基于單片機(jī)和GPRS的礦區(qū)鐵路道口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

針對(duì)礦區(qū)鐵路道口安全管理的需求，設(shè)計(jì)了一套基于ａｔｍｅｇａ１２８和ｇｐｒｓ的礦區(qū)鐵路道口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并給出其總體結(jié)構(gòu)框圖。　　在介紹系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)上，對(duì)其硬件結(jié)構(gòu)和軟件實(shí)現(xiàn)流程做了詳細(xì)闡述。實(shí)際運(yùn)行證明該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可靠性和抗干擾性，能更好地監(jiān)控礦區(qū)鐵路道口的運(yùn)行狀態(tài)，從而為我國(guó)鐵路運(yùn)輸業(yè)提供一個(gè)良好的解決方案?！　。薄　∫浴　〉V區(qū)鐵路是銜接國(guó)家鐵路與礦區(qū)的中間環(huán)節(jié)，是鐵路運(yùn)輸網(wǎng)的重要組成部分。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)礦區(qū)鐵路超過(guò)２萬(wàn)公里且其沿線附近通常分布著多個(gè)道口。由于道口大多分布在遠(yuǎn)離市區(qū)的礦山企業(yè)內(nèi)部，并且其數(shù)量多、分散以及道口之間的距離長(zhǎng)，加上礦區(qū)內(nèi)各種運(yùn)輸工具的交叉作業(yè)及車輛、人員的不固定的流動(dòng)，使礦區(qū)鐵路道口的安全管理成為十分突出的問(wèn)題。為使各級(jí)礦區(qū)管理部門能及時(shí)、準(zhǔn)確掌握各個(gè)道口的的安全情況，本文以?。幔簦恚澹纾幔保玻负停恚悖担禐楹诵?，設(shè)計(jì)一套鐵路道口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路道口監(jiān)測(cè)管理的自動(dòng)化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。這對(duì)保證礦區(qū)正常生產(chǎn)、提高礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和通過(guò)道口車輛、行人安全具有重要意義?！　。病　　∠到y(tǒng)組成　　整個(gè)系統(tǒng)由道口監(jiān)控中心組成。從功能上分，該系統(tǒng)可分為信號(hào)采集部分、道口部分、信號(hào)傳輸和發(fā)送部分以及道口監(jiān)控中心５個(gè)部分。圖１以其中的一個(gè)道口為例，給出簡(jiǎn)化后的系統(tǒng)總體框圖?！　。玻薄⌒盘?hào)采集部分　　信號(hào)采集部分主要用于采集列車接近及離去信號(hào)，為自動(dòng)實(shí)現(xiàn)收放護(hù)欄提供決策信號(hào)。目前道口系統(tǒng)中有采用振動(dòng)傳感器、射頻傳感器，ｇｐｓ＋?。幔颍恚纾穑颍?、視頻監(jiān)控設(shè)備或踏板開(kāi)關(guān)等幾種方式檢測(cè)來(lái)車信號(hào)，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。本系統(tǒng)中信號(hào)采集部分由４個(gè)磁電傳感器組成，分別成對(duì)的放置在道口兩側(cè)的鋼軌內(nèi)側(cè)?！‘?dāng)有列車經(jīng)過(guò)該置時(shí)，磁電傳感器可檢測(cè)到來(lái)車信號(hào)，經(jīng)放大電路和ａ／ｄ轉(zhuǎn)換電路后，直接發(fā)送到單片機(jī)　ａｔｍｅｇａ１２８?！　。玻病〉揽诓糠帧　〉揽诓糠衷O(shè)道口信號(hào)機(jī)、聲光報(bào)警器和欄木裝置各２套，分別用來(lái)指示火車即將到達(dá)信號(hào)、聲光報(bào)警和執(zhí)行放桿操作。在道口設(shè)置自動(dòng)控制箱，既可由礦區(qū)道口監(jiān)控室中心的ｐｃ機(jī)遠(yuǎn)程控制各裝置動(dòng)作，也可由操作人員在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作。報(bào)警器由音響電路板、筒式揚(yáng)聲器及回轉(zhuǎn)警示燈組成，用來(lái)提醒來(lái)往車輛司機(jī)及過(guò)往行人注意安全不要搶道?！　。玻场⌒盘?hào)傳輸和發(fā)送部分　　磁電傳感器安裝在距道口５００　ｍ左右處，當(dāng)它檢測(cè)到來(lái)車信號(hào)后，通過(guò)銅軸電纜將信號(hào)傳送至道口自動(dòng)控制箱內(nèi)的單片機(jī)ａｔｍｅｇａ１２８。ｍｃ５５是信號(hào)發(fā)送的主要設(shè)備，它將單片機(jī)采集到的數(shù)據(jù)打包后通過(guò)ｇｐｒｓ網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降V區(qū)道口監(jiān)控中心，由道口監(jiān)控中心對(duì)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的分析處理。　?。玻础〉V區(qū)道口監(jiān)控中心部分　　礦區(qū)道口監(jiān)控中心設(shè)ｐｃ機(jī)１臺(tái)，主要用于接收各道口列車運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。該監(jiān)控中心采用動(dòng)態(tài)ｉｐ結(jié)合ｄｎｓ域名解析組網(wǎng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)道口的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。這種方式首先需要聯(lián)系ｄｎｓ服務(wù)商，為監(jiān)控中心申請(qǐng)１個(gè)域名，把這個(gè)域名寫入單片機(jī)ａｔｍｅｇａ１２８中。監(jiān)控中心接入ｉｎｔｅｒｎｅｔ后，與ｄｎｓ服務(wù)器進(jìn)行連接，將當(dāng)前獲得的動(dòng)態(tài)ｉｐ報(bào)告給ｄｎｓ服務(wù)器，再由ｄｎｓ服務(wù)器找到監(jiān)控中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)ｉｐ，這樣就可以在兩者之間建立通訊連接?！　。场　∠到y(tǒng)硬件設(shè)計(jì)　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要是指道口控制部分硬件設(shè)計(jì)，按照信號(hào)流程大體可以分為三個(gè)硬件模塊，即傳感器信號(hào)放大和ａ／ｄ轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)ａｔｍｅｇａ１２８與ｍｃ５５接口設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)?！　‖F(xiàn)場(chǎng)各種設(shè)備接口電路設(shè)計(jì)，其中ａｔｍｅｇａ１２８與ｍｃ５５接口電路是該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和特色。圖２給出以該接口電路為核心的監(jiān)測(cè)站硬件系統(tǒng)電路圖。ａｔｍｅｇａ１２８ｌ和ｍｃ５５都有標(biāo)準(zhǔn)的ｒｓ２３２接口，因此硬件設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只需把ａｔｍｅｇａ１２８ｌ的ｐｅ５與ｍｃ５５的?。椋纾粝噙B，用于啟動(dòng)ｍｃ５５模塊，ａｔｍｅｇａ１２８ｌ的ｔｘ０／ｒｘ０與ｍｃ５５的ｔｘ０／ｒｘ０相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出；ｍｃ５５的ｒｉｎｇ０接從ａｔｍｅｇａ１２８ｌ的中斷線，作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛嘈盘?hào)。ａｔｍｅｇａ１２８是ａｔｍｅｌ公司推出的８位高性能單片機(jī)，片內(nèi)具有１２８ｋｂ的程序存儲(chǔ)器，?。矗耄獾臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)器，４ｋｂ的ｅｅｐｒｏｍ，有８?jìng)€(gè)１０位ａｄｃ通道、２個(gè)８位和２個(gè)１６位硬件定時(shí)ｊ計(jì)數(shù)器，８?jìng)€(gè)ｐｗｍ通道，具有可編程看門狗定時(shí)器和片上振蕩器、片上模擬比較器、ｊｔａｇ、ｕａｒｔ、ｓｐｉ，和ｉ２ｃ總線等接口以及六種可以通過(guò)軟件選擇的省電模式。　　本設(shè)計(jì)中，ａｔｍｅｇａ１２８ｌ是整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)核心，主要完成信號(hào)的傳感器信號(hào)采集、軟件濾波、數(shù)據(jù)運(yùn)