【重慶監(jiān)控技術(shù)解決方案】隨著現(xiàn)在科技的發(fā)展，各式各樣的交通工具相繼出現(xiàn)，但是在這些工具在使用過程中還是存在很大的安全隱患，只靠人力的檢查是不夠的，肯定還得需要大部分的監(jiān)控設(shè)備，對其進行監(jiān)控取證分析。才能夠做到更好的效果，下面給大家講解一個對于高鐵的技術(shù)解決方案：

對于鐵路運輸而言，行車安全是第一位的，防災(zāi)安全監(jiān)控對于保障高速鐵路運行起至關(guān)重要的作用，通過提供各種自然災(zāi)害及異物侵限突發(fā)事故情報數(shù)據(jù)，為運行計劃調(diào)整提供依據(jù)，以保證列車正常運行，是綜合調(diào)度中心的一個重要組成部分。

項目概述

該高鐵線路是國家規(guī)劃的“四縱四橫”快速客運網(wǎng)的重要組成部分，線路全長300多公里。

沿線為亞熱帶季風性氣候，冬季干旱，夏季多雨，干濕交替，四季分明。每年6~9月為汛期。年平均氣溫14.6℃~16.4℃，極端最低氣溫-12.9℃~-24℃;極端最高氣溫43.3℃。春夏多東南風，秋冬多西北風。風力最大8~9級，風速21~25m/s。

對于鐵路運輸而言，行車安全是第一位的,特別是對于高速鐵路。隨著列車運行速度的提高，可能遇到的各種危險因素也在增多。該高鐵線路易受大風、暴雨的影響，為了保障行車安全，提高運輸效率，需建設(shè)包括風、雨的氣象監(jiān)測系統(tǒng)，使高速鐵路具備在大風、暴雨氣象條件下抵御災(zāi)害的能力。另外，過去列車以低速運行時，以人為駕駛為主，當線路上有障礙物時，從目視發(fā)現(xiàn)到列車制動停止，時間和距離上尚可保證安全，意外較少。當高速鐵路列車以250km/h及以上的速度運行時，目視瞭望已不能保證行車安全，危險大大增加。因此，需要考慮落物對行車的影響。

針對以上需求，該高鐵線路的防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)包括風監(jiān)測子系統(tǒng)、雨量監(jiān)測子系統(tǒng)和異物侵限監(jiān)控子系統(tǒng)三個子系統(tǒng)，該防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)包括，15個風監(jiān)測點，6個雨監(jiān)測點和34個異物監(jiān)測點，并預留了雪深監(jiān)測和地震監(jiān)控子系統(tǒng)的接入條件。

總體方案設(shè)計

防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是架構(gòu)于通信傳輸系統(tǒng)之上的一套集災(zāi)害信息采集、分析、處理和指導、輔助安全行車的平臺，主要是對危及鐵路運輸安全的自然災(zāi)害及異物侵限等突發(fā)危害進行監(jiān)測，并提供經(jīng)處理后的災(zāi)害預警信息、限速信息或停運信息等，為運營調(diào)度中心運行計劃調(diào)整、下達行車管制、搶險救援、維修提供依據(jù)，以保證列車安全正點、高效、舒適。

防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)采用統(tǒng)一的處理平臺，由調(diào)度所設(shè)備、監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備、監(jiān)控單元、現(xiàn)場各監(jiān)測設(shè)備及通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。

1·在各現(xiàn)場監(jiān)測點設(shè)置風、雨以及異物侵限現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備;

2·在鄰近現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的GSM-R基站、車站等的機房內(nèi)設(shè)置現(xiàn)場監(jiān)控單元，根據(jù)所接入的現(xiàn)場監(jiān)測傳感器種類的不同，分別配置風、雨以及異物侵限監(jiān)測的監(jiān)控單元主機;

3·在工務(wù)段機房設(shè)置監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備，在路局工務(wù)處設(shè)置工務(wù)終端;

4·在調(diào)度所設(shè)置調(diào)度所設(shè)備，在調(diào)度所行調(diào)臺設(shè)置防災(zāi)監(jiān)控終端;

5·各監(jiān)控單元與綜合工區(qū)、調(diào)度所間通過傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成傳輸網(wǎng)絡(luò)，在局界處的傳輸網(wǎng)絡(luò)冗余覆蓋至臨界基站;

6·防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在完成異物侵限功能的現(xiàn)場監(jiān)控單元處通過繼電接口直接與列控系統(tǒng)連接。

系統(tǒng)架構(gòu)

現(xiàn)場監(jiān)控單元

風監(jiān)測子系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備由風速風向儀、遠程數(shù)據(jù)傳輸單元等組成。風現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備通過風監(jiān)測傳感器采集監(jiān)控點現(xiàn)場的風速、風向、氣溫、氣壓等信息，并編碼后傳送給臨近基站配置的現(xiàn)場監(jiān)控單元。

雨監(jiān)測子系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備由雨量計、遠程數(shù)據(jù)傳輸單元等組成。雨現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備通過風監(jiān)測傳感器采集監(jiān)控點現(xiàn)場的雨量信息，并編碼后傳送給臨近基站配置的現(xiàn)場監(jiān)控單元。

異物侵限監(jiān)控子系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備由雙電網(wǎng)傳感器、軌旁控制器等組成。現(xiàn)場異物侵限監(jiān)測設(shè)備主要是對沿線公跨鐵橋梁進行監(jiān)測，通過雙電網(wǎng)傳感器對公跨鐵路橋的落物進行監(jiān)測，并將報警信息傳送到臨近基站配置的現(xiàn)場監(jiān)控單元。

現(xiàn)場監(jiān)控單元為機柜式設(shè)備，一般采用模塊化結(jié)構(gòu)，風、雨、異物侵限監(jiān)控等各功能子系統(tǒng)均可與監(jiān)控單元連接，滿足風向風速監(jiān)測、雨量監(jiān)測、落物監(jiān)測等子系統(tǒng)的接入和監(jiān)控，同時預留其它災(zāi)害監(jiān)測子系統(tǒng)擴展接口。

現(xiàn)場監(jiān)控單元接收由各個監(jiān)測點遠程數(shù)據(jù)傳輸單元傳來的數(shù)據(jù)和信息，過濾掉其中無效的數(shù)據(jù)和信息，并對數(shù)據(jù)進行初步的處理，濾除干擾數(shù)據(jù)，將其中的有效數(shù)據(jù)和信息轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備。

監(jiān)控單元主要功能有以下幾個方面。

1·現(xiàn)場監(jiān)控單元同時接入多個不同種類傳感器的數(shù)據(jù);

2·完成風速(含風向、氣溫、氣壓)、降雨量、異物侵限子系統(tǒng)信息等監(jiān)測信息的采集、緩存、分析和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理;

3·將風速、降雨量等監(jiān)測信息的實時狀態(tài)信息傳送至監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備;

4·在發(fā)生異物侵限時，監(jiān)控單元觸發(fā)列控系統(tǒng)，使列車自動停車;

5·具備自檢和對監(jiān)測設(shè)備工作狀態(tài)的檢測功能;同時，能夠?qū)⒐收闲畔⑸蟼髦帘O(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備并接受監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備的集中檢測管理。

監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備

監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備由數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、磁盤陣列、網(wǎng)絡(luò)交換機、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備、維護終端等設(shè)備組成。其中數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備等都采用雙機熱備模式，保障作為整個系統(tǒng)中心的監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備的安全、可靠。

監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備功能有以下幾點。

1·監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備實時接收各監(jiān)控單元傳送來各種監(jiān)測信息，并對監(jiān)測信息進行存儲、分析處理、顯示、打印等;

2·按設(shè)定的報警門限值和信息處理規(guī)程，對風、雨、異物侵限監(jiān)測信息進行分析處理，根據(jù)災(zāi)害強度，生成各類報警、預警信息以及相應(yīng)的行車管制預案并傳送至工務(wù)終端和調(diào)度所防災(zāi)監(jiān)控終端;發(fā)生災(zāi)害時，彈出報警界面，提醒工務(wù)段人員及時采取相應(yīng)應(yīng)對措施;提示調(diào)度所統(tǒng)一指揮，積極處理并排除預警的潛在災(zāi)害或報警的已發(fā)生災(zāi)害;

3·存儲風、雨、異物侵限監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警、預警及設(shè)備故障信息;各類報警、預警信息的內(nèi)容包括災(zāi)害種類、報警和預警時間、災(zāi)害級別、行車管制預案等;

4·具備對各類信息按指定時段的統(tǒng)計分析功能，并為維護管理人員提供監(jiān)測報警、預警及設(shè)備故障等信息的查詢顯示和報表輸出功能;

5·提供監(jiān)測信息維護、系統(tǒng)運行參數(shù)配置、用戶權(quán)限管理及訪問日志等在內(nèi)的系統(tǒng)管理功能;

6·具有自檢和對監(jiān)測設(shè)備、監(jiān)控單元的故障進行監(jiān)測以及將故障報警信息傳送至工務(wù)終端的功能;各工務(wù)段終端實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備自身故障定位和故障報警顯示、歷史記錄查詢等;

7·預留與綜合維修基地管理信息系統(tǒng)的接口，并提供災(zāi)害信息;

8·預留與國家氣象部門的對外通信接口，接收災(zāi)害預報、預警信息。

調(diào)度所設(shè)備

調(diào)度所設(shè)備分別由防災(zāi)監(jiān)控終端、通信服務(wù)器、UPS電源等設(shè)備構(gòu)成。

監(jiān)控終端以文本、圖形等方式顯示風、雨、異物侵限等災(zāi)害的報警、預警信息及相應(yīng)的行車管制預案，并提供音響報警。調(diào)度所設(shè)備的主要功能是為調(diào)度人員提供防災(zāi)信息，給出行車建議，同時輔助災(zāi)害發(fā)生后的恢復功能等。

工務(wù)終端

工務(wù)終端由工務(wù)終端設(shè)備、告警箱、UPS電源等組成。

工務(wù)終端以圖形、文本并音響報警等方式，提供風、雨、異物侵限及設(shè)備故障等報警、預警信息和相應(yīng)的維護預案，并具有信息查詢和報表輸出功能。具備對管轄范圍內(nèi)異物侵限監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)備的工作狀態(tài)進行遠程試驗的功能，并且遠程試驗必須能夠真實模擬雙電網(wǎng)傳感器的狀態(tài)。

系統(tǒng)功能及應(yīng)用

風監(jiān)測

風監(jiān)測子系統(tǒng)包括大風監(jiān)測報警及預警。

大風監(jiān)測子系統(tǒng)可實時監(jiān)測鐵路沿線風速風向，經(jīng)過系統(tǒng)分析和判斷，為行車指揮控制系統(tǒng)提供合理的行車速度限制指令信息，或者作為相關(guān)部門啟動應(yīng)急預案提供決策依據(jù)。運用這種系統(tǒng)技術(shù)，既可以降低大風對鐵路行車的影響和危害程度，也兼顧了保證最大程度的行車效率。

大風監(jiān)測報警，風監(jiān)測報警功能指系統(tǒng)在測量的3秒平均風速達到一定閾值門限后系統(tǒng)發(fā)出報警信號，在測量風速小于一定閾值門限后解除報警。發(fā)出報警時限為風速達到報警門限不大于10秒鐘報警;解除報警時限為大風降級后不大于10分鐘。

風速風向?qū)崟r監(jiān)測報警功能是大風監(jiān)測子系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，每個風監(jiān)測點采用雙套獨立的風速風向計保證監(jiān)測災(zāi)害信息發(fā)生的可靠性。

大風監(jiān)測功能由風速傳感計、監(jiān)控單元、應(yīng)用服務(wù)器與調(diào)度監(jiān)控終端共同實現(xiàn)。風速傳感計：安裝在鐵路沿線大風危害區(qū)段，用于實時采集風速風向信息;監(jiān)控單元：接收風速傳感計的實時數(shù)據(jù)上報，并上送至應(yīng)用服務(wù)器進行數(shù)據(jù)分析處理;應(yīng)用服務(wù)器：接收各監(jiān)控單元實時風速信息，對風監(jiān)測信息進行分析處理后，根據(jù)災(zāi)害強度，生成各類報警、預警信息以及相應(yīng)的行車管制預案并傳送至工務(wù)終端和調(diào)度所防災(zāi)監(jiān)控終端;防災(zāi)監(jiān)控終端：用于顯示和調(diào)度員操作的終端，實時顯示風速風向信息，報警信息、預警信息以及報警級別與報警行車速度限制。

大風報警門限參照《客運專線防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)總體技術(shù)方案(暫行)》要求，設(shè)置如下表1。

防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具備大風預警功能。系統(tǒng)通過對風季歷史風監(jiān)測數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，可提前2分鐘-5分鐘對未來強風進行預警，預警值和未來實測值的平均誤差不超過±10%。

列車調(diào)度員根據(jù)大風預警信息，借助調(diào)度電話或者臨時限速操作終端，設(shè)置臨時限速，使列車限速運行。

雨量監(jiān)測

雨量監(jiān)測和報警采取“小時降雨量”及“24小時降雨量+小時降雨量監(jiān)測”報警。

在調(diào)度所監(jiān)控終端上顯示雨量監(jiān)測報警信息及其對應(yīng)的行車管制預案，調(diào)度員借助列控系統(tǒng)臨時限速終端，以設(shè)置和取消臨時限速為手段，使列車限速運行。

異物侵限監(jiān)控

異物侵限監(jiān)控子系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備由雙電網(wǎng)傳感器、軌旁控制器等組成。

防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的異物侵限監(jiān)控子系統(tǒng)監(jiān)測侵入鐵路限界的異物，觸發(fā)列控系統(tǒng)接口使列車產(chǎn)生緊急制動，在發(fā)生異物侵限事故所對應(yīng)的閉塞分區(qū)外方停車。

異物侵限監(jiān)控子系統(tǒng)的雙電網(wǎng)傳感器對異物侵入鐵路限界進行監(jiān)控，雙電網(wǎng)傳感器一根電網(wǎng)斷線時，防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報警;雙電網(wǎng)傳感器二根電網(wǎng)同時斷線時，防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在發(fā)出報警的同時觸發(fā)列控系統(tǒng)接口，使列車產(chǎn)生緊急制動。

系統(tǒng)特點

高安全可靠性

防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)與控車相關(guān)的設(shè)備采用2X2取2架構(gòu)設(shè)計，接口采用動態(tài)電路驅(qū)動重力繼電器，具有故障-卡斷功能，符合故障-安全原則;系統(tǒng)整體采用冗余架構(gòu)設(shè)計，符合鐵路防雷、電磁兼容和現(xiàn)場環(huán)境運用相關(guān)標準，可適應(yīng)-40℃~+70℃環(huán)境下的使用。

消除信息誤報、漏報

防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)中，風傳感器采用雙套布置，對雙套風速風向儀采集的數(shù)據(jù)進行比較判別，根據(jù)趨勢分析濾除意外干擾;異物侵限采用雙電網(wǎng)監(jiān)控，保證信息準確可靠，消除誤報漏報。

系統(tǒng)對一個風季歷史風監(jiān)測數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，可提前2分鐘-5分鐘對未來強風進行預警，預警值和未來實測值的平均誤差不超過±10%。

監(jiān)控單元、服務(wù)器和關(guān)鍵終端冗余配置

整個系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控單元采用全套部件冗余配置，采用雙路UPS、均流冗余的電源層為系統(tǒng)供電，系統(tǒng)的各類硬件板卡都采用雙套熱備，板卡間切換采用安全切換繼電器和通信判斷雙保險保證無縫切換，板卡支持熱插撥，低功耗無操作系統(tǒng)設(shè)計，具有高可靠性。

系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、調(diào)度所監(jiān)控終端、通信服務(wù)器等采用雙機熱備，無縫切換，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠;磁盤陣列支持N+1熱備，保證數(shù)據(jù)存儲安全。

傳感器采用免維護傳感器

防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的風速風向儀、雨量計采用免維護式傳感器，傳感器本身無機械部件，可做到免維護長期使用，并具備IP65高防護等級。降低工務(wù)人員到野外對設(shè)備進行維護的工作。

異物侵限監(jiān)測傳感器采用無源電網(wǎng)方式，室外沒有電路板和電子器件，無須供電，可耐高溫濕熱環(huán)境，電纜采用防紫外線防腐蝕防護層，可做到免維護長期使用。

遠程集中監(jiān)測和故障診斷維修

防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的遠程集中監(jiān)測和故障診斷功能，并支持關(guān)鍵部件的遠程管理。

系統(tǒng)支持從監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設(shè)備上查詢遠程監(jiān)控單元的軟件狀態(tài)、配置數(shù)據(jù)、各板卡狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，支持遠程監(jiān)測和管理整個防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的交換機、服務(wù)器和終端主機，可遠程查詢各監(jiān)控單元的UPS運行情況，可查詢各傳感器運行狀態(tài)，在維護終端上以文本和圖形方式一目了然整體系統(tǒng)運行情況并進行管理。

結(jié)語

由于高速鐵路運行速度快，可能遇到的危險因素也將增多，采用防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效的防范風險、規(guī)避災(zāi)害，通過將各類災(zāi)害基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的實時傳送匯集，調(diào)度中心按照災(zāi)害處理規(guī)程給出預警處理建議和方案，將建議和方案傳送至各相關(guān)業(yè)務(wù)調(diào)度臺，并在相關(guān)區(qū)域運行的列車上顯示，保證列車的正常運行。

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