室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)ZXCGD4-A采集單元系統(tǒng)說明

一、系統(tǒng)實(shí)施意義
室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)ZXCGD4-A采集單元是鐵路專用信號(hào)微機(jī)監(jiān)測設(shè)備，可作為電務(wù)維護(hù)管理的輔助工具。室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)ZXCGD4-A采集單元利用計(jì)算機(jī)高速信息處理能力實(shí)現(xiàn)不間斷的全面、自動(dòng)的對(duì)信號(hào)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。能夠取得完整、連續(xù)、主動(dòng)的上傳實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，避免人為因素的干擾和影響，提高信號(hào)設(shè)備管理的質(zhì)量，防止隱性事故發(fā)生。
室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)ZXCGD4-A采集單元主要以軌道電路主要監(jiān)測對(duì)象，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)，為設(shè)備故障分析處理提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)，系統(tǒng)存錄的大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)對(duì)分析事故原因，了解設(shè)備狀況有很大的幫助。室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)ZXCGD4-A采集單元是現(xiàn)有信號(hào)微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)室外設(shè)備監(jiān)測的重要補(bǔ)充部分，既可以自成獨(dú)立系統(tǒng)，也可以融合到信號(hào)微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)里。

二、系統(tǒng)功能
室外信號(hào)綜合監(jiān)測系統(tǒng)（區(qū)間）主要監(jiān)測的模擬量有：軌道電路的發(fā)送端電纜側(cè)（E1\E2）主頻電壓、發(fā)送端電纜側(cè)主頻電流、發(fā)送端主軌軌面(V1\V2)電壓、發(fā)送端主軌軌面(V1\V2)低頻碼、發(fā)送端主軌50HZ電壓、發(fā)送端主軌短外鋼包銅線電流、發(fā)送端主軌短內(nèi)鋼包銅線電流、發(fā)送端主軌長內(nèi)鋼包銅線電流、發(fā)送端主軌長外鋼包銅線電流、發(fā)送端小軌軌面電壓、接受端電纜側(cè)（E1\E2）主頻電壓、接受端電纜側(cè)主頻電流、接受端主軌軌面(V1\V2)電壓、接受端主軌軌面(V1\V2)低頻碼、接受端主軌50HZ電壓、接受端主軌短外鋼包銅線電流、接受端主軌短內(nèi)鋼包銅線電流、接受端主軌長內(nèi)鋼包銅線電流、接受端主軌長外鋼包銅線電流、接受端小軌軌面電壓、箱內(nèi)溫度與濕度等，主要功能有以下幾點(diǎn)：
1、系統(tǒng)通過監(jiān)測軌道電路發(fā)送器的軌面電壓、電流可以監(jiān)測軌道電路發(fā)送器的工作狀態(tài)。相應(yīng)數(shù)據(jù)的分析能對(duì)軌道電路發(fā)送器的匹配單元（TAD）、調(diào)諧單元（BA）和空芯線圈的工作性能進(jìn)行定量分析。
2、系統(tǒng)通過監(jiān)測軌道電路接收器的接收電壓、電流可以監(jiān)測軌道電路接收器的工作狀態(tài)。相應(yīng)數(shù)據(jù)的分析能對(duì)軌道電路接收器的匹配單元（TAD）和調(diào)諧單元（BA）的工作性能進(jìn)行定量分析。
3、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)記錄軌道電路的低頻信息，為室內(nèi)微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)和機(jī)車信號(hào)顯示提供現(xiàn)場的信息記錄。
4、系統(tǒng)對(duì)軌道電路相關(guān)電壓、電流、相位的分析計(jì)算，可以得出道床泄露、補(bǔ)償電容失效和鋼軌斷軌大概位置等的故障現(xiàn)象。為故障分析提供第一現(xiàn)場的可靠數(shù)據(jù)。
5、系統(tǒng)同時(shí)還監(jiān)測器材箱內(nèi)的工作溫度與濕度，動(dòng)態(tài)描述現(xiàn)場監(jiān)測裝置的溫升情況，通過橫向比對(duì)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置本身的故障。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分三部分：室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)ZXCGD4-A采集單元，室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)室內(nèi)集中管理機(jī)和監(jiān)測終端系統(tǒng)軟件（包括微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的接口協(xié)議）。
室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)ZXCGD4-A采集單元：
1、采集單元主要完成模擬量軌道電路的電纜側(cè)（E1\E2）主頻電壓、電纜側(cè)主頻電流、主軌軌面(V1\V2)電壓、主軌軌面(V1\V2)低頻碼、主軌50HZ電壓、主軌短外鋼包銅線電流、主軌短內(nèi)鋼包銅線電流、主軌長內(nèi)鋼包銅線電流、主軌長外鋼包銅線電流、小軌軌面電壓、箱內(nèi)溫度與濕度的采集，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞覂?nèi)。室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)ZXCGD4-A采集單元設(shè)計(jì)7路模擬量的采集，2路對(duì)應(yīng)軌道電路發(fā)送器/接受器的電壓和5路對(duì)應(yīng)軌道電路發(fā)送器/接受器的電流。為了分析相應(yīng)器件的阻抗，發(fā)送器/接受器的電壓和電流保證同時(shí)采樣。軌道電路采集單元的現(xiàn)場采集位置和接口設(shè)計(jì)如下圖：

2、室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)ZXCGD4-A采集單元采用精簡指令的單時(shí)鐘高速單片機(jī)，頻率測量精度高，低頻解調(diào)迅速。軟件濾波算法可同時(shí)監(jiān)測主頻電壓/電流、副頻電壓/電流和低頻信息，進(jìn)一步計(jì)算相應(yīng)的零阻抗和極阻抗。其原理框圖如下：

室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)室內(nèi)集中管理機(jī)

室內(nèi)集中管理機(jī)通過電力載波技術(shù)接收室外監(jiān)測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的儲(chǔ)儲(chǔ)、分析和報(bào)警，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給危機(jī)監(jiān)測。

系統(tǒng)構(gòu)成框圖如下：

集中管理機(jī)簡介

1．產(chǎn)品型號(hào)：ZXDG -G（尺寸：340×280×180 重量：8.5kg）

2．前面板各部分功能

如圖1所示，當(dāng)點(diǎn)燈監(jiān)測單元向管理機(jī)報(bào)警時(shí)，則“報(bào)警指示燈”會(huì)亮，并會(huì)在液晶顯示屏上報(bào)出具體的燈位，無報(bào)警則滅。

“通信指示燈”在通信的狀態(tài)下會(huì)閃爍。

“電源指示燈”則表示有沒有電源。

“TX、RX指示燈”表示管理機(jī)與微機(jī)監(jiān)測通信正常閃爍。

“復(fù)位按鈕”按“復(fù)位按鈕”可使系統(tǒng)重新啟動(dòng)。

“開關(guān)按鈕”打開則上電，系統(tǒng)開始運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行之后，可以通過“按鍵”操作界面，查看各種相關(guān)的信息。

“SD”卡：在此插入“SD”卡，導(dǎo)入配置信息。

“對(duì)比度調(diào)整”：可以調(diào)整液晶對(duì)比度。

如圖2 所示，“INA、INB”，則接載波通信線。

標(biāo)注為“上行報(bào)警”、“下行報(bào)警”、“報(bào)警3”、“報(bào)警4”、“報(bào)警5”、“報(bào)警6”的，則接報(bào)警繼電器，當(dāng)終端的監(jiān)測單元向管理機(jī)報(bào)警時(shí)，則管理機(jī)吸合報(bào)警繼電器，使之報(bào)警，通知值班人員有故障。“AC220”接管理機(jī)的電源線。

“微機(jī)監(jiān)測串口”，接PC機(jī)的RS232串口，把管理機(jī)收到的點(diǎn)燈報(bào)警信息，信號(hào)機(jī)的實(shí)時(shí)電壓、軌道電路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給PC機(jī)。

標(biāo)有“微機(jī)監(jiān)測CAN”位置是將與河南輝煌科技的微機(jī)監(jiān)測軟件CAN總線通信接口，①腳位定義CANH，②腳定義CANL，

“通信指示燈”表示管理機(jī)與終端有沒有通信。

室外綜合監(jiān)測系統(tǒng)集中管理機(jī)能對(duì)50架信號(hào)機(jī)的點(diǎn)燈信息進(jìn)行管理和控制，同時(shí)可以對(duì)最多50個(gè)ZXCGD4-A軌道電路通信監(jiān)測單元進(jìn)行通信控制。

四、ZXC區(qū)間綜合監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)：

1)采樣周期：小于1秒；

2)傳輸時(shí)延：V1V2數(shù)據(jù)變化大于3%時(shí)小于2秒

3)監(jiān)測量程：

發(fā)送端電纜側(cè)（E1\E2）主頻電壓：(0-100V)

發(fā)送端電纜側(cè)主頻電流: (0-1A)

發(fā)送端主軌軌面(V1\V2)電壓: (0-5V)

發(fā)送端主軌軌面(V1\V2)低頻碼: (10-30Hz)

發(fā)送端主軌50HZ電壓: (0-5V)

發(fā)送端主軌短外鋼包銅線電流: (0-5A)

發(fā)送端主軌短內(nèi)鋼包銅線電流: (0-5A)

發(fā)送端主軌長內(nèi)鋼包銅線電流: (0-5A)

發(fā)送端主軌長外鋼包銅線電流: (0-5A)

發(fā)送端小軌軌面電壓: (0-5V)

接受端電纜側(cè)（E1\E2）主頻電壓: (0-100V)

接受端電纜側(cè)主頻電流: (0-1A)

接受端主軌軌面(V1\V2)電壓: (0-5V)

接受端主軌軌面(V1\V2)低頻碼: (10-30Hz)

接受端主軌50HZ電壓: (0-5V)

接受端主軌短外鋼包銅線電流: (0-5A)

接受端主軌短內(nèi)鋼包銅線電流: (0-5A)

接受端主軌長內(nèi)鋼包銅線電流: (0-5A)

接受端主軌長外鋼包銅線電流: (0-5A)

接受端小軌軌面電壓: (0-5V)

箱內(nèi)溫度與濕度 (-40+85)

4)精度：軌道電路電壓：±3%

軌道電路電流：±3%

低頻信息碼： ±0.1Hz

箱內(nèi)溫度： ±3℃

5) 室外裝置總功耗：小于10W

6) 室外裝置使用環(huán)境：溫度：-40℃～+70℃；相對(duì)濕度：小于90%

7) 系統(tǒng)主設(shè)備平均無故障時(shí)間：大于10000小時(shí)

8) 數(shù)據(jù)傳輸方式：電力載波總線

9)數(shù)據(jù)傳輸距離： 10Km；

10)最大CAN節(jié)點(diǎn)數(shù)：128

11)電壓采集接口隔離：PT電磁隔離+自恢復(fù)保險(xiǎn)絲；

PT輸入阻抗：大于20KΩ

(12) 數(shù)據(jù)傳輸速率：5Kbit/s~100Kbit/s

五、采集單元軌道電壓采集采用的安全隔離措施

根據(jù)運(yùn)基信號(hào)【2010】709號(hào)文《鐵路信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)條件》以及運(yùn)基信號(hào)【2011】377號(hào)關(guān)于《鐵路信號(hào)集中監(jiān)測系統(tǒng)安全要求》，本系統(tǒng)采集軌道電路電壓軌面電壓V1,V2端子電壓和電流的安全接口需要滿足377號(hào)文中1.2.5的條款，即監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部安全分級(jí)為第2，第3采集項(xiàng)目，設(shè)備絕緣耐壓大于AC1200V。本系統(tǒng)中電壓傳感器輸入阻抗應(yīng)大于量程*500的電阻值(采集軌面電壓量程5V，輸入阻抗值大于2.5K歐以上)，電壓采集電路電流小于1mA。在本系統(tǒng)中，軌面電壓采集端子V1,V2端子到采集單元電壓采集端子之間為了提高安全性，在采集線中串接R1,R2兩個(gè)電阻，該電阻均為2K/3W金屬膜電阻。采集單元電壓采集單元V+,V-端子經(jīng)過100mA 的PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)（規(guī)格MSM030）限流，電壓互感器采用輸入量程15V，電壓輸出2V，輸入阻抗大于4K，絕緣耐壓3000V的電壓互感器。電壓互感器的輸出通過100mA的PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)限流，然后采用AC6.2V的TVS管防止過壓沖擊，對(duì)后續(xù)的采樣電路保護(hù)。

PT1電壓傳感器型號(hào)：LDPT1-15/2.0，初、次級(jí)耐壓3000V。

電流傳感器采用開口鉗式電流傳感器，安裝方便，隔離電壓高。

3、防雷單元設(shè)計(jì)及說明

本系統(tǒng)輸出報(bào)警線采用了SSLP-385VB(S)系列浪涌保護(hù)器。它依據(jù)鐵路相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，屬信號(hào)用浪涌保護(hù)器，其性能符合鐵道部CRCC測試標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于信號(hào)機(jī)，軌道電路等鐵路設(shè)備的雷電流保護(hù)，為防止監(jiān)測設(shè)備受到過電壓干擾。SSLP-385VB(S)系列浪涌保護(hù)器安裝在室內(nèi)往外輸出報(bào)警線上分線盤上，每對(duì)輸出報(bào)警線需要三個(gè)防雷單元，具體配線方法如圖：