铁路信号微机检测系统

1、兰州交通大学毕业设计（论文）摘 要轨道电路作为信号设备的三大件之一，是实现列车车辆占用检查的设备，它直接关系到行车安全，是电务人员维修、测试工作的重点，同时是信号监测设备重点监测的对象。通过监测轨道电压能有效地反映轨道电路的运行状态，实现故障的预防，并及时消除不良隐患。本次设计论文主要针对25Hz交流轨道电路的轨道电压进行监测，设计分为两大部分：实现数据采集功能的硬件部分；实现数据处理及管理功能的软件部分。硬件部分采用的核心设备为研华公司的ADAM-6017，该设备可实现对模拟量和数字量的实时采集。软件又可分为两部分：对采集过程的控制和对所采数据的处理。软件部分是以C+作为设计开发的主要语言工

2、具、以SQL Server 2008作为数据库设计平台来完成的，通过使用C+ Builder软件和SQL Server 2008数据库，实现对交流轨道电路轨道电压的监测。其中采集到的数据以数据库表的形式记录，以调用存储过程的方式实现对监测数据的调用、查询、报表打印功能。关键词: 微机监测；铁路信号；轨道电路；模拟量采集- I -AbstractTrack circuit is one of the three important signal equipment, is the equipment to achieve the occupancy inspection of the train

3、 or vehicle, it is directly related to the traffic safety, is the key of telecommunication personnel maintenance, testing, and signal monitoring equipment, at the same time, it is the object of the monitoring equipment for signal monitoring. The monitoring rail voltage can effectively reflect the op

4、erating state of track circuit, realize the fault prevention, and eliminate the bad hidden danger in time. This thesis mainly aims at studying the 25 Hz AC track circuit voltage monitoring. The design is divided into two parts: the hardware part and software part. The function of hardware part is da

5、ta acquisition, the function of software part is data processing and management. Hardware part adopts the core equipment ADAM-6017 of Advantech Company. The equipment can realize the real-time collection of analog quantity and digital quantity. Software can be divided into two parts: the control of

6、the acquisition process and the processing of the collected data. C+ is the main language of design and development tools in Software part, and SQL Server 2008 is the database design platform. The track voltage of AC track circuit is monitored by using Builder C+ software and Server SQL 2008 databas

7、e as design tools. The data collected is recorded in the form of database tables, by calling the stored procedure to achieve the function of query, report printing. Key Words: The microcomputer monitoring, Railway signal, Track circuit, Analog acquisition- III -目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 研究背景与意义11.2

8、信号微机监测系统的研究现状11.3 TJWX-2000型微机监测系统11.3.1 TJWX-2000型微机监测系统简介11.3.2 TJWX-2000型微机监测系统组成21.3.3 TJWX-2000型微机监测系统硬件组成31.3.4 TJWX-2000型微机监测系统软件结构41.4 主要研究内容52 25Hz相敏轨道电路62.1 25Hz相敏轨道电路技术要求62.2 25Hz相敏轨道电路工作原理62.3 二元二位继电器72.4 系统对25Hz相敏轨道电路的监测83 轨道电路电压采集系统硬件设计93.1 总体硬件设计93.1.1 监测点93.1.2 交流轨道电路隔离采样原理93.2 高阻隔离电

9、路设计93.3 整流电路设计113.4 研华ADAM-6017数据采集模块113.4.1 ADAM-6017功能介绍113.4.2 ADAM-6017模拟量输入规格123.4.3 电源连接123.4.4 硬件连接134 轨道电路电压采集系统软件设计144.1 软件总体设计144.2 数据采集154.3 信息管理系统设计164.3.1 系统欢迎界面设计174.3.2 登录界面设计184.3.3 用户操作界面设计204.3.4 轨道区段模块界面设计224.3.5 MessageBox简介234.4 SQL Server数据库设计244.4.1 数据库表单设计244.4.2 存储过程264.4.3

10、SQL语句274.5 报表27结 论29致 谢30参考文献31附 录32兰州交通大学毕业设计（论文）1 绪论1.1 研究背景与意义随着通信技术的进步，铁路信号微机监测技术也取得了相应的发展，并且得到了铁道部有关领导的重视。上个世纪末铁道部组织有关专家研制开发了第一代TJWX型信号微机监测系统，并且将其推广应用于五大干线，为监督信号设备运行状态及铁路运输安全做出了贡献1。信号微机监测系统研制外在动力是计算机技术的高速发展，内在动力是安全生产的需要，是铁路信号技术自身发展的需要，是信号维修制改革的需要2。信微机监测系统是电务部门的“黑匣子”，是保证列车运行安全、监测信号设备运行状态和提高电务部门维

11、修技术的重要手段，也是实现设备状态修的必然选择，通过信号微机监测系统可以实时、动态、准确、量化地反映信号设备的运行状态，从而指导现场维修，它是铁路信号技术向高安全、高可靠和网络化、数字化、智能化发展的重要标志之一3。1.2 信号微机监测系统的研究现状目前，国外铁路信号微机监测系统在信号设备、线路状况、车辆情况及有关环境状况进行实时跟踪、记录、分析和监测方面已经形成一套非常完备的监测体系。近年来，随着计算机软件技术的发展以及硬件制造工艺的提升，我国信号微机监测系统得到了长足的发展，其功能也不断完善，但就总体而言，信号微机监测系统仍然存在许多的缺陷。其中最大的不足之处就在于对室外设备的动态监测和数

12、据智能化分析处理功能仍很欠缺4。而国内目前的情况是，铁路信号技术正处在传统技术向现代技术转型时期，铁路信号微机监测系统较其他的信号联锁设备更新发展速度缓慢。1.3 TJWX-2000型微机监测系统1.3.1 TJWX-2000型微机监测系统简介由于铁路信号设备是保证铁路行车安全的基础设备，在铁路运输系统中，肩负着指挥列车运行和调车作业，以及向行车有关人员指示运行条件的责任。所以，信号设备能否正常运行、设备的性能是否良好，会直接影响到整个铁路运输的安全可靠和运输效率。故对信号设备的实时监测必不可少，微机监测系统利用传感器、现场总线、计算机网络通信、数据库及软件工程技术，监测并记录信号设备的主要运

13、行状态，及时和准确地提供铁路列车运行信息，当设备的工作状态偏离预定界限或出现异常时及时报警。微机监测系统上电投入运行后，能够自动对信号设备进行24小时不间断监测，实时并真实地反映出每一时刻信号设备运行状态，并且能够记录有关设备的故障次数、故障时间、动作次数和操作过程，通过对记录的数据进行一定的逻辑判断，实现对运行中的设备可能出现的故障进行超前判断，及时发现设备隐患，提醒电务维修人员及时消除隐患，从而实现状态修，使铁路运输系统不至于因为设备故障而停止运转，提高铁路运输系统的效率，也延长了设备的平均无故障时间。综上所述，微机监测系统为设备故障分析和判定违章作业过程提供了可靠依据，同时使设备运行质量

14、始终处于受控状态，实现了设备由原来的计划修模式转换为状态修模式，大大的提高了设备的可靠性及可用性，保证了铁路运输的可靠性、安全性和高效率运输。1.3.2 TJWX-2000型微机监测系统组成信号微机监测系统一般采用的是三层网络，分别是：电务段管理层、车间管理层以及车站采集子系统，这三层网络由于铁路线路以及车站位置的原因分布也是千差万别，在地域上的跨度通常能达到几十公里至几百公里范围。车站采集子系统是由若干采集分机和一台车站监测主机构成，如图1.1所示。电务段管理层设有用于数据存储的数据库服务器，并且有一台行车调度终端以及若干维修中端。车间管理层只设置维护终端。图1.1 信号微机监测系统的组成结

15、构图电务段层由两类监视机组成，分别是实验室监视机和调度室监视机。在电务段层设置了一台主服务器，用于网络管理服务；设置了多个终端机，用于电务段人员实时掌握现场设备的运行状态；设置了大量通信设备，如集线器、路由器、调制解调器、打印机等，用于主服务器和其他设备进行通信。车站层主要由站机（管理机）和采集机组成，站机和采集机之间通过CAN总线连接。车站层采集机的主要功能是在线采集各种信号设备的模拟量、开关量，对各种数据进行预处理，并通过CAN总线传递给站机5。采集机的类型根据采集内容的不同可分为开关量采集机、轨道采集机、道岔采集机、区间采集机和综合采集机。站机的主要功能是实现人机对话。每个车站均按照铁路

16、系统的网络架构和网络通信协议与上级管理系统相连接。从整体来看，TJWX-2000型微机监测系统呈现“树”形网络结构。1.3.3 TJWX-2000型微机监测系统硬件组成微机监测系统为了适应各种类型的铁路站场，方便对其进行移植、组装、扩充和修改，在硬件上必须要求具有较强的通用性、可扩展性和互换性1。另一方面，不同站场的电务维修人员在维修经验和维修习惯上各有不同，所以微机监测系统要在实现基本功能的基础上尽可能地满足维修人员提出的新的监测对象和监测功能。此外，微机监测系统要与其他控制系统进行实时通信，所以在系统的硬件结构设计时必须具有联网功能。基于上述对微机监测系统的基本要求，其硬件主要包括人机对话

17、设备、采集通道和上位机三部分组成，如图1.2所示。图1.2 微机监测系统硬件组成(1)上位机上位机的选择必须考虑到抗干扰性、安全性和高可靠性，因此一般选用PC工业控制机，完成系统的管理和人机交互任务，实现与其他系统的联系，并完成对采集信息的存储，其存储应能将主要的信息保存24小时以上，在此期间，信息应不会发生溢出的情况。(2)采集通道采集通道包括模拟量采集和开关量的采集，采集功能是由采集机完成的，采集机完成监测对象的采集、处理和信息的存储，由于采集机功能简单，信息存储要求并不是很高，一般选用单片机，从而降低了整个系统的成本。(3)人机对话设备人机对话设备主要完成监测信息以及系统中设备工作状态的

18、显示、打印和各种报警提示。1.3.4 TJWX-2000型微机监测系统软件结构微机监测系统是一个以信息自动采集到远程利用的完整的远程信息系统，微机监测系统的网络化实现了信号设备的集中维修和集中管理。目前，我国路局的运输指挥管理系统的管理体制是：以行车指挥为核心，站、段为基础，实现站、段，路局两级运输管理的体制。基层综合信息网作为基础的站、段信息网络，在路局运输指挥系统中是必不可少的网络组成部分，微机监测系统为实现基层综合信息网奠定了良好的技术基础。微机监测系统的数据处理同样分为三个层次，这三个层次分别为：数据生产层、数据管理层以及数据消费层。数据生产层主要指车站层，包括站机和信息采集机，实现对

19、数据的采集、分类和处理；数据管理层包括段服务器和终端机，实现管辖区域内的车站信息的汇总和作为上层终端查询的数据源；数据消费层包括车间、电务段实验室、部电务实验室、电务处、电务分处，这些部门均为用户终端，铁路局和铁路总公司作为上层网络，通过数据终端的方式登录电务段服务器，连接到微机监测系统网，终端具有与段监视机同样的功能，即进行人机对话、网络维护及管理、查询数据、报表生成及打印功能等。微机监测系统需要采集和处理大量的数据，这些监测数据是由站机和服务器存储并管理的，每个车站的所有数据均由本站的站机管理，服务器汇总段内所有车站的数据，汇总的数据以专用格式存储，不能对其进行随意修改，只能由信号设备监测

20、专用程序来读取。图1.3所示为信号微机监测系统的层次结构图。图1.3 信号微机监测系统的层次结构1.4 主要研究内容监测轨道电压，轨道电压取样点为组合侧面端子，经高阻隔离电路与信号放大电路后接入A/D转换模块。系统程序将完成对所采数据的分析和存储，并在轨道电路异常时给出报警，数据库存储轨道电路的实时信息。(1) 为了提高了信号系统的安全性，信号微机监测系统具有自诊断功能，避免由于系统故障而导致的事故； (2) 为了及时发现安全隐患，信号微机监测系统能够全天候运行，实时反应设备运行状态； (3) 为了提醒值班人员能及时发现和处理故障，信号微机监测系统具备故障报警功能等； (4) 为了更直观的反应

21、轨道电路的状态，信号微机监测系统应能绘制出轨道电路的实时电压曲线，显示轨道电压的变化趋势；(5) 为了能对用户进行管理，系统中增加了用户信息管理模块。2 25Hz相敏轨道电路2.1 25Hz相敏轨道电路技术要求(1) 适用于范围：站内电气化区段，并且需满足钢轨连续牵引总电流800A，钢轨不平衡电流60A；(2) 对于无电力机车行驶的区段，轨道电路可不加扼流变压器；(3) 对轨道电压和局部电压进行集中调相；(4) 在最不利条件下，轨道继电器线圈上的电压应不大于50V，调整状态下的有效电压为不小于15V，分路状态下的有效电压为不大于7.4V；(5) 一送一受的双扼流和无扼流变压器的轨道电路，其极限

22、长度应达1500m；(6) 采用电子设备时，应采取相应的防雷设施。2.2 25Hz相敏轨道电路工作原理25Hz相敏轨道电路主要用于实现站内电码化，功能为检测轨道上有无列车（车辆）占用。它是实现铁路列车远程控制和列车运行自动控制的重要设备之一。25Hz相敏轨道电路的电源采用的是区别于50Hz牵引回流的25Hz交流电源，受电端采用高可靠性的二元二位继电器。图2.1 25Hz相敏轨道电路原理图图2.1所示为25Hz相敏轨道电路原理图。轨道电路一般有三种状态：当轨道上无列车或车辆占用时，轨道电路为调整状态，此时反映此轨道电路状态的二元二位继电器处于吸起状态；当轨道上有列车或车辆占用时，轨道电路为分路状

23、态，此时二元二位继电器处于落下状态；第三种状态为故障状态，具体表现为轨道电路分路不良和轨道电压超限。 25Hz相敏轨道电路采用25Hz电源屏分别供出25Hz、220V的轨道电源和25Hz、110V的局部电源。电源屏的输入电源来自于电网的50Hz交流电。轨道电源从室内供给，通过电缆供向室外，经过送电端25Hz轨道电源变压器(BG25)、送电端限流电阻(R)、送电端25Hz扼流变压器(BE25)、受电端25Hz扼流变压器(BE25)、受电端25Hz轨道中继变压器(BG25)、电缆线路，送回室内，经过防雷补偿器(Z)、25Hz防护盒(HF)给二元二位轨道继电器(GJ)轨道线圈供电。局部线圈的25Hz

24、电源由室内提供。其中，25Hz、110V的局部电源直接接入二元二位继电器的局部线圈，25Hz、220V的轨道电源与轨道相连，而轨道线圈的电压由于轨道长度及钢轨阻抗不同，幅度各不相同，但在接入二元二位继电器的轨道线圈端子时均保持在20V左右。当轨道线圈和局部线圈电源满足要求时，GJ吸起，反之亦然。2.3 二元二位继电器二元二位继电器是25Hz相敏轨道电路接收器。它主要由带轴翼板、局部线圈、轨道线圈和接点组四个部分组成，安装在铝合金支架内，二元二位继电器根据电磁铁所建立的交变磁场与金属转子中的感应电流之间相互作用的原理进行动作，属于交流感应式继电器6。当对局部线圈以及轨道线圈分别通以具有一定相位差

25、的交流电流时，就会在继电器的局部磁路和轨道磁路形成相应的交变磁通，磁通在穿过翼板时便会产生相对应的感应电流，也称该感应电流为涡流，涡流分别与局部磁通和轨道磁通作用，产生两个电磁力，在这两个电磁力的相互作用下翼板就会发生转动。当局部磁通超前轨道磁通90度时，翼板正方向转动，接通前接点；当局部磁通滞后于轨道磁通90度时，翼板反方向转动，使后接点更加闭合。若只给二元二位继电器的一个线圈通电，或者为两个线圈通以相同的电源，翼板均不能转动，也就是说，二元二位继电器具有可靠的相位选择特性，这一特性解决了轨道绝缘破损所带来的问题，提高了二元二位继电器的可靠性，所以二元二位继电器在现场的应用比较广泛。 2.4

26、 系统对25Hz相敏轨道电路的监测轨道电路是铁道信号三大基础设备之一，其使用环境差，是最易发生故障和易受外界影响的设备6。而25Hz相敏轨道电路作为现场应用最多的轨道电路，对于它的监测关系到整个铁路运输的安全和效率。本次针对25Hz相敏轨道电路设计的信号微机监测系统通过后台数据库的支持能够提供轨道电路的电压曲线，以便值班人员能实时监测轨道电路的电气特性变化趋势，及早发现安全隐患，预防以及分析轨道电路发生的故障。本次设计的信号微机监测系统具有实时监测功能和报表打印功能，在实时记录轨道电路电压变化的同时还能将故障记录以报表的形式打印出来，便于现场的信号维修人员直观地分析指定时间段内某轨道电路电气性

27、能的变化状况，很大程度上提高了处理故障的能力以及效率。该信号微机监测系统只监测25Hz相敏轨道电路的轨道电压，对于局部电压以及电压相位角的监测则不作考虑，需要注意的是现场对这两项同样进行了监测，目的是帮助维修人员缩小故障范围，准确判断故障发生点，节省人力物力提高解决故障的能力和效率，特此说明。3 轨道电路电压采集系统硬件设计3.1 总体硬件设计3.1.1 监测点由于本次设计的监测对象是25Hz相敏轨道电路的轨道电压，因此监测点应该是轨道继电器轨道线圈两端的电压，为了不影响轨道电路的正常工作，采样点可从继电器组合架的侧面端子直接取样。3.1.2 交流轨道电路隔离采样原理交流轨道电路电压采集的硬件

28、设计分为三个部分，分别为高阻隔离电路、整流电路以及模数转换模块ADAM-6017，如图3.1所示。图3.1 交流轨道电路隔离采样框图3.2 高阻隔离电路设计由于ADAM-6017的模数转换器测量的是从外部接入的轨道线圈电压，所以需要先经过高阻隔离电路。高阻隔离是为了使采集模块的电路与被监测对象相互分离开来，使两者之间不产生直接的电气联系，特别是为了防止外部电路出现突发状况，比如短路或出现瞬时的高电压对数据采集模块的硬件设备产生破坏性影响。高阻隔离的方法有很多，但考虑到稳定性与经济性，本次设计选用电流互感器作为高阻隔离电路的核心元件。普通电流互感器的结构比较简单，其性质为信息传感器，主要由以下几

29、部分组成：一次绕组和二次绕组，两个绕组之间相互绝缘；铁心以及构架，其作用是增加磁通量；壳体、接线端子。电流互感器与变压器的工作原理基本相同，其一次侧的绕组匝数比二次侧少。一次侧绕组串接在被监测对象的电源回路中；二次侧绕组与数据采集模块串接形成闭合回路。当一次侧绕组有电流流过时，在二次侧绕组由于磁场变化便会产生按比例减小的二次侧电流，即将一次侧的高电流转换成二次侧的低电流，保护二次侧的数据采集模块安全地获取一次侧的电气特性。电流互感器的特性主要有以下几点：(1) 当被测对象发生故障如出现大电流时，电流互感器应在适当的量程内饱和以保护测量仪表；(2) 电流互感器可以安全的获取一次侧的电气特性；(3

30、) 电流互感器的一、二次绕组之间有足够的绝缘，从而保证所有低压设备与高电压相隔离。图3.2 高阻隔离电路图3.2为高阻隔离电路的设计原理图，右侧“IN-”及“IN+”接入轨道线圈的电压，经过20K的电阻衰减，2.2uF的电容起“隔直通交”的作用。对于25Hz相敏轨道电路来说，轨道线圈电压为最大有效值40V、频率为25Hz的交流电，则此时流入互感器的电流约为：由于此次设计所选用的电流互感器额定电流比为1，所以此时电流互感器的二次侧电流等于一次测电流约为2mA，如果在输出端并联若干电阻就可以在电阻两端产生电位差，用于对输入电压的采样。因此当输入的电压为40V时，输出端产生的电压为：有效值大约为：在

31、通常情况下，当轨道电路处于调整状态时轨道线圈两端的电压为20V左右，考虑到数据采集模块的模拟量输入范围，在电流互感器的负载上加入两个并联的500电阻。则此时流入电流互感器的电流约为：负载两端产生的电势差为：有效值大约为：在25Hz相敏轨道电路中，轨道线圈两端的电压通常为25Hz 、20V左右的交流电，在电流互感器二次侧产生的感应电流大小约为1mA，根据上文中所设计的隔离电路，此时负载两端的电位差在400mV以下。而ADAM-6017的差模输入范围有1V档，所以不需要再对输出的交流信号进行放大或变压。3.3 整流电路设计由于电流互感器二次侧输出的依然是交流信号，但是ADAM-6017的输入要求为

32、直流电压信号，所以还要添加一个整流电路，使ADAM-6017的输入电压变为直流。如图3.3所示。图3.3 整流电路3.4 研华ADAM-6017数据采集模块3.4.1 ADAM-6017功能介绍ADAM-6017 是一款基于以太网远程数据采集的智能型 I/O 模块。 ADAM-6017 是 16 位 A/D模块、提供了 8 通道的模拟量输入和 2 通道的数字量输出，可以采集电压、电流等模拟量输入信号，并且为所有通道都提供了独立的可编程的输入范围7。ADAM-6017 支持TCP/IP、UDP 以及 Modbus TCP 协议。ADAM-6017 具有 4-20mA、0-20mA电流量程。ADA

33、M-6017 可以采集电压和电流信号，只需要将被测信号连接到 Vin+、Vin-之间即可，研华默认出厂设置是测量电压信号，当您需要测量电流信号时，需要打开盒盖设置跳线。ADAM-6017的外观图如图3.4所示。图3.4 ADAM-6017外观截图3.4.2 ADAM-6017模拟量输入规格本次毕业设计所需要的是ADAM-6017的模拟量采集功能，其模拟量采集通道的参数如下所示：(1) 通道： 8路差分； (2) 输入阻抗： 10M（电压），120（电流）； (3) 输入类型： mV，V，mA； (4) 输入范围： ±150mV，±500mV，±1V，±5

34、V，±10V，±20 mA，420 mA； (5) 精度： ±0.1% or更好； (6) 满量程漂移： ±25ppm/； (7) 零漂移： 6V/； (8) 分辨率： 16位； (9) 采样速率： 10个采样点秒； (10) 过压保护： 最大±35V。3.4.3 电源连接ADAM-6017需要外接电源，其工作电源为1030V之间的直流电，电源接在Vs和GND端之间，如图3.5所示。本次设计采用的是直流15V供电。电源是实验室提供的电源设备，用来模拟轨道继电器线圈两端的电压。交叉网线作法：一头采用568A 标准，一头采用568B 标准； 568

35、A 标准：绿白，绿，橙白，蓝，蓝白，橙，棕白，棕； 568B 标准：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕。图3.5 电源连接截图3.4.4 硬件连接ADAM-6017 与主机有两种连接方式，一种是通过交叉网线与PC机直接相连，另一种是经过交换机与PC机进行相连。本次设计用的是第一种连接方式，如图3.6所示。图3.6 硬件连接截图4 轨道电路电压采集系统软件设计4.1 软件总体设计信号微机监测管理信息系统的软件分为两大部分，分别是由C+ Builder创建的前台信息管理系统和有SQL Server 2008所创建的后台数据库系统。前台信息管理系统主要完成对后台数据库的“增”、“删”、“改”、“

36、查”功能，例如对用户的添加及删除、对轨道电压的实时查询、报表打印等等；数据库负责对所采集的数据进行存储，数据都存储在数据库的表中，调用时通过存储过程来实现。图4.1所示，为本次设计的软件层次结构图。图4.1 系统软件模块结构层次图当系统采集到数据后，就把数据生成为报表文件，然后报表中的数据通过对存储过程的调用再存入到数据库相应的表中。图4.2为系统数据处理结构图。图4.2 系统数据处理结构图4.2 数据采集当系统开始工作之后，首先要做的工作就是对系统进行初始化，初始化主要完成以下内容：(1) 设置系统响应时间；(2) 使PC与硬件设备(ADAM-6017)建立连接；(3) 读取设备的ID；(4

37、) 读取设备的IP地址；(5) 配置设备各个管脚的属性及参数。图4.3为系统采集数据的流程图。图4.3 数据采集流程图系统与硬件设备建立连接并且进行初始化后便可以对数据进行采集，铁路运营现场模拟量的采集间隔为40ms，然而在本次设计设置的轨道电路电压采集间隔为1s，在此特别说明，原因如下：(1) ADAM-6017模拟量的采集间隔为10个采样点/秒，即采样间隔为100ms，其性能达不到现场的要求；(2) 本地数据库使用的是个人PC，其储存能力远远不如现场的服务器，无法满足庞大数据的存储要求。综上所述，本次设计采用的采样间隔为1s，特此说明。系统采集到轨道电路的电压信号后，由于该信号已经经过高祖

38、隔离电路的处理，所以并不是真实的轨道电路电压，因此在这里还需要对该数据进行处理。由4.2可知：当轨道电压为40V时，经过高阻隔离电路后的电压变为500mV；当轨道电压为20V时，经过高阻隔离电路后的电压变为250mV，而前后两个电压之间是线性关系，前者为后者的80倍，所以在对ADAM-6017所采集到的数据进行存储前先要进行线性处理，即对电压值乘以80，然后再对其进行其他的操作。在对电压信号进行线性放大后，接着判断该电压信号所对应的轨道电路状态是处于调整态、占用态或者是故障态，若为故障态则将该故障信息同时记入“轨道电压记录表”和“故障记录表”，前者用于生成电压曲线；后者用于故障查询以及故障检修

39、。4.3 信息管理系统设计所用的软件为C+ Builder，C+ Builder是由Borland公司推出的一款基于C+语言的可视化集成开发工具，它不仅具有快速的可视化开发环境还配有数据库引擎，可以通过SQL连接或ODBC访问多种数据库，并提供了强大的开发基于Client/Server模式的数据库应用程序的能力8。C+之所以强大不仅在于其拥有强大的编译环境还在于它为用户提供了大量的控件及部件，帮助用户简化设计提高软件的模块化水平。本次设计采用了大量的控件，现将这些控件一一介绍如下：(1) 定时器 TTimer：定时器 TTimer 组件 (System组件页)是一种特殊的不可视组件，它能有规律

40、地以一定的时间间隔激发定时器事件(OnTimer)而执行指定的程序代码。定时器的主要功能是：定时完成某项任务，进行某种后台处理。(2) ADOConnection组件：它起到一个桥梁作用，用来操作数据库，它有两个重要属性：ConnectionString和LoginPrompt，其中，ConnectionString属性可以指定一个到数据库的连接。(3) ADOStoredProc组件：用于返回并操作数据库中的数据，它有两个重要属性：ConnectionString和ProcedureName。其中，ConnectionString属性可以指定一个到数据库的连接，ProcedureName属性

41、可以数据表存储过程的连接。(4) DataModule组件：数据模块DataModule1来存放ADO组件对象，这样既便于窗体统一ADO组件对象访问数据库，也使维护修改更加简单。(5) MainMenu组件：可以利用改组件来创建主菜单，包含菜单栏和下拉菜单。(6) Lable组件：该组件用于在表单和其他容器中放置不能被用户修改的文本。(7) Edit组件：一个单行编辑器，用户可以输入单行文字，或者用来显示单行文本9。(8) Button组件：常用组件之一，用来触发Click事件。4.3.1 系统欢迎界面设计当启动系统时会出现欢迎界面，这点击“进入系统”按钮后便会出现如图4.6所示的用户登录界面

42、。欢迎界面和用户登录界面是两个单独的窗体，实现窗体之间切换的语句如下：Form1->Hide();Form2->Show();同时，由于微机监测系统全天24小时不间断运行，所以在欢迎界面运行以后系统应进行初始化工作并且自动进行数据的采集工作，因此数据采集程序应放入欢迎界面的主程序内，以保证当进入欢迎界面后首先进行的是对系统的初始化以及数据采集模块先于登录模块运行。对于数据采集间隔的控制采用的是C+Builder中SYSTEM的Timer组件，该组件在设置好定时间隔后可以自动重复执行其事件内的程序。采集模块的核心代码如下：for(i=0; i<iChannel; i+)ADOS

43、toredProc1->Parameters->ParamByName("No_GDQD")->Value = Noi;v = 80*fValuei;ADOStoredProc1->Parameters->ParamByName("Value")->Value = v;if(v>=50)ADOStoredProc2->Parameters->ParamByName("No_GDQD")->Value=No;ADOStoredProc2->Parameters->P

44、aramByName("Reson")->Value="超限"ADOStoredProc2->Parameters->ParamByName("Value")->Value = v;ADOStoredProc2->Parameters->ParamByName("Name")->Value = "*"ADOStoredProc2->Parameters->ParamByName("Number")->Value=00

45、;ADOStoredProc2->ExecProc(); else ADOStoredProc1->ExecProc();图4.4 数据采集界面截图4.3.2 登录界面设计在此要说明几点：(1) 此系统的用户为铁路信号职工，因此用户的登录名为铁路职工的工号；(2) 本系统的用户密码为定长的10位字符；(3) 本系统普通铁路职工没有注册权，只有管理员才能注册用户，用户的初始密码为身份证号后10位；(4) 用户得到登录权限后可更改自己的登录密码；(5) 本系统的用户分为三种：具有普通权限的值班员和拥有较高权限的管理员，还隐藏着具有最高权限的高级管理员。进入登录界面后，用户便可根据提示填

46、写登录信息，点击“进入”按钮后便会进入相应的操作界面。图4.5所示为用户登录模块流程图。图4.5 用户登陆模块流程图“进入”按钮的Clicked事件的主要代码如下：ADOStoredProc1->Parameters->ParamByName("No")->Value = Edit1->Text ;ADOStoredProc1->Parameters->ParamByName("PW")->Value = Edit2->Text ;ADOStoredProc1->ExecProc();ADOStore

47、dProc1->Open();if(ADOStoredProc1->FieldByName("Number")->AsString != Edit1->Text)ShowMessage("用户不存在!");elseif(ADOStoredProc1->FieldByName("Pword")->AsString != Edit2->Text)ShowMessage("密码错误!");elseif(ADOStoredProc1->FieldByName("Ty

48、")->Value != i)ShowMessage("用户类型不正确，请重新选择!");图4.6 登录界面截图图4.6所示为微机监测系统的登录界面。4.3.3 用户操作界面设计由于用户类型不同，所以用户登录之后进入的操作界面也就不同，本次设计共有两个操作界面，分别是管理员操作界面和值班员操作界面。以管理员操作界面为例，该界面上应包含管理员的所有操作信息，比如，添加或删除用户，查询轨道区段信息，打印报表等等。以添加管理员为例，图4.7为添加管理员流程图。图4.7 添加管理员流程图高级管理员按照要求填写好用户信息后，点击“确认添加”按钮，如果该用户的相关信息已

49、经录入数据库，系统便会提示“用户已经存在”；如果该用户尚未录入数据库，系统便会提示管理员“用户添加成功”。添加管理员界面如图4.8所示。图4.8 添加管理员界面截图 4.3.4 轨道区段模块界面设计此模块可完成对轨道区段的操作，具体操作内容如下：(1) 由于现场监测范围的加大以及站场扩建等原因，可能需要添加新的轨道区段，因此该模块可实现添加轨道区段的功能，并且拥有该权限的用户为管理员，值班员无此权限；(2) 在实现添加轨道区段的同时具备删除轨道区段的功能；(3) 可对已有轨道区段的参数进行调整；(4) 可以查询已有轨道区段的参数。以查询轨道区段为例，图4.9为查询轨道区段界面。图4.9 查询轨

50、道区段界面截图图4.10所示为添加轨道区段流程图，当管理员进入该界面时输入需要查询的轨道区段名称，点击“查询”按钮后，系统首先判断该轨道名称是否记录在数据库的轨道区段信息表中，如果不存在则返回“轨道区段不存在的”的错误信息；若该轨道区段存在则将该轨道区段的详细信息显示在对应的文本框内。图4.10 添加轨道区段流程图4.3.5 MessageBox简介当用户的输入信息有误或系统需要退出及出现高级操作时，系统便会弹出提示对话框以提醒用户发生错误或确认相关操作。图4.11为要退出微机监测系统是所弹出的对话框，其生成代码如下：_fastcall MessageBox(const char Text ,

51、const char Caption,int Flags);MessageBox(Application->Handle,"确定要退出信号微机监测系统吗？","退出系统",MB_ICONEXCLAMATION|MB_OKCANCEL) = IDOK)图4.11 MessageBox截图4.4 SQL Server数据库设计SQL Server 2008 是美国微软公司推出的一个性能比较全面的关系型数据库管理系统，也是一个典型的网络数据库管理系统，支持多种操作系统平台，性能可靠、易于使用，是电子商务等应用领域中较佳的数据库产品之一9。使用数据库存储数

52、据时，首先要创建数据库，在本设计中使用SQL Server Managetment Studio创建数据库，数据库创建步骤具体步骤如下：打开数据库管理器SQL Server Managetment Studio，登录服务器类型“数据库引擎”，使用身份验证建立连接，连接成功后，在【对象资源管理器】窗口中，右击【数据库】选择【新建数据库】。4.4.1 数据库表单设计创建好数据库后就可以在数据库中设计表格了，本次毕业设计在数据库中共建立了5张表，分别如下：(1) 轨道区段信息表表4.1的作用相当于记录轨道区段信息的字典，用来存放各个轨道电路的基本参数，同时管理员也可以增加和删除轨道区段。表4.1 轨

53、道区段信息表参数数据类型说明No_GDQDchar轨道区段的名称L_GDQDint轨道区段的长度（不同长度电压范围不同）T_minfloat调整状态下轨道电压下限T_maxfloat调整状态下轨道电压上限Z_minfloat占用状态下轨道电压下限Z_maxfloat占用状态下轨道电压上限(2) 轨道电压记录表表4.2用于存放各个轨道电压的实时值，记录数据的采集时间,生成电压曲线。表4.2 轨道电压记录表参数数据类型说明TimeDatetime数据采集的时间（系统标准时间）No_GDQDchar轨道区段名称Valuefloat采集到的轨道电压S_GDQDchar轨道电路的状态：调整，占用或故障(

54、3) 故障记录表表4.3是轨道电压的数据采集来之后，经过分析比较将处于故障状态下的数据采摘出来存在这张表中，方便查找。表4. 3 故障记录表参数数据类型说明TimeDatetime数据采集的时间（系统标准时间）No_GDQDchar轨道区段的名称Resonchar可能的故障原因：分路不良或电压超限Valuefloat采集到的轨道电压Namechar值班员的姓名Numberint值班员的工号(4) 用户登录信息表表4.4记录了系统用户的基本身份信息，管理员类型的用户具有对该表的“增删改查”功能，而值班员无此项权限。表4.4 用户登录信息表参数数据类型说明Numberint用户的工号即登录名Nam

55、echar用户的姓名Passwordchar用户的登录密码Typechar用户的类型：值班员或管理员Sexchar用户的性别：男或女Ageint用户的年龄Phoneint用户的联系电话Time_ZCDatetime注册的日期Time_ZXDatetime注销的日期(5) 当班人员信息表表4.5用来记录当前时间处于登录状态的值班员的基本信息，这样有利于责任的划分即事故定责。表4.5 当班人员信息表参数数据类型说明Numberint值班员的工号Namechar值班员的姓名Time_INDatetime值班员登入时间Time_OUTDatetime值班员登出时间以上的五张表相互之间存在一定的联系，其

56、关系如图4.12所示：图4.12 各表之间的关系截图4.4.2 存储过程所谓存储过程(Stored Procedure)，就是一组为了完成特定功能的SQL 语句集，存储在数据库中经过第一次编译后再次调用不需要再次编译，用户通过指定存储过程的名字并给出参数来执行它10。本次设计采用创建存储过程的方式完成对数据库表单的增、删、改、查操作。使用存储过程操作数据库的优点11： (1) 存储过程只在创造时进行编译，以后每次执行存储过程都不需再重新编译，而一般SQL语句每执行一次就编译一次，所以使用存储过程可提高数据库执行速度； (2) 存储过程可以重复使用，可减少数据库开发人员的工作量；(3) 安全性高，可设定只有某此用户才具有对指定存储过程的使用权。存储过程的常规格式如下：CREATE PROCEDURE TJGLY /存储过程名； No intName nchar(10) /定义参数；ASSELECT * from 用户登录信息表 WHERE Number=NoGO 4.4.3 SQL语句SQL语句主要实现对数据库的访问及操作，常用的SQL语句主要有以下几种，完成对数据库表单的增、删、改、查操作。(1) SELECT语句select * fro