发布时间：2022-03-18 00:29:10
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的蓄电池在线监测系统样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0005-02
配电自动化终端（DTU）装置，集遥测、遥信、遥控、保护和通信等功能于一体[1]，广泛应用于配电室、环网柜、开闭所、柱上开关等场合。DTU各项功能的发挥离不开供电模块的稳定。DTU的供电一般由外部公网和后备蓄电池共同提供[2]。其中，外部公网负责正常情况下的电能供给；蓄电池负责异常状态下（即外部公网出现事故）的电能提供。显然，蓄电池的作用是辅质的，但鉴于DTU运行环境的恶劣性，保证蓄电池后备功能的正常是非常重要的。
1 问题的提出
DTU作为配网自动化的基础设备，为实现配电自动化各项功能打下了坚实的基础，但是在设备运行过程中，提供后备电源的蓄电池（铅酸型）在运行一段时间后经常出现以下问题[3]：蓄电池漏液、电池变形、短路、断路、返极、不可逆硫酸盐化、单只落后、活性物质脱落、电池充不进电等。目前，对于以上问题尚缺少一种很好的事先预控手段。
鉴于此，笔者在参阅大量文献基础上，结合自身工作经验，设想研发一种可以在线监测/维护DTU装置内蓄电池部件的设备，该设备可监测到蓄电池的电压、电流、温度、内阻等各种参数并实时上传至后台系统，经由数学模型辨识后实时异动报警，以提醒运行人员尽快处理。
2 研究现状
当前关于配电自动化终端后备电源（即蓄电池组）的监测装置研究有所开展，但其在数据监测上存在以下问题。
（1）对直流系统电流、电压量的采集、蓄电池浮充电压的采集时间间隔较宽，通常是按照分钟、小时级别的间隔来进行采集，不能满足在故障状态下数据采集的频度及精度需求。
（2）对直流系统采集的数据不能长时间保存，特别是对直流系统绝缘状况的变化、蓄电池浮充电压的监测数据等需分析变化趋势的需求不满足。
（3）对直流电源模块、蓄电池、直流回路绝缘、直流回路电源质量、直流负载变化等数据的采集分析缺乏综合分析能力，无法解释直流电源对保护及自动装置运行的影响程度。
（4）在线监测的数据大都为一些状态信息，没有更深层次的故障模型与故障诊断分析能力，更没有根据故障原因进行自主维护和修复的能力。
综上所述，该项研究的要点是：建立一个可靠的、安全的蓄电池数据库，根据蓄电池组监测数据的类型及特点构建蓄电池性能分析诊断模型，以使落后/异动蓄电池的报警不漏报、不误报。
3 蓄电池性能分析数学建模的可行性
大量的蓄电池运行经验告诉我们，随着电池使用时间的增加，电池性能不断劣化，电池容量不断下降，而此时电池电压的离散性也会变得愈来愈大。找出其中规律，并以一种可用的数学模型表达，即可成为可用的电池测试分析手段。
蓄电池失效数学模型的判定依据如下：
（1）伴随着电池性能的劣化，该电池相对于自身的电池电压离散度将逐步变大。
（2）伴随着电池性能的劣化，该电池相对于整组电池的电池电压离散度将逐步变大。
（3）伴随着电池性能的劣化，该电池相对于自身的内阻值将逐步变大。
（4）伴随着电池性能的劣化，该电池的充放电曲线电压之差相对于电池组其它电池的值将逐步变大。
由于电池电压数据每时每刻都在产生，面对海量数据，不能通过简单的函数关系来进行处理。在蓄电池失效分析数学建模中，笔者认为，可采用模糊数学和人工神经网络的诊断原理，以一种非线性处理方式，以某种拓扑结构对各种数据进行关联，并得出判断结论。
4 项目实施流程及目标期冀
DTU装置内置蓄电池的在线监测及维护系统的开发是一项复杂工作。
（1）第一步，对蓄电池组监测数据、故障诊断、报警装置进行需求分析调研，并形成详细的需求分析报告，这其中包括正常运行监测数据需求和故障状态监测数据需求分析、故障信息的采集原则和采集方法分析、故障信息采集装置的需求分析、直流系统各类异常或缺陷特征分析、故障分析系统的建模的需求分析等。
（2）第二步，对蓄电池组自主均衡S护和故障报警功能的需求进行研究，形成分析报告。
（3）第三步，根据以上需求分析，研制蓄电池组监测装置中实现性能分析、故障诊断、自主均衡维护等功能的硬件。要求以这些硬件为主体的监测装置可根据运行状态不同，以快速（失电和故障状态下）和慢速（正常运行状态）采集以下各类信息：直流电源输入输出电压、电流曲线；蓄电池组浮充、均充、核对性放电状态、事故放电状态下的各类信息；蓄电池组运行环境数据等。
（4）第四步，将研制的蓄电池组故障诊断与自主均衡维护、报警装置进行现场安装、调试，试运行，同时做好服务器搭建工作，将信息及时分类存入数据库，通过状态分析系统的分析和归类，逐步建立数据模型和分析原型。
（5）第五步，根据积累的数据，对状态诊断、分析模型和自主均衡维护进行修正，并扩大应用到其他站点。
目标期冀：①建立一套具备专利技术的并通过大量数据验证的蓄电池性能分析诊断模型；②形成科学的蓄电池组在线维护机制：在蓄电池组浮充状态中即可对落后的蓄电池进行均衡维护，且不影响其他正常电池的电压。
5 设计思路
设计思想主要体现在以下几个方面：
（1）采用高精度A/D测量蓄电池电压，有效反映电池电压的变化。
（2）采用四线制直流内阻测试方法，在线准确测试蓄电池内阻。
（3）内置蓄电池性能分析模型，包含蓄电池电压分析模型和综合分析模型。
（4）根据电压及内阻的变化，及时判断蓄电池的工作状态，当发现蓄电池呈现欠充或过充趋势时，在线进行调整，恢复蓄电池的正常工作状态，延长蓄电池使用寿命。
（5）采用简洁的电路设计方案，在保证功能和性能的前提下，实现低成本设计。
6 系统架构
根据以上分析，可建立如图1所示的系统拓扑图。由图1可知，该系统为三层结构，即现场监测层、网络数据传输层和远程分析层。
（1）现场监测层监测内容与实现。现场安装蓄电池组监护模块、控制主机远程放电模块、电流传感器、温度传感器等模块，系统主机与监控模块通过RS485总线连接，可实时监测蓄电池组充放电数据、浮充电压数据、内阻数据、核对性放电数据等，并通过控制主机送到远程系统服务器，实现蓄电池组充放电信息及健康状况信息的远程监测与管理。
（2）网络传输层。设备自带网络通讯功能，可直接接入局域网，无须通过计算机转发及现场编程，降低成本投入。
（3）诊断分析与应用层。数据应用平台对存入数据库的各类数据提供详细的分类处理、WEB查询、监测管理等功能。具体来说，就是可实时展示蓄电池组各单体电池充放电曲线、性能值，蓄电池性能分析数学模型根据这些数据进行综合分析，判断蓄电池是否已硫化、是否处于过冲或欠充状态，对已硫化的电池启动硬件进行充放电除硫处理，对处于过充或欠充的电池启动在线均衡维护，并可查询修复后的效果及具体数值。
7 应用情况分析
在该项研究取得成功后，将其应用到东部某供电公司。经过2016年近一年的运行，将所取得的效果与2015年进行比对，详见表1所示。由表1可知，蓄电池组在线监测维护系统的安装实现了蓄电池组状态的实时监测、故障报警、远程放电维护，减少了维护人员的工作量，同时也排除了测量方式不一致所造成的测量误差，并使蓄电池的报废率降低，对环境改善起到正向作用，最终提高了配网自动化系统的运行水平。
8 结语
通过蓄电池组在线监测维护系统，可实时掌握蓄池内部健康数据，延长蓄电池的生命周期、降低购置成本，减少因报废电池产生的各种污染物、废水和废气，进而提高DTU直流系统的安全性和可靠性。
参考文献
[1] 王凯，李莹莹.配网电源蓄电池在线检测管理模块的实现[J].电子制作，2013，30（4）：32-26.
关键词：直流；在线监测系统；应用
中图分类号：TN86 文献标识码：A文章编号：
目前对蓄电池进行监测及状态评估主要以蓄电池内阻为主要参考依据，由于大容量蓄电池内阻极小，仅为数十至数百微欧，并且蓄电池在线工作时，由于高频开关电源纹波有蓄电池工作电流和影响，要对蓄电池内阻进行精确测量是极为困难的。美国密特、日本日置采用交流注入法测量蓄电池内阻，该方法抗干扰能力弱，只适用于离线电池的测量，而对工作蓄电池的在线监测误差较大。美国阿尔伯采用直流放电法测量蓄电池内阻，但需要70～150A的测试电流，对蓄电池产生电流冲击，造成蓄电池极板变形、活性物质脱落，对蓄电池的寿命产生严重影响。
以高精度运算放大器为基础的信号可控带通滤波、自动增益放大技术，超高速同步信号采样技术，FFT、小波分析为基础的现代数字信号分析处理技术，神经元算法为基础的模式识别技术等一系列高新技术近年来取得了突破性的进展，多频点交流放电法蓄电池内阻测试技术采用了以上最新的科技成就，实现了对在线工作蓄电池真实内阻的精度测量，测量电流仅为3～5A，在存在高频开关电源纹波及蓄电池工作电流强干扰条件下，蓄电池内阻测试精度优于2%，重复精度优于1%，可以有效识别出蓄电池内阻微小的变化，以此为基础建立专家系统，实现了对蓄电池状态评估，及时找出蓄电池组中的个别落后蓄电池，提高了直流系统的安全性和可靠性，确保了供安全。
当前变电站直流电源系统存在以下不足之处：
1) 电力系统推广无人值班变电站后，调度或直流专责维护人员无法及时了解现场直流设备和蓄电池组的工作状态、运行性能，发现直流电源系统的隐患，直到出现直流故障时才去处理,此时,事故已经扩大。
2) 蓄电池组各单体电池的电压不均衡，有些电压过高、有些则过低，蓄电池组的使用寿命严重缩短。
3) 蓄电池核对性放电试验费时、费力，难以按时保质保量完成，且无法实时反映蓄电池的平时运行状态及其性能变化趋势。
4) 目前，现场直流设备的控制和维护，容易误操作，安全隐患较多。
过去，电力系统的各个变电站都有人值守，可以对直流设备的运行状态进行定期检查，因而可以及时发现并处理其出现的异常现象，保证变电站的安全稳定运行。目前，电力系统推广无人值班变电站，虽然调度中心可以通过远动通道获取变电站运行情况的实时信息，但是对于直流部分只能得到少量的重要信息（包括：遥信量——充电机交流电源故障，充电机故障，直流绝缘接地，直流电源电压异常；遥测量——控母电压）。它不能反映直流系统运行的详细信息，特别是它不能发现系统刚刚开始出现异常运行的情况，直到长期的异常运行发展为故障时才上发调度，此时，事故已经扩大。目前，对直流设备运行控制和维护也是由维护人员现场进行，容易误操作，安全隐患较多；核对性放电费时、费力，变电站多，维护人员少，显然无法保证按期按量完成，且无法实时反映蓄电池的平时运行状态及其性能变化趋势。另外，现有蓄电池组运行，从技术上讲也存在一些缺陷，直流系统的蓄电池组一般由几十只至一百多只单体蓄电池串联而成，串联状态下的蓄电池组虽然充放电电流是一致的，但由于电池的参数、外部环境及单体自放电的差异，使得蓄电池组各单体电池的电压实际并不均衡，有些电压过高、有些则过低，造成蓄电池组中某些单体蓄电池出现过充或欠充，容量减少，而且随着时间的推移，将进一步加深蓄电池参数的不一致性，正是这种恶性循环极大地缩短了蓄电池组的使用寿命。
因此，直流电源远程监控系统的应用十分必要。该系统可以实时采集直流充电机运行状态、电池的单体电压及内阻、母线电压、电流、绝缘监视,馈线开关状态检测等重要电源特性参数，将各变电站的直流设备信息上送到监控中心，实现直流设备远程监控、直流设备运行历史查询和设备运行异常的情况上报等功能，及时发现设备运行的不正常状态，及时处理，而不等其发展演变成事故；实现远程蓄电池组容量试验、电池内阻测试及在线均衡，直流母线远程控制及状态切换、充电机均/浮充转换远程控制、充电机参数的远程设置等功能，能极大减轻维护人员的工作量，降低维护成本，减少现场操作所带来的种种隐患。
同时，系统还对充电装置稳压精度、稳流精度、纹波系数进行监测，保证充电装置可靠运行，并不对蓄电池产生不利的影响。
本直流电源及蓄电池在线监测系统代表了当今的科技水平，技术水平处于国际先进水平。项目技术成熟，产品适用于在电力变电站、通讯基站、通讯机房、及多个行业的大型UPS电源的直流系统及蓄电池在线监测，并已经得到了应用。
一、主要措施
本直流电源及蓄电池在线监测系统对直流电源系统进行在线监测，可以及时发现系统中存在的隐患，保障供电系统的安全，极大地提高变电站的安全性和可靠性，逐步实现系统的状态检修，提高系统的运行维护管理水平。大大减轻变电站维护检测的工作量，显著提高蓄电池的使用奉命，产生巨大的经济效益和社会效益，具有很好的推广应用前景。
二、系统组成
直流电源远程监控系统由电压采集内阻均衡模块、开关量模块、放电负载、监控终端装置、服务器软件、系统监控软件几部分组成。每个变电站端的监控终端通过RS485总线将采集均衡模块，开关量模块，放电负载连接到一起，将它们所有的信号收集到一起统一管理，并且可以通过局域网将采集到的所有信息传送到中心服务器软件，服务器软件将信息存储管理并分发信息到每个相关管理岗位的计算机，并使其在局域网上每个计算机均可浏览到所有信息，提供分级的管理口令可对任意一个变电站的信息及参数进行更改并能提供相关的远程控制。
1、电压采集内阻均衡模块
电压采集器主要用于电池单体电压、内阻测量，并解决电池均衡问题；采用下放式安装结构（如图2），利用485总线构成传感器网络,与监控装置通讯，每个采集器监测6只电池(2V,4V,6V,12V均可),并且自动切换挡位,不影响精度,接线采用插拔式接线端子,便于更换和维护,带有自恢复保险丝不会烧毁模块和导致短路,使系统维护风险降低到最低限度。为了提高性能，提高采样精度，采集器采用TI 公司MSP430系列单片机作为主控制器，带有16位高精度A/D转换器，16M时钟频率。
2、开关量监测模块
开关量模块主要用于母线及各馈线开关状态的采集，采用下放式安装结构，利用485总线与监控装置通讯，每个模块可同时监测8路开关量,每路开关量均通过光电隔离,隔离电压4000V,开关量判断最小时间1ms,可设置软件抗抖动处理,具有硬件抗干扰措施,由通信电源提供主工作电源。
3、监控终端装置
监控终端装置负责采集电压采集模块,开关量模块,放电内阻单元等模块数据,并把采集到的数据传送到监控中心（远端）,同时负责本地数据的存储、实时显示、设置、表格、查询、报警等人机操作界面控制,并可通过通讯方式控制充电机状态转换及参数修改。
监控装置采用32位ARM 处理器作为主控制器芯片,该芯片片内资源丰富,具有60M时钟频率,带有4个UART,2个I2C,2个SPI,10/100网卡等资源, UART1和UART2为RS485接口，用于采集2组电池的电压,其中UART2可用来连接其他智能通信装置(如充电机等), 10/100网络通信接口用于本地调试或调度上传。
4、放电负载
放电负载是直流电源远程监控系统的主要组成部分，可以对两组电池进行核对性放电试验，配有7路控制输出，可以完成电池组虚脱机，电池组放电，电池组切换，母线并列等远程控制操作；通过通信口与监控装置连接，可实现远程放电，远程控制电池组切换等控制操作。具有以下功能：
(1) 具有可遥控放电试验功能
(2) 可以设定放电的终止条件，包括电池组终止电压、单体电池电压、电池组放电容量、放电时间。
(3) 负载采用新型功率材料，无红热及明火现象，强制风冷。
(4) 可以设置采样的时间间隔，以达到分析数据的最佳效果。
(5) 可将放电过程的全部电压数据及相关参数值上传监控中心。
5、服务器软件
服务器软件负责与每个变电站的监控终端通信,接收监控终端发来的所有数据,并且存储每个子站发来的报警数据和需要保存的历史数据,查询、更改每个装置的设置.
6、系统监控软件
系统监控软件负责监控和浏览所有监控终端发送来的数据,可设置每个变电站的直流系统模拟图,并可在模拟图上直接显示出控制母线电压,合闸母线电压,每个空开的运行状态及电池组温度等信息,可以用表格形式查看每节电池的当前电压,也可以用曲线或表格的形式进行对比,查看历史运行曲线等功能,查看和远程更改现场采集模块的相关设置等远程控制信息。
三、关键技术问题及技术创新点
1、微欧级微小电阻的精密测量；
2、蓄电池内阻测试不得有大电流冲击，测试电流小于10A，不对蓄电池组及直流系统运行和产生任何影响，不对蓄电池产生损害；
3、抗干扰性强，直流系统的数十安至数百安的工作电流、高频开关电源的纹波不对测试精度产生任何影响，以适应于各种苛刻条件下对直流系统的在线监测；
4、充电装置稳压精度、稳流精度、纹波系数的在线监测；
5、可以对蓄电池连线电阻进行测量，实现对蓄电池断线、接头松动、接头生锈等故障隐患的监测；
6、可以对蓄电池充放电全过程进行监测；
7、可以控制放电仪，对蓄电池进行核容放电，并自动生成核容报表；
8、绝对保证安全：
（1）不得在直流工作回路增加任何器件；
（2）测试线全部采用高阻设计，即使测试线短路也不对直流系统运行产生任何影响；
（3）采用阻燃设计；
9、SDH、以太网、GPRS、RS485、RS232、USB等多种通讯方式，实现多种方式灵活组建大范围远程监测网络。
10、以多服务器为基础的大型数据库管理分析系统，实现数十至数百个变电站的监测、数据存贮、统计分析、生成报表。
11、B/S结构的监控软件，便于软件的维护管理和升级；
12、专家系统，实现对直流电源、蓄电池的状态评估。
13、系统达到的技术经济指标：
（1）电压测试精度：0.5%；
（2）电流测试精度：1.0%；
（3）蓄电池内阻及连线电阻测试精度：2.0%；
（4）蓄电池内阻测试电流：≤5A；
（5）可以监测变电站数量：1024个。
四、应用情况
对原直流电源蓄电池系统进行改造，实现对其远程监控，提高变电站直流电源系统的自动化水平、完善其功能，增强直流系统运行的安全性和稳定性；本次建设5个变电站的直流电源系统，每个变电站各安装一套站端设备，共5套，在远端共用1台数据服务器和3个远程监控终端，实现直流电源蓄电池在线均衡维护监控。
五、经济效益分析
直流电源蓄电池在线均衡维护系统能实时采集直流充电机运行状态、电池的单体电压及内阻、母线电压、电流、绝缘监视,馈线开关状态检测等重要电源特性参数，并上送到监控中心，实现直流设备远程监控，及时发现设备运行的不正常状态，及时处理，而不等其发展演变成事故；实现远程蓄电池组容量试验、电池内阻测试及在线均衡，直流母线远程控制及状态切换、充电机均/浮充转换远程控制、充电机参数的远程设置等功能，能极大减轻维护人员的工作量，降低维护成本，减少现场操作所带来的种种隐患，全面提高变电站综合自动化技术水平。根据站内蓄电池投运6年以上需进行每年一次、6年以内需进行两年一次充放电维护的相关管理规定，目前，蓄电池站内维护一般采用配备2~3人、驻守3~7天的维护模式，其人工及车辆费约2万元左右；实现蓄电池在线均衡可有效延长蓄电池使用寿命三分之一以上，按每套8万元计算，每年每个变电站可以节约蓄电池采购费用（25000元人民币/年），合计每站年节约成本约四万五千元人民币左右，间接的经济及社会效益就更大了。
1）、节省了大量的人力物力，提高了工作效率，有利于减人增效
该系统可把各变电站的直流设备信息上送到监控中心，供其查询，同时监控中心也可以向各站发送控制命令。这样，维护人员在监控中心就可对直流设备进行远方监控，减轻了运行维护人员工作量，提高了工作效率，有利于变电站实现无人值守和少人值班，对供电企业的减人增效意义重大。
2）有利于安全生产
直流电源远程操作及维护系统把分散的直流电源蓄电池信息上送到监控中心，在监控中心就可实时监控设备的运行状态，特别是在直流设备发生运行异常时，运行维护人员能及时收到报警信号，及时处理，而不等其发展演变成事故；另外，本系统在对蓄电池组充放电等都经过了微机防误逻辑判断，严格遵守直流系统操作规程，避免了人为误操作；实现了电池在线均衡，不但延长了电池使用寿命，而且提高了电池及直流系统供电的安全性。
3）满足了智能电网及数字化变电站的发展要求。
目前,电力系统中发电厂，特别是变电站正朝着数字化、无人值守型方向发展, 各种电气设备已逐渐实现远方监控，而直流电源系统本身的远程在线维护却无完善的实施方案和技术手段；应用该系统，可实现直流系统由计划定时检修向状态检修维护的过渡，大大提高了直流电源现有技术水平，满足智能电网及数字化变电站的发展要求。
关键词：物联网;智能电网;直流屏;技术架构;蓄电池
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2015）09-00-02
0 引 言
随着物联网技术的发展，使物体与物体之间可以像人与人之间进行信息交流和互动已成为人们追求的目标，把物联网的这种思想运用到传统的电网中，为物联网技术在电网技术中的应用和发展带来了重要契机。根据现代电网的技术发展趋势，采用基于物联网的直流屏系统监测既解决了现在直流电源系统监测的不足，又符合现代电网技术的发展方向。现有的直流屏监测系统的主要特点是监测信息经由传感器检测，通过数据传输通道上传至数据库，再由集中监测软件将数据在屏幕上集中显示，屏幕可以为液晶屏和触摸屏。整个监测系统最大的缺点是数据如果在传输过程中丢失，数据库也就没有这些数据，它们将无法恢复。物联网技术具有“让物说话”的能力，将物联网技术应用到发电厂直流屏监测，使得单方面监控变成互动式协调，可有效提高监测的准确性和可靠性。譬如，直流系统的蓄电池组有自己的“思想”，将会开口说话，除将充电参数、运行参数主动提供给集中监控平台外，在监控平台内甚至在蓄电池上嵌入智能评判系统，实时反映电池的运行状态;同时电池自身保留状态数据，可实现现场报警，并可在一定范围实现自动保护措施等。
1 基于物联网的直流屏监测硬件系统结构
根据直流屏系统结构，可以把直流系统分为整流装置、蓄电池、直流配电和工频逆变四大环节，直流屏的监测实际上就是这四大环节的监测。其中，整流装置的监测包括交流电源部分，直流配电监测包括直流母线部分。
在整流环节中，需要对整流器的电压、电流、参数等进行监测，从这些状态和参数中判断整流器的运行状态和运行性能。同时，还需要对整流器进行实时调节，以满足对蓄电池充电电压、充电电流以及负载电压和负载电流的要求。在并联运行的整流器之间也需要进行协调，以保证均流特性或运行的最佳效率。这就是说，在整流环节，既需要整流器的状态量向监控系统传输，又需要控制量向整流器传输的双向传输。
蓄电池是整个直流电源系统的关键元件。然而，蓄电池的性能和参数具有易变特点，和其它环节相比，蓄电池既重要又脆弱。所以，要适时对蓄电池的电压、电流、电量、温度等物理量进行监测，将监测数据或监测结果实时传向监控系统。同时，根据监测数据和蓄电池模型，推断蓄电池运行状态，以便对蓄电池进行科学维护。如果是自动维护，需要向蓄电池维护装置下达指令。
直流配电和工频逆变的监测量也需要向监控系统传输。这样，在信息逻辑结构上，完成了直流电源监控系统与直流电源四个环节间的信息交换。其逻辑结构如图1所示。
图 1 直流屏监测硬件系统逻辑结构
直流屏监控系统作为发电站信息系统的一部分，需要向发电站信息系统上传信息，同时需要接受命令，对直流电源系统内部进行操作。
2 基于物联网的直流屏监测硬件系统体系架构
基于物联网的直流屏监测硬件系统架构如图2所示，该系统采用智能型RTU（Remote Terminal Unit远动终端）终端采集直流屏设备的参数及运行数据，并进行简单的数据处理与存储。通过现场总线进行数据传输，经总线转换器将数据通信协议转换成串行协议或工业以太网协议，传输至监控系统服务器进行数据处理和数据存储。通过显示操作工作站进行数据与运行状态的显示，并通过其对现场设备进行操作和对智能型RTU终端进行设置。服务器与显示操作工作站采用以太网连接，并与发电站信息系统通信，实现数据共享。
智能型RTU具有双向数据传输能力，既可实现现场设备参数及运行数据信息的获取，也可连接现场设备的执行环节，实现对现场设备的控制。
图2 直流屏监测硬件体系架构
3 基于物联网的直流屏监测软件架构
基于物联网的直流屏监测软件是集数据采集、显示、报警、报表、通信等功能于一体的开放式、网络化、组态化的监测软件。为了适应当今电力系统使用设备多、纵向横向联系紧密、扩建组建频繁等特点，软件从分析、设计到具体编程，全部采用面向对象的方法，融合最新的计算机编程技术，在满足严格的可靠性、实时性基础上，更在系统的可组态性、可扩展性、可用性、可维护性等方面实现新的突破，图3所示为直流电源监测软件结构。
3.1 通信子系统
通信子系统采用设备驱动（通信口）和协议解释（单元）分层的设计原则，它们之间有标准的软件接口。通信口负责通信报文的接收和发送，是单元与外部设备进行信息交换的软件通道;单元一方面负责解释通信口接收的通信报文，更新数据子系统中与之相关的数据，另一方面负责构造要求通信口发送的通信报文。也就是说，通信口负责接收和发送怎么实现，单元负责接收和发送什么内容。
设备驱动和协议解释分层的设计思想，增强了系统的可组态性和可扩展性，因为它们之间的搭配十分灵活。同时，系统提供各种常用的通信口功能模块和单元功能模块，用户只要根据实际的网络连接，建立相应的通信口和单元，即完成了通信网络设置。
图3 直流屏监测软件结构
3.2 数据子系统
数据子系统管理着整个系统所有的应用信息，包括模拟量、开关量、整定值和各种类型的事件，其主要功能如下：
（1）对子系统内的数据、操作及各种运行参数实现有效管理;
（2）接受通信子系统对其数据的刷新;
（3）通过“连接接口”为其它子系统和管理器提供数据、操作信息;
（4）通过数据库管理器，完成数据自动保存，为构建统计报表提供数据源。
3.3 显示子系统
显示子系统由各种图片组成，图片以文件的方式存在于计算机中，由其他工具软件进行创建和修改。图片分为屏幕主图、屏幕子图、屏幕弹出式子图、统计报表和工程图纸五种，以满足不同应用场合下的功能要求。
图片包含图形元件（图元）的集合，并提供有效的管理。图元是画面显示的基本元素，可作为背景静态显示，也可有数据连接、子图、备注功能，实现操作人员与系统交互的人机接口。
显示子系统同时能嵌入各种可视化人机界面功能模块，用于完成标准图片所无法完成的特殊的人机交互任务，如通信状态监测、事件记录查看、历史数据分析等，以增强系统的扩展能力和应用的灵活性。
4 结 语
基于物联网的直流屏监测系统，运用物联网技术，结合智能电网的发展，以及发电厂智能控制的需要，采用智能型RTU终端采集直流屏设备的参数及运行数据，从而实现直流屏监测系统对其它系统开放、透明和与协议无关，做到“物与物”的无障碍交流和互动，实现了基于物联网的直流屏监测。
参考文献
[1]谷静波.基于Modbus协议的直流屏实时监控系统的应用研究[D].舟山：浙江海洋学院，2014.
[2]杨小琴，王波，包林杰，等.一种新型直流电源监控系统的设计[J].电工电气，2014（5）：26-28.
[3]李金召.基于现场总线的直流屏蓄电池监控系统的设计[D].武汉：武汉大学，2005.
[4]金豫杰.蓄电池维护技术在二次直流系统中的应用研究[D].南宁：广西大学，2013.
[5]江和顺.直流屏网络在线监测系统[D].合肥：合肥工业大学，2008.
1系统的组成与建立
该系统主要由监测点模块(传感器模块)、GPRS系统、控制中心组成…。其结构如图1所示。
1．1监测点模块
传感器是通过RS485接口电路和嵌入式CPU相连的，在外设置的传感器主要有温度传感器和湿度传感器。温度传感器使用数字型的Ds1820。DSl820数字温度计提供9位(二进制)温度读数，指示土壤的温度。信息则经过单线接口送入Dsl820或从Dsl820送出，因此从嵌入式CPU~IJDSl820仅需1条线(不含地线)。DSl820的电源可以由数据线本身提供而不需外部电源。湿度传感器选用美国Kele公司的HS一200ODD型数字湿度传感器。该传感器集合了一个带温度补偿、工厂刻度和数字通信能力的电容式聚合感应单元。其工作电压是2．0—5．5V，可以从标准的微处理器I／0口汲取供电电流，输出是标准的9600波特串行信号。其设计目的是能够整合进控制和监控系统中；对相对湿度的测试准确率是±2％，测量范围是30。一100℃。
1．2GPRS系统
GPRS通信模块主要是实现无线上网的功能。MOTOROLA内嵌TCP／IP协议GPRS通信模块G20，其性能优越，体积极小(24．4mm×48．2mm×6．Omm)，从根本上解决了GPSR无线通信和数据传输终端的协议瓶颈和成本问题，广泛地应用于GPRS无线E网、监控系统、遥控遥测系统等GPRS无线通信及数据传输的领域。系统选用Motorola的MPC8250嵌入式cPu，因它是一个多用途的通用芯片，内部集成了微处理器和常用组件，可用于各种控制领域。它是MPC860应用于通信系统的低成本实现，提供了更高的性价比，并在通信方面有所增强，可以支持通用串行总线(USB)。MPC850集成了嵌入式PowerPC核和一个为通信使用的专门的RIsC通信处理器模块(CPM)。MPC850的CPM支持6个串行通道：1个串行通信控制器(SCC)，1个USB，2个串行管理控制器(SMS)，1个I2c接口和1个串行接口电路sPI。通常可将1个SCC和2个SMS配置成为通用串口UART，用以控制不同的模块且速率可调，ROM上文件系统得以实现。供电模块采用小型光伏发电系统(太阳能电池、蓄电池、智能充电控制器和负荷电路)作为整个监测系统的电源。当蓄电池电压升高到设定的“蓄电池充满”电压时，对蓄电池的充电转为“浮充”方式，只用很小的电流对蓄电池的自放电进行补充充电。该太阳能电源天(含阴天)充电后可供监测系统无光线条件下1一作8～1Oh
1．3控制中心
由于GPRS无线数据传输能够直接和计算机的TCP／IP网络通信，只要计算机能上互联网，就可以通过计算机直接与远程的监测进行交互式对话，用户通过计算机界面可以观察到远程监测点的各种情况，通过监测到的数据和查看历史数据进行分析未来的数据，给专家及时有效地做出决策。只要决策有了就会通过短信平台把各种信息发到该地区用户的手机仁。控制中心只允许授权给该系统的工作人员才能登录进入，以防止非工作人员的恶意修改。
2系统的软件设计
该系统需要软件编程的地方主要有两个地方：是嵌入式CPU与GPRS通信模块进行数据通信；二是控制中心和远程终端的数据传输系统。其中，前者就是实现GPRS和单片机的串口进行通信，后者监控中心就是实现GPRS信息的接收和保存。设计语言主要采用VB6．0编写．再与数据库连接以方便存储各监测点的各种数据。在编写程序时，控制中心添加了几个核心控件：LiStBox控件，用于建立和存储远程监控点队列；Timer控件，用于对远程监控点实时循环的监测；PictureBox控件，用于描绘监测点温度和湿度的实时变化情况；Labe1控件，用于显示该系统的当前状态。控制中心的流程图，如图2昕示。GPRS通信模块和嵌入式CPU的串口相连接，实现数据的传送，只要嵌入式CPU收到传感器送过来的数据，就通过串口将数据送到GPRS模块，控制中心经GPRS网络就收GPRS模块发过来的数据。3试验结果与分析利用本方案建立的农业旱情监测系统，对3个监测点进行试验。其中，每个监测点安装了温度和湿度传感器各1个，选择3个各具代表性的地方进行监测。在监控中心可以清楚地看到远程农田的具体情况，分析监测参数的相对变化情况。该监测系统具有很好的实时性，随时都在线，其误码率也非常低。下面给出该监测系统温度和湿度的误码率、延时的仿真图，如图3和图4所示。
【关键词】：在线监测 CMA智能监测装置 系统供电 信号传输
一、引言
输电设备自身故障一直是危及电网安全运行的主要原因之一，且输电设备自身故障造成的电网故障也有逐年增多的趋势。所以应当重视和加强对输电设备状态的在线监测。对电力设备运行状态进行实时或定时的在线监测，及时反映电力设备运行状况及潜在隐患，使管理人员及时了解现场信息，将事故消灭在萌芽状态。在巡视人员不易到达地区或由于天气原因无法进行线路巡视时，协助了巡视人员的巡视工作，为输电线路的巡视及状态检修开辟一条有效的解决途径。辅助采取预防措施，避免停电事故发生具有十分重要的意义。
二、目前国内输电线路在线监测产品介绍：
2.1导线温度。
2.2导线张力。
2.3微风振动。
2.4舞动。
2.5覆冰。
2.6导线弧垂。
2.7风偏。
2.8盐密、灰密。
2.9泄漏电流。
2.10杆塔倾斜。
2.11杆塔应力。
2.12杆塔振动。
2.13接地电阻及腐蚀。
2.14微气象。
2.15图像、视频监控。
三、西安金源电气股份有限公司输电线路智能远程视频监测产品介绍：
输电线路智能远程视频监测系统通过视频采集压缩技术、超低功耗技术、GPRS/CDMA/无线接力通信、OPGW传输到监控中心，或通过彩信将图像、视频信息发往相关管理人员的手机上，从而实现对监控点及周围环境的全天候监测。
智能视频监控装置组成：由视频采集压缩单元、主控制器、通信网络和系统供电单元4部分。
3.1视频采集压缩单元：实现视频/图像数据采集功能，基于CCD自行研发的高速球机，保证了视频输入信号高清晰度。系统集成了摄像机和云台，实现高速可控，可水平旋转360度，垂直旋转180度，对现场环境进行全方位多角度拍摄。视频监控装置的主要组成为：高速球机，保证视频输入信号高清晰度。
3.2主控制器：通过视频采集压缩单元获取监控点周边视频/图像数据，并将其传送回后台管理平台，进行进一步处理。主控制器能够接受后台发送的控制命令，以预设的时间间隔或手机进行视频/图像数据的采集，且能够存储10天的历史数据。主控制器具备启动自检、故障自恢复和远程在线软件升级功能，保证了系统的可靠运行。主控制器：提供主控、电源、无线传输、远程控制等核心功能，提供总线方式，从而可以方便的接入各类传感器，中央处理单元可以同时接入2路图像监测子系统和2路实时视频子系统，以及9个气象、拉力、角度等传感器子系统。
塔上CMA-智能监测装置，转发主站控制命令：为主站系统提供一个统一标准化的远程交互控制节点，为未来更多类型状态监测装置的接入提供方便。CMA-智能监测装置的特点：
3.2.1、智能化程度高：
a通过远程设置个接口的开关状态：在CMA的硬件设计时就考虑到多接口同时打开时的功耗问题，可以通过远程开启和断开其电源，以降低CMA的功耗。b远程升级CMA及监测装置的程序。c通过远程下载CMA的日志文件。d远程设置通道和频段，修改网关等。
3.2.2、采用低功耗设计。
3.2.3、接口丰富。
3.2.4、集约化管理：多个CMD（状态监测数据）只需要一张SIM卡即可。
3.3系统供电单元：由太阳能电池板、微型风力发电机等风光互补供电控制器组成，为系统工作提供可靠的电能，风光互补供电设计使的连续阴雨天也可正常工作。
3.3.1系统供电单元：内含高效率充电电路及高能蓄电池，为系统正常工作提供充足电力。每基铁塔安装主、副电源箱个一个，每个电源箱重量为30kg.
3.3.2太阳能电池板：采用单晶硅太阳能电池板，为系统正常工作提供充足电力；每基铁塔安装太阳能板4块。
3.3.3风能发电机：作为太阳能发电的有益补充，确保无阳光恶劣天气仍可工作。
3.4通信网络部分：实现视频监控装置和后台管理平台之间的数据信息的传输，一般采用GPRS网络。并根据实际情况采用CDMA网络、无线接力传输和OPGW等通讯方式。±660千伏银东直流输电线路在线监测装置使用的是联通公司的CDMA网络信号。
四、结束语
智能在线装置存在的两个主要技术制约问题：一个是在线装置的长期供电问题，另一个是在线装置的数据通信问题。供电问题通过风光互补供电设计，使用高效率充电电路及高能蓄电池已完全能够满足监测系统可靠供电需要。另外还有通过远程开启和断开其电源，以降低功耗的手段。数据通信问题目前解决的不理想。我们现在安装的在线装置使用的是联通公司的CDMA网络信号，现场在塔上测试传输信号速度比塔下小很多，这样造成在线视频装置的监视图像清晰度不够。主要原因是安装的±660千伏直流线路铁塔高度平均要比联通的微波塔高度要高出20m-30m。而联通微波信号是主要向下覆盖的。
五、参考文献
1 刘振亚，特高压直流输电线路维护与监测，中国电力， 2009， （3）
无线传感器监测系统设施简介
CWSN－Tll－THL型无线温湿度光照度测量终端
本型号无线传感器采用无线防冲突组网技术，实现对分散的温度、湿度和光照度采集点进行实时在线监测。此产品适用于民用型的无线监控系统，特点是高集成度、功耗低、精度高、高灵敏度；外观精巧便于运输和安装，巧妙的结构设计可使传感器更贴近作物生长环境；条件恶劣地区和户外均可使用。温度测量范围是－40～85℃；湿度测量范围是0～100％RH：光照度测量范围是0～128000Lx。
CWSN－Tll－GPRS型GPRS无线汇聚终端
本型号无线汇聚终端采用内置433MHz(433～434.79MHz)或选2.4G通信模块和GPRS通信模块(GSM900/1800MHz)相结合。在无阻挡情况下433MHz通信频段最远传输距离是200～300m。本设备也可通过远程控制对农作物生长环境进行实时监测，同时远程控制中心又可通过GPRS无线汇聚终端对现场设备进行监控。本设备能防雷、防水(防水级别为IP68)，适用于各种恶劣环境。
无线传输监控设备特点及优势
CWSN－TIl－THL型无线温湿度光照度测量终端的优点
高集成：每个无线传感器上汇集温度、湿度和光照度三种数据采集单元。
实时在线监测：433MHz免申请频段按设定时间进行无线数据传输，在无阻挡情况下最远传输距离为200～300m。
低功耗设计：最大功耗为20mW，使用3.6V高效锂电池供电(可更换)，若以10min为数据的传输周期，可持续使用2～3年。
安装使用：本型号外观尺寸小巧(直径×高)是72×53mm，质量为150g，便于安装及运输；结构设计巧妙可使传感器贴近农作物生长的环境，提高测量的精确度；同时用户可以根据自己的需求设置数据传输周期。
保密性：可透明传输，也可数据加密。
适用的物理环境：抗电磁干扰和高绝缘性，防水级别IP68。CWSN－Tll－GPRs型GPRs无线汇聚终端的优点
特性：GPRS终端是整套无线测温系统中的“网关”。可将传感器的数据信息传送给远程控制中心，实现本地数据的远程传输。
实时在线监测：可同时接收多个多种无线传感器发送的数据(最多可同时接收60个)，用户可随时添加、删除传感器个数和种类；测量循环周期以1min为单位，用户可以设置。
电源：内置蓄电池、太阳能充电板及充电电路，无需外接供电，安装使用方便。433MHz通信模块最大输出功率是20mW，GPRS通信模块的最大输出功率为2mW，太阳能充电板功率为15W。在非充电状态连续工作时间为7天(仅供蓄电池供电)。
[关键词]输电线路杆塔倾斜监测系统 zigbee和GSM技术
一、选题背景及其意义
随着科技进步及工农业的现代化发展，用电量大幅上升，对电网供电安全性、可靠性提出了越来越高的要求。架空高压输电线路是电力系统的动脉，其运行状态直接决定电力系统的安全和效益。目前我国对线路等的检测经验还较少，还没有相应的国家标准。另外随着近年来煤矿的大量开采造成形态各异的地下采空区，引起地面沉降、断裂等一系列工程地质灾害，这些采空塌陷区，大多分布广，延伸远，可造成地表输电线路基础倾斜、开裂、杆塔变形、倾倒，引起绝缘子串和地线线夹迈步，电气安全距离不够等问题，当问题扩大时容易造成倒杆断线，电气距离不够引起跳闸等事故。严重威胁输电线路的安全运行。
本论文设计的输电线路杆塔倾斜监测系统，在杆塔发生异常时，能够及时向管理中心汇报相关数据。该系统对于处在采空区的线路杆塔可以进行全天候的监测，能够及时准确的测量由于地面沉降等原因造成的杆塔倾斜角度，当杆塔顺线路或横线路倾斜角度超过预定报警值时，系统可发出报警信息，使工作人员能够及时处理危情，并且大大的减少了人工的巡视次数，提高了杆塔的安全系数。
二、国内外研究动态
近年来，随着经济的发展和社会的进步，越来越多基于网络化、模块化、智能化的系统应用在电网中。但目前我国电网智能化仅处于刚刚起步的阶段，尤其在运行状态检测环节上，和世界上先进发达国家的技术还有较大的差距。同时铁搭运行状态的稳定，是输电环节中的重中之重，因此应研究一套较为合理的杆塔运行状态监控系统，来保证输电环节的稳定。
目前国内已涉及线路监测系统的研究，例如高压输电线路绝缘子带电检测、杆塔故障在线监测、杆塔倾斜测量等。国外在这方面也有较多的研究。该系统采用移动通信网络作为数据传送媒介，为系统的数据传输提供更加简捷、便利的手段。
三、主要研究内容
本论文主要研究杆塔倾斜测量技术，传输线路周围的温度、湿度、气候检测，无线网络数据远程通讯方面的研究。
本文研究的主要内容如下：1、分析研究了倾角传感器的工作原理、GSM技术的工作原理，制定了监测仪设计的硬件和软件总体流程。2、根据监测仪设计方案，选择了该设计中的主要器件。包括倾角传感器的选择、GSM通信模块的选择、太阳能蓄电池的选择等。充分体现了监测仪设计中低成本和低功耗的要求。3、设计了硬件电路，包括微控制器ATmega64A的最小系统、电源电路、通信电路、电压电流转换电路等。4、实现了软件设计，包括系统初始化、A／D信号采集部分程序、按键中断程序等。5、在整体设计中，采取软件和硬件的方式，增强监测仪的抗干扰性和稳定性。6、通过EMC电磁兼容实验等验证了监测仪的稳定性和可行性。
四、研究方案及难点
整个系统的工作过程为：数据采集主模块根据监控中心设置好的采样间隔，定期产生数据采集命令发送到ZigBee主节点，然后由ZigBee主节点将数据采集命令广播给其他ZigBee子节点，ZigBee子节点再将数据采集命令发送给自己的数据采集模块，数据采集模块接到命令后，开始进行倾角、绝缘子拉力以及风向、风速、电源电压等数据的采集。
采集完成之后再发送给ZigBee模块，然后通过各ZigBee子节点将采集到的数据以接力的方式传送给ZigBee主节点，ZigBee主节点将各数据采集模块采集到的数据发送给数据采集主模块。最后由数据采集主模块将所有数据通过串口发送给GSM模块，由GSM模块将数据通过移动通信网络发送到监控中心的GSM模块，再通过串口发给Pc机后台。最后由Pc机完成数据的处理、存储和显示。
该系统的主要模块功能如下：
1.中央处理器。核心微处理器选用ATmega64A，它是由ATMEL公司推出的一款高性能，低功耗的8位AVR微处理器。最高处理速度可达16MHz，其芯片内部集成了大容量的Flash程序存储区和功能丰富强大的硬件接口电路。先进的RISC结构，拥有130条指令，大部分指令执行时间为单个时钟周期。
2.定时时钟模块。实时时钟芯片选用Philips公司生产的串行日历时钟芯片PCF8583.该芯片供电电压范围宽、功耗小、计时准确。
3.数据采集模块。在输电线路杆塔的运行时，数据采集模块主要进行杆塔倾角数据、绝缘子拉力数据以及风向、风速、气温、湿度，电源电压数据的采集。数据采集模块为分层次设计，有主辅之分，主模块除了在完成上述功能以外，还负责将产生的数据采集命令，以及各个节点数据的打包、处理、发送。
4.ZigBee模块。Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
5.GSM模块。GSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。
使用ARM或者单片机通过RS232串口与GSM模块通信，使用标准的AT命令来控制GSM模块实现各种无线通信功能，它是基于ARM平台，使用嵌入式系统进行开发。有些GSM模块具有“开放内置平台”功能，可以让客户将自己的程序嵌入到模块内的软件平台中。
6.监控中心。包括GSM接收模块和后台管理软件，主要完成杆塔运行状态的实时显示、数据存储以及对于数据采集模块参数的控制。
7.电源模块。本系统包括太阳能电池板和蓄电池，主要为数据采集模块、ZigBee模块和GSM模块提供电能。
8.设计环境。硬件电路以Protel99SE(sP6)为环境进行设计，机械相关的设计以AutoCAD2006为环境进行；软件用c语言编写。
本设计中的杆塔倾角监测系统实现了低成本、低功耗，并采取zigbee及GSM无线通信的技术，实现倾角监测仪与杆塔监控中心的通信。
难点预计出现在倾角计算及程序的设计，再有系统的通信链路的安全，可靠；数据库的安全，主要是权限管理和数据备份。
五、预期成果和可能的创新点
文章论述的铁塔倾斜实时监测系统测量精度高、实时性好、运行成本低。该系统在实际运行过程中拥有较强的可靠性、稳定性具备在恶劣的环境下持续正常工作的能力，保证较长的使用寿命；系统进行操作时，无需记忆复杂的工作指令，应具有美观有好的人机界面；工作人员可以远程对系统进行控制、管理、维护，无需人员到现场。系统通过对塔身状态信息的综合在线监测，实现了倾角状态的全记录并起到预警，告警的功能便于提前采取有效措施，确保电网及通信网络的安全运行。从实际运行结果看系统是一种有效的监测铁塔倾斜的系统，有广阔的应用前景。创新点：为了以后对本系统的功能进行扩展，系统预留一些模拟量输入接口；通讯方式的扩展，支持短信息。
参考文献：
[1]刘君华.现代检测技术与测试监测仪设计[M]西安：西安交通大学出版社，2001
关键词：无线；防护；自动；语音；报警
前言
铁路运输系统是一个大型综合性系统，为保证整个系统的安全、稳期的维护是必要的，但随着列车运行速度的不断提高，特别是近几年多次大提速之后，如何在正常施工维护设备的过程中保证铁路职工的人身安全的问题变得越来越难解决；长期以来，老式室内室外分别盯看、配合通知的方式已无法解决运输速度与人身安全的矛盾，因此，如何利用现代成熟的先进技术，正确及时地获取列车的运行实际位置，自动给予施工者以声音提示，已成为当前保障施工防护中人身安全的当务之急。
1 方案介绍
全自动站场信息无线语音提示系统由监测采集机（既有）、监测站机（既有）、地面信息处理机、手持电台（既有）等组成。
整个功能实现的系统结构图见图1。
图1 系统总体结构图
1.1 各部分组成及作用
1.1.1 监测采集机：实时在线采集站场开关量和模拟量。
1.1.2 监测站机：对监测采集机上送的开关量和模拟量进行综合处理，形成语音提示信息，以串口通讯的方式，在符合发送条件时，将“列车接近、信号开放”等语音提示信息通过声卡发送给地面信息处理机。
1.1.3地面信息处理机：把监测站机送达的语音信息，进行电平转换后加到电台的音频输入接口发射。
1.1.4 手持电台：收听地面信息处理机发送的语音提示信息。
1.2 具体功能实现过程
在微机监测站机中增加声音驱动卡，端口扩展卡。通过专用通讯线连接微机监测站机和地面信息处理机。
在监测软件中增加对进站与出发信号机、熔丝断丝报警、信号机灯丝断丝等关键信号设备的分析，使列车在一接近、二接近、进站信号开放、出发信号开放、熔丝断丝、灯丝断丝、轨道电路异常红光带、信号非正常关闭时输出声音提示信息。
在信号机械室内安装地面信息处理机，接收站机声卡输出的语音信息，然后通过无线对外发送。
室外手持电台与地面信息处理机在相同频点时，即可接收室内发出的无线声音信息。
2 系统功能
2.1 基本功能
自动发送“列车接近、信号开放”等语音提示信息；
自动发送“灯丝断丝、熔丝断丝、异常红光带”等关键报警信息；
监测站机对所产生的语音提示信息进行记录并存储，并提供查询窗口。
2.2 系统特点
投资少。利用既有的微机监测系统，既有的手持台对讲系统，增加少量设备即可完成系统功能。
高可靠性。由于利用了微机监测系统的采样，保证了采样数据的高稳定性和高可靠性。微机监测站机软件又对数据进行了更加全面的分析判断，保证了报警信息的多样性。
自动通知。系统通讯采用自动发送方式，使地面信息处理机以无线方式自动向有关人员通知关键报警信息，使现场施工人员和信号值班员能够及时准确地获取相关信息。
2.3 扩展功能
可利用微机监测的既有网络，将各车站的语音报警信息传送到监测服务器，监测各终端可调看所管辖范围内车站的语音提示信息。
3 设备技术条件
3.1 供电电源
地面信息处理机采用交流电源和蓄电池供电。交流供电电源220V（1±20%）50Hz。在正常情况下，交流供电并对备用蓄电池进行充电（最大充电电流不大于5A），并具有过充过放保护功能。交流电源故障时，自动转换至备用蓄电池供电（标称电压12V）。交流供电恢复后，自动转换至交流供电。
3.2 工作环境要求：工作环境要求应符合表1规定。
表1 环境温度、相对湿度、振动和冲击要求
3.3 安全要求
3.3.1 应符合GB.15842-1995标准的中5.2节有关规定。
3.3.2 产品所有可触及部分之间或可触及部分与地之间的峰值电压均不允许超过72V。
3.3.3 产品设有独立的安全接地端子，并标有安全接地符号。
3.3.4 产品应装有有效断电的熔断器。
3.4 结构要求
3.4.1 结构工艺的一般要求
a.设备的结构应做到构件坚固、造型优美、色彩协调、面板表示清楚，文字使用标准汉字，操作方便、按键可靠。b.设备结构应在不打开机壳就能测量电性能，应留有调制入等必须的测量接口。c.设备结构应便于维修、检测。装卸构件牢固耐用，同型号设备的相同部件应能互换。
3.4.2 天线：天线结构设计应牢固，安装架设方便，应防水、防电化学腐蚀。
3.5 可靠性指标
可靠性指标采用产品平均故障间隔时间MTBF值表示。地面信息处理机MTBF值应不低于600h。
可靠性试验方法应符合GB/T15844.3标准中第9节的有关规定。
3.6 地面信息处理机发射电台性能
3.7 天馈线系统技术要求
工作频率范围：150.875±4MHz。
天线增益：4～8dB（全向）
天线端的标准阻抗：50Ω
电压驻波比（VSWR）≤1.5
极化方向：垂直极化
最大输出功率：不小于10W。
3.8 系统功能指标
3.8.1 列车接近
一是能准确提示接近方向（上行、下行或其它方向）
二是能准确提示一接近、二接近
三是能准确提示进几股道
进站信号开放：能准确提示方向（上行、下行或其它方向）
3.8.2 出发信号开放
一是能准确提示方向（上行、下行或其它方向）
二是能准确提示几道出发
反向列车接近：能准确提示方向（上行、下行或其它方向）
反向列车通知出发：能准确提示方向（上行、下行或其它方向）
信号非正常关闭：能准确提示非正常关闭的信号机名称
熔丝断丝：能准确提示几排几架熔丝断丝
灯丝断丝：能准确提示灯丝断丝的信号机名称
异常红光带：能准确提示出现异常红光带的区段名称
道岔断表示：能准确提示出现道岔断表示的道岔名称
4 结束语
通过以上内容可知：本方案利用既有的信号设备，增加少量的设备就能解决信号工现场维护维修的实际问题。本系统已经在本公司研制成功，应用于铁路信号产品中。
参考文献
