為準(zhǔn)確、及時(shí)地發(fā)現(xiàn)鐵路接觸網(wǎng)補(bǔ)償裝置的故障，文中通過監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)環(huán)境溫度及承力索、接觸線的長度變化來判斷接觸網(wǎng)補(bǔ)償裝置是否有卡滯現(xiàn)象。該系統(tǒng)以C8051F930芯片作為系統(tǒng)的主控制器，以SIM900A無線傳輸模塊作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間以不同的時(shí)間間隔向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)合GPRS無線通訊技術(shù)及Web互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將節(jié)點(diǎn)連接到遠(yuǎn)程服務(wù)器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，檢測(cè)精度高，滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求。
接觸網(wǎng)；補(bǔ)償裝置；遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)；GPRS；SIM900A
TN806文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI： 10．19358／j．issn．1674－7720．2017．05．002
引用格式：譚朋柳，周樂，冒蘇敏．基于GPRS的接觸網(wǎng)補(bǔ)償裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．微型機(jī)與應(yīng)用，2017，36（5）：4－7，10．
0引言
基金項(xiàng)目： 國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（61364023）；航空基金資助項(xiàng)目（2013ZD56008）；江西省教育廳科技項(xiàng)目（GJJ13516）隨著列車運(yùn)行速度的提高，鐵路運(yùn)行密度逐步加大，對(duì)牽引供電系統(tǒng)安全可靠性的要求也越來越高。接觸網(wǎng)是牽引供電系統(tǒng)的重要設(shè)備之一［14］，運(yùn)行中的接觸網(wǎng)要承受電力機(jī)車以一定的壓力高速接觸摩擦運(yùn)行，再加上通過接觸網(wǎng)的電流高達(dá)1 000 A以上，接觸網(wǎng)還受拉力、電弧、風(fēng)雪、霧雨及大氣污染的作用，使接觸網(wǎng)晝夜不停地處在振動(dòng)、摩擦、電弧、污染、伸縮的動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)之中，一旦發(fā)生故障將中斷行車，擾亂電氣化鐵路的運(yùn)輸秩序，帶來經(jīng)濟(jì)損失［5］。快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)、迅速地進(jìn)行搶修，消除供電事故，最大限度地減少事故影響，是鐵路電氣化區(qū)段運(yùn)行檢修業(yè)界追求的目標(biāo)，是努力提高鐵路服務(wù)質(zhì)量的保障。對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)是提高接觸網(wǎng)可靠性的重要方法之一，本文對(duì)接觸網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，提出基于GPRS的接觸網(wǎng)補(bǔ)償裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
隨著大氣溫度的變化，承力索和接觸線會(huì)線性伸長（或縮短），通過監(jiān)測(cè)接觸網(wǎng)所處環(huán)境的溫濕度以及補(bǔ)償墜砣到接觸網(wǎng)下錨支柱之間的位移，對(duì)比不同溫度下的位移變化來判斷接觸網(wǎng)是否有補(bǔ)償卡滯現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸網(wǎng)的監(jiān)測(cè)。接觸網(wǎng)補(bǔ)償裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)安裝在支架和墜砣之間，測(cè)量時(shí)設(shè)備對(duì)接觸網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)影響很小。
圖1系統(tǒng)總體框圖基于GPRS的接觸網(wǎng)補(bǔ)償裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，圖中的虛線表示信號(hào)按無線方式傳輸。系統(tǒng)由無線采集節(jié)點(diǎn)、GPRS基站、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、用戶終端（計(jì)算機(jī)）構(gòu)成。該系統(tǒng)的工作過程是對(duì)溫濕度傳感器和位移傳感器周期性地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用SIM900A模塊通過基站將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，計(jì)算機(jī)用戶通過Internet來完成對(duì)溫度和位移的監(jiān)測(cè)。
該系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）電源及監(jiān)測(cè)模塊不僅能夠提供穩(wěn)定的直流電壓，還能快速地檢測(cè)電源的電壓和通斷情況，確保保存的數(shù)據(jù)不丟失；（2）采用物聯(lián)網(wǎng)［6］卡進(jìn)行GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)傳輸率和可靠性，所用資費(fèi)比GSM短信資費(fèi)要低。
2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件主要包含電源模塊、微處理器模塊、GPRS通訊模塊、傳感器等，系統(tǒng)硬件組成如圖2所示。
2．1電源模塊
電源系統(tǒng)輸入電壓為AC 220 V，輸出12 V為運(yùn)算放大器供電、5 V為外置傳感器供電、4 V為GPRS模塊供電、3．3 V為MCU模塊供電，如圖3所示。穩(wěn)定的電源供電是系統(tǒng)能夠安全并且高效工作的基礎(chǔ)，考慮到接觸網(wǎng)所處環(huán)境惡劣，設(shè)計(jì)時(shí)電源輸入端采用金升陽LD1020B12電源轉(zhuǎn)換模塊［7］將220 V交流電輸入轉(zhuǎn)換為＋12 V／1 A
輸出。LD1020B12是小體積開關(guān)電源模塊，具有輸出短路、過流、過壓保護(hù)等功能。其EMC及安全規(guī)格滿足國際IEC／EN610004、CISPR11／EN55011、UL60950、EN60601的標(biāo)準(zhǔn)。最重要的是該電源模塊輸出隔離電壓可達(dá) 4 000 V AC ，適用于高隔離及嚴(yán)格電磁兼容的應(yīng)用場(chǎng)合。
