高速铁路防风防雨安全监测报警系统.doc

高速铁路防风防雨安全监测报警系统 摘要：介绍一种基于单片机与上位机有线或无线通信的防风、防雨安全监测报警及信息传输系统；分析数据采集和处理方法；利用软件和硬件抗干扰技术，阐述通信高级语言实现多机通信的途径。该系统无线通信距离远，可方便地构成铁路防风、防雨信息子系统并接入铁路信息网。 引言高速列车运营的安全性，是全世界铁路部门均予以重视的问题。1981年6月印度马特那附近的铁桥和1986年12月日本山阴线余部桥梁上发生的列车灾害事故都说明：一个及时、准确、可靠的报警系统，对于避免这些事故的发生至关重要。本文针对高速铁路中高架桥和高路堤上列车运行的安全性，提出了安全监测系统方案：报警装置对与列车安全行使有关的参数进行实时采集和处理，根据专家系统综合处理采集的数据发出报警与限速信息，并通过无线通信将这些信息传输给列车上的调度中心。一、系统总体设计本系统分为两大部分：一是对风速、风向、降雨量、环境温度和轨道振动信号的监测装置（装于需监测的高路堤或高架桥上），主要包括以at89c52单片机为核心的基本数据采集处理模块，以rs-232-c标准接口芯片max202cpe为主的有线通信接口模块及以fc-202bn为主的无线通信模块；二是监控报警信息传输系统，利用有线通信或无线通信方式，实现该装置同调度所的上位计算机（pc）进行报警信息传输，或者直接同列车上的电台通过无线通信传输报警信息。有线或无线通信采用开放式的二级通信网络结构，其结构框图如图1所示。 1.硬件设计监测装置主要由数据采集处理模块、无线通信模块、硬件抗干扰模块、数据存储模块等组成。监视装置硬件结构框图如图2所示。（1）单片机数据采集处理模块数据采集主要由at89c52单片机、at28c64存储器、8279键盘显示接口芯片、8155、adc0809等组成。鉴于at89c52的宽工作电压范围，高容量的flash程序存储器、可靠的加密方式、较好的兼容性，我们采用该芯片。同时利用at28c64存储历史参数值及可修改常数、报警值设定等。intel公司的8279具有键盘显示接口的强大功能，扩展44的键盘和外接5位led显示器，使之具有良好的人机界面。8155主要完成风向格雷码信号的并行采集。adc0808用于处理雨量和加速度传感器的模拟信号。（2）无线通信模块电平转换器由rs-232-c标准接口芯片max202cpe构成。利用rs-232-c接口进行有线通信，虽然相对于ttl电平抗干扰能力大大提高，但由于受回路电容负载限制，同时它属于单端信号，传送存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，其通信距离仅在20m内，这远远不能满足实际要求。若采用rs-485接口，通信可达数km，但由于回路电容大而可靠性不高，为此采用无线通信方式。 fc-202无线通信模块由发射机、接收机、锁相环、基带处理及调制解调器、cpu（at89c2051）、rs-232-c接口组成，如图3所示。其通信原理为：采用msk调制方式，将基带信号调制并将功率放大成射频信号，再利用vhf/uhf频段发送和接收，然后解调、放大还原成相应的基带信号，完成数据无线传输。fc-202无线数传模块内含vhf/uhf频段范围的无线收发机。收发采用双锁相环及双vco技术，收发转换速度快，其接口为rs-232-c标准接口，可直接连接计算机或带有串口的设备。fc-