主要实现方案 - 一种红外设备远程报警系统的设计

3 主要实现方案

    红外线设备远程报警系统能实时监测红外线设备的工作状况，并通过安装在红外线设备机房的电话线把其数据传送到车辆段中心电脑上，也可在任何有电话的地方用一台电脑接收这些数据，系统独立工作，不影响红外线设备工作，即使系统不工作(故障)也不会影红外线设备工作。

3．1 主控制模块

    主控制模块由信道检测、静态卡、传感器、液晶及电源组成，主要实现功能：

    (1)实时接收各种模块的数据；

    (2)能通过64×128液晶点阵显示各模块状态和数据，保存维修人员编码；

    (3)与上级通过MODEM交换数据；

    (4)侦听主、辅机之间的大列波形。

    存贮和显示数据，主要包括最近14列车的大列波形；一日的信道状态；三日的供电状态，异常复位；一日探头供电箱，及辅机的各种电压值；近5日环温、箱温情况；近30日防盗、维修人员访问情况；近30日探头位置；最近14列车的1#、2#、3#磁头的平均值、最大值、最小值和噪声；探头定标值；近4日停电情况。系统构成如图2所示。

 系统采用嵌入式控制器32位ARM结构微处理器，外围扩展存储器接口，液晶显示、键盘作为人机交互接口，通过RS 232和USB与PC机进行通讯，嵌入式控制器可支持工业现场总线、以太网两种网络结构。嵌入式控制器采用基于μC／OSⅡ内核的RTOS操作系统。

3．2 探头检测模块

    这部分模块主要目标是检测探头大列波形；定标值以及探头位置；检测探头供电箱，及辅机的各种电压；检测磁头状态；检测供电、上电、掉电、异常复位；检测探测站与中心的信道状态及环温、箱温等情况。采集二路下探波形，64点采样，采集密度一样，采集长度增加一倍，即提前半个轴箱开始，延后半个轴箱结束；通过RS 485口上传主机探头位置，对于检测红外线设备轴温是否正常具有决定性意义，由于轴温探测设备安装在铁轨旁边，由于震动等原因，经常发生偏转，导致红外线设备检测波形不正确，探测轴温出现偏差，传统检测方法是采用三角尺测量，用香头在三角尺上放置热源，对比红外线探头波形校准，这种方法测量复杂，精确度较低。

    采用电子罗盘可较好地解决这个问题，电子罗盘是测量方位角(航向角)比较经济的一种仪器，本系统采用TDCM3电子罗盘传感器模块，TDCM3电子罗盘由美国Precision Navigation生产。模块封装了一个三轴磁强计和一个高性能的两轴倾斜计，可以同时输出俯仰和滚动角，以及三维的磁场测量值。以前所有的罗盘都必须保持水平才能保证精度，因而只能采用一种笨拙的万向节，或再加上液体的方法来保持传感器的水平状态。TDCM3则使用了一个高性能的倾斜计(倾斜传感器)，允许微处理器在数学上改正倾斜角，因此，它是一种消除了机械常平架的电子罗盘。TDCM3电子罗盘对水平方向的角度测量为360°，同时，按照可测量倾斜角度范围，又分为20°，50°，80°。电子罗盘的数据输出可以是RS 232或RS 485标准的数据字符输出或者模拟输出，并且可以由主控计算机发出控制指令，来控制TD—CM3电子罗盘输出数据的种类、格式以及工作方式。

    完整的TDCM3电子罗盘的数据输出为：

    $CPRXYZTE校验和<1f>

    数据中包含有罗盘角度C，载体的倾斜角P和横滚角度R，各向的磁场强度X，Y，Z，在开始校准好探头位置后，记录电子罗盘的数据输出，当俯仰角、方位角发生变化时，根据需要取用TDCM3电子罗盘提供的数据进行对比。如果变化超过一定范围，表明探头发生偏转，需要再次校准。

3．3 磁头波形电压检测模块

    这部分模块主要目标是采集3路磁头波形，在触发处的位置需要保存，采集结果通过RS 485口与主机通讯。电压检测模块检测27路模拟电压；220V，交流值；异常复位。采集电压原理图如图3所示。

 检测内容如下：

    ⑤2x背温输出：3．33—2．33 V
    ⑥2x保护门电压：±27 V
    ⑦2x探头噪声和峰值(在自检时采集)：Vp-p<25 mV