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基于GPRS的接触网补偿装置远程监控系统设计

导读: 为准确、及时地发现铁路接触网补偿装置的故障,文中通过监测接触网环境温度及承力索、接触线的长度变化来判断接触网补偿装置是否有卡滞现象。

为准确、及时地发现铁路接触网补偿装置的故障,文中通过监测接触网环境温度及承力索、接触线的长度变化来判断接触网补偿装置是否有卡滞现象。该系统以C8051F930芯片作为系统的主控制器,以SIM900A无线传输模块作为无线传感网络的通信节点,各个节点之间以不同的时间间隔向服务器发送数据,结合GPRS无线通讯技术及Web互联网技术,将节点连接到远程服务器。实验结果表明,该系统性能稳定,检测精度高,满足相关设计要求。

接触网;补偿装置;远程监控系统;GPRS;SIM900A

TN806文献标识码:ADOI: 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.05.002

引用格式:谭朋柳,周乐,冒苏敏.基于GPRS的接触网补偿装置远程监控系统设计[J].微型机与应用,2017,36(5):4-7,10.

0引言

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(61364023);航空基金资助项目(2013ZD56008);江西省教育厅科技项目(GJJ13516)随着列车运行速度的提高,铁路运行密度逐步加大,对牵引供电系统安全可靠性的要求也越来越高。接触网是牵引供电系统的重要设备之一[14],运行中的接触网要承受电力机车以一定的压力高速接触摩擦运行,再加上通过接触网的电流高达1 000 A以上,接触网还受拉力、电弧、风雪、雾雨及大气污染的作用,使接触网昼夜不停地处在振动、摩擦、电弧、污染、伸缩的动态运行状态之中,一旦发生故障将中断行车,扰乱电气化铁路的运输秩序,带来经济损失[5]。快速、准确地发现故障,及时、迅速地进行抢修,消除供电事故,最大限度地减少事故影响,是铁路电气化区段运行检修业界追求的目标,是努力提高铁路服务质量的保障。对接触网进行在线监测是提高接触网可靠性的重要方法之一,本文对接触网在线监测技术进行研究,提出基于GPRS的接触网补偿装置远程监控系统设计。

1、系统总体设计

随着大气温度的变化,承力索和接触线会线性伸长(或缩短),通过监测接触网所处环境的温湿度以及补偿坠砣到接触网下锚支柱之间的位移,对比不同温度下的位移变化来判断接触网是否有补偿卡滞现象,实现对接触网的监测。接触网补偿装置远程监控系统安装在支架和坠砣之间,测量时设备对接触网的运行状态影响很小。

基于GPRS的接触网补偿装置远程监控系统设计

图1系统总体框图基于GPRS的接触网补偿装置远程监控系统架构如图1所示,图中的虚线表示信号按无线方式传输。系统由无线采集节点、GPRS基站、互联网服务器、用户终端(计算机)构成。该系统的工作过程是对温湿度传感器和位移传感器周期性地进行数据采集,利用SIM900A模块通过基站将采集的数据发送到互联网服务器,计算机用户通过Internet来完成对温度和位移的监测。

该系统具有以下优势:(1)电源及监测模块不仅能够提供稳定的直流电压,还能快速地检测电源的电压和通断情况,确保保存的数据不丢失;(2)采用物联网[6]卡进行GPRS无线数据传输,保证数据传输率和可靠性,所用资费比GSM短信资费要低。

2、系统硬件设计

系统硬件主要包含电源模块、微处理器模块、GPRS通讯模块、传感器等,系统硬件组成如图2所示。

基于GPRS的接触网补偿装置远程监控系统设计

2.1电源模块

电源系统输入电压为AC 220 V,输出12 V为运算放大器供电、5 V为外置传感器供电、4 V为GPRS模块供电、3.3 V为MCU模块供电,如图3所示。稳定的电源供电是系统能够安全并且高效工作的基础,考虑到接触网所处环境恶劣,设计时电源输入端采用金升阳LD1020B12电源转换模块[7]将220 V交流电输入转换为+12 V/1 A

输出。LD1020B12是小体积开关电源模块,具有输出短路、过流、过压保护等功能。其EMC及安全规格满足国际IEC/EN610004、CISPR11/EN55011、UL60950、EN60601的标准。最重要的是该电源模块输出隔离电压可达 4 000 V AC ,适用于高隔离及严格电磁兼容的应用场合。

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