CN103198608A - 铁路车站信号设备故障诊断及报警系统 - Google Patents

Abstract

铁路车站信号设备故障诊断及报警系统,由本地报警盒和远程报警盒两大部分构成，本地报警盒包括本地主控电路板、本地无线射频模块nRF905及附属天线、手机模块TC35i、红外发送器及接收器及可选配的PC机或笔记本电脑；远程报警盒由远程主控电路板、远程无线射频模块nRF905及附属天线组成。本发明采用单片机AT89S52为核心、信号调理和数字信号处理技术、设计了语音报警、电话报警、故障记录及短信报警功能。语音告警和电话报警能有效快速通知电务维修人员现场处理故障。可对多路经常发生的故障点信息进行故障诊断和可靠报警，不漏报也不误报。实现了快速而准确通知的作用。

Description

铁路车站信号设备故障诊断及报警系统

技术领域：本发明涉及一种设备的故障诊断及报警系统，尤其涉及一种铁路车站信号设备故障诊断及报警系统 

背景技术：铁路安全是关系到国家和人民生命财产的大事。铁路信号设备是组织指挥列车运行,提高运输效率,改善行车人员劳动条件的重要设施,同时也成为保障铁路运输安全的关键所在。所以在信号设备出现故障时,如何准确的、及时的判断故障部位,并快速、顺利的排除故障就成为一项重要的研究课题。目前针对目前车站6502信号设备各种故障信息均在控制台上给出报警，但由于车务人员通知不及时而影响信号值班人员快速处理故障的情况时有发生。 

发明内容：为了为适应铁路安全的需求，最大限度的压缩信号设备故障的处理时间，方便信号工查找和判断故障点、信号工区掌握信号设备运行状态信息，本发明提供了一种铁路车站信号设备故障诊断及报警系统。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：铁路车站信号设备故障诊断及报警系统,由本地报警盒和远程报警盒两大部分构成，本地报警盒包括本地主控电路板、本地无线射频模块nRF905及附属天线、手机模块TC35i、红外发送器及接收器及可选配的PC机或笔记本电脑；远程报警盒由远程主控电路板、远程无线射频模块nRF905及附属天线组成。其中本地报警盒的本地主控电路板包括单片机AT89S52、电源模块、USB接口芯片CH372、信号调理器件、看门狗芯片MAX706、实时时钟DS1302、永久存储器EEPROM24C256、外扩输入接口74LS373、外扩输出接口74LS373、外扩RAM62256、驱动器MC1413、 译码器74HC138、继电器DS2Y-DC5V、语音芯片ISD4004。本地主控电路板装在标准化的AX型继电器盒内，远程无线射频模块nRF905及手机模块TC35i由螺钉固定在电路板上，其连接按模块定义。手机模块TC35i为内置天线，无线射频模块nRF905的天线需要外接，该模块有专门的天线接口，引到AX型继电器盒端子上，无线模块nRF905天线从AX型继电器盒端子引出固定在AX型继电器组合架上；采用标准USB接口，焊在主控电路板上，AX型继电器外罩开槽，以便USB电缆线与本地报警盒连接。主控电路板上有扬声器及声光报警控制继电器输出端子连到AX型继电器盒端子上，从继电器盒端子连接扬声器及警笛，声光报警器由市场上销售的AD16-22SM型声光报警器实现。信号1到信号16采集6502电气集中铁路车站信号设备组合架上AX型继电器空闲结点及单元控制台表示灯端点，将其引线连接在装本地报警盒主控电路板的AX型继电器盒端子上。开关量信号地接信号电源的直流地KF，模拟量信号地接信号电源的交流地JF。 

电源模块有3种：PMA-U10S5、AMS1117和LM2941，其中模块PMA-U10S5将交流220V变为直流5V，供主控电路板（手机模块TC35i、无线射频模块nRF905和语音芯片ISD4004除外）各部件工作，模块LM2941将直流5V变为直流4.2V，供手机模块TC35i工作，模块AMS1117将直流5V变为直流3.3V，供无线射频模块nRF905和语音芯片ISD4004工作。主控电路板是由单片机AT89S52、电源电路、复位电路、时钟电路、程序下载电路等外围电路构成单片机最小系统。在该单片机最小系统基础上又扩充了为完成系统功能的相关电路，它们的作用如下：信号1到信号12为开关量信号，采集后进入信号调理电路，该电路由电阻、光电耦合器TLP521-4、电容构成，实现限流、电气隔离、滤波功能，信号经过信号调理产生稳定信号，保证信号采集的准确性，安 全性，信号调理后进入输入接口74LS373，单片机AT89S52重复读取输入接口数据值，进行数字滤波，大数判决等处理决定信号变化，进而诊断出信号故障点，进行故障报警。信号13到信号16为模拟信号，采集后进入信号调理电路，该电路由电阻及隔离器ISO124构成，实现限流、电气隔离功能，信号经过信号调理产生稳定信号，进入AD转换器TLC2543，TLC2543为3串口总线，与单片机AT89S52的扩充口74LS373相连，单片机AT89S52重复读取A/D转换器TLC2543数据值，采用数据冗余﹑数字滤波﹑数字检波及频谱分析技术处理A/D转换器TLC2543输出数据值，诊断出信号故障点，进行故障报警，实现系统功能。 

由于本主控电路板硬件较复杂，需要输入及输出接口较多，单片机AT89S52输入及输出口有限，不能满足需求，于是需要由扩充输入及输出口，由译码器74HC138及门电路产生74LS373地址，本主控电路板共扩充2片74LS373作输入口，扩充2片74LS373作输出口足以满足需求。单片机AT89S52通过扩充输入及输出口连接看门狗芯片MAX706、实时时钟DS1302、永久存储器EEPROM24C256，通过并口连接RAM62256。本主控电路板24小时连续工作，工作环境恶劣，很容易受干扰，程序跑飞，于是通过看门狗芯片MAX706监控程序运行，扩充的74LS373输出口控制MAX706喂狗信号WDI，每隔小于1.6秒发一次喂狗信号，如程序跑飞则1.6秒内发不出喂狗信号，单片机AT89S52复位，程序正常运行。实时时钟DS1302为3串口总线，与单片机AT89S52的扩充口74LS373相连，为系统提供标准记录时间，永久存储器EEPROM24C256记录故障报警时间、故障报警点、值班员处理情况等信息，便于分析统计故障，RAM62256为32K字节随机静态存储器，为诊断模拟信号而进行的数字滤波和频谱分析而扩充。 

本地主控电路板USB接口芯片CH372与单片机AT89S52在印制板上并口相连，本地主控电路板通过USB接口与PC机或笔记本电脑（配微软高清视频摄像头HD-6000）相连，它是可选配的，用户不用专门配置PC机或笔记本电脑，也可实现报警功能。用户专门配置PC机或笔记本电脑后，用户可读取EEPROM24C256中的故障信息，有人非法闯入时，主控电路板通过USB接口命令PC机或笔记本电脑采集微软高清视频摄像头HD-6000的信息并以日历文件格式保存，便于警察破案。手机模块TC35i是一块印制板组件，由安装孔和ZIF连接器与本地主控电路板的单片机AT89S52串口相连。SIM卡槽焊在主控电路板上，SIM卡方便取放，有效手机卡放入SIM卡槽后，单片机AT89S52诊断出故障信息后，就可控制手机模块TC35i向值班员发出故障信息或向值班员打电话。本地无线射频模块nRF905与单片机AT89S52在印制板上串口相连。本地无线射频模块nRF905与远程无线射频模块nRF905无线通信，读取远程道口等故障信息。 

远程报警盒与本地报警盒外型及电路原理一致。由于其功能仅采集道口等开关量信息，为保证行人车辆安全，远程道口处语音报警和声光报警，其无线射频模块nRF905与本地无线射频模块nRF905无线通信，发送远程道口等故障信息。由本地报警盒发短信报警及电话报警，远程报警盒不配置手机模块TC35i和USB接口芯片CH372，因而远程报警盒电路简化。远程报警盒主控电路板及与附属部件与本地报警盒主控电路板及与附属部件连接原理一致，远程报警盒主控电路板由单片机AT89S52、电源模块PMA-U10S5、信号调理器件、看门狗芯片MAX706、实时时钟DS1302、永久存储器EEPROM24C256、外扩输入接口74LS373、外扩输出接口74LS373、驱动器MC1413、译码器74HC138、继电器DS2Y-DC5V、语音芯片ISD4004等器件构成，较本地报警盒主控电路板 简化。远程报警电路板装在标准化的AX型继电器盒内，远程无线射频模块nRF905由螺钉固定在主控电路板上，其连接按模块定义。无线射频模块nRF905的天线需要外接，该模块有专门的天线接口，引到AX型继电器盒端子上，无线模块nRF905天线从继电器盒端子引出固定在道口栏杆支架上。其主控电路板有扬声器及声光报警控制继电器DS2Y-DC5V输出端子连到AX型继电器盒端子上，从继电器盒端子连接扬声器及声光报警器，并固定在道口栏杆支架上。信号1到信号8采集道口栏杆控制继电器空闲结点，将其引线连接在AX型继电器盒端子上，其端子定义见第六部分表6及表8所示，开关量信号地连接信号电源的直流地KF。 

本发明采用单片机AT89S52为核心，信号调理和数字信号处理技术为基础，设计了语音报警、电话报警、故障记录及短信报警功能。语音报警和电话报警能有效快速通知电务维修人员现场处理故障。可对多路经常发生的故障点信息进行故障诊断和可靠报警，不漏报也不误报。实现了快速而准确通知的作用。随着通用分组无线服务(GPRS)等数据业务的发展，GPRS无线网络应用于故障现场图像通过GPRS传到电务维修人员手机上，便于了解现场故障情况。通过无线模块nRF905可进行远程的故障数据采集并进行故障诊断及报警。 

本发明特点如下： 

1、运用成熟的数字信号处理技术对车站6502电气集中设备关键部分的运行状态进行实时检测，采用数字信号技术准确判别故障点，保证不漏误报警。 

2、设备安装在车站6502电气集中组合架的零层端子上，采用隔离原件电气隔离模拟信号采集点；采用光电耦合原件隔离开关量信号采集点，具有故障-安全特性。 

3、报警设备采用信号电源，并加以隔离，否则采用照明用电，报警设备 将影响6502电气集中电源设备正常运用。 

4、硬件采用单片机AT89S52﹑语音芯片ISD4004及TC35i型手机模块及无线射频模块nRF905作为关键部件，集成度高，稳定性好。 

5、软件采用数据冗余﹑数字滤波﹑数字检波及频谱分析技术实现系统功能。 

6、该报警器适用于任何车站6502电气集中设备，也可适用于微机联锁车站电气集中设备。报警信息可在微机上连续保存一年，并可在微机上回放，进行统计分析，确定责任人。 

附图说明：

图1是本发明的总体结构示意图。 

图2是本地报警盒主控电路板及与附属部件连接原理框图。 

图3是远程报警盒主控电路板及与附属部件连接原理框图。 

图4是单片机最小系统的电路原理图。 

图5是本地无线射频模块nRF905电路图。 

图6是手机模块TC35i电路图。 

图7是USB接口芯片CH372电路图。 

图8是本地报警盒下位机总体流程图。 

图9是远程报警盒下位机发送远程报警信息流程图。 

图10是本地报警盒下位机nRF905接收报警信息流程图。 

图11是单片机通过CH372接口芯片与上位机通信程序流程图。 

具体实施方式：

1、系统总体结构： 

铁路车站信号设备故障诊断及报警系统,由本地报警盒和远程报警盒两 大部分构成，本地报警盒由本地主控电路板（含USB接口、扬声器、声光报警器）、本地无线射频模块nRF905及附属天线、手机模块TC35i、红外发送器及接收器及可选配的PC机或笔记本电脑（配微软高清视频摄像头HD-6000）五部分构成；远程报警盒由本地主控电路板（含扬声器、声光报警器）、本地无线射频模块nRF905及附属天线组成。其中本地报警盒的本地主控电路板包括单片机AT89S52、电源模块、USB接口芯片CH372、信号调理器件、看门狗芯片MAX706、实时时钟DS1302、永久存储器EEPROM24C256、外扩输入接口74LS373、外扩输出接口74LS373、驱动器MC1413、译码器74HC138、继电器DS2Y-DC5V、语音芯片ISD4004。本地主控电路板装在标准化的AX型继电器盒内，远程无线射频模块nRF905及手机模块TC35i由螺钉固定在电路板上，其连接按模块定义。手机模块TC35i为内置天线，无线射频模块nRF905的天线需要外接，该模块有专门的天线接口，引到AX型继电器盒端子上，无线模块nRF905天线从继电器盒端子引出固定在组合架上；采用标准USB接口，焊在主控电路板上，AX型继电器外罩开槽，以便USB电缆线与本地报警盒连接。主控电路板上有扬声器及声光报警控制继电器输出端子连到AX型继电器盒端子上，从继电器盒端子连接扬声器及声光报警器，声光报警由市场上销售的220伏供电的AD16-22SM型声光报警器实现。信号1到信号16采集6502电气集中铁路车站信号设备组合架上AX型继电器空闲结点及单元控制台表示灯端点，将其引线连接在装本地报警盒主控电路板的AX型继电器盒端子上，其端子定义见后面第4部分表5及表7所示。开关量信号地接信号电源的直流地KF，模拟量信号地接信号电源的交流地JF。 

电源模块有3种：PMA-U10S5、AMS1117和LM2941，其中模块PMA-U10S5将交流220V变为直流5V，供主控电路板（手机模块TC35i、无线模块nRF905 和和语音芯片ISD4004除外）各部件工作，模块LM2941将直流5V变为直流4.2V，供手机模块TC35i工作，模块AMS1117将直流5V变为直流3.3V，供无线模块nRF905和语音芯片ISD4004工作。主控电路板是由单片机AT89S52作为CPU，与电源电路、复位电路、时钟电路、程序下载电路等外围电路构成单片机最小系统，见图4所示。在该单片机最小系统基础上又扩充了为完成系统功能的相关电路，它们的作用如下：信号1到信号12为开关量信号，采集后进入信号调理电路，该电路由电阻、光电耦合器TLP521-4、电容构成，实现限流、电气隔离、滤波功能，信号经过信号调理产生稳定信号，保证信号采集的准确性，安全性，信号调理后进入输入接口74LS373，单片机AT89S52重复读取输入接口数据值，进行数字滤波，大数判决等处理决定信号变化，进而诊断出信号故障点，进行故障报警。信号13到信号16为模拟信号，采集后进入信号调理电路，该电路由电阻及隔离器ISO124构成，实现限流、电气隔离功能，信号经过信号调理产生稳定信号，进入A/D转换器TLC2543，TLC2543为3串口总线，与单片机AT89S52的扩充口74LS373相连，单片机AT89S52重复读取A/D转换器TLC2543数据值，采用数据冗余﹑数字滤波﹑数字检波及频谱分析技术分析A/D转换器TLC2543数据值，诊断出信号故障点，进行故障报警，实现系统功能。 

由于本主控电路板硬件较复杂，需要输入及输出接口较多，单片机AT89S52输入及输出口有限，不能满足需求，于是需要由扩充输入及输出口，由译码器74HC138及门电路产生74LS373地址，本主控电路板共扩充2片74LS373作输入口，扩充2片74LS373作输出口足以满足需求。单片机AT89S52通过扩充输入及输出口连接看门狗芯片MAX706、实时时钟DS1302、永久存储器EEPROM24C256、通过并口与RAM62256相连。本主控电路板24小时连续 工作，工作环境恶劣，很容易受干扰，程序跑飞，于是通过看门狗芯片MAX706监控程序运行，扩充的74LS373输出口控制MAX706喂狗信号WDI，每隔小于1.6秒发一次喂狗信号，如程序跑飞1.6秒发不出喂狗信号，CPU复位，程序正常运行。实时时钟DS1302为3串口总线，与单片机AT89S52的扩充口74LS373相连，为系统提供标准记录时间，永久存储器EEPROM24C256记录故障报警时间、故障报警点、值班员处理情况等信息，便于分析统计故障，RAM62256为32K字节随机静态存储器，为诊断模拟信号而进行的数字滤波和频谱分析而扩充。 

本地主控电路板USB接口芯片CH372与单片机AT89S52在印制板上并口相连，详见图7CH372接口电路图，本地主控电路板通过USB接口与PC机或笔记本电脑（配微软高清视频摄像头HD-6000）相连，它是可选配的，用户不用专门配置PC机或笔记本电脑，也可实现报警功能。用户专门配置PC机或笔记本电脑后，用户可读取EEPROM24C256中的故障信息，有人非法闯入时，主控电路板通过USB接口命令PC机或笔记本电脑采集视频摄像头信息，便于警察破案。手机模块TC35i是一块印制板组件，由安装孔和ZIF连接器与本地主控电路板的单片机AT89S52串口相连，见图6所示。SIM卡槽焊在主控电路板上，SIM卡方便取放，有效手机卡放入SIM卡槽后，单片机AT89S52诊断出故障信息后，就可控制手机模块TC35i向值班员发出故障信息或向值班员打电话。本地无线射频模块nRF905与单片机AT89S52在印制板上串口相连，详见图5nRF905无线数传模块接口电路图。本地无线射频模块nRF905与远程无线射频模块nRF905无线通信，读取远程道口等故障信息。 

远程报警盒与本地报警盒外型及电路原理一致，见图3所示。由于其功能仅采集远程道口等开关量信息，为保证行人车辆安全，远程道口处进行语音报 警和声光报警，其无线射频模块nRF905与本地无线射频模块nRF905无线通信，发送远程道口等故障信息。由本地报警盒发短信报警及电话报警，远程报警盒不配置手机模块TC35i和USB接口芯片CH372，因而远程报警盒电路简化。远程报警盒主控电路板及与附属部件连接原理框图如图3所示，与本地报警盒主控电路板及与附属部件连接原理一致，远程报警盒主控电路板由单片机AT89S52、电源模块PMA-U10S5、信号调理器件、看门狗芯片MAX706、实时时钟DS1302、永久存储器EEPROM24C256、外扩输入接口74LS373、外扩输出接口74LS373、驱动器MC1413、译码器74HC138、继电器、语音芯片ISD4004等器件构成，较本地报警盒主控电路板简化。远程报警电路板装在标准化的AX型继电器盒内，远程无线射频模块nRF905由螺钉固定在电路板上，其连接按模块定义。无线射频模块nRF905的天线需要外接，该模块有专门的天线接口，引到AX型继电器盒端子上，无线模块nRF905天线从继电器盒端子引出固定在道口栏杆支架上。其主控电路板有扬声器及声光报警控制继电器DS2Y-DC5V输出端子连到AX型继电器盒端子上，从AX型继电器盒端子连接扬声器及声光报警器，并固定在道口栏杆支架上。信号1到信号8采集道口栏杆控制继电器空闲结点，将其引线连接在继电器盒端子上，其端子定义见后面第4部分表6及表8所示，开关量信号地连接信号电源的直流地KF。 

2、硬件电路设计 

本地主控电路板选用Atmel公司的AT89S52单片机作主控芯片；Nordic公司的无线数传模块nRF905实现本地报警盒与远程报警盒间报警信息的传输；报警信息通过南京沁恒公司的USB功能设备芯片CH372传输至上位机；Simens公司的GSM网络模块TC35i实现铁路车站信号设备故障报警短消息的传输。本系统硬件较复杂，现仅就硬件关键部分介绍如下。 

（1）单片机最小系统 

单片机加上适当的外围电路，即构成了单片机最小系统。外围电路包括：电源电路，复位电路，时钟电路，程序下载电路等。单片机最小系统电路图如图4所示。 

信号备用电源或照明电源为系统提供220V交流电源。采用深圳市普德新星电源技术有限公司生产的电源模块PMA-U10S5提供5V/2A直流电源，LM2941实现5V到4.2V转换，提供给TC35i。 

本系统采用上电复位和按键复位相结合的方式。复位按键SW1即语音复位键，当按语音复位键SW1时，系统重新自复位。语音报警时如人工干预，即按下语音切断键，则停止语音报警，因而又设计了语音切断键，与语音复位键一同人工控制报警。 

本系统采用内部方式在XTAL1和XTAL2两端外接振荡频率为11.0592Mhz的晶体振荡器，电容C9、C10的容值为30pF，起到频率微调的作用。 

本系统外接MAX706作为看门狗，当系统受干扰跑飞时，强制系统复位。系统由7LS373外扩输入接口，采集报警开关量信息，由译码器74HC138及门电路产生74LS373地址，外扩A/D转换器TLC2543采集报警模拟量信息，74LS373外扩输出接口，驱动器MC1413驱动继电器DS2Y-DC5V，该继电器励磁，结点J1，J2接通输出220伏控制电压，来控制声光报警器AD16-22SM。通过并口与RAM62256相连，RAM62256为32K字节随机静态存储器，为诊断模拟信号而进行的数字滤波和频谱分析而扩充，以便存取滤波及FFT运算中间结果。此部分电路为常规设计，硬件原理图略。 

由于本系统采用的是AT89S52单片机，其具有在系统可编程ISP功能。通过progisp软件，可以对单片机的Flash程序存储器中的代码进行方便的修改。下 载电路接口采用JTAG标准。 

（2）nRF905无线数传模块外围电路及接口电路设计 

nRF905芯片是挪威Nordic VLSI公司推出的一款可工作于433/868/915Mhz等ISM频段的无线收发芯片。它主要有以下的特点： 

采用高效的GFSK调制，抗干扰能力强，最高发送速率可达50Kbps。 

采用其特有ShockBurstTM技术降低了芯片的功率消耗。 

工作电压低，1.9～3.6V之间均可工作，典型值为3.3V。 

收发模式转换时间小于650μs。发送功率可自行调节，最大可达10dBm。 

具有载波检测功能，防止发送碰撞。当收到与本机地址相同的数据时，地址匹配信号通知单片机，准备接收数据。 

单片机通过数据准备好信号判断数据是否成功发送或是接收。 

自动完成CRC校验和数据打包与拆包。 

32引脚的QFN封装5×5mm。 

正是由于具有上述这些特点，nRF905芯片特别适合应用在无线数据传输系统，高速铁路运行控制系统、民航地面保障系统，远程监控、遥控，工业传感器等众多领域。 

nRF905芯片内部集成了电源管理器，晶体振荡器，低噪声放大器，频率合成器，功率放大器等模块，曼彻斯特编解码有片内硬件自动完成，无须用户干预，使用非常方便。 

本系统采用的无线数传模块共有14个引脚，可分为电源、控制、指示、SPI接口等4类。表1列出了各个引脚的功能和说明。 

表1  nRF905无线数传模块引脚功能和说明 

需要注意的是V_CC引脚所接电压不得超过3.6V，否则会烧毁模块。在本系统中，采用了专用的3.3V电压转换芯片—AMS1117-3.3，直接为nRF905无线数传模块提供3.3V可靠电压。单片机P1.3～P1.6引脚分别与模块的4个SPI引脚相连，用于模拟SPI时序。CD和AM两引脚外接两个LED用于指示nRF905无线数传模块的工作状态。其余各引脚都与AT89S52单片机直接相连，无须电平转换。nRF905无线数传模块接口电路图如图5所示。 

（3）TC35i接口电路设计 

TC35i是Siemen公司推出的全新一代工业级高速GSM通信模块。它可传输语音和数据信号并支持Text格式和PDU格式的中文短信息功能，通过AT命令实现模块的开关机、故障修复等功能。TC35i高速通信模块广泛应用于遥测、远程信息处理、远程通信等领域，能够实现部分GSM-R功能。它主要有以下特点： 

双工作频段EGSM900和GSM1800，对应的输出功率分别为：4类（2W）和1类（1W）。 

模块通过AT指令控制。 

工作电压在3.3V～4.8V之间，典型值为4.2V。 

电流消耗：发射状态—300mA（平均），峰值2.5A；休眠状态—3.5mA；空闲状态—25mA。 

工作温度：—20～+55°C。 

TC35i模块由供电模块（ASIC）、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成。作为TC35i的核心，基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。TC35i模块共有40个引脚，可分为电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制等5类。全部40个引脚通过一个ZIF（Zero Insertion Force，零阻力插座）连接器引出。表2列出了TC35i模块的引脚功能和说明。 

TC35i接口电路包括供电电路、SIM卡电路2部分。 

TC35i模块的供电电压典型值为4.2V，本系统选用低压差调压器LM2941CT，输出4.2V电压。LM2941CT的封装形式为单列直插，共有5个引脚。引脚1：Adjust电压调整端，提供1.275V的基准电压，通过外围R1、R2、R3三个电阻的分压比输出4.2V电压。引脚2：ON/OFF控制端，高电平时关闭模块，低电平时模块工作。在本系统中该引脚接地。引脚3：GND接地端。引脚4：IN电源输入端，输入+5V电压。引脚5：OUT电源输出端，由公式1可得，输出电压为4.27V。 

$V_{\mathrm{OUT}}=V_{\mathrm{REF}}\×\frac{R1+R2+R3}{R1+R2},$ V_REF=1.275V          (公式1) 

表2  TC35i模块引脚功能和说明 

TC35i模块采用的是外接SIM卡的方式，SIM卡的SRST、SIO、SCLK、SVCC、SGND直接与TC35i模块的同名端相连。SVCC接2个0.1uF的滤波电容C11、C12，SRST接1个470uF的滤波电容C13。TC35i接口电路图如图6所示。 

（4）CH372接口电路设计 

CH372是南京沁恒公司推出的高速USB功能设备接口芯片是CH371的升级产品，是CH375芯片的功能简化版。在本地端，CH372芯片以内置的固件程序自动处理了USB通讯中的基本事务；在计算机端，驱动程序以及动态链接库等软件向计算机应用层提供应用层接口。它主要有以下的特点： 

全速USB设备接口，兼容USBV2.0，即插即用，外围元器件只需要晶体和电容。 

提供一对主端点和一对辅助端点，支持控制传输、批量传输、中断传输。 

具有省事的内置固件模式和灵活的外部固件模式。 

内置固件模式下屏蔽了相关的USB协议，自动完成标准的USB枚举配置过程，完全不需要本地端控制器作任何处理，简化了单片机的固件编程。 

通用Windows驱动程序提供设备级接口，通过DLL提供API应用层接口。 

产品制造商可以自定义厂商标识（Vendor ID）和产品标识（Product ID）。 

通用的本地8位数据总线，4线控制：读选通、写选通、片选输入、中断输出。 

主端点上传下传缓冲区各64字节，辅助端点上传下传缓冲区各8字节。 

支持5V电源电压和3.3V电源电压，支持低功耗模式。 

CH372芯片是CH375芯片的功能简化版，CH372在CH375基础上减少了USB主机方式和串口通讯方式等功能，所以硬件成本更低，但是其它功能完全兼容CH375，可以直接使用CH375的WDM驱动程序和DLL动态链接库。 

采用小型的SSOP-20无铅封装，兼容RoHS，引脚兼容CH374T芯片。 

表3列出了CH372各引脚及其功能。 

CH372芯片的RD#和WR#分别连接到单片机的读选通输出引脚（P3.7）和写选通输出引脚（P3.6）。CS#由地址译码电路驱动。INT#输出的中断请求是低电平有效，连接到单片机的中断输入引脚（P3.2），单片机采用中断的方式获知中断请求。当WR#为高电平并且CS#和RD#及A0都为低电平时，CH372中的数据通过D7～D0输出；当RD#为高电平并且CS#和WR#及A0都为低电平时，D7～D0上的数据被写入CH372芯片中；当RD#为高电平并且CS#和WR#都为低电平而A0为高电平时，D7～D0上的数据被作为命令码写入CH372芯片中。CH372芯片占用两个地址位，当A0引脚为高电平时选择命令端口，可以写入新的命令，或者读出中断标志，端口地址为9FFFH；当A0引脚为低电平时选择数据端口，可以读写数据端口地址为9FFEH。 

CH372芯片的UD+和UD-引脚直接连接到USB总线上。CH372芯片内置了电源 上电复位电路。一般情况下，不需要外部提供复位。CH372芯片正常工作时需要外部为其提供12MHz的时钟信号。一般情况下，时钟信号由CH372内置的反相器通过晶体稳频振荡产生。外围电路只需要在X1和X0引脚之间连接一个标称频率为12MHz的晶体，并且分别为X1和X0引脚对地连接一个高频振荡电容。 

表3  CH372引脚和功能 

CH372B芯片支持3.3V或者5V电源电压。在本系统中使用5V工作电压，CH372芯片的V_CC引脚输入外部5V电源，并且V3引脚外接容量为0.01uF退耦电容C16。 

CH372芯片内部集成了PLL倍频器、USB接口SIE、数据缓冲区、被动并行接口、命令解释器、通用的固件程序等主要部件。 

PLL倍频器用于将外部输入的12MHz时钟倍频到48MHz，作为USB接口SIE时钟。USB接口SIE用于完成物理的USB数据接收和发送，自动处理位跟踪和同步、NRZI编码和解码、位填充、并行数据与串行数据之间的转换、CRC数据校验、事务握手、出错重试、USB总线状态检测等。数据缓冲区用于缓冲USB接口SIE收发的数据。被动并行接口用于与单片机交换数据。命令解释器用于分析并执行单片机提交的各种命令。通用的固件程序用于自动处理USB默认端点0 的各种标准事务等。 

CH372芯片内部具有5个物理端点： 

端点0是默认端点，支持上传和下传，上传和下传缓冲区各是8个字节；端点1包括上传端点和下传端点，上传和下传缓冲区各是8个字节，上传端点的端点号是81H，下传端点的端点号是01H；端点2包括上传端点和下传端点，上传和下传缓冲区各是64个字节，上传端点的端点号是82H，下传端点的端点号是02H。在内置固件模式下，端点2的上传端点作为批量数据发送端点，端点2的下传端点作为批量数据接收端点，端点1的上传端点作为中断端点，端点1的下传端点作为辅助端点。 

3、系统工作原理及软件程序设计 

工作原理方框图如图1所示。故障监测信号分模拟信号和开关量信号，模拟信号FSK移频站内电码化信号进入信号调理模块,该调理模块实现电气隔离及限幅后，经A/D转换器TLC2543进入AT89S52单片机进行FIR及IIR数字滤波及数字解调计算出载频和低频并校核进站及出站信号机灯位开关量采集值，闭环检测﹑数据冗余等软件处理，判断该模拟信号是否载频和低频超标或发码设备失效故障，如故障AT89S52单片机控制语音芯片ISD4004进行语音报警“某路站内电码化信号故障”，同时AT89S52单片机控制TC35I型手机模块向电务值班员发送预先存储的短信报警“某路站内电码化信号故障，请及时处理”，电务值班员如恰巧在6502机械室，则可按语音切断键及时处理故障。电务值班员如不在6502机械室，则电务值班员发来以TEXT模式回复短信触发AT89S52单片机的串行中断，AT89S52单片机读取收到该TEXT模式短信将结束本次报警。如电务值班员没发回复短信，则认为值班员没及时收看短信，将强行向电务值班员自动拨打电话，告知ISD4004语音报警内容，并提醒电务值班员收看并回复短信。 

开关量信号处理与模拟信号类似，但算法不同。开关量信号有：道岔挤岔、站内上行灯丝断丝、站内下行灯丝断丝、站内熔丝断丝、区间灯丝断丝、站内电码化故障、主付电源转换、站内电源故障、信号关闭、区间电源故障、发车信号开放、调车信号开放。这些都是6502电气集中经常出现的故障，这些开关量信号经过限幅及光电隔离后，经输入缓冲器74LS373进入AT89S52单片机，经多次数字采样并滤波及大数判决，准确判断该开关量信号是DC24V，还是KF，确认该开关量信号故障或正常，如故障则报警，其过程与上述模拟信号处理方式相同。例如老鼠钻进道岔，则本系统判别出道岔信号为挤岔，ISD4004进行语音报警“道岔挤岔”，TC35I模块向电务值班员发送预先存储的短信报警“道岔挤岔，请及时处理”，电务值班员如恰巧在6502机械室，则可按语音切断键及时去室外道岔现场，赶走老鼠，避免事故发生。对于6502机械室外设备，采用无线模块nRF905实现远程监测报警，见图2。如站内道口，列车进站或出站要放下横杆遮挡行人车辆，但由于道口信号故障，横杆放不下来，远程主控芯片AT89S52采集到道口故障，通过远程无线模块nRF905与本地无线模块nRF905的无线通信，将道口故障信息传给本地主控芯片nRF905，AT89S52读取nRF905故障信息，控制语音芯片ISD4004进行语音报警“道口故障，请及时到现场处理”，同时AT89S52单片机控制TC35I模块向电务值班员发送预先存储的短信报警“道口故障，请及时到现场处理”，由于道口故障涉及人身安全，同时打开声光报警器，提醒车站调度员引起注意，电务值班员必须发回复短信，AT89S52单片机读取收到短信将结束本次报警，语音及声光报警关闭。如电务值班员没发回复短信，则认为值班员没及时收看短信，将向电务值班员及电务调度自动拨打电话，告知报警内容，并提醒电务值班员及电务调度收看并回复短信，及时到道口现场处理故障。 

6502机械室平时无人，只有电务值班员维修时才有人。为防止人为破坏，6502机械室门口处安装一摄像头，并安装一红外探测器，电务值班员维修时关闭该红外探测器，维修后打开红外探测器并关好门。如有人非法闯入，则红外探测器触发语音报警“机械室有人非法闯入”，同时打开声光报警器，提醒车站调度员引起注意。为保留证据，视频摄像头要拍摄现场图像，并向电务值班员及公安值班员发送预先存储的短信报警“机械室有人非法闯入，请及时到现场”。视频摄像头信号，通过USB接口进入上位机电脑，对数字视频输入进行剪辑处理，形成日历文件格式，保存起来并向电务值班员及公安值班员提供该图像，可连续记录24小时图像，由此作为破案依据。 

为实现上述功能，专门开发了一套上位机软件和下位机软件，系统的下位机软件程序包括2部分：本地报警盒下位机软件、远程报警盒下位机软件。 

上位机软件仅一套，在WINDOW XP环境下，由Visual Basic编程，实现读取本地报警盒信息，并分析统计，查询故障信息和数字视频输入，装在PC机或笔记本电脑上。上位机软件是备选组件，如小车站无电脑可不选该上位机软件。 

下位机软件由汇编语言及C语言混合编写，实现报警信息采集、处理、诊断，确定故障位置，进而进行语音报警、短信报警、声光报警，报警信息存入24C56及PC机或笔记本电脑安装上位机软件构成的上位机，见图8所示。 

图8是本地报警盒下位机总体流程图，下位机上电后首先Nrf905,ISD4004,TC35I初始化，然后分别采集模拟信号和开关量信号，模拟信号FSK移频站内电码化信号进入信号调理模块,该调理模块实现电气隔离及限幅后，经A/D转换器TLC2543进入AT89S52单片机进行FIR及IIR数字滤波及数字解调计算出载频和低频并校核进站及出站信号机灯位开关量采集值，闭环检测﹑数据冗余等软件处理，判断该模拟信号载频和低频是否超标或发码设备失效 故障。开关量信号经过限幅及光电隔离后，经输入缓冲器74LS373进入AT89S52单片机，经多次数字采样并滤波及大数判决，准确判断该开关量信号是DC24V，还是KF，确认该开关量信号故障或正常。无论模拟信号还是开关量信号发生故障，都必须短信报警和语音报警，并将报警信息存入EEPROM24C256。 

模拟信号和开关量信号发生故障并报警后，AT89S52通过本地无线模块nRF905读取nRF905故障信息，如没有发生故障则继续重复采集模拟信号和开关量信号；如发生故障，则进行短信报警和语音报警，并将报警信息存入EEPROM24C256。由于远程报警涉及安全，必须人工干预，即判别是否按下语音切断键，如按下语音切断键，再判别是否已经重发2次，如没有重发2次，则需要重发；已经重发2次，本次报警结束。如没有按下语音切断键，则人工没有干预，进行电话报警及声光报警，并将该报警信息存入EEPROM，通过USB接口传给PC机或笔记本电脑安装上位机软件构成的上位机。 

远程报警盒采集道口等远程报警信息，通过远程报警盒无线模块nRF905发送报警信息，见图9所示。实现远程报警信息采集、处理、诊断，确定故障位置，进而进行语音报警、短信报警、声光报警，为实现涉及安全的道口报警信息及时提醒路人，在道口处也同时进行语音报警和声光报警。 

图9中，远程报警盒下位机上电后首先nRF905,ISD4004初始化，然后分别采集开关量信号，经多次数字采样并滤波及大数判决，准确判断该开关量信号是DC24V，还是KF，确认该开关量信号故障或正常。如开关量信号没有发生故障，则重复采样。如开关量信号发生故障，则向本地报警盒发送报警信息，远程单片机AT89S52对nRF905进行SPI编程，写入地址和报警信息，然后采集nRF905使能芯片发送端TRX_CE为高电平否，不为高电平重复采集；为高电平表示nRF905进入发送模式，nRF905自动生成CRC和数据头，发送数据包，发送结 束DR=HI，而此时TRX_CE为高电平，则重复发送。直至nRF905发送结束时DR=HI，且TRX_CE为低电平表示报警信息已传给本地报警盒。然后远程语音报警和声光报警，并将报警信息存入EEPROM24C256。 

本地报警盒采集道口等远程报警信息，通过本地报警盒无线模块nRF905接收报警信息，见图10所示。实现本地对远程报警信息进行语音报警、短信报警、声光报警，为实现涉及安全的道口报警信息及时提醒值班员。 

图10中，首先nRF905初始化，然后nRF905进入空闲模式，单片机AT89S52采集TRX_CE，不为高电平重复采集；为高电平表示nRF905进入接收模式，载波监测CD为高电平，当收到与本机地址相同的数据时，地址匹配信号AM为高电平，接收数据包。判别CRC校验是否正确，如不正确，则重复载波监测；如正确，则判别TRX_CE如是高电平，重复采集TRX_CE，否则nRF905进入空闲模式，单片机AT89S52通过SPI接口接收数据，即报警信息，然后语音报警和声光报警，并将报警信息存入EEPROM 24C256。 

本地报警盒通过CH372接口芯片与上位机通过第一USB接口进行通信，通信内容包含两项，其一将报警信息传给上位机；其二当机械室有人非法闯入时，本地报警盒采集到该报警信息通过CH372接口向上位机发送监控命令，命令上位机接收视频摄像头及视频解码器通过上位机第二USB接口发来的监控图像，见图11所示。 

上位机与下位机（硬件电路）之间是主从关系，只能由主机（上位机）发起通信请求。在本系统中上位机与硬件电路之间是通过中断方式实现通信的。当单片机的P3.2引脚接收到低电平时，单片机响应中断。单片机接收上位机传来的64位数据，数据的第1字节buffer[0]作为命令码。单片机根据命令码做出相应的响应。在协议中确定单片机向上位机发送报警信息的命令码为 buffer[0]=0x21；发送非法闯入报警信息的命令码为buffer[0]=0x22。 

图11中，连接到单片机AT89S52的中断输入引脚（P3.2）为低电平，单片机采用中断的方式获知中断请求，获取中断状态并取消其中断标志，关中断。判别InterruptStatus是否为USB_INT_EP2_OUT，如不为USB_INT_EP2_OUT，则InterruptStatus无论是否为USB_INT_EP2_IN，都释放当前缓冲区。如InterruptStatus为USB_INT_EP2_OUT，则从当前USB中断的端点缓冲区读取数据块,并释放缓冲区。读取数据块的第1字节buffer[0]=0x21，则单片机向上位机发送报警信息，读取数据块的第1字节buffer[0]=0x22，则单片机向上位机发送非法闯入报警信息。 

单片机AT89S52控制TC35i模块流程较简单，只要写入命令字及PDU字符串即可。TC35i模块是由AT指令集来控制工作的，它根据传输的指令和数据实现相应的功能。在本系统中用到的AT指令有2条：AT+CMGF=0;和AT+CMGS=34;。其中分号是AT指令的结束符标识。下面分别解释这2条AT指令的含义。 

表4  PDU-SUBMIT字符串详解 

（1）AT+CMGF=0，这条指令的功能是选择发送和接收短消息的模式。指令原型为：AT+CMGF=[<mode>]，有2个参数，当mode为0时，选择的是PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）模式；当mode为1是，选择的是Text模式。由于本地报警盒要向值班员发送中文的报警短消息，所以只能是选择PDU模式，所以使用指令AT+CMGF=0；值班员向本地报警盒回复短信，管理员向本地报警盒设置密码、校正时间、设置值班员手机号等，通过管理员发送控制短信来实现，为便于程序设计，选择TEXT模式，使用指令AT+CMGF=1。 

（2）AT+CMGS=34，这条指令的功能是发送短消息服务。指令原型为：AT+CMGS=<length>，length为给定的TP层数据单元的八位位组代码数目。在发送本条指令后，TC35i返回指令“>”符号，此时要快速输入已经准备好的PDU字符串“0891683110200405F011000B815199287946F40008A71472755F1575356D418FBE003200350030004130021a<CR><LF>”。表4对PDU-SUBMIT部分字符串做详细解释。 

最后的“1a”为结束符的十六进制形式<CR>为回车，<LF>为换行。PDU字符串中的每一位均需要以其ASCII码的形式发送。 

4、设备安装与调试 

铁路车站信号设备故障诊断及报警系统含本地报警盒及无线射频模块nRF905天线、远程报警盒及无线射频模块nRF905天线、红外发送器、红外接收器、视频摄像头、非专用PC机或笔记本电脑及配套上位机软件。红外发送器、红外接收器、视频摄像头安装在6502机械室门口处；本地报警盒安装在6502机械室空闲的零层组合架上；远程报警盒安装在道口旁的信号箱子里。本地报警盒和远程报警盒装在AX型继电器盒里，插在空闲的零层AX型继电器端子上，本地报警盒输入信号端子编号及意义见下表5，远程报警盒输入信号端子编号 及意义见下表6，安装必须严格按此定义。 

表5  本地报警盒输入信号端子编号及意义 

本地报警盒外罩开一标准USB插槽，用于PC机或笔记本电脑与本地报警盒采用USB通信读取报警信息。 

表6  远程报警盒输入信号端子编号及意义 

工程配线必须由电务技术人员配合，焊接必须牢固，配线按各部件端子的定义进行，本地报警盒工程配线表见下表7，远程报警盒工程配线表见下表8。 

表7  本地报警盒工程配线表 

1	FSK1：站内电码化上行进站信号	FSK2：站内电码化上行出站信号	2
				3	FSK3：站内电码化下行进站信号	FSK4：站内电码化下行出站信号	4
13	RESET：语音复位	BREAK：语音切断	23
				11	SPEAK：扬声器+	GND：扬声器-	21
12	JF：输入模拟信号的公共负极	KF：输入开关量信号的公共负极	22
				33	J2：声光报警+	J1：声光报警-	43
31	IN1：道岔挤岔	IN2：站内上行灯丝断丝	41
				32	IN3：站内下行灯丝断丝	IN4：站内熔丝断丝	42

[0129] 

53	N5：区间灯丝断丝	IN6：信号交流电源过压或欠压	63
				51	IN7：机械室有人非法闯入	IN8：主副电源转换	61
52	IN9：信号关闭	IN10：区间电源故障	62
				73	IN11：发车信号开放	IN12：调车信号开放	83
71	无线模块nRF905天线	无线模块nRF905天线	81
				72	AC220V：交流220V电源输入	AC220V：交流220V电源输入	82

表8  远程报警盒工程配线表 

1	空闲	空闲	2
				3	空闲	空闲	4
13	RESET：语音复位	BREAK：语音切断	23
				11	SPEAK：扬声器+	GND：扬声器-	21
12	JF：输入模拟信号的公共负极	KF：输入开关量信号的公共负极	22
				33	J2：声光报警+	J1：声光报警-	43
31	站内道口栏杆1继电器端子	站内道口栏杆2继电器端子	41
				32	站内道口栏杆2继电器端子	站内道口栏杆2继电器端子	42
53	空闲	空闲	63
				51	空闲	空闲	61
52	空闲	空闲	62
				73	空闲	空闲	83
71	无线模块nRF905天线	无线模块nRF905天线	81
				72	AC220V：交流220V电源输入	AC220V：交流220V电源输入	82

信号交流电源正常输出为交流24V，以JF作为公共端。 

FSK1～FSK4接站内电码化功率输出端，以JF作为公共端。 

采用AX型继电器插座，牢固安装在机械室零层组合柜上，将所需报警条件线、喇叭和电源线分别对应焊接到插座上。通电后延时1秒钟，以避开上电瞬间接口的自由状态。此时电源指示灯亮。安装外接声光报警器，则将声光报警器220伏火线插头连接AX型继电器插座J1端，其J2端连接220伏电源火线。声光报警器220伏零线插头连接220伏电源零线，将高音警笛固定在合适位置即可。注意：警笛喇叭报警时声压很高，切莫靠近人耳。远程报警盒安装在道口旁的信号箱子里，无线模块nRF905天线尽量放在信号箱子外面栏杆高处。 

5、系统各项技术指标 

（1）电源电压：交流220±22伏，50赫兹 

（2）本地报警盒工作电流：≤1A；远程报警盒：≤0.8A 

（3）整机功率：10W 

（4）外型尺寸(AX型继电器盒)：250毫米X250毫米X25毫米 

（5）本地报警盒重量：1公斤；远程报警盒：0.8公斤 

（6）绝缘电阻：﹥5M欧姆 

（7）适应温度：-25—50℃ 

（8）报警采样点数：本地报警盒最多为16个点，在同一时间内发生多个采样点故障报警，按顺序语音报警。远程报警盒最多为8个点，在同一时间内发生多个采样点故障报警，按顺序语音报警。 

（9）报警输出方式：语音,高音警笛，移动电话，短信，视频。 

（10）短信及移动电话报警手机接入数：最多4部，手机电话拨号时，如果被叫手机45秒内不摘机，将对下一手机拨号，当被叫手机摘机后，向接听手机的维修人员播放语音，维修人员挂机后自动结束报警。 

（11）报警信息记录时间：60天，各种报警信息记录在本地报警盒的大容量FLASH存储器内，可记录时间为60天。如需统计分析，则可随时持PC机或笔记本电脑与本地报警盒采用USB通信，读取60天内报警信息，分析故障原因并定责，可在PC机或笔记本电脑上长期保存报警信息。 

6、本设备安装后检查测试准确无误后，接上电源实现如下功能： 

（1）现场道岔挤岔后发出语音报警，报“道岔挤岔”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（2）现场站内上行灯丝断丝后发出语音报警，报“站内上行灯丝断丝”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（3）现场站内下行灯丝断丝后发出语音报警，报“站内下行灯丝断丝”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（4）现场站内熔丝断丝后发出语音报警，报“站内熔丝断丝”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（5）现场区间灯丝断丝后发出语音报警，报“区间灯丝断丝”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（6）现场站内电码化故障后发出语音报警，报“站内电码化上行（下行）进站（出站）故障”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（7）现场主付电源转换后发出语音报警，报“主付电源转换”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（8）现场站内电源故障后发出语音报警，报“站内电源故障”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（9）现场信号关闭后发出语音报警，报“信号关闭”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（10）现场区间电源故障后发出语音报警，报“区间电源故障”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报 警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（11）现场发车信号开放后发出语音报警，报“发车信号开放”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（12）现场调车信号开放后发出语音报警，报“调车信号开放”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（13）信号交流电源过压或欠压发出语音报警，报“信号交流电源过压或欠压”两次，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（14）道口故障后发出语音报警，本地报警盒和远程报警盒都报“道口故障”两次，连续声光报警，并向电务维修人员手机发短信报警，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，停止发出声光报警，否则向维修人员的手机拨电话报警； 

（15）机械室有人非法闯入，向PC机或笔记本电脑上传该信息，PC机或笔记本电脑则记录摄像头上的视频，同时发出语音报警，报“机械室有人非法闯入”两次，向电务值班员发送预先存储的短信报警“机械室有人非法闯入，请及时到现场”，同时打开声光报警器，提醒车站调度员引起注意，电务人员及时赶到维修将按语音切断键，报警结束，停止发出声光报警，停止记录摄像头上的视频，否则向维修人员及公安值班员的手机拨电话报警。 

Claims (5)

1.铁路车站信号设备故障诊断及报警系统,其特征在于：由本地报警盒和远程报警盒两大部分构成，本地报警盒包括本地主控电路板、本地无线射频模块nRF905及附属天线、手机模块TC35i、红外发送器及接收器；远程报警盒由远程主控电路板、远程无线射频模块nRF905及附属天线组成；其中本地报警盒的本地主控电路板包括单片机AT89S52、电源模块、USB接口芯片CH372、信号调理器件、看门狗芯片MAX706、实时时钟DS1302、永久存储器EEPROM24C256、外扩输入接口74LS373、外扩输出接口74LS373、外扩RAM62256、驱动器MC1413、译码器74HC138、继电器DS2Y-DC5V、语音芯片ISD4004，本地主控电路板装在标准化的AX型继电器盒内，本地无线射频模块nRF905及手机模块TC35i固定在本地主控电路板上；无线模块nRF905天线从AX型继电器盒端子引出固定在电气集中组合架上；主控电路板上有扬声器及声光报警控制继电器输出端子连到AX型继电器盒端子上，从继电器盒端子连接扬声器及警笛；电源模块有3种：PMA-U10S5、AMS1117和LM2941，其中模块PMA-U10S5将交流220V变为直流5V，供主控电路板直流5V供电的部件工作，模块LM2941将直流5V变为直流4.2V，供手机模块TC35i工作，模块AMS1117将直流5V变为直流3.3V，供无线射频模块nRF905和语音芯片ISD4004工作，主控电路板是由单片机AT89S52、电源电路、复位电路、时钟电路、程序下载电路和外围电路构成的单片机最小系统而扩展实现系统各项功能；单片机AT89S52通过扩充输入及输出口连接看门狗芯片MAX706、实时时钟DS1302、永久存储器EEPROM24C256、外扩RAM62256，本地主控电路板USB接口芯片CH372与单片机AT89S52在印制板上并口相连，本地无线射频模块nRF905与单片机AT89S52在印制板上串口相连，实时时钟DS1302为3串口总线，与单片机AT89S52的扩充口74LS373相连，外扩RAM62256与单片机AT89S52并口相连；远程报警盒主控电路板由单片机AT89S52、电源模块PMA-U10S5、信号调理器件、看门狗芯片MAX706、实时时钟DS1302、永久存储器EEPROM24C256、外扩输入接口74LS373、外扩输出接口74LS373、驱动器MC1413、译码器74HC138、继电器DS2Y-DC5V、语音芯片ISD4004等器件构成；远程报警电路板装在标准化的AX型继电器盒内，远程无线射频模块nRF905由螺钉固定在电路板上，但其天线需要外接，该模块有专门的天线接口，引到AX型继电器盒端子上，无线模块nRF905天线从继电器盒端子引出固定在道口栏杆支架上，其主控电路板有扬声器及声光报警控制继电器DS2Y-DC5V输出端子连到AX型继电器盒端子上，从继电器盒端子连接扬声器及警笛，并固定在道口栏杆支架上。

2.如权利要求1所述的铁路车站信号设备故障诊断及报警系统,其特征在于：所述的本地主控电路板通过USB接口与配有微软高清视频摄像头HD-6000的PC机或笔记本电脑连接。

3.如权利要求1所述的铁路车站信号设备故障诊断及报警系统,其特征在于：所述的手机模块TC35i为内置天线，无线射频模块nRF905的天线需要外接，该模块有专门的天线接口，引到AX型继电器盒端子上。

4.如权利要求1所述的铁路车站信号设备故障诊断及报警系统,其特征在于：所述的由USB模块CH372扩充的USB接口采用标准USB接口卡槽，焊在主控电路板上，并从AX型继电器外罩开槽引出。

5.如权利要求1所述的铁路车站信号设备故障诊断及报警系统,其特征在于：所述的手机模块TC35i是一块印制板组件，由螺钉将其安装孔和本地主控电路板的安装孔相连固定，手机模块TC35i的ZIF连接器焊在本地主控电路板上，其串口与单片机AT89S52串口相连、其麦克输入与语音芯片的语音输出相连。

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