信号集中监测系统

信号集中监测系统一、信号集中监测系统结构及原理信号集中监测系统以主要信号设备为对象，以融合的现代传感器、现场总线、计算机网络通讯、软件工程及数据库等技术为手段，监测并记录设备运行状态、统计分析相关数据、加强设备管理，为信号维护管理部门掌握设备当前状态、进行故障分析、指导现场作业和管理提供科学依据，从而提高信号设备维护效率和维护水平。（一）信号集中监测系统功能1.模拟量监测功能◆外电网输入相电压、线电压、电流、频率、相位角、功率监测。◆电源屏输入电压、电流、输出电压、电流；25Hz电源输出电压、频率、相位角监测。◆电动转辙机道岔转换过程中转辙机动作功率、电流、动作时间、转换方向监测。◆道岔表示交、直流电压监测。◆电缆绝缘监测。◆电源对地漏泄电流监测◆列车信号机点灯回路电流的监测◆集中式有、无绝缘移频自动闭塞区间移频发送器发送电压、电流、载频、低频，区间移频接收器轨入(主轨、小轨)电压，轨出1、轨出2电压、载频、低频，区间移频电缆模拟网络电缆侧发送电压、接收电压、发送电流监测。◆环境状态的模拟量温度、湿度、民用空调电压、电流、功率监测。◆防灾系统与列控系统分界口处接口直流电压监测。◆站(场)间联系线路直流电压、场间联系电压、自闭方向电路电压、区间监督电压监测。2.开关量监测功能◆对按钮状态、控制台表示状态、关键继电器状态等开关量进行监测。◆列车信号主灯丝断丝状态监测。◆环境监控开关量监测。◆监测系统接口功能，满足对计算机联锁、列控中心、TDCS/CTC、、智能电源屏、ZPW2000、有源应答器、道岔缺口等具有自诊断功能的信号设备，通过接口方式获取所需的状态信息和报警信息功能。3.故障报警监测系统根据设备故障性质产生三类报警和预警：◆一级报警：涉及到行车安全的信息报警。◆二级报警：影响行车或设备正常工作的信息报警。◆三级报警：电气特性超限或其它报警。◆预警：根据电气特性变化趋势，设备状态及运用趋势等进行逻辑判断并预警。4.特色功能从故障捕捉转向异常、趋势分析从单一的对设备故障进行捕捉转向全方位的对设备状态进行监控，当设备发生异常时通过声光报警通知维修人员对设备进行检修，防患于未然。（异常包括设备电气特性的突降、波动变化等。）◆知识库系统的集中维护及分布升级知识库系统包括设备的特征值、报警的逻辑等内容。知识库在电务段进行集中维护，在维护的过程中可通过向导增、删、改设备的特征值和报警逻辑。站机可自动从服务器下载最新的知识库，然后站机可利用新的知识库进行新的分析，而站机程序无需升级。◆以维护为主线的人机界面展现铁路信号集中监测系统以设备维护为导向，作为一个“有经验”的信号工能自动的发现设备的故障和异常，从而大大的减轻维护人员的工作量。（二）信号集中监测系统环境指标1.设备正常运行适应的环境技术指标◆监测系统中的计算机设备场地应符合国家计算机机房场地标准要求。◆工作温度：0°C～40°C；◆相对湿度：不大于90%；(室温+25°C)。◆海拔高度：≤3500m。2.设备绝缘电阻、耐压指标◆设备绝缘电阻及耐压指标符合铁道部标准。◆在设备适用环境条件下，设备绝缘电阻：≥25MΩ。◆在设备适用环境条件下，设备绝缘耐压：≥1200V。3.系统可靠性系统主要设备的平均无故障工作时间MTBF≥10000小时。（三）信号集中监测系统结构及原理信号集中监测系统由车站子系统、服务器子系统、终端子系统、维护工作站子系统组成。服务器子系统是整个监测系统的中心，采用双机热备方式运行，负责与所辖车站站机、监测终端等节点进行网络通信和数据交互、存储，并实现数据流调度和信息路由等功能；车站子系统是整个信号集中监测系统的基础部分，采集现场数据，并进行初步处理；终端子系统一般由PC机、打印机、网络设备等组成，使用它调看管内车站信号设备状态、监测信息和网络状况，为各级电务调度和电务维修管理部门日常所使用；维护工作站子系统主要具备网管功能，根据需要也可以在维护工作站上配备监测终端的功能，由高性能PC机、显示器、打印机和网络设备组成。1．信号集中监测系统采用“三级四层”的结构：三级：铁道部、铁路局、电务段。四层：铁道部电务监测中心、铁路局电务监测中心、电务段监测中心及车站监测网。整个系统是基于TCP/IP协议之上的广域网络模式。系统总体结如图2-118所示：图2-118系统总体结构连接图２．服务器子系统（电务段中心设备）结构信号集中监测系统中的服务器子系统设在电务段监测中心，服务器管理全线内所辖车站节点及与之相连的各类监测终端。它主要负责与车站及监测终端进行各种业务数据通信、数据处理、数据存储、数据流的调度；掌握所辖各站设备运用状态，并根据测试数据进行逻辑运算和判断，发出合理、适当的指令给各个功能模块，并协调各个功能模块之间的同步工作。与数据库通信，进行数据交换。应用服务器采用双机热备系统以增强系统的可靠性。服务器设备主要由服务器双机、磁盘阵列、KVM切换器、显示器、UPS电源、线路防雷设备以及相关网络通信设备等构成。服务器子系统设备结构图如图2-119所示：图2-119服务器设备图服务器子系统设备接线图如图2-120所示：图2-120服务器子系统设备接线图3.车站子系统（车站站机设备）结构信号集中监测系统中的车站子系统设置在车站信号机械室内，是整个信号集中监测系统的基础部分，主要负责数据信息的采集、处理、存储、回放、界面显示及通讯，由1套采集设备、1台IPC工控机、1台显示器以及网络通信设备及通信防雷器件等组成。车站子系统设备结构如图2-121所示：转辙机电流/功率采样模块、列车信号机点灯回路电流采样模块、开关量采集器等说明：采样模块就近安装在采集点附近站机综合柜绝缘漏流组合柜道岔采集分机1道岔采集分机2轨道采集分机综合采集分机显示器工控机网络设备转辙机采集分机图2-121车站子系统结构示意图车站子系统网络通信设备包含路由器、交换机、协议转换器、通道防雷和配套线缆，它们安装在站机综合柜内，用于站机和服务器、邻站站机的网络通信。依据通信的需求，车站配置的网络设备会存在不同。车站子系统设备接线图如图2-122所示：道岔功率采集组合道岔表示采集组合轨道采集组合外电网质量采集器通信接口分机485总线CAN总线信号机电流采集组合灯丝报警智能分机CAN总线CAN总线监测机柜监测主机智能电源屏485总线联锁维护机串口总线绝缘漏流测试组合绝缘测试采集控制线熔丝报警盒熔丝采集配线路由器网线协议转换器协议转换器直流道岔电流采集组合道岔电流采集配线其它采集接口列控或移频轨道电路设备网线网线交换机微机室机械室电源屏室图2-122车站子系统设备接线图采集设备：信号集中监测采集机主要负责对监测数据的采集和预处理，按功能划分为综合采集分机、道岔电流采集分机、接口通信分机及各类采集单元，完成对车站信号设备状态和信息的采集。其它设备，如信号电源系统、计算机联锁系统、列控系统、ZPW-2000A轨道电路）、智能灯丝报警仪均采用通信接口的方式同站机相连，实现对此类相关信息的监测。4.终端子系统结构信号集中监测系统中的终端子系统设置在调度中心、综合维修车间、保养点工区等。监测终端设备可根据需要和类型进行部署和配置，一般由PC机、打印机、网络设备等组成，以PC机为核心，用网络设备接入信号集中监测系统数据传输网，显示器、打印机作为输出外设，鼠标、键盘作为输入外设。各个监测终端根据控制和管理其权限进行人机操作，监测管内车站的站场信息、各类开关量、模拟量和报警信息、电务测试与维修信息等。终端子系统设备结构如图2-123所示：图2-123终端设备结构图5.维护工作站子系统结构信号集中监测系统中的网络维护工作站子系统由商用PC机和打印机构成，通过TCP/IP网络协议接入监测系统网络。PC机安装网络管理软件、远程维护管理、杀毒服务器等软件，方便工作人员对系统进行操作维护。根据需要可以在网络维护工作站上配置系统的操作方式，功能包括：网管功能、系统操作、实时监视操作和历史信息查询等。维护工作站子系统设备结构和终端子系统设备结构基本相同。6.信号集中监测系统组网方案信号集中监测系统网络通道采用2M专用数字通道。车站之间、车站至中继站、中间站、车站至电务段监测终端、车站至保养点均采用2M专用数字通道。由通信专业负责的通信传输系统为各站、保养点至电务段提供2Mb/s专用数字传输通道（通信系统与信号系统的接口位于信号设备机柜内）。专用数字传输通道需考虑通道的冗余、保护。监测系统网络通道如图2-124所示（以津秦客专为例）：天津电务段客专监测总机系统天津站津秦场中继站1中继站10滨海站滨海北站唐山站津秦场中继站11秦皇岛津秦场北戴河站老庄子线路所中继站14滦河站综合保养点中继站2中继站3中继站4中继站5中继站6中继站9中继站8中继站13中继站12表示2M专用通道综合保养点中继站7综合保养点综合保养点军粮城北站图2-124监测系统网络通道二、信号集中监测系统信息采集接口及连接方式（一）对自身具备监测能力的设备信息的采集监测对CTC、列控中心、TSR、RBC、计算机联锁、智能电源屏、ZPW-2000A轨道电路设备、智能灯丝报警装置等自身具备监测能力的设备信息的采集，通过接口通信，获取相关监测信息。集中监测与其它系统接口结线方式如图2-125所示：图2-125集中监测与其它系统接口结线示意图1．与外电网的监测接口外电网采集是通过外电网监测单元实现的。外电网监测单元安装在信号机械室电务配电箱内。由采集机柜的C0层配一对12V电源线到外电网监测单元；外电网监测单元的采集信息输出到主机是通过一根RS485串口屏蔽线实现的，两端做好标识，一端直接插接到外电网监测单元的串口连接处。另外一端直接插接监测主机端COM3口。2．与电源屏接口电源屏与集中监测主机之间只有一对屏蔽的RS485串口线即可，两端做好标识，一端直接插接到电源屏监测单元的串口连接处，另外一端直接插接在主机端的COM4口。如图2-126所示图2-126集中监测与电源屏的接口3．与联锁接口全线车站计算机联锁通过电务维护机将联锁的开关量信息和系统报警信息传至集中监测系统；联锁电务维护机通过串口与集中监测的数据通道，采用一根四芯屏蔽的RS422串口通讯线，根据《集中监测与计算机联锁通信协议》与集中监测进行信息交互。两端均需做好标识，主机端接COM7口。4．与CTC的接口CTC系统与集中监测设备的接口设置在各CTC车站，CTC系统通过CTC维护机与集中监测站机联接，采用一根RS422四芯屏蔽的串口线通信，交互CTC设备状态信息和报警信息等。两端均需做好标识，主机端接COM8口。如图2-127所示。图2-127集中监测与CTC的接口5．与列控中心的接口列控中心监测维护机通过以太网接口和集中监测设备通信，通信结构如下图2-128所示。CAN1CAN2监测维护机COM1COM2列控中心机柜内列控中心机柜外集中监测图2-128集中监测与列控中心的接口列控维修机与监测主机之间通过一根RJ45屏蔽网线通信，两端均需做好标识，主机端接口直接接到机柜内交换机。需要根据由全路全局统一分配的网络IP地址分配规划分别给监测主机和列控维修机配置IP。6．与ZPW2000接口ZPW-2000A轨道电路通过CAN总线与列控中心维护机连接，将轨道电路监测信息汇入列控中心，再由列控中心维护机统一提供给信号集中监测系统。7．与RBC系统接口与临时限速服务器维护终端和RBC的通用协议适配器VIA之间采用以太网接口通过专用数据网的通用协议适配器与集中监测系统接口。8．与临时限速服务器接口TSRS向集中监测系统主要传送TSRS设备的运行状态信息。TSRS用以太网通过TSRM和集中监测系统连接。采用STPCAT5e/6网线连接，物理接口为RJ45，水晶头应采用金属屏蔽层并和网线屏蔽接合。（二）对分散安装的设备的模拟量、开关量的采集监测对分散安装的设备的模拟量、开关量的采集，主要采用传感器、模入板、开入板来采集，设备相互之间需采用标准电气接口，遵循铁道部统一的CAN通信协议（采集监测示意图见图8-4监测车站系统示意图）。1．信号机点