一、概述
近年來，隨著鐵路無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，作為保障高速鐵路安全運(yùn)營(yíng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施——GSM-R通信鐵塔，越來越多地被部署和應(yīng)用。然而，由于一些極端自然現(xiàn)象(如地殼運(yùn)動(dòng)、惡劣氣候)、人為破壞及鐵塔自身老化、氧化等原因，造成鐵塔傾斜情況時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致鐵塔倒塌。鐵塔的傾斜和倒塌不僅會(huì)造成通信網(wǎng)絡(luò)中斷，甚至?xí)l(fā)其他鐵路事故，這對(duì)通信網(wǎng)正常工作和安全行車帶來安全隱患。
二、系統(tǒng)介紹
1、系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)按照模塊設(shè)計(jì)思想，分為三層：現(xiàn)場(chǎng)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、應(yīng)用層。現(xiàn)場(chǎng)采集層對(duì)鐵塔安全信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括鐵塔傾斜、天線傾斜、鐵塔振動(dòng)、鐵塔微氣象(風(fēng)速風(fēng)向、覆冰等);數(shù)據(jù)傳輸層主要是將現(xiàn)場(chǎng)采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換通過GSM-R通信光纜傳輸?shù)酵ㄐ欧?wù)器;應(yīng)用層包括通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、備份服務(wù)器、軟件界面等。如圖1所示。
1.1現(xiàn)場(chǎng)采集層
現(xiàn)場(chǎng)采集層通過多種傳感器采集鐵塔通信安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括：鐵塔傾斜角度、通信天線傾斜角度、鐵塔振動(dòng)頻率、風(fēng)速風(fēng)向、覆冰等信息。通過對(duì)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析和預(yù)處理得出鐵塔及天線的實(shí)時(shí)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)鐵塔及天線運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。如下圖
1.2數(shù)據(jù)傳輸層
數(shù)據(jù)傳輸層將現(xiàn)場(chǎng)采集層采集到的鐵塔運(yùn)行狀態(tài)信息打包壓縮，經(jīng)過交換機(jī)轉(zhuǎn)換將鐵塔狀態(tài)信息通過鐵路以太專網(wǎng)傳輸?shù)较到y(tǒng)通信服務(wù)器。
1.3應(yīng)用層
應(yīng)用層包括通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、備份服務(wù)器、監(jiān)控主站軟件界面。通過通信服務(wù)器可以將各個(gè)站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)采集到的鐵塔狀態(tài)信息實(shí)時(shí)解析、存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與上位機(jī)軟件、備份服務(wù)器、web服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，實(shí)時(shí)更新、保存數(shù)據(jù)。備份服務(wù)器將數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，并且對(duì)系統(tǒng)操作定時(shí)記錄形成日志。上位機(jī)軟件將現(xiàn)場(chǎng)采集到的鐵塔運(yùn)行狀態(tài)信息轉(zhuǎn)化成圖像、表格、曲線等人機(jī)交互形式，對(duì)鐵塔進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
2、系統(tǒng)功能
系統(tǒng)功能包括監(jiān)測(cè)功能和使用功能。
2.1監(jiān)測(cè)功能
監(jiān)測(cè)功能有鐵塔傾斜、天線傾斜監(jiān)測(cè)、鐵塔振動(dòng)監(jiān)測(cè)、鐵塔微氣象監(jiān)測(cè)。
2.2使用功能
監(jiān)控中心的通信服務(wù)器可將鐵塔現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)庫(kù);
鐵塔安全狀態(tài)參數(shù)報(bào)警顯示，平時(shí)GUI圖標(biāo)以黑白色，界面嚴(yán)肅;警告或報(bào)警分別對(duì)應(yīng)的黃色和紅色，并支持在紅色報(bào)警時(shí)的聲光同步報(bào)警;
報(bào)警詳細(xì)信息，采用日志報(bào)告的方式生成，并支持打印;
每個(gè)鐵塔歷史數(shù)據(jù)保留，必要時(shí)能從日志服務(wù)器提取單個(gè)鐵塔數(shù)據(jù)，并能繪制(年月日時(shí)分)曲線，方便事后分析;
每個(gè)鐵塔歷史數(shù)據(jù)保留，必要時(shí)能從日志服務(wù)器提取單個(gè)鐵塔數(shù)據(jù)，并能繪制(年月日時(shí)分)曲線，方便事后分析;
3、系統(tǒng)特點(diǎn)
可監(jiān)測(cè)鐵塔傾斜安全和通信天線傾斜情況;
監(jiān)測(cè)設(shè)備12VDC供電，集成多通道組合傳感器;
數(shù)據(jù)電纜通信和供電共用，數(shù)據(jù)傳輸采用RS-485總線;
鐵塔安全監(jiān)控設(shè)備安裝鐵塔頂部，安裝緊固，方便施工作業(yè);
在專網(wǎng)中將實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)(傾斜，振動(dòng)等)指示傳回到核心網(wǎng)服務(wù)器;
系統(tǒng)容量支持65536個(gè)鐵塔監(jiān)控點(diǎn)的規(guī)模與網(wǎng)絡(luò)容量;
系統(tǒng)各個(gè)部分設(shè)計(jì)為模塊化結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場(chǎng)替換;
室外設(shè)備支持-40℃～+80℃應(yīng)用，在寬溫度范圍內(nèi)可正常工作;
室外設(shè)備防塵、防潮、防蝕、防水等功能滿足IP66國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);
系統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)符合鐵道部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
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