（车辆工程专业论文）红外线远程监控系统.pdf

西南交通人学上程硕士研究牛学位沦文第】页 摘要 本文对红外线轴温探测系统的远程控制进行了详细的 分析，远程控制采用公用电话网( p s t n ) 进行远程音频、 视频数据及控制信息的传输，来达到远程监控现场红外线 轴温探测系统上作的目的。 该系统由监控端和现场控制端两部分组成。本文对这 两部分进行了详细的分析，并提出了一些工业自动化的解 决方法。采用7 2 9 型的远程视频传输器性能稳定可靠。本 系统的研发对红外线轴温探测系统工作的自动化控制方面 具有深远意义。本系统投入使用后经有关专家鉴定，达到 了国内同行业的领先水平。 关键词：红外线；轴温探测；远程控制 两南交通大学t 程硕十研究生学位论文 a b s t r a c t t h i se s s a ya n a l y z e st h el o n g d i s t a n c ec o n t r o lo fi n f r a r e d a x i st e m p e r a t u r ee x p l o r i n gs y s t e mi nd e t a i l s ，t h el o n g - d i s t a n c e c o n t r 0 1u s e sp s t nt ot r a n s f e rt h ed a t ao fr o m o t ea u d i o f r e g u e n c ya n dr o m o t ev i d e of f e g n e n c ya n d c o n t r o li n f o r m a t i o f f ，a n d a c h i e v et h ep u r p o s eo fm o n i t o r i n gt h ew o r ko f i n f r a r e da x i st e m p e r a t u r ee x p l o r i n gs y s t e mo nt h es p o tf r o m l o n gd i s t a n c e t h es y s t e mi sm a d eu po rt h em o n i t o r i n ge n da n dt h es i t e c o n t r o l l i n ge n dt h e s et w op a r t s t h i sa s s a ya n a l y z e st h e mi n d e t a i l s ，a n do f f e r st h es o l u t i o no fi n d u s t r ya n t o m a t i o n t h e7 2 9 t y p er o m o t ev i d e of r e g u e n c gt r a n s m i s s i o nw a r ei ss t e a d ya n d r e l i a b l e t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to ft h i ss y s t e mh a v e f a r r e a c h i n gs i g n i f i c a n c e i nt h ea u t o m a t i o nc o n t r 0 1 t h e e x p e r t si n d e n t i f yt h a tt h es y s t e ma c h i e v e st h el e a dl e v e li nt h e s a m ei n d u s t r yi 1 1h o m ea r e ri ti sp u ti n t op r a c t i c e k e yw o r d s ：i n f r a r e d ；a x i st e m p e r a t u r ee x p l o r i n gs y s t e m ； l o n g - d i s t a n c ec o n t r o l 西南交通走学i 程碗士研究生学位论文6 第1 章绪论 1 1 红外线轴温探测系统功能简介及现状分析 红外线轴温探测( 二代机) 系统是一个远程计算机实时网络系统，它 能自动检测各种类型车辆的热轴故障，可以进行语音报警。整个系统由中 央管理系统对各探测站、复示站进行网络管理，对通过列车的热轴进行跟 踪，按微热、强热、激热三个等级预报热轴，系统具有识别机车、客货车 辆、自动判别热轴、语音报警、自动计轴计辆、检测列车速度、系统自检 等功能，同时预留了超偏载、垂下品等检测接口，是一个具有开放性接口 的优秀计算机网络，是保证列车运行安令重要的监控设备。 红外线轴温探测( 二代机) 系统是由监控中心、复示站及探测站三级 结构组成。监控中心设在铁路局和分局，负责实时监控管辖内各复示站和 探测站信息；复示站一般设在列检所或通信线路条件不太优良的区段，负 责管理若干个探测站；沿铁路线路每隔3 0 公里左右设探测站一处，且是 无人值守的。因此，红外线轴温探测( 二代机) 系统管理及检修工作存在 以下不足之处： 1 、探测站过于分敞，遍布整个管辖区段，管理难度大。 2 、无法实时对各探测设备检修情况( 口检、周检、月检) 及相关台 帐中的技术参数进行监控，需要管理人员不断地在沿线上巡检，十分不方 便。 3 、人身安全没有得到有效地保证，在作业时防护工作是由专人负责 的，容易人为地造成不良后果，虽有些地方安装了人身安全报警器，但需 人t 开启，且无法监控和自检报警器技术状态。 第1 页共1 0 7 页 西南交通大学i 程硕t 研究生学位论文8 4 、每逢雪季，由于大雪覆盖了探头箱，直接影响轴温数据的采集， 需派人定期扫雪，使职工整夜无法休息，劳动强度加大，妨害人身安全。 1 2 开展本项目研究的意义 为了更好的贯彻新红外线轴温探测系统管检运用规程，实现红外 线工作的“一消灭、六个有、双达标”，即：消灭热切轴事故；有可靠的 电源保障、直通的传输话路、协调的指令系统、规范的测报标准、统一的 设备制式、完善的管理制度；双达标：人员素质达标、工作环境达标，解 决以上存在的问题，为此研制开发了红外线远程监控系统。红外线远程监 控系统做到了对红外线轴温探测系统实时进行远程监控，发现问题，及时 处理。该系统是通过图像识别来监控红外线各探测站现场工作情况，因此 更形象，更逼真。 1 3 国内总体水平及发展趋势 红外线远程监控系统不仅能够远程传送画质良好的动态视频图像，还 能够在传输视频图象的同时双向实时传输清晰的音频信号，包括语音、环 境声音、音乐等。使用红外线远程监控系统既可以从接收端( 监控端) 的 计算机随时随地巡视被监控的现场，也可以在被监控现场发生情况时，在 接收端计算机上接收自动报警回传的现场图像。在传输音频与视频的同时 町以方便的遥控现场的解码器( 例如：遥控云台、镜头；开关人身报警、 除雪装置等) 、视频矩阵，接收监控现场的测控数据。红外线远程监控系 统拥有诸多设计周全的功能，因此在国内首次尝试产品，具有很强的发展 趋势。 第2 页共1 0 7 页 西南交通大学i 程硕+ 研究生学位论文6 第2 章红外线远程监控系统的组成及功能 2 1 红外线远程监控系统的组成 红外线远程监控系统包括：远程视频传输控制器、摄像机、云台、外 置m o d e m ( p s t nm o d e m 、1 s d nm o d e m 或g s mm o d e m ) 、云台控制 器、报警探头、台式便携式电脑( 带内置或外置m o d e m ) 、红外线远程 监控系统接收监控软件。 以上各部件按下述方式整合成系统( 见图2 1 ) ： 图2 - 1 红外线远程监控系统组成结构图 a 将装有摄像机的云台与云台控制器相连； b 远程视频传输控制器连接摄像机、现场控制端外置m o d e m 、云 台控制器及人身安全报警、自动除雪、远程启动装置： c 现场控制端外置m o d e m 与红外线终端机房电话专线相连； d 现场控制端计算机安装红外线现场控制端台帐录入软件，并通过 第3 贞共1 0 7 页 两南交通凡学i 程碗士研究生学位论文4 其m o d e m 与红外线终端机房电话专线相连； e 远程监控端计算机安装红外线远程监控系统接收监控软件，并通 过其m o d e m 与监控端电话专线相连。 f 设备参数管理等电脑与现场控制端相连接。 2 2 红外线远程监控系统的功能介绍 红外线远程监控系统采用计算机网络技术实现对红外线二代机设备 运行状况、检修人员作业情况、作业安全防护等进行远程监控。主要完成 以下功能： 1 、对红外线日、周、月检作业进行远程监控。此项主要实现红外线 检修人员在作业时，通过图像记录作业过程，并进行存储，同时对终端机 房设备的运行状态进行监控。 2 、作业安全管理。此项主要实现红外线检修人员在作业时，通过身 份识别进入该系统，同时启动人身安全报警装置，在作业时进行自动防护。 3 、设备参数管理。此项乇要实现红外线同检、周检、月检等技术参 数的录入，探头定标数据录入、存储，同时对数据进行分析处理，统计检 修数据并进行打印。 4 、在冬季通过计算机远程控制启动风力除雪装置。 5 、通过计算机网络实现终端机房计算机远程启动。 第4 页共1 0 7 贝 西南交通大学i 程碗t 研究生学位论文。 第3 章红外远程监控系统的总体设计 红外远程监控系统是涉及到网络通信、视频、音频、机电远程控制等 综合控制技术的系统，通过网络及网络通信使现场的图像、数据、声音传 递到监控端，使设备检修人员及有关领导在任何地方都可以通过计算机监 控到任何一个红外探测站的设备工作情况。 3 1 红外远程监控系统功能总体结构设计 红外远程监控系统结构( 见图3 1 ) 由监控端、通信网络和现场控制 端三大模块组成，现场控制端由视频采集单元、人身安全报警单元、红外 探测机远程启动单元、自动除雪装置单元和设备检修记录及工作台帐录入 单元五大子模块组成。 囤燕黧吁 图3 1红外远程监控系统功能结构图 第5 页共1 0 7 页 西南交通大学t 程硕士磷究生学位论变4 3 2 红外远程监控系统各功能模块详细设计 监控端用户可以通过电话线路拨通现场控制端计算机，使之相连。然 后通过监控端图式菜单调阅现场检修记录、a e l 设备工作记录，视频图像、 人身安全报警信号是否f 常工作，必要时通过控制功能启动现场除雪装 置，开启或关闭红外探测机远程启动。 3 2 1 视频采集单元 视频采集单元包括：远程视频传输控制器、摄像机、云台、云台控制 器等部分组成。 c o m i m o d e m c o m c o m 2c o m 34 路4 路 a u x ( ：o ma u x 【、o m 2 图3 - 27 2 9 组成框图 第6 页共1 0 7 页 西南交通大学己程硕士研究生学位论文6 3 2 1 1 远程视频传输控制器工作原理 盟3 ，3 远程视频传辕卡 远程视频传输器主要由：通讯端口( c 删1 2 3 ) 、视频接口、音频接 口、开关量报警接口( x i o i a r m ) 、预置开关( p r e s e l r ) 、电源六大部 分组成。 1 通讯端口( 州2 3 ) ( 1 ) 主通讯口c o m l t 要用于向上位机发送编码数据和接收指令。可连接p s t nm o d e m 、 i s d nt a 、g s mm o d e m 等通讯设备，也可以与p c 等终端设备直接连接。 c o m l 的通讯格式是：异步r s 2 3 2 ，8 个数据位，1 个停止位，无校验位， 波特率范围从9 6 2 3 0 ，4 k b p s 。 c o m i 端口采用r t s c t s 硬件流量控制。如果选择“拨号连接”方 第7 贞共1 0 7 页 西南交通大学t 程硕士研究生学位论史。 式，7 2 9 传输器在上电后将自动检测并初始化连接到c o m l 上的通讯设备， 因此这些通讯设备( 如：m o d e m ，t a 等) 应先于7 2 9 传输器加电，以便7 2 9 传输器及时检测并初始化它们。如果通讯设备在7 2 9 传输器之后加电，需 等待3 分钟后才可被7 2 9 传输器检测并初始化。 c o m l 端口各引脚晚明见表3 - 1 。 表3 1c o m i 端卜i 引脚说明 引脚号名称功能 l 空 2r x d 数据接收 3t x d 数据发送 4d t r 数据终端准备好 5 g n d 地 6 空 7r t s 请求发送 8c t s 清除发送 9r 工n g 振铃 第8 页共1 0 7 页 西南交通大学i 程碗i 研= 蛲生学位论文8 c 伽l 端口信号及与p c 机或其他d t e 设备直接连线方法 无流量控制( 见图34 ) ： z 2 2 d 鲤q 芏i q 堕m q ! 9 2甚他监昼圭在目i q 堕蚀业) 1d c d 2 一r x d 3 一t x d 4 一d t r 5g n d 6 一d s r 7 一r t s 8c t s 9 一rt n g 1 一d c d 2r x d 3t x d 9 一r i n g 图3 - 4 无流量控制连接图 第9 页共1 0 7 页 llt_j r d r s s t n s t t d g d r c 一 一 一 一 4 0 6 7 8 西南交遥大学t 程碗i 研究生学位论文4 1 一d c d 2 r x d 3 1 1 x d 4 一d t r l 5 一g n d i 6 d s r 。o 7 一r t s 8c t s 9 一r f n ( ； 图3 - 5 硬件流量控制连线图 1 2 ) 双向辅助通讯端口舵( a 哪m 1 ) 主要用于向下位机发送控制指令和接收测量数据，既可连接工业电 脑、单片机等现场测控设备，也可以控制云台、镜头、视频矩阵等传统监 控设备。c o m 2 的通讯格式是：异步r s 2 3 2 8 个数据位，1 个停止位，无校 验位，波特率范围从1 21 1 5 2 k b p s 。c o m 2 端口无流量控制机制，而且在 第1 0 页共1 0 7 页 c x x t n s t t n d r t d g d r c i 一 一 一 2 3 d 5 6 7 8 一 一 一 。 西南交通大学i 程硕士研筝己生学位论殳8 系统中的优先级比较低，因此如果要通过c o m 2 传输大量连续数据，请在上 下位机软件中采取一些流量控制和校验机制。 c o m 2 端口各引脚说明见表3 2 。 表3 2c o m 2 端口引脚说明 引脚号名称功能 1空 2r x d 数据接收 3t x d 数据发送 4+ 5 v ( d t r ) 电源、数据终端准备好 5g n d地 6空 7r t s请求发送 8c t s 清除发送 9 空 ( 3 ) 双向辅助通讯端口c o m 3 ( a u x c o m 2 ) 主要用于7 2 9 传输器处于离线( 待机) 状态时与c o m i 端口之间处于虚 拟直通状态，即p h 7 2 9 传输器的软件负责将所有从c o m 3 端口接收到的数据 全部原封不动地发送：9 c o m l 端口，反之亦然。这样连接在c o m 3 端口上的设 备通过这个虚拟直通通道便可主动控制连接在c o m l 端口上的m o d e m 等类的 通讯设备。在不使用7 2 9 传输器的自动报警触发回拨功能的前提下，连接 在c o m 3 上的下位机设备可利用这个虚拟直通功能自主实现更灵活的回拨 第l l 页共1 0 7 页 西南交通大学t 程硕十研究生学位论文4 功能或其他7 2 9 传输器无法完成的功能。在7 2 9 传输器处于离线( 待机) 状 态时，虚拟直通功能自动启动，c o m 3 端口的通讯格式被强行设定为 9 6 0 0 一n 一8 1 。当7 2 9 传输器被上位机软件激活处于在线状态时，虚拟直通 功能被自动关闭，c o v l 3 端口的通讯格式由上位机软件设定。 c o m 3 端u 各引脚说明见表3 3 。 表3 3c o m 3 端口引脚说明 引脚号名称功能 l 空 2r x d 数据接收 3t x d 数据发送 4 + 5 v d t r 电源数据终端准备好 5g n d 地 6 空 7 + 5 v r t s电源请求发送 8 空 9空 2 视频接口 第1 2 页共1 0 7 页 西南交通凡学i 程硕士研究专学位论文6 4 路复合视频信号输入，l v p p ，7 5 欧姆。 彩色、黑自信号自动识别，p a l 、n t s c 制式自动识别兼容。 内置4 选l 通道切换开关，主机遥控选择或自动循环，同时只传输其 中一路。 分辨率：3 5 2 2 8 8 ，3 2 0 x2 4 0 ，1 7 6 1 4 4 传输速率( c i f q c i f ) ：p s t n2 - 5 1 0 帧秒，i s d n5 - i 0 2 0 帧秒， 最高1 5 2 5 帧秒( 2 3 0 4 k b p s ) 3 音频接口 ( 1 ) 音频输入： 4 路最大1 v p p ，1 0 千姆。 内置4 选l 通道切换开关，主机遥控选择 内置馈电电路，可直接连接驻极体话筒。 带宽：3 0 03 d o o h z ( 2 ) 音频输出： 一路最人1 5 v p p ，4 8 欧姆。 带宽：3 0 0 3 4 0 0 h z ( 3 ) 音频信号选择j p 5 j p 5 一i 2 为音频信号# l - g 插座： 1 = 音频输入信号a c h l ：1 a - 输入信号，1 b 信号地 2 = 音频输出信号a o u t ：2 a 输出信号，2 b 信号地 j p 5 3 4 为a c h 4 音频插座功能选择跳线开关： 3 a3 b 4 a 一4 b = o p e n ( 开路) ：a c t t 4 音频插座的功能为音 频输入通道4 3 a3 b 4 ”4 b = c l o s e ( 短路) ：a c h 4 音频插座的功能为音 第1 3 页共1 0 7 页 西南交通大学i 程硕士研究生学位论文。 频输出通道 4 开关量报警接口( x l o a l a r m ) ( 1 ) 开关量接口 开关量接口( x l o ) 引脚说明( 见表34 ) 表34开关量接口( x l o ) 引脚说明 引脚号名称功能 10 u t l 控制输出l 20 u t 2 控制输出2 30 u t 3 控制输出3 40 u t 4 控制输出4 5g n d 地 6i n l 报警输入1 7工n 2 报警输入2 8工n 3 报警输入3 9工n 4 报警输入4 1 0+ 5 v + s v 电源 说明； 所有信号o u t j4 i n i4 全部为t t l 电平，且无任何保护电路 超出t t l 电平范同，则会造成设备永久性损坏。 u i 卜4 为低电平输出有效，在上电复位后为高电平。 j v 电源的供应电流不人于l o o m a 。 西南交通火学i 程硕士研究生学位论文6 ( 2 ) 开关量输入输出 4 路输入+ 4 路输出 用户软件编程可采集和控制。 在线状态下输入端口具有自动扫描功能，扫描周期为卜2 5 5 秒。 ( 3 ) 报警功能 4 路报警触发输入 输入信号类型：常开常闭 3 种触发模式：与、或、l 对l 。 2 组报警号码存储，可设定重拨次数和间隔时间。 报警功能上电延迟肩动功能，延迟时间可设定。 报警连动：在软件设置报警连动输出有效时，o u t l k 1 与i n 卜4 上的 触发信号动，当i n i 一4 上的信号满足预置的触发条件时， 7 2 9 传输器被触发，同时o u t l 自动变成低电平( k 1 触点闭 合) 。o u t l k 1 是否可以自动复原、多长时间后自动复原都 可由软件来设置。 在线状态下报警触发具有自动扫描功能，扫描周期为卜2 5 5 秒。离线 状态下报警触发自动回拨和报警连动功能。 在执行报警回拨的过程中不检测新的报警触发。在报警触发后，满足 下列条件方可接收新的报警触发： 卜报警回拨成功，并与接警主机完成一次连接后。 2 报警回拨失败，设定的重拨次数已执行完。 第15 页共1 0 7 页 西南交通六学t 程硕士研究生学位论文6 5 预置开关p r e s e t ( 1 ) 预置开关s 4 跳线说明( 见表35 ) 表35 预置开关s 4 跳线说明 s 4 总清除开关 诈常工作状态 + 天机后再开机l5 秒后清除预置数据 ( 2 ) 预置开关s 1 、s 2 、s 3 跳线说明( 见表36 ) 表35 预置开关s 4 跳线说明 s 1s 2s 3 c o m i 设置 拨号连接5 76 0 0 b p s 拨号连接1 1 5 2 0 0 b p s 上 7 1 x 兼容拨号连接5 7 6 0 0 b p s + 直接连接9 6 0 0 b p s + 直接连接19 2 0 0 b p s +十 直接连接5 76 0 0 b p s 十 + 直接连接1 1 5 2 0 0 b p s + + 直接连接2 3 0 40 0 b p s 说明：“拨号连接”是指在c o m i 上连接了p s t nm o d e m ，i s d nt a ， g s mm o d e m 等需要被初始化的通讯设备。极目传输板在上电后 将自动检测并初始化连接到c o m i 上的通讯设备。 “直接连接”是指在c o m i 上连接了透明的传输信道，不需要进 行任何检测和初始化，如连接p c 机、数传电台等。 以上跳线“+ ”为短路，“一”为开路。 珏南交通大学i 程硕l 研链生学位论文6 6 电源 电源极性参见电路板上的印刷标识。若反接会造成设备永久损坏。 电源要求：稳压直流+ 5 v ( 5 ) ，工作电流约为3 0 0 m a 左右。 321 27 2 9 远程视频传输器性能 1 独立硬件发送，图象、声音、测控数据同时传输 7 2 9 远程视频传输器是通电即用的独立硬件装置，在该装置上集成有 四路视频输入、四路音频输入、一路音频输出、两路辅助串口( 可用于 双向数据传输和遥控) 。视频为单向传输，音频和数据皆为双向传输。用 户在对现场进行监控的同时，监听现场的声音( 或与现场对讲) 并接收 现场传回的数据( 或向现场发送指令) 。也可以根据需要只传送图象、声 音、数据这三项内容中的某一项或两项。 2 高质量视频压缩编码，图象质量可调节 7 2 9 远程视频传输器采用高质量视频压缩编码，更多保留图象细节， 色彩保真度高。图象分辨率有三档可调：3 5 2 x2 8 8 ，3 2 0 2 4 0 ，1 7 6 1 4 4 。 图象的清晰度和传送速度的快慢也可以通过调整相应的参数来设定。在 接收软件中可通过给上述参数赋予不同的值预置1 2 级图象效果，图象分 辨率愈高、画面愈清晰、速度参数设得愈慢，则视频图象的传输愈慢， 反之则快。 3 实时双向传输清晰的声音 7 2 9 远程视频传输器( 仅限7 2 9 型) 可双向传输音频信号，除监听现 场声音外，也可根据需要与现场人员对话或向现场广播。7 2 9 型的数字音 频压缩算法具有高质量、高效率的特点。 高质量的音频压缩算法使音质清晰流畅，并适用于包括语音、环境 第1 7 页共1 0 7 页 两甫交通大学t 程碗士研究生学位论文4 声响及音乐等各种声音，这样就不仅能监听现场的人员对话，还可清楚 听到现场的环境声响。同时该算法也具有较高的压缩率，这样在实时传 送声音时不会占用过多的信道带宽，不会对视频信号的传输产生很大影 响。 4 遥控远端云台、镜头、视频矩阵 7 2 9 远程视频传输器根据实际应用需要配有三个串口，包括一个 m o d e m 端口，2 个辅助串口( a u x c o m l 和a u x c o m 2 ) 。其中辅助串 口a u x c o m l 可配接云台镜头控制器( 解码器) 及视频矩阵。在接收端 电脑上将监控现场所接解码器或视频矩阵的控制码( 通讯协议) 写入接 收软件的数据文件中，这样在接收视频图象的同时，就能够遥控监控现 场的视频矩阵、云台、镜头等设备。 5 报警自动回传现场图象 7 2 9 远程视频传输器可与传统的电子防盗报警装置配合使用，用作报 警确认，可大大降低误报带来的损失。 7 2 9 远程视频传输器具备灵活的工作模式。一方面，从监控端计算机 拨号接通现场控制端7 2 9 传输器，随时实施远程视频图象监控。另1 一方 面，当现场控制端7 2 9 传输器遇防盗报警装置报警触发后自动向监控端 拨号，接通后立即回传现场控制端的活动图象，使监控端的值班人员在 接到报警的同时能够看到报警现场的情况，据此判断是否为误报并做出 相应决策。 7 2 9 远程视频传输器具备一系列设计周到的报警相关功能。监控端报 警呼叫号码设置中备有丰报警电话号和备用报警电话号两组号码，当7 2 9 传输器在现场控制端遇报警触发后，可轮流回拨主报警号和备用报警号， 直到拨通。这样可大大增加回拨叫通的机率，在关键时刻赢得宝贵的时 第1 8 页共1 0 7 负 西南交通久学i 程碗i 研究生学位论文8 间。 6 接收端可录像、抓拍、回放 7 2 9 接收软件可在接收端电脑上将接收的动态视频图象录在电脑硬 盘上，用7 2 9 录像播放器可随时播放录制的图象。利用抓拍功能可将动 态视频图象的某一帧定格并保存。 7 纯软件接收，密码保护，防止非法观看 7 2 9 远程视频传输器接收端为纯软件接收，通过7 2 9 接收软件拨号即 可接通并访问观看远端站点的场景。为防止未经授权的访问，7 2 9 接收软 件设有密码保护。密码分为普通用户密码和超级用户密码两类，普通用 户密码只具有访问权限，超级用户密码除具有访问权限外，还可以修改 密码以及其他传输器关键设置。 8 可配接普通电话线、i8 d n 、6 8 m 、数传电台 7 2 9 远程视频传输器是窄带远程视频传输设备，可在普通电话线、 i s d n 、g s m 、数传电台等多种常见信道上远程传输视频图象。在普通电话 线上需要外接普通模拟m o d e m ；在i s d n 线路上需要配接i s d n 专用t a ； 在g s m 信道上需外接g s mm o d e m ；若通过数传电台传输，则数传电台必须 足异步口的，将数传电台直接接在7 2 9 传输器主串口上就可以了。 3 21 3 摄像机的材料、结构 摄像即采用了目前技术含量比较高的2 1 6 x 彩色一体化变焦摄像机， 摄像机的参数如表3 7 ： 表： 一7 216 x 彩色一体化变焦摄像机参数 图像传感器 11 4 # t y p e i t c c d ( e x v i e w h a d ) p l l ：7 5 2 ( 水平) x5 8 2 ( 垂直) 有效像素 n t s c ：7 6 8 ( 水平) x4 9 4 ( 垂直) 第1 9 页共1 0 7 页 西南交通夫学i 程硬士研究生学位论文4 信号系统p a l n t s c 制式 水平清晰度大于4 6 0 电视线 内置镜头 1 8 x f = 4 ，lt o7 3 8 ( f = 1 ，4 t of 3 0 ) 电子放大1 2 x ( 总放大倍数为2 1 6 倍) 同步系统内同步外同步( v - l o c k ) 信噪比大于5 0 d b ( a g co f f ) 最低亮度 0 0 l l u x ( i c ro n ) 快门速度l ( 秒) 1 1 0 0 0 0 ( 秒) 白平衡 自动跟踪自平衡 聚焦系统自动聚焦模式、缩放聚焦模式可调 图像特效反相、镜像、黑自 隐私保护可设定6 块被保护区域 控制接口线控r s 4 8 5 控制i r 遥控 视频输出1 o v p p7 5 d ( b n c ) 所需电源 d c l 2 v 功率消耗 1 5 0 m a 尺寸 5 7 5 m mx6 5 m mxl1 5 7 m m 2 1 4 云台控制器技术参数( 见表3 8 ) 表38 云台控制器技术参数 产品型号 v 3 9 3 9 1 1 1 a p t - c 最大负载 7 5 磅( 3 4 k g ) 水平：6 。秒( 6 0 h z 5 0 h z ) 旋转速度 仰角：3 9 0 秒( 6 0 h z 5 0 h z ) 移动角度水平：最大3 5 5 0 第2 0 页共1 0 7 页 西南交通大学t 程硕七聩究生学位论文。 俯仰：+ 1 0 0 6 0 0 可调，一般放在最大转动角度的位置上( 由反转 反转方式 切换器执行) 水平：连续不变 载重能力 俯仰：问断变化 安装方式吸顶装 结构高强度铸塑 2 1 0m m ( 最大俯仰角度处) 尺寸q s l3 2 m m ( 云；台直径) q ) 1 8 0 r a m ( 底盘直径) 重量 1 0 8 k g 输入电压 2 4 v a c 输入功率 2 v a 反向切换负荷1 1 a ，1 0 兆周 配套电缆1 6 芯无屏蔽电线 连接器两个有1 6 接线端子的接线板 工作环境室内 环境温度 0 + 4 9 3 2 1 5 摄像头与云台定位装置的配合 按墙式云台部位示意图( 图3 6 ) 所示 a 拆除底盖，取下安装板，在安装板上面有6 个安装孔( 如图 36 a 向) ，根据安装需要任选安装孑l 固定在顶上。 b 安装板上面已固定连线板( 如图3 7 ) ，把从控制器出来的各控制 第2 l 页共1 0 7 页 两南交通大学i 程碗士研究生学位论文6 线，按t b l 、t b 2 ，所示一对一接好，并注意2 4 线电缆排与2 6 针插座相 连时，定位标志向e 。 c 把云台主体与墙式安装板相固定，在装上底盖。 d 拆下摄像机固定板，把摄像机或摄像机防护罩固定在固定板长 型滑道上( 如图36 b 向) ，并重新将已固定好的摄像机固定板与俯仰齿 轮相固定。 e 按( 图3 - 8 ) 所示，把摄像机镜头相连的接连线按功能与云台镜 头线相连。 b 向 图3 - 8 墙式云台部位示意图 第2 2 页共1 0 7 页 西南交通大学i 程硕土研究生学位论文6 最b 嚣 ；喇 啦平自站 彳e 上 重量下 盂旨右 兰j 岛才： 觅b 剐日母 烛 钶蜘，1 拳号 电鬻e 器黜 电勰“黜 剞1 0 崮嘲 兜啁e ；0 煳臂， 暑t 恼；l i ， 图3 - 7 固定连线板示意图a 向 3 2 2 人身安全报警单元 _ 虹9 i 嫁蒜茹自 毫奄篓眷襄譬 蕊繇削蠛锰饯 图3 - 8 连线单元示意图 人身安全报警主要作用是在原有的安全措施基础上增加一道安全防 控措施，当原安全措施出现疏漏时，及时提醒现场工作人员注意安全，确 保工作人员不受伤害。其工作原理是当列车进入红外线工作现场轨道，在 一定的安全距离内，当地面检测设备检测到来车信号时，由发射端装置发 射人身安全报警信号，经接收端装置接受做整流滤波处理后，传到监控端， 在监控端屏幕显示报警信号，并发出报警音响，电路原理图如图3 - 9 。 人身安全报警信号发射端由于远离接收端，供电采用电力电缆成本 第2 3 页共1 0 7 页 更黼 鹾南交通大学i 程碗士研究生学位论文6 高，旋工难度大，更重要会给其他部门工作带来不安全因素，因此采用了 太阳能电池+ 蓄电池组( 2 4 v ) 供电方式，在有阳光时由太阳能电池给发 射端供电并向蓄电池组充电，在没有阳光时由蓄电池组向发射端电路供 电，确保发射端全天候工作。 一一 攀薹掌 接收端 触 发 启 苴动 稳 语 态 言 屯 模 路 板 图3 - 9 人身安全报警单元结构图 第2 4 页共1 0 7 页 西南交通大学i 程殛i 研究生学位论文。 3 2 3 红外探测机远程启动单元 红外探测站主机经常会遇到死机现象，由于探测站无人值守，交通又 不方便，为了保证行车的安全，所以无论什么时间，什么气候下，只要探 测站主机死机，都要派人赶到现场重新启动探测站主机，给红外工作人员 带来很多麻烦，增加单位交通费用，同时延误时间给行车安全带来隐患， 启 动 信 号 电话线路 现 场 控 制 端 图3 1 0 远程控制启动单元结构图 为了解决这一问题，我们在红外远程监控系统中增加了远程启动功能，当 探测站发生死机时，只要通过监控端计算机接通该探测站系统，点击远程 启动功能按钮，就可让现场控制端产生一个2 0 0 m s 的正脉冲信号，经过 放大驱动式继电器吸合，控制探测站主机复位启动，其电路原理图如图 3 一1 0 ： 3 2 4 自动除雪装置单元 冬天探测站探头附近积雪，严重影响红外探头探测效果，危及行车安 全，为此，传统做法是发动红外工作人员及值班人员坚守现场扫雪，2 4 第2 5 页共1 0 7 页 西南交通大学i 程硕士研究生学位论文。 小时不问断，特别是夜晚，值班工作者不能睡觉，不定期清扫积雪，给行 车、人身安全都带来极多的隐患。为解决这一问题，本监控系统设置了自 动除雪装置，只要在监控端屏幕上点击除雪开关，探测站探头除雪装置就 会自动开启，向风机电路加电( 2 2 0 v ) 。列车通过时风动开关闭合，除雪 装置自动工作，当不需要除雪时，只要在监控端屏幕上点击“除雪关”按 钮即可。为了检测除雪装置是否工作，当除雪装置工作时，向现场控制端 反馈一个高电平，现场控制端检测到该高电平信号时，视除雪装置工作， 通过网络向监控端回送工作信号，监控端收到该信号时屏幕上的红灯显 示，否则显示绿灯，其电路原理图如图3 11 ： 图3 1 1自动除雪装置单元结构图 3 2 5 设备检修记录及工作台帐录入单元 现有红外探测没有对各探测设备检修情况( r 检、周检、月检) 及相 关台帐中的技术参数进行监控的功能，需要管理人员不断地在沿线上巡 检，实地检查各台帐、记录的填写情况，十分不方便。因此，本监控系统 在现场控制端计算机中增加设备检修记录及工作台帐录入功能模块。此模 块主要实现红外线日榆、周检、月检等技术参数的录入，探头定标数据录 入、存储，同时对数据进行分析处理，统计检修数据并进行打印，并且能 西南交通太学i 程碗士研究乍学位论文8 够在监控端( 车辆段调度中心) 对每一个探测站设备检修记录及相关技术 参数进行调出查询。 第4 章红外线远程监控系统软件设计 该软件系统分为监控端和现场控制端软件两部分。 软件结构流程： 现场控制端负责每天的日检记录簿、每周的周检记录簿、每月 的月检记录簿录入与卜传工作。同时负责红外线轴温探测系统硬件设 备的故障、计划检修报警与设备故障、计划检修的完成的录入与上传工作。 监控端主要负责接收来自现场监控端上传的数据，同时提供对来自各个站 点的数据查询：每天的日检记录簿、每周的周检记录簿、每月的月 检记录簿，并提供远程启动、人身安全报警及自动除雪功能。 软件设计要求： 考虑到从现场控制端向监控端服务器传输数据使用的是电话线路，所 以采用了高性能的数据传输系统。优点是：数据压缩率高，性能稳定，传 输速度快等特点；而所用的硬件设备：一根电话线，一块m o d e m ，就可以 完成。监控端要实时监控来自现场控制端的数据上传请求，以便确保每时 每刻都能接受来自现场控制端上传的数据。而现场控制端在录入的数据完 成时就可以进行数据上传工作，也可以事后，进行补充上传：上传的数据 只包括当f j 所录入的数据。这就要求现场控制端，在完成保存到本地计算 机的时候同时生成临时文件，而临时文件的内容只包括当前记录的数据， 这样就做到数据传输量小的特点。监控端服务器在接受数据时，会自动辨 识现场控制端所传输的数据，同时把分辨后的数据保存到本地计算机( 服 务器) 的数据库中，以备以后数据查询、分析所用。如果监控端服务器接 收到来自现场控制端数据，分析时发现有设备故障记录，立刻启动报警装 第2 7 页共1 0 7 页 两南交通大学i 程碗i 研究生学位论文。 嚣。 软件环境要求： 监控端服务器：操作系统m i c r o s o f t w i n d o w s 2 0 0 0s e r v e r f a m i l y 版，数据库m i c r o s o f ts q i s e r v e r 2 0 0 0 专业版。计算机终端显示 面板：大于或等于宽 高- 8 0 0 * 6 0 0 象素。 现场控制端：操作系统m i c r o s o i ? tw i n d o w s 2 0 0 0 。计算机终端显示 面板：大于或等于宽 高- 8 0 0 * 6 0 0 象素。 4 1 监控端软件部分 监控端功能模块是红外线远程监控系统的核心部分，通过各个子功 能模块和主控程序可以实现对红外线探测站的图像监控；在计算机屏幕上 显示人身安全报警信号；自动除雪装置的开启和关闭，并将除雪风机工作 状态反馈到监控端屏幕；通过控制命令实现对探测站红外轴温探测设备的 远程复位启动；对探测站红外线日、周、月检修记录进行查询和存储，和 对a e i 设备状况的查询存储。其功能模块图如图4 - 1 ： 主控程序开启画面反馈信息 进入电子地图实现探测点连接 丰程序功能画面 服 务 功 能 _ 1 匹 程 视 频 接 受 远 程 启 动 功 能 按 钮 除 雪 开 关 按 钮 及 显 不 人 身 安 全 报 警 信 号 设 备 故 瞳 报 警 系 统 设 各 检 修 记 录 查 淘 设 备 检 修 记 录 统 计 第2 8 页共1 0 7 页 西南交通大学i 程硕士研究生学位论文。 图4 1 监控端功能模块图 4 1 1 电子地图 为了做到软件的界面友好性，方便易用性，功能强劲性，特意在主界 面采取了形象、方便的“电子地图”的管理模式，使人一目了然。“电子 地图”包括使用单位所管辖的所有红外线轴温探测站分布情况，其界面如 下图所示。 1 可以是真实的地理地图，或是图例。 2 地图的各个站点，模仿实际的红外线轴温探测站点。 3 提供站点的红外线轴温探测设备、a e i 车号识别设备、轮对踏面故 第2 9 页共1 0 7 页 嚼南交通大学t 程碗| 研究生学位论文4 障检测设备等状态的快捷显示。 当鼠标移动到每一个站点的时候( 注意：特指这些站点已经安装的红 外线轴温探测设备，另外这些站点的设备必须在本软件系统中已经维护) ， 以快捷方式显示红外线轴温探测设备相关信息( 设备当前工作状态、设备 中修日期、设备大修日期、设备中修单位、设备大修单位) 和a e i 车号识 别设备相关信息( 设备当前工作状态、设备检修日期) 。 4 为了使软件更加通用性，易于普及。提供增加、修改( 坐标) 、删 除红外线轴温探测站点的功能。 考虑到软件更加通用性、普及性，所有的站点均可进行修改、删除。 在软件第一次运行时，一次性把所有站点维护进本软件系统之后，在添加 站点模块进行添加站点操作，如发现某站点的坐标不正确，可以在修改操 作中对其坐标进行修改，还可以删除多余或不想要的站点。 5 红外线轴温探测设备、a e i 车号识别设备、轮对踏面故障检测设 备等基本信息，当点击鼠标左键的时候，在电子地图的左边显示设备基本 信息。 4 1 2 基本信息维护 基本信息维护模块由“t 作人员信息维护”、“探测设备信息维护”、“部 门信息维护”和“站点信息维护”四个子菜单项组成，其界面如下图所示： 第3 0 页共1 0 7 页 硒甫交通大学i 程碛士研究生学位论文。 1 工作人员基本信息： 工作人员基本信息内容包括：“编码”、“姓名”、“性别”、“年龄”、“所 属部门”。其界面如下图： 其中“姓名”、“性别”、“年龄”、“所属部门”必须要求填写。“编码” 是由计算机自动生成。“住址”项可以填写，也可以不填写。 第3 1 页共1 0 7 页 西南交通大学i 程硕士研究生学位论叟8 另外，提供“增加”、“修改”、“删除”、“取消”、“存盘”等命令按钮。 在添加新的工作人员时，首先点击“增加”按钮。软件系统将在编辑框的 最后增加一行，以供编辑使用。“编码”计算机自动填写。考虑到“性别”、 “所属部门”内容一般比较确定，因此采用下接选择框的录入方式，操作 员只要将鼠标移动刽“性别”、“所属部门”栏，点击鼠标左键，将会出现 f 拉菜单，供选择，操作员只选中其中一项，点击鼠标左键即可。录入完 成可以进行保存所录入的记录，或点击“取消”按钮，取消所录入的记录。 “修改”：如果需要修改某一个员工的记录。只需用鼠标选择此员工 的当前记录，然后点击“修改”记录，进入修改状态。修改记录如同添加 新的记录操作方式相同。修改完成之后，可以点击“保存”按钮，保存当 前的修改。点击“取消”按钮，取消所作的修改。 “删除”：删除多余或不想要的工作人员基本信息。在删除之前，系 统将它弹出询问对话框，询问操作人员是否确认删除当前记录，防止错删、 误删。删除不需要存盘。 “取消”：取消增加、修改的记录。 “存盘”：保存增加、修改的记录。 2 检测设备的基本信息 信息包括：红外线轴温探测设备基本信息、a e i 车号识别系统设备 基本信息、轮对踏面故障检测系统设备基本信息，其界面如下图： 第3 2 页兆1 0 7 页 西南交通大学i 程硕士研究生学位论芟。 其中红外线轴温探测设备基本信息包括：站点的序号、站点名称、站 点负责人、设备名称、设备型号、生产厂家、生产日期、安装日期、大修 r 期、中修日期、大修单位、中修单位。 a e i 车号识别系统设备基本信息包括：站点的序号、站点名称、站点 负责人、设备名称、设备型号、生产厂家、生产日期、安装同期、大修日 期、中修日期、大修单位、中修单位。 轮对踏面故障检测系统设备基本信息包括：站点的序号、站点名称、 站点负责人、设备名称、设备型号、生产厂家、生产日期、停机开始、停 机结束。 为了方便用户的使用，在电子地图上方的工具栏里，提供选择框供显 示或隐藏设备基本信息框。 3 部门基本信息 第3 3 页共1 0 7 页 西南交通大学i 程碗士研究生学位论文6 内容包括：“编码”、“部门名称”。其界面如下图 编号是由计算机自动生成的流水号，不能进行修改。部门名称是手工 录入的，可以对其进行编辑、修改。 本软件系统所管理的部门，同时，也供操作员登陆时，选择使用。例 如：操作