CN201237736Y - 铁路水源设备gprs或cdma远程检测控制与安全防范系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了铁路水源设备GPRS或CDMA远程监测控制与安全防范系统，即在铁路沿线的各水源设备及给水所设置监控制点，在调度所设置网络监测中心，中心与各监控点为星型结构；其特点是：采用监控中心、控制单元、现场设备分层控制，使用GPRS/CDMA无线通信网络将监控层与控制单元联接，控制各个水源设备点与给水所的现场设备，保证给水设备的稳定安全运行，并通信网络将由控制单元采集到的红外安防的报警信号以及视频设备的图象信号，通过GPRS/CDMA无线通信的方式一同送往监控中心，监控中心的值班人员依据出现报警的信号和视频信息，快速、准确地安排离目标点最近的工作人员到达现场，及时解决设备和安全上的问题隐患。

Description

铁路水源设备GPRS或CDMA远程监测控制与安全防范系统

技术领域

本实用新型属于远程监测控制与安全防范技术，具体涉及到铁路给水系统安全布控分析、自动控制技术、及先进的GPRS或CDMA远程数据传输技术，是应用GPRS或CDMA实现铁路水源设备远程监测控制与安全防范系统。

背景技术

目前，铁路水源设备承担着旅客列车供水、生产、生活等铁路供水任务，其供水质量及设备可靠性不仅直接影响铁路运输的安全运行，还关系到很多铁路职能部门的正常工作。铁路供水系统由于供水对象的特殊性，在供水系统和设备分布上都有一些有别于其它供水系统的特点，主要体现在以下四个方面：

(1)供水安全性要求高。铁路供水系统服务于广大的列车旅客和广大的铁路职工，供水的安全质量直接关系着千万人的饮水安全。

(2)水源设备沿铁路线分布，供水点分散，极不易集中管理。以某铁路局为例，根据相关部门统计，供电段共有供水点224处，其中深井或加压泵房200处，山上水槽24处，这些设备沿700kM长的铁路线分布在各站。

(3)因铁路水源设备分布在沿线各站，供水系统就得因当地地理环境而建，因此部分山上水槽、水塔等设备远离值班点，水源设备安全防范和水位监视一直难以有效解决，存在安全及运行上的隐患。

(4)因铁路部分车站供水任务小，根据相关标准不设24小时值班人员，所以这部分水源设备安全防范和运行情况难以得到有效控制。

(5)目前在铁路供水系统中，一般采取现场值班监控制度，即设置值班人员值守，安全防范和设备运行异常全靠现场人员处理，不能直接反应到调度中心，决策机构不能及时掌握到现场信息，特别是部分非24小时值班制设备点，信息滞后特别严重，不能满足于安全生产的要求。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有铁路水源设备监测控制、安全防范存在的问题和不足，提供一种工作可靠和稳定，投入和维护成本较低，以及能够对水源设备进行实时检测、控制、安全防范的铁路水源设备GPRS或CDMA远程监测控制与安全防范系统。

为了实现上述目的本实用新型的技术方案是：

铁路水源设备GPRS或CDMA远程监测控制与安全防范系统，包括在铁路沿线的各水源设备处的系统控制单元、现场设备及给水所设置监控制点，其控制对象为各水源设备，如水塔、水槽和水泵等，其特点是：还有监控中心、设置在调度所网络监测中心，监控中心与各监控点为星型结构，监控中心对各水源设备处的系统控制单元进行监测，监控中心与系统控制单元数据的信息交换通过GPRS或CDMA无线通讯方式联系，系统控制单元通过硬接线的方式监测、控制现场设备，所述的监控中心包括数据库服务器、实时监测服务器、网络服务器，各服务器由以太网线连接组成局域网。

所述的系统控制单元包含对水源设备的水位、水压、水泵电流、水泵电压的各类传感器或变送器，以及遥视采集模块、遥测采集模块、直流变送模块、A/D模数变换模块、遥信采集模块、遥控输出模块、智能控制器和GPRS通讯网络模块、UPS、蓄电池、中间继电器、空气开关等；由各类传感器或变送器完成对水源设备的水位、水压、水泵电流、水泵电压的采样，信号传输给遥测采集模块，遥测采集模块连接直流变送模块，并转换成0—5V的直流信号，然后再连接A/D模数转换模块，将电压信号转换成数字信号，通过数据带连接并传送至智能控制器；

智能控制器同时连接GPRS/CDMA无线通讯模块、遥信采集模块和遥控输出模块，由GPRS/CDMA模块接收数据后，透明转发至智能控制器，智能控制器对接收到的数据报文进行解析，根据解析的结果应答监控中心；

或者智能控制器对现场采样的进行分析判断，如发现现场设备异常，则将相关数据编码发送至GPRS/CDMA无线通讯模块；GPRS/CDMA无线通讯模块透明转发数据报文至监控制中心；

智能控制器除了担负着与监控中心的通讯之外，还通过遥控输出模块对现场设备的进行控制；

市电或蓄电池供UPS不间断电源，由UPS不间断电源向智能控制器供电；在市电消失的情况下，UPS不间断电源和蓄电池组为控制设备及断路器提供了可靠的工作电源。确保线路停电后，能够进行正常的操作。

所述的现场设备包括各类水位传感变送器；压力传感变送器；电流、电压变送器；安全防范红外对射；视频监控摄像头。

本实用新型铁路水源设备GPRS或CDMA远程监测控制与安全防范系统与现有技术相比，具有实质性特点和显著效果有：首先，利用GPRS或CDMA的无线通讯方式极大地降低了一次性的投入成本；其次，使维护费用大大的降低；第三，在可靠性方面，我们采用了双网冗余的技术，始终保持有一个通道处于热备用状态，可以完成通道间的无缝切换，提高了系统的稳定性；第四，将安全防范与水源监测控制很好的结合在一起，实现了安全生产的双保险。

附图说明

图1是铁路给水站设备分布示意图；

图2是铁路给水站分布系统示意图；

图3是铁路水源设备GPRS或CDMA远程监测控制与安全防范系统示意图；

图4是系统控制单元的电路原理图；

图5是GPRS与Internet连接原理图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式：

如图1和图2所示，是铁路给水站设备分布和铁路给水站分布系统示意图。沿铁路线有站点：A站、C站、C站、D站等，各站点相距10至20公里，铁路水源设备是由各水源处的水塔、水槽、水泵、给水所组成。

如图3所示，铁路水源设备GPRS或CDMA远程监测控制与安全防范系统示意图。铁路水源设备GPRS或CDMA远程监测控制与安全防范系统包括监控中心、各水源设备点的系统控制单元、及现场设备。监控中心对水源设备点的系统控制单元进行监测，监控中心与系统控制单元数据的信息交换通过GPRS或CDMA无线通讯方式联系，系统控制单元通过硬接线的方式控制现场设备。监控中心包括数据库服务器、实时监测服务器、网络服务器，各服务器由局域网线连接组成。

所说的系统控制单元为各水源设备点安装的控制单元构成；现场设备：包括各类水位传感变送器；压力传感变送器；电流、电压变送器；安全防范红外对射；视频监控摄像头。

如图4所示，系统控制单元的电路原理图。系统控制单元作为连接监控中心和现场设备的中枢，在整个系统中属核心设备；系统控制单元由遥视采集模块、遥测采集模块、直流变送模块、A/D模数变换模块、遥信采集模块、遥控输出模块、智能控制器和GPRS通讯网络模块、UPS、蓄电池、中间继电器、空气开关等组成；由各类传感器、变送器，完成对水源设备的水位、水压、水泵电流、水泵电压的采样，信号传输给遥测采集模块，遥测采集模块连接直流变送模块，并转换成0—5V的直流信号，然后再连接A/D模数转换模块，将电压信号转换成数字信号，通过数据带连接并传送至智能控制器。智能控制器同时连接GPRS/CDMA无线通讯模块、遥信采集模块和遥控输出模块。GPRS/CDMA模块接收数据后，透明转发至智能控制器，智能控制器对接收到的数据报文进行解析，根据解析的结果应答监控中心；或者智能控制器对现场采样的进行分析判断后，如发现现场设备异常，则将相关数据编码发送至GPRS/CDMA无线通讯模块。GPRS/CDMA无线通讯模块透明转发数据报文至监控制中心；智能控制器除了担负着与监控中心的通讯之外，还同通过遥控输出模块对现场设备的进行控制，市电或蓄电池供UPS不间断电源，由UPS不间断电源向智能控制器供电。在市电消失的情况下，UPS不间断电源和蓄电池组为控制设备及断路器提供了可靠的工作电源。确保线路停电后，能够进行正常的操作。

本实用新型的工作原理：

在铁路沿线的各水源设备及给水所设置监控制点，在调度所设置网络监测中心。中心与各监控点为星型结构。采用监控中心、系统控制单元、现场设备分层控制；使用GPRS/CDMA无线通信网络将监控层与系统控制单元联接，首先，通信网络将由系统控制单元将采集到的水位、水压、水泵电流、水泵电压的测量值进行分析、计算、比较，将分析后设备运行状态参数以数据报文的形式，通过GPRS/CDMA无线通信的方式一同送往监控中心；监控中心对系统控制单元中各站上送的数据报文进行分析判断，通过无线通信的方式发出控制命令，通过系统控制单元控制现场设备层即各个水源设备点与给水所的现场设备，保证给水设备的稳定安全运行。其次，通信网络将由系统控制单元采集到的红外安防的报警信号以及视频设备的图像信号，通过GPRS/CDMA无线通信的方式一同送往监控中心。监控中心的值班人员依据出现报警的信号，同时调出相关位置的视频信息，快速、准确的安排离目标点最近的工作人员到达现场，解决由于认为因素造成对水源设备的破坏。

其中所述监控中心：由数据库服务器、实时监测服务器、网络服务器组成，其作用和功能如下：

a)、出于安全性考虑，监控中心主站设在局域网中，不直接连在INTERNET网上，而是通过网络服务器来负责网络数据链路建立和数据收发的透明中转；

b)、实时监测服务器用于对水源相关设备的遥视；水源设备的水位、水压、水泵电流、水泵电压等模拟量进行遥测；水泵的开关状态、红外安防信号的遥信，以及水泵开关的遥控；

c)、实时监测服务器对控制单元中各站上送的数据报文进行分析判断，准确地监测并控制现场水源设备；

d)、数据库服务器利用强大SQL-SERVER的后台数据库对实时的采样数据进行存储、分析；为系统提供了历史追溯功能，实现历史数据查询，日、月报表打印等功能。

所述的系统控制单元：由遥视采集模块、遥测采集模块、直流变送模块、A/D模数变换模块、遥信采集模块、遥控输出模块、智能控制器和通信网络模块组成，其作用和功能如下：

a)、将水位、水压、水泵电流、水泵电压的测量值进行分析、计算、比较，将分析后设备运行状态参数以数据报文的形式，通过GPRS/CDMA无线通信的方式一同送往监控中心；

b)、接收来自监控中心启、停指令，并控制现场设备层的水泵的启停操作；

c)、接收来自监控中心的招测指令，上送各站的状态参数；

d)、将红外安防的报警信号、视频监测的图像信号，通过GPRS/CDMA无线通信的方式—同送往监控中心；

如图5所示，GPRS与Internet连接原理图。本实用新型采用GPRS移动无线通讯(或采用CDMA联通无线通讯)。GPRS是通用无线分组业务(General PacketRadio System)的缩写，它是在原有的基于电路交换(CSD)方式的全球移动通信系统(GSM)网络上引入两个新的网络节点：GPRS服务支持节点(SGSN)和网关支持节点(GGSN)。GGSN支持与外部分组交换网的互通，并经由基于IP的GPRS骨干网和SGSN连通。GPRS终端通过接口从客户系统取得数据，处理后的GPRS分组数据发送到GSM基站。分组数据经SGSN封装后，SGSN通过GPRS骨干网与网关支持接点GGSN进行通信。GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如Internet或X.25网络。本实用新型在采用GPRS通讯时，在软硬件方面采用了冗余技术，实现了通信通道的热备份，实现双通道之间的无缝切换。进一步提高了系统通讯的稳定性。

Claims (3)

1、一种铁路水源设备GPRS或CDMA远程监测控制与安全防范系统，包括在铁路沿线的各水源设备处的系统控制单元、现场设备及给水所设置监控制点，其特征是：还有监控中心、设置在调度所网络监测中心，监控中心与各监控点为星型结构，监控中心对各水源设备处的系统控制单元进行监测，监控中心与系统控制单元数据的信息交换通过GPRS或CDMA无线通讯方式联系，系统控制单元通过硬接线的方式监测、控制现场设备，所述的监控中心包括数据库服务器、实时监测服务器、网络服务器，各服务器由以太网线连接组成局域网。

2、根据权利要求书1所述的铁路水源设备GPRS或CDMA远程监测控制与安全防范系统，其特征是：所述的系统控制单元包含对水源设备的水位、水压、水泵电流、水泵电压的各类传感器或变送器，以及遥视采集模块、遥测采集模块、直流变送模块、A/D模数变换模块、遥信采集模块、遥控输出模块、智能控制器和GPRS通讯网络模块、UPS、蓄电池、中间继电器、空气开关等；由各类传感器或变送器完成对水源设备的水位、水压、水泵电流、水泵电压的采样，信号传输给遥测采集模块，遥测采集模块连接直流变送模块，并转换成0—5V的直流信号，然后再连接A/D模数转换模块，将电压信号转换成数字信号，通过数据带连接并传送至智能控制器；

智能控制器同时连接GPRS/CDMA无线通讯模块、遥信采集模块和遥控输出模块，由GPRS/CDMA模块接收数据后，透明转发至智能控制器，智能控制器对接收到的数据报文进行解析，根据解析的结果应答监控中心；

或者智能控制器对现场采样的进行分析判断，如发现现场设备异常，则将相关数据编码发送至GPRS/CDMA无线通讯模块；GPRS/CDMA无线通讯模块透明转发数据报文至监控制中心；

智能控制器除了担负着与监控中心的通讯之外，还通过遥控输出模块对现场设备的进行控制；市电或蓄电池供UPS不间断电源，由UPS不间断电源向智能控制器供电。

3、根据权利要求书1所述的铁路水源设备GPRS或CDMA远程监测控制与安全防范系统，其特征是：所述的现场设备包括各类水位传感变送器；压力传感变送器；电流、电压变送器；安全防范红外对射；视频监控摄像头。

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