如在限定時間未接收有效心跳偵測包，則通過信號可重觸發(fā)脈沖電路8產(chǎn)生復(fù)位信號，強制信號控制器2復(fù)位。本實用新型中電源管理電路13中的N溝道場效應(yīng)管可為德國英飛凌科技公司(Infineon Technologies)生產(chǎn)的IPB06N03LB，P溝道場效應(yīng)管可為美國安森美半導(dǎo)體公司(ON Semiconductor)生產(chǎn)的NTD20P06L，8位串入并出移位寄存器可為美國德州儀器公司生產(chǎn)的SN74HC595，上述器件亦可選擇其他公知器件。在使用過程中，電源管理電路13的第一單元至第五單元輸出端可分別與為數(shù)字化傳感器16 (氣壓、溫濕度、雪深、能見度、GPS)的供電端通過導(dǎo)線電連接在一起，電源管理電路13的第六和第七單元輸出端可分別與攝像機報警攝像開關(guān)27和攝像機輔助光源開關(guān)28通過導(dǎo)線電連接在一起，主控制器I通過三個IO端口與電源管理電路13中8位串入并出移位寄存器的串行數(shù)據(jù)端、時鐘端、鎖存端通過導(dǎo)線電連接在一起，8位串入并出移位寄存器的的并行數(shù)據(jù)輸出端則構(gòu)成電源管理電路13第一至第八單元的控制端；電源管理電路13的第九和第十輸出端可分別與RS-232C接口通信模塊25和以太網(wǎng)接口通信模塊26的供電端通過導(dǎo)線電連接在一起，控制端與信號控制器2的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。電源管理電路的所有控制通路均可依據(jù)應(yīng)用需要取舍。
[0017]根據(jù)實際需要，對本實用新型可作進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
[0018]如附圖1所示，譯碼電路12由4個3-8譯碼器組合成5_32譯碼器，5-32譯碼器的輸入端與主控制器I的5個10端口通過導(dǎo)線電連接在一起。其中32個輸出端與不同受控端通過導(dǎo)線電連接在一起。
[0019]如附圖1所示，多要素傳感器接口電路包括風(fēng)向傳感器接口電路17、風(fēng)速傳感器接口電路18、雨量傳感器接口電路19、開關(guān)量接口電路20、數(shù)字化傳感器接口電路14 ;其中:風(fēng)向傳感器接口電路17的輸出端與主控制器I的數(shù)據(jù)總線通過導(dǎo)線電連接在一起，風(fēng)向傳感器接口電路17的通道選擇端與譯碼電路12的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起；風(fēng)速傳感器接口電路18的輸出端與主控制器I的數(shù)據(jù)總線通過導(dǎo)線電連接在一起，風(fēng)速傳感器接口電路18的通道選擇端、數(shù)據(jù)鎖存端、計數(shù)器清除端分別與譯碼電路12的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起；雨量傳感器接口電路19的輸出端與主控制器I的數(shù)據(jù)總線通過導(dǎo)線電連接在一起，雨量傳感器接口電路19的通道選擇端、數(shù)據(jù)鎖存端、計數(shù)器清除端分別與譯碼電路12的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起；開關(guān)量接口電路20的輸出端與主控制器I的10端口通過導(dǎo)線電連接在一起；數(shù)字化傳感器接口電路14的異步串行數(shù)據(jù)輸出端與主控制器I的第一異步串行數(shù)據(jù)接收端通過導(dǎo)線電連接在一起，數(shù)字化傳感器接口電路14的異步串行數(shù)據(jù)輸入端與主控制器I的第一異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送端通過導(dǎo)線電連接在一起，數(shù)字化傳感器接口電路14的通道選擇端與與主控制器I的三個10端口通過導(dǎo)線電連接在一起；數(shù)字化傳感器接口電路14的供電端與電源管理電路13輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起，用于控制數(shù)字化傳感器電源的電源管理單元控制端與主控制器I的10端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
[0020]工作時，風(fēng)向傳感器接口電路17的輸入端與六路風(fēng)向傳感器21通過導(dǎo)線電連接在一起，風(fēng)向傳感器接口電路17包括光電耦合器電路和三態(tài)八路總線收發(fā)器電路，光電耦合器電路的輸入端與風(fēng)向傳感器21的接口端通過導(dǎo)線電連接在一起，光電耦合器電路的輸出端與三態(tài)八路總線收發(fā)器電路的輸入端通過導(dǎo)線電連接在一起，三態(tài)八路總線收發(fā)器電路的輸出端與主控制器I的數(shù)據(jù)總線通過導(dǎo)線電連接在一起，三態(tài)八路總線收發(fā)器電路的使能端(通道選擇端)與譯碼電路12的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起；風(fēng)速傳感器接口電路18的輸入端與六路風(fēng)速傳感器22通過導(dǎo)線電連接在一起，風(fēng)速傳感器接口電路18包括光電耦合器、十二位二進(jìn)制串行計數(shù)器和三態(tài)八路D觸發(fā)器，風(fēng)速傳感器22的脈沖信號經(jīng)光電耦合器隔離后與十二位二進(jìn)制串行計數(shù)器的串行數(shù)據(jù)輸入端通過導(dǎo)線電連接在一起，十二位二進(jìn)制串行計數(shù)器的并行數(shù)據(jù)輸出端與三態(tài)八路D觸發(fā)器的輸入端通過導(dǎo)線電連接在一起，十二位二進(jìn)制串行計數(shù)器的計數(shù)器清除端、三態(tài)八路D觸發(fā)器的鎖存端、使能端(通道選擇端)分別與譯碼電路12的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起。在使用過程中，可采用長春氣象儀器研究所生產(chǎn)的EC9-1型、上海氣象儀表廠生產(chǎn)的ZZ6-5C型等風(fēng)向基于格雷碼變送、風(fēng)速基于脈沖變送的各種風(fēng)向、風(fēng)速傳感器；光電耦合器、三態(tài)八路總線收發(fā)器、十二位二進(jìn)制串行計數(shù)器和三態(tài)八路D觸發(fā)器可選擇公知的器件，連接的風(fēng)向和風(fēng)速傳感器數(shù)量可根據(jù)需要增減甚至不連接。雨量傳感器接口電路19的輸入端與雨量傳感器23通過導(dǎo)線電連接在一起，雨量傳感器接口電路包括光電耦合器、可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、十二位二進(jìn)制串行計數(shù)器和三態(tài)八路D觸發(fā)器，雨量傳感器23的脈沖信號經(jīng)光電耦合器隔離后接入可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入端，可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端與十二位二進(jìn)制串行計數(shù)器的串行數(shù)據(jù)輸入端通過導(dǎo)線電連接在一起，十二位二進(jìn)制串行計數(shù)器的并行數(shù)據(jù)輸出端與三態(tài)八路D觸發(fā)器的輸入端通過導(dǎo)線電連接在一起，十二位二進(jìn)制串行計數(shù)器的計數(shù)器清除端、三態(tài)八路D觸發(fā)器的鎖存端、使能端(通道選擇端)分別與譯碼電路12的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起。在使用過程中，由于常用雨量傳感器23采用繼電器或干簧管作為信號變送接口，其繼電器或干簧管的觸點抖動對雨量測量的精度往往造成較大影響，本實用新型采用可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器對雨量傳感器的輸入信號進(jìn)行200ms的延遲去抖動和整形，提高了測量精度。在使用過程中，可采用公知的各種翻斗式雨量傳感器；光電耦合器、可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、十二位二進(jìn)制串行計數(shù)器和三態(tài)八路D觸發(fā)器可選擇公知的器件，雨量傳感器可根據(jù)需要不連接。開關(guān)量接口電路20的輸入端與液位開關(guān)24通過導(dǎo)線電連接在一起，開關(guān)量接口電路20僅包括一個光電耦合器。在使用過程中，光電耦合器可選擇公知的器件。數(shù)字化傳感器接口電路14的設(shè)備接口端與數(shù)字化傳感器16 (數(shù)字化傳感器16可包括氣壓傳感器、溫濕度傳感器、雪深傳感器、能見度傳感器和GPS授時模塊)的信號端通過導(dǎo)線電連接在一起，在使用過程中，氣壓傳感器可采用芬蘭維薩拉公司生產(chǎn)的PTB220型氣壓傳感器或中國力龍威華公司生產(chǎn)的GQY-2D型氣壓傳感器，溫濕度傳感器可采用芬蘭維薩拉公司生產(chǎn)的HMP15?型溫濕度傳感器，能見度傳感器可采用芬蘭維薩拉公司生產(chǎn)的PWD12型能見度傳感器，雪深傳感器可采用北京華云公司生產(chǎn)的HSC-SR80A雪深傳感器，GPS授時模塊可采用上海麗浪電子有限公司生產(chǎn)的GPS-R35授時模塊，在使用過程中，可任選連接某種數(shù)字化傳感器或全部不連接。
[0021]如附圖1所示，根據(jù)需要，通信接口電路15同時設(shè)有RS-232C和以太網(wǎng)兩種通信接口 ；通信接口電路15的設(shè)備接口端分別與RS-232C通信模塊25和以太網(wǎng)通信模塊26的RS-232C接口端通過導(dǎo)線電連接在一起，通信接口電路15的兩個異步串行數(shù)據(jù)輸出端分別與信號控制器2的第一和第二異步串行數(shù)據(jù)接收端通過導(dǎo)線電連接在一起，通信接口電路15的公共異步串行數(shù)據(jù)接收端與主控制器I的第二異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送端通過導(dǎo)線電連接在一起，通信接口電路15的通道選擇端與主控制器I的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；信號控制器2的第二異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送端與主控制器I的第二異步串行數(shù)據(jù)接收端通過導(dǎo)線電連接在一起；通信接口電路15供電端與電源管理電路13輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起，用于控制傳輸設(shè)備電源的電源管理單元控制端與信號控制器2的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。在使用過程中，RS-232C通信模塊25可使用公知的各類專線Modem、RS-232C/RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器、DTU等，以太網(wǎng)通信模塊26的型號可使用公知的各種RS-232C/以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，根據(jù)需要，可僅選擇其中一種通信方式。RS-232C通信模塊25和/或以太網(wǎng)通信模塊26與遠(yuǎn)端服務(wù)器29間可通過有線或無線方式連接。
[0022]如附圖1所示，還包括攝像機，該攝像機包括報警攝像開關(guān)27和攝像機輔助光源開關(guān)28，報警攝像開關(guān)27的接口和攝像機輔助光源開關(guān)28的接口分別與電源管理電路13輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起，報警攝像開關(guān)27的接口控制端和攝像機輔助光源開關(guān)28的接口控制端分別與主控制器I的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
[0023]以上技術(shù)特征構(gòu)成了本實用新型的最佳實施例，其具有較強的適應(yīng)性和最佳實施效果，可根據(jù)實際需要增減非必要的技術(shù)特征，來滿足不同情況的需求。
[0024]本實用新型最佳實施例的使用過程:
[0025]將本實用新型根據(jù)需求放置在預(yù)設(shè)位置，主控制器I通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路獲取傳感器數(shù)據(jù)，再按預(yù)設(shè)時間間隔通過通信接口電路15和通信模塊(RS-232C通信模塊25和/或以太網(wǎng)通信模塊26)向遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)送報文；同時，遠(yuǎn)端服務(wù)器29按預(yù)設(shè)時間間隔通過通信模塊和通信接口電路15向信號控制器2發(fā)出鏈路偵測心跳包；如信號控制器2在預(yù)設(shè)時間間隔內(nèi)未接收到有效鏈路偵測心跳包，則認(rèn)為通信模塊異常，通過電源管理電路13將相應(yīng)通信模塊斷電復(fù)位；如信號控制器2接收到遠(yuǎn)端服務(wù)器29發(fā)送的強制復(fù)位指令，則通過主可重觸發(fā)脈沖電路5將主控制器I復(fù)位。與此同時,本實用新型通過主看門狗電路4、信號看門狗電路7實時偵測供電質(zhì)量是否異常、主控制器I和信號控制器2是否運行超時，如異常則控制器被強制復(fù)位。為強化控制器的運行工況控制，本實用新型還通過信號控制器2定時向主控制器I發(fā)送心跳包(預(yù)先通過主應(yīng)答電路10發(fā)出請求)，如信號控制器2未能通過信號應(yīng)答電路11偵測到主控制器I的響應(yīng)，則認(rèn)為主控制器I異常，通過主可重觸發(fā)脈沖電路5將主控制器I復(fù)位；同時，主控制器I如未在預(yù)設(shè)時間間隔內(nèi)接收到信號控制器2發(fā)送的心跳包，則認(rèn)為信號控制器2異常，通過信號可重觸發(fā)脈沖電路8將信號控制器2復(fù)位。
[0026]為強化數(shù)字化傳感器的運行工況控制，本實用新型在預(yù)設(shè)時間間隔內(nèi)如未接收到數(shù)字化傳感器的有效數(shù)據(jù)，則認(rèn)為該傳感器異常，主控制器I通過電源管理電路13將相應(yīng)傳感器斷電復(fù)位。
[0027]本實用新型還可以根據(jù)需要對攝像機進(jìn)行聯(lián)動控制。當(dāng)液位開關(guān)傳感器24被觸發(fā)時，本實用新型可根據(jù)預(yù)設(shè)要求通過電源管理電路13打開攝像機報警攝像開關(guān)27 ;如本實用新型判斷當(dāng)前時間為夜間時，則自動通過電源管理電路13打開攝像機輔助光源開關(guān)28。
[0028]本實用新型可根據(jù)需要連接最多6個風(fēng)向、風(fēng)速傳感器，從而滿足鐵路防災(zāi)系統(tǒng)對風(fēng)要素傳感器實施冗余保障的需要以及鐵路新線建設(shè)前期對勘測地點風(fēng)要素梯度觀測的需要。
[0029] 本實用新型可根據(jù)需要連接RS-232C接口和/或以太網(wǎng)接口通信模塊，從而滿足鐵路防災(zāi)系統(tǒng)對多種通信模式的需要。
【權(quán)利要求】
1.一種具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，其特征在于包括用于實現(xiàn)設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的主控制器、信號控制器、基準(zhǔn)時鐘電路、組合復(fù)位電路、電源管理電路和雙向應(yīng)答電路，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的多要素傳感器接口電路和譯碼電路以及用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ沤涌陔娐泛凸╇婋娫?；其?基準(zhǔn)時鐘電路的串行時鐘端和串行數(shù)據(jù)端分別與主控制器的兩個IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主控制器和信號控制器的外部中斷端共同與基準(zhǔn)時鐘電路的時鐘中斷端通過導(dǎo)線電連接在一起；組合復(fù)位電路包括主看門狗電路、信號看門狗電路、主可重觸發(fā)脈沖電路、信號可重觸發(fā)脈沖電路、主或門和信號或門:主看門狗電路的計數(shù)器清除端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主看門狗電路的復(fù)位輸出端和主可重觸發(fā)脈沖電路的信號輸出端分別與主或門的兩個輸入端通過導(dǎo)線電連接在一起，主或門的輸出端與主控制器的復(fù)位端通過導(dǎo)線電連接在一起；信號看門狗電路的計數(shù)器清除端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號看門狗電路的復(fù)位輸出端和信號可重觸發(fā)脈沖電路的信號輸出端分別與信號或門的兩個輸入端通過導(dǎo)線電連接在一起，信號或門的輸出端與信號控制器的復(fù)位端通過導(dǎo)線電連接在一起；主可重觸發(fā)脈沖電路的觸發(fā)端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號可重觸發(fā)脈沖電路的觸發(fā)端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；電源管理電路包括一個8位串入并出移位寄存器和10組由P溝道場效應(yīng)管、N溝道場效應(yīng)管和電阻組成的電源管理單元，8位串入并出移位寄存器的串行數(shù)據(jù)端、時鐘端、鎖存端分別與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，8位串入并出移位寄存器的并行數(shù)據(jù)輸出端作為電源管理電路中第一電源管理單元至第八電源管理單元的控制端，電源管理電路中第九和第十單元的控制端與信號控制器的兩個IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；每個電源管理單元中N溝道場效應(yīng)管的源極與供電電源負(fù)極通過導(dǎo)線電連接在一起，柵極與8位串入并出移位寄存器的并行數(shù)據(jù)輸出端和信號控制器的兩個IO端口分別通過導(dǎo)線電連接在一起，漏極與P溝道場效應(yīng)管的柵極和該單元輸出端的負(fù)極通過導(dǎo)線電連接在一起；P溝道場效應(yīng)管的柵極通過一個IOK歐姆電阻與P溝道場效應(yīng)管的源極通過導(dǎo)線電連接在一起，P溝道場效應(yīng)管的源極與供電電源的正極通過導(dǎo)線電連接在一起，P溝道場效應(yīng)管的漏極和該單元輸出端的正極通過導(dǎo)線電連接在一起；雙向應(yīng)答電路包括主應(yīng)答電路和信號應(yīng)答電路:主應(yīng)答電路的觸發(fā)端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主應(yīng)答電路的輸出端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，主應(yīng)答電路的清除端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；信號應(yīng)答電路的觸發(fā)端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號應(yīng)答電路的輸出端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起，信號應(yīng)答電路的清除端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，其特征在于譯碼電路由4個3-8譯碼器組合成5-32譯碼器，5-32譯碼器的輸入端與主控制器的5個IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，其特征在于多要素傳感器接口電路包括風(fēng)向傳感器接口電路、風(fēng)速傳感器接口電路、雨量傳感器接口電路、開關(guān)量接口電路、數(shù)字化傳感器接口電路；其中:風(fēng)向傳感器接口電路的輸出端與主控制器的數(shù)據(jù)總線通過導(dǎo)線電連接在一起，風(fēng)向傳感器接口電路的通道選擇端與譯碼電路的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起；風(fēng)速傳感器接口電路的輸出端與主控制器的數(shù)據(jù)總線通過導(dǎo)線電連接在一起，風(fēng)速傳感器接口電路的通道選擇端、數(shù)據(jù)鎖存端、計數(shù)器清除端分別與譯碼電路的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起；雨量傳感器接口電路的輸出端與主控制器的數(shù)據(jù)總線通過導(dǎo)線電連接在一起，雨量傳感器接口電路的通道選擇端、數(shù)據(jù)鎖存端、計數(shù)器清除端分別與譯碼電路的輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起；開關(guān)量接口電路的輸出端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；數(shù)字化傳感器接口電路的異步串行數(shù)據(jù)輸出端與主控制器的第一異步串行數(shù)據(jù)接收端通過導(dǎo)線電連接在一起，數(shù)字化傳感器接口電路的異步串行數(shù)據(jù)輸入端與主控制器的第一異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送端通過導(dǎo)線電連接在一起，數(shù)字化傳感器接口電路的通道選擇端與與主控制器的三個IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；數(shù)字化傳感器接口電路的供電端與電源管理電路輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起，用于控制數(shù)字化傳感器電源的電源管理單元控制端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，其特征在于通信接口電路同時設(shè)有RS-232C和以太網(wǎng)兩種通信接口 ；通信接口電路的設(shè)備接口端分別與RS-232C通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊的RS-232C接口端通過導(dǎo)線電連接在一起，通信接口電路的兩個異步串行數(shù)據(jù)輸出端分別與信號控制器的第一和第二異步串行數(shù)據(jù)接收端通過導(dǎo)線電連接在一起，通信接口電路的公共異步串行數(shù)據(jù)接收端與主控制器的第二異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送端通過導(dǎo)線電連接在一起，通信接口電路的通道選擇端與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起；信號控制器的第二異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送端與主控制器的第二異步串行數(shù)據(jù)接收端通過導(dǎo)線電連接在一起；通信接口電路供電端與電源管理電路輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起，用于控制傳輸設(shè)備電源的電源管理單元控制端與信號控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，其特征在于還包括攝像機，該攝像機包括報警攝像開關(guān)和攝像機輔助光源開關(guān)，報警攝像開關(guān)的接口和攝像機輔助 光源開關(guān)的接口分別與電源管理電路輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起，報警攝像開關(guān)的接口控制端和攝像機輔助光源開關(guān)的接口控制端分別與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，其特征在于還包括攝像機，該攝像機包括報警攝像開關(guān)和攝像機輔助光源開關(guān)，報警攝像開關(guān)的接口和攝像機輔助光源開關(guān)的接口分別與電源管理電路輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起，報警攝像開關(guān)的接口控制端和攝像機輔助光源開關(guān)的接口控制端分別與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，其特征在于還包括攝像機，該攝像機包括報警攝像開關(guān)和攝像機輔助光源開關(guān)，報警攝像開關(guān)的接口和攝像機輔助光源開關(guān)的接口分別與電源管理電路輸出端通過導(dǎo)線電連接在一起，報警攝像開關(guān)的接口控制端和攝像機輔助光源開關(guān)的接口控制端分別與主控制器的IO端口通過導(dǎo)線電連接在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，其特征在于主控制器(I)和信號控制器(2 )均采用W79E227A型單片機，基準(zhǔn)時鐘電路采用SD2404FLPI，主看門狗電路(4)和信號看門狗電路(7)均采用CATl 161，主可重觸發(fā)脈沖電路(5 )和信號可重觸發(fā)脈沖電路(8 )均采用可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，N溝道場效應(yīng)管采用IPB06N03LB, P溝道場效應(yīng)管采用NTD20P06L，8位串入并出移位寄存器采用SN74HC595，主應(yīng)答電路和信號應(yīng)答電路均采用D型觸發(fā)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，其特征在于主控制器(I)和信號控制器(2)均采用W79E227A型單片機，基準(zhǔn)時鐘電路采用SD2404FLPI，主看門狗電路(4)和信號看門狗電路(7 )均采用CATl 161，主可重觸發(fā)脈沖電路(5)和信號可重觸發(fā)脈沖電路(8)均采用可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，N溝道場效應(yīng)管采用IPB06N03LB, P溝道場效應(yīng)管采用NTD20P06L，8位串入并出移位寄存器采用SN74HC595，主應(yīng)答電路和信號應(yīng)答電路均采用D型觸發(fā)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有設(shè)備工況偵測恢復(fù)功能的鐵路防災(zāi)多要素采集裝置，其特征在于主控制器(I)和信號控制器(2 )均采用W79E227A型單片機，基準(zhǔn)時鐘電路采用SD2404FLPI，主看門狗電路(4)和信號看門狗電路(7 )均采用CATl 161，主可重觸發(fā)脈沖電路(5)和信號可重觸發(fā)脈沖電路(8)均采用可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，N溝道場效應(yīng)管采用IPB06N03LB, P溝道場效應(yīng)管采用NTD20P06L，8位串入并出移位寄存器采用SN74HC595，主應(yīng)答電路和信號應(yīng)答 電路均采用D型觸發(fā)器。
【文檔編號】G05B19/418GK203689139SQ201420063102
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月12日
【發(fā)明者】吳慶勝, 閆宏凱, 周軍, 吳新, 葛盛昌, 張小勇, 史永革 申請人:烏魯木齊鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所