本發(fā)明與電氣化鐵道接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)有關(guān)。屬于電氣化鐵道接觸網(wǎng)開關(guān)自動控制技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控裝置主要用于監(jiān)視接觸網(wǎng)開關(guān)(隔離開關(guān)或負荷開關(guān))的位置以及控制接觸網(wǎng)開關(guān)的分、合閘。行業(yè)中一般采用rtu(remoteterminalunits，中文全稱為遠程終端控制器)控制操動機構(gòu)(所謂操動機構(gòu)就是通過控制電機，驅(qū)動接觸網(wǎng)開關(guān)閉合或者開斷，并完成控制過程和結(jié)果信息采集的電路系統(tǒng)，由操動機構(gòu)的電機帶動連接接觸網(wǎng)開關(guān)的連桿運動，從而閉合或者開斷接觸網(wǎng)開關(guān))，rtu通過對操動機構(gòu)輔助開關(guān)提供的接點判斷接觸網(wǎng)開關(guān)的分合位置；這種接觸網(wǎng)開關(guān)位置判斷模式在實際應(yīng)用中存在一些問題，因為在執(zhí)行遙控命令控制接觸網(wǎng)開關(guān)閉合或者開斷時，其控制結(jié)果將開關(guān)是否執(zhí)行相應(yīng)動作是由操動機構(gòu)內(nèi)部給出的，沒有考慮接觸網(wǎng)開關(guān)本體觸頭的位置，依靠這種單一信息判斷接觸網(wǎng)開關(guān)的狀態(tài)。由于接觸網(wǎng)開關(guān)工作環(huán)境的電磁干擾、觸頭的行程差異、傳動連桿扭曲變形等都有可能造成rtu對開關(guān)位置狀態(tài)的誤判，這就會給行車和維護人員造成安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種具有抗干擾、抗雷擊、抗電壓沖擊的能力，速度快，檢測可靠性高的帶光纖開關(guān)的接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控裝置。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

帶光纖開關(guān)的接觸網(wǎng)開關(guān)監(jiān)控裝置，監(jiān)控裝置的微處理器cpu通過遙控接口電路3和遙信接口電路2與開關(guān)操作機構(gòu)連接，通過通信接口電路5與通信網(wǎng)絡(luò)連接，微處理器cpu通過光收發(fā)信號處理電路4與第1、2光纖開關(guān)8連接，第1、2光纖開關(guān)8安裝于接觸網(wǎng)開關(guān)旁邊，接觸網(wǎng)開關(guān)觸頭與連桿的一端鉸連，連桿的另一端與機械定位裝置9的定位盤鉸連，定位盤繞軸轉(zhuǎn)動，定位盤與兩成夾角的第1、2反射鏡連接，接觸網(wǎng)開關(guān)在合的位置，第1反射鏡進入第1光纖開關(guān)的光路，第2反射鏡進離開第2光纖開關(guān)的光路，接觸網(wǎng)開關(guān)在分的位置，第2反射鏡進入第2光纖開關(guān)的光路，第1反射鏡進離開第1光纖開關(guān)的光路，第1光纖開關(guān)相對兩側(cè)的端口分別與第1、2光頭的端口連接，第2光纖開關(guān)的相對兩側(cè)的端口分別與第3、4光頭的端口連接，第1-4光頭與光電轉(zhuǎn)換處理電路連接4，光電轉(zhuǎn)換處理電路4與微處理器cpu連接，光電轉(zhuǎn)換處理電路4檢測到光纖開關(guān)的光路的改變，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后將接觸網(wǎng)開關(guān)的的位置變位信號輸入微處理器cpu輸入接口連接，微處理器cpu每隔一定時間檢測一次輸入接口狀態(tài)，如果檢測到輸入接口狀態(tài)與上次檢測相比有變化，并且這種變化持續(xù)一定時間，則定義為狀態(tài)變化一次，如果連續(xù)檢測到狀態(tài)變化若干次則視為接觸網(wǎng)開關(guān)動作，若此時微處理器cpu通過遙信接口電路采集的信號也是接觸網(wǎng)開關(guān)動作，則微處理器cpu將兩個開關(guān)動作信號組裝通過通信網(wǎng)絡(luò)上報，若微處理器cpu只從光電轉(zhuǎn)換處理電路4檢測到開關(guān)動作，而微處理器cpu沒有從遙信接口電路檢測到開關(guān)動作，則微處理器將兩種狀態(tài)組裝成警告報文上報，如果微處理器cpu沒有從光電轉(zhuǎn)換處理電路4檢測檢測到開關(guān)動作，而微處理器從遙信接口電路檢測到開關(guān)動作，則微處理器則將兩種狀態(tài)組裝成警告報文通過通信接口電路5經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)上送到遠方控制端。

光纖開關(guān)為fos2×2，機械定位裝置為hy-jxdw-01。

第1、2光頭用于合閘位置的檢測，第1光頭發(fā)生端t和接收端r通過光纖分別接第1光纖開關(guān)的1和3端口，第2光頭的發(fā)生端t和接收端r通過光纖分別接第1光纖開關(guān)的2和4端口，第3、4光頭用于分閘位置的檢測，第3光頭發(fā)生端t和接收端r通過光纖分別接第2光纖開關(guān)的1和3端口，第4光頭的發(fā)生端t和接收端r通過光纖分別接第2光纖開關(guān)的2和4端口。

第1光頭發(fā)射端t不斷的發(fā)送“a”型代碼，第2光頭發(fā)射端t不斷的發(fā)送“b”型代碼，在開關(guān)位置不在合位時，第1反射鏡未進入光路，光路為直通狀態(tài)，第1光頭接收端r收到第2光頭發(fā)送的“b”型代碼，第2光頭接收端r收到第1光頭發(fā)送的“a”型代碼，當開關(guān)位置在合閘位置時，定位盤聯(lián)動使反射鏡進入光路，光路改變?yōu)榻徊鏍顟B(tài)，第1光頭接收端r收到第1光頭發(fā)送的“a”型代碼，第2光頭接收端r收到第2光頭發(fā)送的“b”型代碼，第3、4光頭用于分閘位置的檢測，第3光頭的發(fā)生端t和接收端r通過光纖分別接第2光纖開關(guān)的1和3端口，第4光頭的發(fā)生端t和接收端r通過光纖分別接第2光纖開關(guān)的2和4端口，第3光頭發(fā)射端t不斷的發(fā)送“c”型代碼，第4光頭的發(fā)射端t不斷的發(fā)送“d”型代碼，在開關(guān)位置不在分位時，第2反射鏡未進入光路，光路為直通狀態(tài)，第3光頭接收端r收到第4光頭發(fā)送的“d”型代碼，第4光頭接收端r收到第3光頭發(fā)送的“c”型代碼，當開關(guān)位置在分閘位置時，定位盤聯(lián)動使第2反射鏡進入光路，光路改變?yōu)榻徊鏍顟B(tài)，第3光頭接收端r收到第3光頭發(fā)送的“c”型代碼，第4光頭接收端r收到第4光頭發(fā)送的“d”型代碼，微處理器cpu通過定時的方式在一定的時間內(nèi)計算接收同一條代碼的次數(shù)，再根據(jù)次數(shù)進行接觸網(wǎng)開關(guān)位置狀態(tài)的判斷。

接觸網(wǎng)開關(guān)本體位置信號獲取是通過檢測光纖開關(guān)8光路的改變來實現(xiàn)的，當接觸網(wǎng)開關(guān)本體到達分或合位置時，機械定位裝置9使光纖開關(guān)內(nèi)的反射鏡改變位置來切換光路，高壓接觸網(wǎng)開關(guān)本體與低壓監(jiān)控裝置的信號傳輸是通過光纖實現(xiàn)的，沒有電連接，裝置具有很強的抗干擾、抗雷擊、抗電壓沖擊的能力。光電轉(zhuǎn)換處理電路4檢測是基于光通信原理，具有速度快和數(shù)字化特性，檢測的可靠性高。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝和維護方便，運行成本低廉。

附圖說明

圖1本發(fā)明系統(tǒng)框圖。

圖2光纖開關(guān)反射鏡切換技術(shù)原理示意圖。

圖3接觸網(wǎng)開關(guān)本體光纖開關(guān)安裝示意圖。

圖4光纖開關(guān)檢測開關(guān)位置狀態(tài)工作原理示意圖。

圖5傳統(tǒng)的rtu安裝位置示意圖。

圖6本發(fā)明帶光纖開關(guān)的rtu安裝示意圖。

圖7光纖開關(guān)檢測開關(guān)本體位置狀態(tài)硬件原理圖。

圖8主程序運行軟件流程示意圖。

圖9接觸網(wǎng)開關(guān)本體合位置狀態(tài)檢測軟件流程示意圖。

圖10接觸網(wǎng)開關(guān)本體分位置狀態(tài)檢測軟件流程示意圖。

具體實現(xiàn)方式

本發(fā)明在原有rtu基礎(chǔ)上，根據(jù)機械式光纖開關(guān)反射鏡切換技術(shù)，增加光纖開關(guān)檢測部分，能可靠對接觸網(wǎng)開關(guān)本體位置狀態(tài)的準確獲取，通過硬件設(shè)計和軟件設(shè)計實現(xiàn)。

本發(fā)明光纖開關(guān)檢測開關(guān)本體位置狀態(tài)硬件實現(xiàn)：

本發(fā)明光纖開關(guān)檢測開關(guān)位置狀態(tài)硬件原理圖如圖7所示,其中1#，2#，3#，4#為雙發(fā)一體模塊(光頭)ocm3141，u1b、u1a、u2d、u2c、u3b、u3a、u4d、u4c為與門sn74hct08n，cpu（u1）為微處理器lpc1768。光信號收發(fā)處理電路4主要由雙發(fā)一體模塊(光頭)、與門和微處理器cpu(u1)組成，主要實現(xiàn)光信號轉(zhuǎn)電和電轉(zhuǎn)光信號，原理相同的四路光路檢測連接兩臺光電轉(zhuǎn)換開關(guān)，實現(xiàn)對接觸網(wǎng)開關(guān)本體位置狀態(tài)的檢測，如合閘檢測電路的第一個光路，雙發(fā)一體模塊(光頭)接收到光信號，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娖叫盘?，引腳2（rd+）同時連接與門u1b的引腳3和4，將電平信號進行邏輯與，與門u1b引腳6與cpu（u1）的引腳99（rxt0）連接，將與后的電平信號輸入都cpu（u1）,實現(xiàn)光輸入信號轉(zhuǎn)換為串口電輸入信號。串口發(fā)送電信號轉(zhuǎn)換為光信號實現(xiàn)是通過cpu（u1）的引腳98（txd0）同時連接u1a的引腳1和2，然后u1a的引腳3連接到雙發(fā)一體模塊(光頭)的發(fā)射端引腳8（td+），將cpu（u1）的引腳98（txd0）發(fā)出的電平信號，通過與門u1a進行與邏輯操作后，發(fā)送給雙發(fā)一體模塊(光頭)，最后雙發(fā)一體模塊(光頭)將電平信號轉(zhuǎn)換為光信號。其它3路的光路檢測硬件配置和原理一樣。

本發(fā)明光纖開關(guān)檢測開關(guān)本體位置狀態(tài)軟件實現(xiàn)：

主程序軟件流程如圖8所示，系統(tǒng)運行后，先進行一系列的初始化工作，包含地址初始化（讀取裝置的站地址，便于上級對裝置的管理），時鐘初始化，通信口初始化，i2c總線初始化。接下來判斷系統(tǒng)運行是否正常，判斷方法就是查看系統(tǒng)在喂狗嗎，如圖8中的（1）處所示，如果系統(tǒng)在喂狗，則系統(tǒng)運行正常，程序繼續(xù)往下執(zhí)行，否則系統(tǒng)復位，重新開始。

系統(tǒng)運行正常后，定時刷新裝置地址，每5ms間隔，1#，2#，3#，4#光頭發(fā)射端分別發(fā)送“a”、“b”、“c”、“d”型代碼，接著1#，2#，3#，4#光頭等待接收代碼，下一步就對接收的代碼進行分析和處理，主要實現(xiàn)開關(guān)本體合位置和分位置狀態(tài)的不斷采集，如圖8中（2）、(3)所示，開關(guān)合位置和分位置狀態(tài)的采集具體見圖9中子程序k1和圖10中子程序k2。本次循環(huán)結(jié)束后，程序進入圖8中的（1）重新開始。

開關(guān)本體合位置狀態(tài)檢測軟件流程k1如圖9所示，1#和2#光頭接收到代碼，進入圖9中（5）處，進行接收代碼的判斷，如果1#光頭接收“b”和2#光頭接收”a”型代碼，進入到圖9中（6）處，否則進入到圖10中（9）處。進入到圖9中（6）處，判斷進行50ms內(nèi)接收該類型代碼的計數(shù)。如果接收的是首條該類型的代碼，就置定時計數(shù)標志b1為1，啟動定時計數(shù)，然后進入圖9中的（7）定時計數(shù)接收該類型代碼的數(shù)量。如果已經(jīng)在進行定時計數(shù)，就直接進入圖9中的（7）定時計數(shù)接收該類型代碼的數(shù)量，在50ms定時計數(shù)后，程序進入圖9中（8）處，進行在50ms內(nèi)該接收類型代碼的數(shù)量判斷，如果計數(shù)值t1>6,則值合位狀態(tài)為0(合光纖開關(guān)光路直通)，置時標志b1=0，計數(shù)t1=0，如果計數(shù)值t1不大于6，則置時標志b1=0，計數(shù)t1=0，等待1#、2#光頭接收代碼。

在圖9中（5）處，如果1#光頭接收不是“b”和2#光頭接收不是”a”型代碼，程序進入圖9中（9）處，判斷是否1#光頭接收“a”和2#光頭接收”b”型代碼，如果不是，則程序返回等待1#、2#光頭接收代碼，如果是程序進入圖9中（10）處，判斷是否已經(jīng)在進行50ms內(nèi)計數(shù)。如果接收的是首條該類型的代碼，就置定時計數(shù)標志b2為1，啟動定時計數(shù)，然后進入圖9中的（11）定時計數(shù)接收該類型代碼的數(shù)量。如果已經(jīng)在進行定時計數(shù)，就直接進入圖9中的（11）定時計數(shù)接收該類型代碼的數(shù)量，在50ms定時計數(shù)后，程序進入圖9中（12）處，進行在50ms內(nèi)該接收類型代碼的數(shù)量判斷，如果計數(shù)值t2>6,則置合位狀態(tài)為1(合光纖開關(guān)光路交叉)，置時標志b2=0，計數(shù)t2=0，如果計數(shù)值t2不大于6，則置時標志b2=0，計數(shù)t2=0，等待1#、2#光頭接收代碼。

接觸網(wǎng)開關(guān)本體分位置狀態(tài)檢測軟件流程k2如圖10所示，3#和4#光頭接收到代碼，進入圖10中（5）處，進行接收代碼的判斷，如果3#光頭接收“d”和3#光頭接收”c”型代碼，進入到圖10中（14）處，否則進入到圖10中（17）處。進入到圖10中（14）處，判斷是否已經(jīng)在進行50ms內(nèi)接收該類型代碼的計數(shù)。如果接收的是首條該類型的代碼，就置定時計數(shù)標志b3為1，啟動定時計數(shù)，然后進入圖10中的（15）定時計數(shù)接收該類型代碼的數(shù)量。如果已經(jīng)在進行定時計數(shù)，就直接進入圖10中的（15）定時計數(shù)接收該類型代碼的數(shù)量，在50ms定時計數(shù)后，程序進入圖10中（16）處，進行在50ms內(nèi)該接收類型代碼的數(shù)量判斷，如果計數(shù)值t3>6,則值分位狀態(tài)為0(分光纖開關(guān)光路直通)，置時標志b3=0，計數(shù)t3=0，如果計數(shù)值t3不大于6，則置時標志b3=0，計數(shù)t3=0，等待3#、4#光頭接收代碼。

在圖10中（13）處，如果1#光頭接收不是“d”和2#光頭接收不是”c”型代碼，程序進入圖10中（17）處，判斷是否3#光頭接收“a”和4#光頭接收”b”型代碼，如果不是，則程序返回等待3#、4#光頭接收代碼，如果是程序進入圖10中（18）處，判斷是否已經(jīng)在進行50ms內(nèi)接收該類型代碼的計數(shù)。如果接收的是首條該類型的代碼，就置定時計數(shù)標志b4為1，啟動定時計數(shù)，然后進入圖10中的（19）定時計數(shù)接收該類型代碼的數(shù)量。如果已經(jīng)在進行定時計數(shù)，就直接進入圖10中的（19）定時計數(shù)接收該類型代碼的數(shù)量，在50ms定時計數(shù)后，程序進入圖10中（20）處，進行在50ms內(nèi)該接收類型代碼的數(shù)量判斷，如果計數(shù)值t4>6，則置分位狀態(tài)為1(分光纖開關(guān)光路交叉)，置時標志b4=0，計數(shù)t4=0，如果計數(shù)值t4不大于6，則置時標志b4=0，計數(shù)t4=0，等待3#、4#光頭接收代碼。

對開關(guān)本體分位位置狀態(tài)檢測后，結(jié)合遙信回路采集的輔助開關(guān)的接點信號，進行對比，得出接觸網(wǎng)開關(guān)位置的真實狀態(tài)。

本發(fā)明的安裝：

本發(fā)明帶光纖開關(guān)的接觸網(wǎng)監(jiān)控裝置的安裝示意圖如圖6所示，與行業(yè)傳統(tǒng)安裝如圖5，增加了在開關(guān)本體安裝機械定位裝置和光纖開關(guān)，以及光纜的安裝，機械定位裝置和光纖開關(guān)在工廠已經(jīng)安裝調(diào)試完成，光纜及連接附件在工廠進行加工，現(xiàn)場只進行固定和跳線，整個安裝過程簡單方便。