RemoDAQ-8000系列模塊在鐵路通信電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
一、概述：
環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控項(xiàng)目主要被測(cè)量和監(jiān)視的信號(hào)包括交流或直流電的電流、電壓、電量；溫度；水浸；門禁；視頻信號(hào)以及各種室內(nèi)設(shè)備的工作情況，室內(nèi)設(shè)備包括：空調(diào)，發(fā)電機(jī)，UPS電源，蓄電池組等，這些信號(hào)在無(wú)人職守的狀況下受到監(jiān)視，一旦出現(xiàn)故障，將自動(dòng)報(bào)警并進(jìn)行相應(yīng)處理。
二、鐵路通信電源的集中監(jiān)控系統(tǒng)：
通信電源是通信行業(yè)的動(dòng)力和保證，對(duì)確保通信質(zhì)量具有重要的影響，在通信行業(yè)中發(fā)揮著作用。因?yàn)橥ㄐ旁O(shè)備發(fā)生故障是局部的，而電源發(fā)生故障，將會(huì)造成通信全部停止，人們視通信電源為整個(gè)通信系統(tǒng)的心臟。
為了保證鐵路通信的順利發(fā)展及其通信的安全可靠，鐵路電務(wù)部門從97年開始對(duì)通信電源設(shè)備及其環(huán)境進(jìn)行集中監(jiān)控。
通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)基本功能和性能如下：
>>監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)分布的各個(gè)獨(dú)立的通信電源、空調(diào)系統(tǒng)和系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行遙測(cè)、遙信、遙控，實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，記錄和處理相關(guān)數(shù)據(jù)，及時(shí)偵測(cè)故障，通知人員處理，從而實(shí)現(xiàn)通信局（站）的少人或無(wú)人值守，以及電源、空調(diào)的集中監(jiān)控維護(hù)管理，提高供電系統(tǒng)的可靠性和通信設(shè)備的安全性。
>>監(jiān)控系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間從故障事件發(fā)生至反映到有人值守監(jiān)控的時(shí)間間隔小于10s，可以響應(yīng)多事件多點(diǎn)同時(shí)告警。
>>系統(tǒng)的軟硬件應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有的靈活性，可適應(yīng)不同規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和不同數(shù)量監(jiān)控對(duì)象（被監(jiān)控設(shè)備）的需要。
>>監(jiān)控系統(tǒng)不影響監(jiān)控對(duì)象的正常工作，不改變智能設(shè)備（具有內(nèi)部自動(dòng)控制功能的設(shè)備）的原有功能。
>>監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的電磁兼容性，監(jiān)控對(duì)象處于任何工作狀態(tài)下，系統(tǒng)均能正常工作；同時(shí)系統(tǒng)不產(chǎn)生影響監(jiān)控對(duì)象正常工作的電磁干擾。
>>監(jiān)控系統(tǒng)任何監(jiān)控點(diǎn)的接入均不破壞監(jiān)控對(duì)象的接地系統(tǒng)。
>>監(jiān)控系統(tǒng)具有自診斷功能，對(duì)數(shù)據(jù)紊亂、通信干擾等可自動(dòng)恢復(fù)；對(duì)通信中斷、軟硬件故障等能診出故障并及時(shí)告警；本系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)不影響監(jiān)控對(duì)象的正常工作和控制功能。
>>監(jiān)控系統(tǒng)前端采集設(shè)備應(yīng)能在-48V直流電源條件下不間斷工作。系統(tǒng)其他硬件能在局方給出的不間斷電源（220V+/-10%）或-48V直流電源條件下工作，或自帶UPS供電，以防止市電停電而終止工作。
>>系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互界面和漢字支持能力；故障告警具有明顯清晰的視聽信號(hào)。
>>監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)量精度應(yīng)滿足：直流電壓優(yōu)于0.5%，蓄電池單體電壓測(cè)量誤差不大于+/-5Mv，其他電量?jī)?yōu)于2%，非電量?jī)?yōu)于5%。
三、通信電源及環(huán)境的體系結(jié)構(gòu)：
集中監(jiān)控系統(tǒng)采用逐級(jí)匯接的結(jié)構(gòu)，自下而上包括：監(jiān)控模塊(SM：Supervision Module)、監(jiān)控單元(SU：Supervision Unit)、監(jiān)控站(SS：Supervision Station)、監(jiān)控中心(SC：Supervision Center)，可分別對(duì)應(yīng)機(jī)房、站場(chǎng)、電務(wù)段、路局等各級(jí)維護(hù)管理部門。
SM配備在無(wú)人值守機(jī)房，負(fù)責(zé)信息的采集，傳送和管理中心的命令執(zhí)行。
SU為站場(chǎng)，維護(hù)人員在SS、SC等各級(jí)可對(duì)本場(chǎng)站內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的集中監(jiān)控，可以隨時(shí)查看轄區(qū)內(nèi)被監(jiān)控設(shè)備的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，被監(jiān)控設(shè)備的故障告警可以立即傳送到有人值守的地方，并以明顯的聲、光信號(hào)提示。
SS一般設(shè)在電務(wù)段，對(duì)應(yīng)于維護(hù)管理中心(MMC)，是主要的維護(hù)實(shí)體，具備全部故障、性能、配置、安全管理功能，負(fù)責(zé)本地管轄范圍內(nèi)各機(jī)房的日常檢測(cè)管理和故障搶修。
SC為路局，作具備除控制以外的全部故障、性能、安全管理功能，側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)級(jí)狀態(tài)管理和調(diào)度指揮。
根據(jù)實(shí)際情況，SM可以直接連到SU、SS或SC。
系統(tǒng)可以根據(jù)需求，分別配置成三級(jí)結(jié)構(gòu)(路局、電務(wù)段、站場(chǎng))或兩級(jí)結(jié)構(gòu)(電務(wù)段、站場(chǎng))。
鐵路通信電源、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
四、通信電源及環(huán)境監(jiān)控的傳輸方式：
a)星型拓?fù)涞?/span>SU（SM）和上級(jí)局站之間
星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的所有SU（SM）可以直接連到上級(jí)局站(SS、SC等)，之間可以采用以下傳輸方式：
1)利用2M傳輸線路中的1個(gè)空閑時(shí)隙。
2)利用微波/光纖中繼站提供的透明數(shù)字公務(wù)信道(RS422、RS232接口)。
3)利用專線電話。
當(dāng)采用2M空閑時(shí)隙時(shí)，系統(tǒng)在每個(gè)SM安裝一臺(tái)SM通信機(jī)，通過(guò)從2M傳輸線路中抽取1個(gè)空閑時(shí)隙，在SU（SM）和上級(jí)局站之間進(jìn)行通信，其他時(shí)隙進(jìn)行正常業(yè)務(wù)傳輸。
在上級(jí)局站，利用交換機(jī)的匯集功能把每30個(gè)時(shí)隙匯集到一個(gè)2M線路，送入SM集中通信機(jī)。每臺(tái)SU（SM）集中通信機(jī)可接入4個(gè)2M，同時(shí)監(jiān)控120個(gè)SU（SM）。當(dāng)SU（SM）數(shù)目較多時(shí)，可設(shè)置多臺(tái)SU（SM）集中通信機(jī)。
星型拓?fù)?/span>2M時(shí)隙傳輸方式
b)星型總線拓?fù)涞?/span>SM和上級(jí)局站之間
星型總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的所有SM不能直接連到上級(jí)局站(SU、SS、SC等)，必須通過(guò)級(jí)聯(lián)的方式進(jìn)行傳輸。可以采用以下傳輸方式：
1)利用2M傳輸線路中的1個(gè)空閑時(shí)隙。
2)利用專線電話。
當(dāng)采用2M空閑時(shí)隙時(shí)，系統(tǒng)在每個(gè)SM安裝一臺(tái)SM通信機(jī)，通過(guò)從2M傳輸線路中抽取1個(gè)空閑時(shí)隙，在SM和上級(jí)局站之間進(jìn)行通信，其他時(shí)隙進(jìn)行正常業(yè)務(wù)傳輸。
與星型結(jié)構(gòu)不同的是，總線型的SM通信機(jī)有級(jí)聯(lián)功能，同一總線上的若干SM通信機(jī)可以共用同一時(shí)隙，上級(jí)局站通過(guò)地址碼，與同一時(shí)隙上的不同SM通信機(jī)進(jìn)行通信。
在上級(jí)局站，利用交換機(jī)的匯集功能把每30個(gè)時(shí)隙匯集到一個(gè)2M線路，送入SM集中通信機(jī)。每臺(tái)SM集中通信機(jī)可接入4個(gè)2M，同時(shí)監(jiān)控120個(gè)SM。當(dāng)SM數(shù)目較多時(shí)，可設(shè)置多臺(tái)SM集中通信機(jī)。
星型總線拓?fù)?/span>2M時(shí)隙傳輸方式
c)S和SC之間
SU、SS、SC之間利用TCP/IP協(xié)議，通過(guò)廣域網(wǎng)(WAN)進(jìn)行傳輸通信。
廣域網(wǎng)可以利用各局站之間的2M線路，通過(guò)路由器建網(wǎng)。
五、SU監(jiān)控原理及其設(shè)備組成
在一些較大的局站本地可以根據(jù)管理的需要配置IPC-800（主板為PEAK-639V）工控機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和管理。其基本工作原理圖如下：
IPC-800工控機(jī)的主要作用是：
>>前端數(shù)據(jù)采集中心
>>實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)保存
>>與遠(yuǎn)端中心局站進(jìn)行通信、交換數(shù)據(jù)
>>在網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)保存數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)條件恢復(fù)時(shí)，將未能上報(bào)的數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào)。
>>通過(guò)R-8188END(串口服務(wù)器)實(shí)現(xiàn)多個(gè)串口設(shè)備上網(wǎng)。
>>通過(guò)RS485數(shù)據(jù)總線與RemoDAQ-8000系列模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信
>>通過(guò)R-8017模擬量輸入模塊對(duì)各種直流電壓、電流、溫濕度、電池單體電壓進(jìn)行采集上報(bào)。
>>通過(guò)R-820X智能交流電量采集模塊對(duì)各種交流電壓、電流進(jìn)行采集上報(bào)。
>>通過(guò)R-8060、R-8050可以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字輸入量的采集，如門禁、水浸等。
>>通過(guò)R-8060、R-8050可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種控制設(shè)備的信號(hào)的控制。如通過(guò)R-8060和R-8050對(duì)非智能空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和保證設(shè)備運(yùn)行安全。
>>通過(guò)網(wǎng)卡可以在本地組成局域網(wǎng)與其它計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)
>>可以遠(yuǎn)程更新監(jiān)控內(nèi)容、更新模塊的配置
>>適合于機(jī)箱內(nèi)部掛式安裝
其它主要模塊的功能如下圖所示。
路局、分局、電務(wù)段本地SU系統(tǒng)示意
如果局站的規(guī)模較小，可以用R-8188XD來(lái)代替工控機(jī)。
R-8188XD是專門為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的嵌入式模塊，可在惡劣的情況下代替PC和PLC。
嵌入式控制模塊R-8188XD的主要配置為：
>>采用AMD公司嵌入式80188CPU,主頻為40MHz
>>具有256K SRAM和256K FLASH ROM
>>內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘/NVSRAM和EEPROM
>>內(nèi)含4個(gè)COM口,其中COM1為232/485可選擇方式、COM2為RS485模式、COM3為RS232方式；COM4為RS232程序下載和用戶使用的公用口。
>>COM驅(qū)動(dòng)支持中斷并帶有1K隊(duì)列緩沖
>>內(nèi)置看門狗
>>內(nèi)置電源保護(hù)電路
>>內(nèi)置RS485網(wǎng)絡(luò)保護(hù)電路
>>可從PC把程序?qū)?/span>R-8188XD
>>內(nèi)置DATALIGHT的RAM-DISK和ROM-DISK
>>內(nèi)置QBASIC編譯器
R-8188的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖：
R-8188XD在集中監(jiān)控系統(tǒng)中的主要作用是：
>>前端數(shù)據(jù)采集中心
>>實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)保存
>>通過(guò)MODEM或時(shí)隙復(fù)用器與監(jiān)控中心進(jìn)行通信、交換數(shù)據(jù)
>>通過(guò)R-8188END(串口服務(wù)器)實(shí)現(xiàn)多個(gè)串口設(shè)備上網(wǎng)。
>>通過(guò)RS485數(shù)據(jù)總線與R-8000系列模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信
>>通過(guò)R-8017模擬量輸入模塊對(duì)各種直流電壓、電流、溫濕度、電池單體電壓進(jìn)行采集上報(bào)。
>>通過(guò)R-820X智能交流電量采集模塊對(duì)各種交流電壓、電流進(jìn)行采集上報(bào)。
>>通過(guò)R-8060、R-8050可以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字輸入量的采集，如門禁、水浸等。
>>通過(guò)R-8060、R-8050可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種控制設(shè)備的信號(hào)的控制。如通過(guò)R-8060和R-8050對(duì)非智能空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和保證設(shè)備運(yùn)行安全。
>>實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的協(xié)議轉(zhuǎn)換，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議設(shè)備可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的要求進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，使其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，便于管理和維護(hù)
>>對(duì)各類設(shè)備進(jìn)行編址，地址可以使用軟件設(shè)置，實(shí)現(xiàn)共線方式數(shù)據(jù)訪問(wèn)
>>可以使用用戶配置文件來(lái)設(shè)置每一個(gè)串口的特征值，設(shè)置每一個(gè)串口的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)485總線不同數(shù)率和數(shù)據(jù)格式的設(shè)備通信。
其本地組網(wǎng)功能如下圖所示。
通信站場(chǎng)SU系統(tǒng)示意
如圖所示，在通信電源的集中監(jiān)控中，對(duì)于路局、分局、電務(wù)段本地SU系統(tǒng)，對(duì)智能設(shè)備利用多串口卡從設(shè)備其本身的RS232直接接入。對(duì)于通信站場(chǎng)的SU系統(tǒng)，智能設(shè)備經(jīng)嵌入式轉(zhuǎn)換模塊R-8188XD轉(zhuǎn)發(fā)到Modem等通信設(shè)備。一般情況下低壓配電設(shè)備（主控柜、副控柜、交流盤、穩(wěn)壓器、進(jìn)線柜、電容柜）、柴油發(fā)電機(jī)、整流配電設(shè)備（交流盤、整流器、直流盤）、逆變器、DC—DC變換器、UPS、太陽(yáng)能供電系統(tǒng)都需要進(jìn)行設(shè)備改造，使其各種電量和狀態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，接入R-8188XD或工控機(jī)。
六、SS系統(tǒng)組成：
系統(tǒng)在SS建立Ethernet局域網(wǎng)，設(shè)置SU集中通信機(jī)、監(jiān)控主機(jī)、監(jiān)控工作站、打印機(jī)、Modem等，直接監(jiān)控本SS范圍內(nèi)的基站數(shù)據(jù)。
七、SC系統(tǒng)組成
系統(tǒng)在SC建立Ethernet局域網(wǎng)，設(shè)置監(jiān)控工作站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、RAID 5磁盤陣列、打印機(jī)等。根據(jù)需要，系統(tǒng)可以采用大容量磁帶機(jī)或MO作為數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)服務(wù)器采用雙機(jī)熱備份，其中一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)將接管它的工作。同時(shí)采用RAID 5磁盤陣列系統(tǒng)，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)不因存儲(chǔ)介質(zhì)的故障丟失。
八、通信電源監(jiān)控維護(hù)與管理的發(fā)展趨勢(shì)
由于RemoDAQ-8000系列采集模塊的精度高，采樣速度較快，為通信電源的智能監(jiān)控提供了很好的前提。
智能監(jiān)控是基于傳統(tǒng)控制理論的監(jiān)控方法模擬、代替的是人的感覺器官和勞動(dòng)器官的功能，而智能監(jiān)控的目標(biāo)則是模擬、代替人的思維器官的某些分析和控制功能。本系統(tǒng)采用了專家系統(tǒng)、模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能分析和控制方法，進(jìn)行以下智能控制：
>>告警處理：分析告警原因，提出解決方案建議。
>>故障預(yù)測(cè)：根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提前預(yù)測(cè)可能發(fā)生的故障。
>>系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行設(shè)備性能分析、節(jié)能效果分析等工作。
通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，在不同地區(qū)為鐵路通信電源監(jiān)控起到了很好的作用，對(duì)安全隱患的發(fā)現(xiàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了需要更換設(shè)備。為鐵路運(yùn)維護(hù)提供了保障，為鐵路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合管理、無(wú)人值守，減員增效提供保證，具有顯著的實(shí)用價(jià)值。
1. RemoDAQ-8188XD AMD80188嵌入式控制器，固化ROM DOS,帶4個(gè)串口
2. RemoDAQ-8188END 串口上網(wǎng)服務(wù)器
3. RemoDAQ-820X 智能交流電量采集模塊
4. RemoDAQ-8017 8路模擬量輸入模塊
5. RemoDAQ-8060 4路開入、4路繼電器開出模塊
6. RemoDAQ-8050 7路開入、8路開出模塊
7. RemoDAQ-8520 RS-232轉(zhuǎn)RS-485模塊
