RemoDAQ-8000系列模块在铁路通信电源

[IMG]一、概述：
　　近几年，机房或楼宇的环境与设备监控已迅速形成一个新兴的产业，尽管在环境与设备监控项目上各工程公司采用的软硬件千差万别，但北京鼎升力创公司的RemoDAQ-8000系列分散式数采产品已被众多从事该行业的工程公司所认可，并且正逐步成为本应用领域的主流产品。
　　环境与设备监控项目主要被测量和监视的信号包括交流或直流电的电流、电压、电量；温度；水浸；门禁；视频信号以及各种室内设备的工作情况，室内设备包括：空调，发电机，UPS电源，蓄电池组等，这些信号在无人职守的状况下受到监视，一旦出现故障，将自动报警并进行相应处理。
　　本文重点利用北京鼎升力创的RemoDAQ-8000系列产品介绍其在铁路通信电源及环境集中监控的应用原理和方法，在其他场合的应用方法可以以此类推。
　　二、铁路通信电源的集中监控系统：
　　通信电源是通信行业的动力和保证，对确保通信质量具有重要的影响，在通信行业中发挥着不可替代的作用。因为通信设备发生故障是局部的，而电源发生故障，将会造成通信全部停止，人们视通信电源为整个通信系统的心脏。北京鼎升力创公司的系列产品为铁路通信电源、空调及环境集中监控系统的可靠运行和铁路通信的安全运营提供了保证。
　　为了保证铁路通信的顺利发展及其通信的安全可靠，铁道部电务局从97年开始对通信电源设备及其环境进行集中监控。
　　通信电源集中监控系统基本功能和性能如下：
　　 ◆ 监控系统对分布的各个独立的通信电源、空调系统和系统内的各个设备进行遥测、遥信、遥控，实时监视系统和设备的运行状态，记录和处理相关数据，及时侦测故障，通知人员处理，从而实现通信局（站）的少人或无人值守，以及电源、空调的集中监控维护管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性。
　　 ◆ 监控系统响应时间从故障事件发生至反映到有人值守监控级的时间间隔小于10s，可以响应多事件多点同时告警。
　　 ◆ 系统的软硬件应采用模块化结构，具有最大的灵活性，可适应不同规模监控系统网络和不同数量监控对象（被监控设备）的需要。
　　 ◆ 监控系统不影响监控对象的正常工作，不改变智能设备（具有内部自动控制功能的设备）的原有功能。
　　 ◆ 监控系统具有良好的电磁兼容性，监控对象处于任何工作状态下，系统均能正常工作；同时系统不产生影响监控对象正常工作的电磁干扰。
　　 ◆ 监控系统任何监控点的接入均不破坏监控对象的接地系统。
　　 ◆ 监控系统具有自诊断功能，对数据紊乱、通信干扰等可自动恢复；对通信中断、软硬件故障等能诊出故障并及时告警；本系统发生故障时不影响监控对象的正常工作和控制功能。
　　 ◆ 监控系统前端采集设备应能在-48V直流电源条件下不间断工作。系统其他硬件能在局方给出的不间断电源（220V+/-10%）或-48V直流电源条件下工作，或自带UPS供电，以防止市电停电而终止工作。
　　 ◆ 系统具有良好的人机交互界面和汉字支持能力；故障告警具有明显清晰的视听信号。
　　 ◆ 监控系统的测量精度应满足：直流电压优于0.5%，蓄电池单体电压测量误差不大于+/-5Mv，其他电量优于2%，非电量优于5%。
　　三、通信电源及环境的体系结构：
　　集中监控系统采用逐级汇接的结构，自下而上包括：监控模块(SM：Supervision Module)、监控单元(SU：Supervision Unit)、监控站(SS：Supervision Station)、监控中心(SC：Supervision Center)，可分别对应机房、站场、电务段、路局等各级维护管理部门。
　　 SM配备在无人值守机房，负责信息的采集，传送和管理中心的命令执行。
　　 SU为站场，维护人员在SS、SC等各级可对本场站内的设备进行动态实时的集中监控，可以随时查看辖区内被监控设备的各种运行数据，被监控设备的故障告警可以立即传送到有人值守的地方，并以明显的声、光信号提示。
　　 SS一般设在电务段，对应于维护管理中心(MMC)，是主要的维护实体，具备全部故障、性能、配置、安全管理功能，负责本地管辖范围内各机房的日常检测管理和故障抢修。
　　 SC为路局，作具备除控制以外的全部故障、性能、安全管理功能，侧重于网络级状态管理和调度指挥。
　　根据实际情况，SM可以直接连到SU、SS或SC。
　　系统可以根据需求，分别配置成三级结构(路局、电务段、站场)或两级结构(电务段、站场)。

四、通信电源及环境监控的传输方式：
　　 a)星型拓扑的SU（SM）和上级局站之间
　　星型拓扑结构中的所有SU（SM）可以直接连到上级局站(SS、SC等)，之间可以采用以下
　　传输方式：
　　 1)利用2M传输线路中的1个空闲时隙。
　　 2)利用微波/光纤中继站提供的透明数字公务信道(RS422、RS232接口)。
　　 3)利用专线电话。
　　当采用2M空闲时隙时，系统在每个SM安装一台SM通信机，通过从2M传输线路中抽取1个空闲时隙，在SU（SM）和上级局站之间进行通信，其他时隙进行正常业务传输。
　　在上级局站，利用交换机的汇集功能把每30个时隙汇集到一个2M线路，送入SM集中通信机。每台SU（SM）集中通信机最多可接入4个2M，同时监控120个SU（SM）。当SU（SM）数目较多时，可设置多台SU（SM）集中通信机。

b)星型总线拓扑的SM和上级局站之间
　　星型总线拓扑结构中的所有SM不能直接连到上级局站(SU、SS、SC等)，必须通过级联的
　　方式进行传输。可以采用以下传输方式：
　　 1)利用2M传输线路中的1个空闲时隙。
　　 2)利用专线电话。
　　当采用2M空闲时隙时，系统在每个SM安装一台SM通信机，通过从2M传输线路中抽取1个空闲时隙，在SM和上级局站之间进行通信，其他时隙进行正常业务传输。
　　与星型结构不同的是，总线型的SM通信机有级联功能，同一总线上的若干SM通信机可以共用同一时隙，上级局站通过地址码，与同一时隙上的不同SM通信机进行通信。
　　在上级局站，利用交换机的汇集功能把每30个时隙汇集到一个2M线路，送入SM集中通信机。每台SM集中通信机最多可接入4个2M，同时监控120个SM。当SM数目较多时，可设置多台SM集中通信机。

星型总线拓扑2M时隙传输方式
　　 c)S和SC之间
　　 SU、SS、SC之间利用TCP/IP协议，通过广域网(WAN)进行传输通信。
　　广域网可以利用各局站之间的2M线路，通过路由器建网。
　　五、SU监控原理及其设备组成
　　在一些较大的局站本地可以根据管理的需要配置北京鼎升力创公司的IPC-800（主板为PEAK-639V）工控机在现场进行数据采集和管理。其基本工作原理图如下：


　　 IPC-800工控机的主要作用是：
　　 ◆ 前端数据采集中心
　　 ◆ 实现本地数据保存
　　 ◆ 与远端中心局站进行通信、交换数据
　　 ◆ 在网络中断时保存数据，在网络条件恢复时，将未能上报的数据及时上报。
　　 ◆ 通过R-8188END(串口服务器)实现多个串口设备上网。
　　 ◆ 通过RS485数据总线与RemoDAQ-8000系列模块进行数据通信
　　 ◆ 通过R-8017模拟量输入模块对各种直流电压、电流、温湿度、电池单体电压进行采
　　集上报。
　　 ◆ 通过R-820X智能交流电量采集模块对各种交流电压、电流进行采集上报。
　　 ◆ 通过R-8060、R-8050可以实现各种数字输入量的采集，如门禁、水浸等。
　　 ◆ 通过R-8060、R-8050可以实现对各种控制设备的信号的控制。如通过R-
　　 8060和R-8050对非智能空调进行远程遥控，实现节能和保证设备运行安全。
　　 ◆ 通过网卡可以在本地组成局域网与其它计算机联网，在现场进行维护
　　 ◆ 可以远程更新监控内容、更新模块的配置
　　 ◆ 适合于机箱内部挂式安装
　　其它主要模块的功能如下图所示。

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路局、分局、电务段本地SU系统示意
　　如果局站的规模较小，可以用R-8188XD来代替工控机。
　　 R-8188XD是专门为工业应用而设计的嵌入式模块，可在恶劣的情况下代替PC和PLC。
　　嵌入式控制模块R-8188XD的主要配置为：
　　 ◆ 采用AMD公司嵌入式80188CPU,主频为40MHz
　　 ◆ 具有256K SRAM和256K FLASH ROM
　　 ◆ 内置实时时钟/NVSRAM和EEPROM
　　 ◆ 内含4个COM口,其中COM1为232/485可选择方式、COM2为RS485模式、COM3为RS232方式；COM4为RS232程序下载和用户使用的公用口。
　　 ◆ COM驱动支持中断并带有1K队列缓冲
　　 ◆ 内置看门狗
　　 ◆ 内置电源保护电路
　　 ◆ 内置RS485网络保护电路
　　 ◆ 可从PC把程序导入R-8188XD
　　 ◆ 内置DATALIGHT的RAM-DISK和ROM-DISK
　　 ◆ 内置QBASIC编译器
　　 R-8188的内部结构框图如下图：
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R-8188XD在集中监控系统中的主要作用是：
　　 ◆ 前端数据采集中心
　　 ◆ 实现本地数据保存
　　 ◆ 通过MODEM或时隙复用器与监控中心进行通信、交换数据
　　 ◆ 通过R-8188END(串口服务器)实现多个串口设备上网。
　　 ◆ 通过RS485数据总线与R-8000系列模块进行数据通信
　　 ◆ 通过R-8017模拟量输入模块对各种直流电压、电流、温湿度、电池单体电压进行采集上报。
　　 ◆ 通过R-820X智能交流电量采集模块对各种交流电压、电流进行采集上报。
　　 ◆ 通过R-8060、R-8050可以实现各种数字输入量的采集，如门禁、水浸等。
　　 ◆ 通过R-8060、R-8050可以实现对各种控制设备的信号的控制。如通过R-8060和R-8050对非智能空调进行远程遥控，实现节能和保证设备运行安全。
　　 ◆ 实现智能设备的协议转换，对非标准通信协议设备可以根据标准通信协议的要求进行协议转换，使其转换成标准通信协议，便于管理和维护
　　 ◆ 对各类设备进行编址，地址可以使用软件设置，实现共线方式数据访问
　　 ◆ 可以使用用户配置文件来设置每一个串口的特征值，设置每一个串口的参数，实现485总线不同数率和数据格式的设备信。
　　其本地组网功能如下图所示。

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通信站场SU系统示意
　　如图所示，在通信电源的集中监控中，对于路局、分局、电务段本地SU系统，对智能设备利用多串口卡从设备其本身的RS232直接接入。对于通信站场的SU系统，智能设备经嵌入式转换模块R-8188XD转发到Modem等通信设备。一般情况下低压配电设备（主控柜、副控柜、交流盘、稳压器、进线柜、电容柜）、柴油发电机、整流配电设备（交流盘、整流器、直流盘）、逆变器、DC—DC变换器、UPS、太阳能供电系统都需要进行设备改造，各种电量可以采用鼎升力创的系列模块，使其各种电量和状态转换成数字信号后，接入R-8188XD或工控机。
　　六、SS系统组成：
　　系统在SS建立Ethernet局域网，设置SU集中通信机、监控主机、监控工作站、打印机、Modem等，直接监控本SS范围内的基站数据。
　　七、SC系统组成
　　系统在SC建立Ethernet局域网，设置监控工作站、数据服务器、RAID 5磁盘阵列、打印机等。根据需要，系统可以采用大容量磁带机或MO作为数据备份系统。
　　数据服务器采用双机热备份，其中一台出现故障时，另一台将接管它的工作。同时采用RAID 5磁盘阵列系统，确保系统数据不因存储介质的故障丢失。
　　八、通信电源监控维护与管理的发展趋势
　　由于RemoDAQ-8000系列采集模块的精度高，采样速度较快，为通信电源的智能监控提供了很好的前提。
　　智能监控是基于传统控制理论的监控方法模拟、代替的是人的感觉器官和劳动器官的功能，而智能监控的目标则是模拟、代替人的思维器官的某些分析和控制功能。本系统采用了专家系统、模糊理论、神经网络等智能分析和控制方法，进行以下智能控制：
　　 ◆ 告警处理：分析告警原因，提出解决方案建议。
　　 ◆ 故障预测：根据系统监测数据，提前预测可能发生的故障。
　　 ◆ 系统分析：根据系统监测数据，自动进行设备性能分析、节能效果分析等工作。
　　通信电源集中监控系统在实际运行过程中，在不同地区为铁路通信电源监控起到了很好的作用，对安全隐患的发现，及时发现了需要更换设备。为铁路运维护提供了优良的保障，为铁路系统实现综合管理、无人值守，减员增效提供保证，具有显著的实用价值。
　　注：北京鼎升力创的以下产品在环境与设备监控项目中被大量采用，敬请查阅有关介绍资料
　　 1. RemoDAQ-8188XD AMD80188嵌入式控制器，固化ROM DOS,带4个串口
　　 2. RemoDAQ-8188END 串口上网服务器
　　 3. RemoDAQ-820X 智能交流电量采集模块
　　 4. RemoDAQ-8017 8路模拟量输入模块
　　 5. RemoDAQ-8060 4路开入、4路继电器开出模块
　　 6. RemoDAQ-8050 7路开入、8路开出模块
　　 7. RemoDAQ-8520 RS-232转RS-485模块