[发明专利]一种用于机电设备或隧道照明的监控系统

摘要

本发明提供一种用于机电设备或隧道照明的监控系统，包括至少一个底板和至少一个顶板；每一个底板包括处理器、遥信接口、遥控接口、LED数码管接口、CAN总线接口、用于与自愈光端机连接的光纤自愈接口、至少一个用于与顶板连接的顶板接口以及无线模块接口；每一个顶板包括顶板处理器以及分别与顶板处理器连接的第1串口、第2串口、第3串口、外部CAN总线接口、顶板CAN总线接口和遥测数据采集接口。具有以下优点(1)采用了单板结构、标准接线端子和通信接口，接线和安装方式简单；支持全回路的环网自愈功能，提高了通信网络的性能，将其应用于某高铁隧道照明监控系统中，性能更加可靠稳定，适应能力强，应用前景广阔。

主权项

一种用于机电设备或隧道照明的监控系统，其特征在于，包括：至少一个底板和至少一个顶板；每一个所述底板包括：处理器、遥信接口、遥控接口、LED数码管接口、CAN总线接口、用于与自愈光端机连接的光纤自愈接口、至少一个用于与顶板连接的顶板接口以及无线模块接口；所述处理器分别与所述遥信接口、所述遥控接口、所述LED数据管接口、所述CAN总线接口、所述光纤自愈接口、所述顶板接口以及所述无线模块接口连接；其中，所述顶板接口为RS485接口、CAN总线接口或串口；其中，所述遥信接口用于采集本地被监控设备的遥信信号，为多路单点遥信接口；所述遥信接口包括遥信信号调理电路和遥信数据处理电路；所述遥信信号调理电路对采集到的原始遥信信号进行滤波和隔离，然后将滤波和隔离后的遥信信号发送到遥信数据处理电路；所述遥信数据处理电路用于对接收到的滤波和隔离后的遥信信号分时读取；所述遥控接口用于向本地被监控设备发送遥控指令，为多通道遥控接口；所述遥控接口具体用于：被监控设备通过电源继电器与执行继电器连接；当通过遥控接口下发遥控选择命令后，电源继电器吸合；然后，处理器对该电源继电器的触点状态进行反校，确认该电源继电器是否吸合成功，如果成功，则与电源继电器连接的执行继电器获取到电源；然后，处理器通过遥控接口下发遥控执行命令，执行继电器在接收到该遥控执行命令后，执行继电器执行动作，控制被控设备的开关状态，执行完成后，处理器对该执行继电器的触点状态进行反校，确认执行继电器执行动作是否执行成功；所述顶板接口用于：接收来自所述顶板发送的遥测数据；所述光纤自愈接口用于连接外部的自愈光端机，自愈光端机通过FPGA逻辑实现自愈判断，并针对本监控系统为主机或从机的工作模式，采用不同的逻辑处理策略，实现光纤环网自愈；所述LED数码管接口用于显示各种类型的数据，包括电压、电流、有功功率、无功功率、频率和设备地址；每一个所述顶板包括：顶板处理器以及分别与顶板处理器连接的第1串口、第2串口、第3串口、外部CAN总线接口、顶板CAN总线接口和遥测数据采集接口；其中，所述第1串口用于输出本监控系统的调试信息；所述第2串口用于连接外部输入输出设备；所述外部CAN总线接口为上行CAN总线接口；所述顶板CAN总线接口为上行顶板的CAN总线接口；所述遥测数据采集接口用于采集本地遥测数据；所述第3串口用于和所述底板进行数据通信，响应来自所述底板的数据请求，将采集到的本地遥测数据发送给所述底板；还包括：将每一台用于机电设备或隧道照明的监控系统记为RTU；每一台RTU通过光纤自愈接口连接一台自愈光端机，各自愈光端机组成四通道双纤自愈环，通过以下方法进行多通道光纤自愈：该四通道双纤自愈环由1个主网元节点和n个从网元节点连成封闭环路；所述主网元节点与通信管理机通信连接；每一个从网元节点均连接对应的RTU；所述主网元节点和n个所述从网元节点均为自愈光端机；所述自愈光端机包括TX1光发送端口、RX1光接收端口、TX2光发送端口、RX2光接收端口、端口状态检测模块、控制芯片和倒切开关；设n个从网元节点按连接顺序依次记为从网元节点1、从网元节点2…从网元节点n；对于任意一个从网元节点i，记其配置有TX1‑i光发送端口、RX1‑i光接收端口、TX2‑i光发送端口、RX2‑i光接收端口、端口状态检测模块i、控制芯片i和倒切开关i；则：主网元节点的TX1光发送端口与从网元节点1的RX2‑1光接收端口连接，从网元节点1的TX1‑1光发送端口与从网元节点2的RX2‑2光接收端口连接，从网元节点2的TX1‑2光发送端口与从网元节点3的RX2‑3光接收端口连接…依此类推，从网元节点n的TX1‑n光发送端口连接到主网元节点的RX2光接收端口，由此形成一个内环路；主网元节点的TX2光发送端口与从网元节点n的RX1‑n光接收端口连接，从网元节点n的TX2‑n光发送端口与从网元节点n‑1的RX1‑n‑1光接收端口连接，从网元节点n‑1的TX2‑n‑1光发送端口与从网元节点n‑2的RX1‑n‑2光接收端口连接，依此类推，从网元节点1的TX2‑1光发送端口与主网元节点的RX1光接收端口连接，由此形成一个外环路；多通道光纤自愈方法包括以下步骤：S1，主网元节点的控制芯片配置四种链路检测模式，分别为：内环模式、外环模式、左半环模式和右半环模式；并设置四种链路检测模式的优先级顺序，即：内环模式的优先级高于外环模式的优先级，左半环模式和右半环模式的优先级相同且低于外环模式的优先级；另外，控制芯片还配置四种同步帧类型，分别为：与内环模式唯一对应的内环同步帧，与外环模式唯一对应的外环同步帧，与左半环模式唯一对应的左半环同步帧以及与右半环模式唯一对应的右半环同步帧；S2，主网元节点初始上电为空闲态，然后，根据链路检测模式的优先级顺序，首先按一定的发送策略不断发送内环同步帧，各个从网元节点根据接收到的同步帧类型以及自身四个端口状态，确定倒切开关的动作方向：具体为：如果从网元节点的RX2光接收端口接收到内环同步帧，并检测到本节点的RX2光接收端口和TX1光发送端口正常，则通过倒切开关短接RX2光接收端口和TX1光发送端口，然后将该内环同步帧向下一从网元节点发送，如果环路上某一段链路出现故障，则内环同步帧无法继续向前传输；S3，主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX2光接收端口接收到经过环路传输后返回的内环同步帧，如果能够接收到，则证明当前内环环路链路正常，继续使用内环作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前内环环路链路故障，然后执行S4；S4，所述主网元节点按一定的发送策略不断发送外环同步帧，各个从网元节点根据接收到的同步帧类型以及自身四个端口状态，确定倒切开关的动作方向：具体为：如果从网元节点的RX1光接收端口接收到外环同步帧，并检测到本节点的RX1光接收端口和TX2光发送端口均正常，则通过倒切开关短接RX1光接收端口和TX2光发送端口，然后将该外环同步帧向下一节从网元节点发送，如果外环环路上某一段链路出现故障，则外环同步帧无法继续向前传输；S5，主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX1光接收端口接收到经地环路传输后返回的外环同步帧，如果能够接收到，则证明当前外环环路链路正常，继续使用外环作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前外环环路链路故障，然后执行S6；S6，所述主网元节点按一定的发送策略同时执行以下操作：通过TX1光发送端口不断发送左环同步帧，以及，通过TX2光发送端口不断发送右环同步帧；对于任何一个从网络节点i，当其接收到左环同步帧时，判断自身的TX1光发送端口是否故障，如果没有，则将左环同步帧继续向后一个从网络节点i+1发送，直到发送到TX1光发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX2光接收端口和TX2光发送端口，将接收到的左环同步帧通过自身的TX2光发送端口返回给前一个从网络节点i‑1，从网络节点i‑1再将接收到的左环同步帧返回给前一个从网络节点，如果返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX1光接收端口；如果返回链路出现故障，则无法将左环同步帧返回到主网络节点的RX1光接收端口；即：主网络节点判断RX1光接收端口是否能够在预设时间间隔内接收到经左环路传输后返回的左环同步帧，如果能够接收到，则证明当前存在左环环路链路正常的传输链路；对于任何一个从网络节点i，当其接收到右环同步帧时，判断自身的TX2光发送端口是否故障，如果没有，则将右环同步帧继续向后一个从网络节点i‑1发送，直到发送到TX2光发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX1光接收端口和TX1光发送端口，将接收到的右环同步帧通过自身的TX1光发送端口返回给前一个从网络节点i+1，从网络节点i+1再将接收到的右环同步帧返回给前一个从网络节点，如果返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX2光接收端口；如果返回链路出现故障，则无法将右环同步帧返回到主网络节点的RX2光接收端口；即：主网络节点判断RX2光接收端口是否能够在预设时间间隔内接收到经右环路传输后返回的右环同步帧，如果能够接收到，则证明当前存在右环环路链路正常的传输链路；即：主网络节点通过探测到的链路状态调整组网方式，实现四通道光纤自愈；其中，所述处理器还包括列控逻辑分析模块；所述列控逻辑分析模块用于：在被监控的隧道的洞室附近布设光电开关A，所述监控系统的遥信接口与所述光电开关A连接，用于采集所述光电开关A的遥信信号；所述监控系统的遥控接口通过继电器与所述隧道的照明系统连接，用于控制照明系统的上电状态；在列车通过被监控的隧道时，设列车车头首先经过光电开关A，当光电开关A被列车遮挡时，所述监控系统的遥信接口采集到所述光电开关A的合遥信信号，并启动定时器开始计时；当列车车尾离开光电开关A时，所述监控系统的遥信接口采集到所述光电开关A的分遥信信号，并停止定时器计时；由此，所述监控系统计算得到列车通过光电开关A的时间差，设为T1；已知列车车身总长度，计算得到列车当前行车速度；然后，将列车当前行车速度与预设的列车行车速度进行比较，如果列车当前行车速度低于预设的列车行车速度，则得出列车出现故障的结论；然后，通过遥控接口向照明系统发送上电的控制信号，使隧道照明系统上电而发光。