无线智能停车器监控系统设计与实现

夏利涛，赵金栋，闫 宇，孟 塬

(1.郑州东泰工业设备有限公司，河南 郑州 450001;2.大秦铁路股份有限公司榆次站，山西 晋中 030600)

目前，铁路驼峰编组站场停车器防溜装置，按动力来源可分为液压式、电动式、弹簧式三种。其均采用內撑式结构、点式布置的安装方式。依靠制动轨摩擦车辆轮对内侧面产生摩擦阻力集中消耗走形车辆动能，以实现对溜放车辆减速制动的目的。

停车器作为一个独立的车辆防溜设备，其工作的稳定性和可靠性直接影响驼峰溜放作业的安全和效率。近年来，随着科学技术的发展进步。停车器的控制方式已由非可控转向可控，控制系统的复杂度逐渐增加。整个系统维护的专业技术要求越来越高，而现有停车器的维修维护还都采用日常巡检、定检(春检和秋检)应急处理的方式，人员不仅需要经常进入股道，而且大多都是简单盲目的轮替更换配件，安全隐患大、维护成本高、效率低。所以一套针对停车器运行状态和维护的检测系统已十分必要。

1 系统硬件结构设计

1.1 系统组成

系统有停车器液压制动部件、停车器控制柜、转发基站、中心基站、监控主机组成。

1.2 系统实现原理

现场安装信息采集设备(传感器)，实时采集、检测、记录停车器制动力、液压系统压力、电机启停频度、弹簧最大弹力、电机驱动机械传递受力等参数，并将设备状态信息参数通过无线模块传输到值班室监控主机，监控主机解码数据后，通过图形界面、语音提示、数据曲线等方式直观显示停车器工作状态。保存关键数据，形成记录。设备管理维修人员通过室内监控主机即可了解掌控设备运行状态和关键数据，对设备状况进行分析、预判和诊断。提前预知故障因素，做到精准维修，及时排除设备故障隐患。

2 系统研究难点和技术指标

2.1 系统技术难点

(1)数据传输方式的选择

数据的传输方式分为有线和无线两种方式，但有线通信现场布设成本高、难度大、周期长，不适合项目现场实施。现行的无线通信技术有WIFI、Zig-Bee、LORA等，WIFI、Zig-Bee通信距离近、组网难度大，实时性差。

LORA的理论通信距离最远可以达到10 km，通过中继基站会达到更远的距离。但组网方式复杂，项目自身特点是节点数量多，分散面积大，所以能否实现自组网是项目成功实施的关键，为此我们设计了专用的自组网LORA模块，模块与模块之间实现自组网、不仅可以收发数据，还可以实现中继，使通信距离增加、数据传输可靠，同时传输数据DES加密，保证数据传输安全。

(2)传感器的布设与数据采集

系统运用的传感器涉及压力、温度、重力，工作环境等数据，数据采集实时要求高，为了能够兼容现有的停车器且可靠方便的安装。

为此选用具有16位AD的32位CPU。通过软件算法提高系统反应时间和数据精度。减小传感器的体积和安装结构使其能够兼容停车器的安装。

(3)数据分析与结果判定

数据的采集是项目实施的方法，通过采集后的数据分析得出可靠的设备状态判定结果才是项目实施的目的。

为此我们通过收集大量实验室数据、现场运行数据、各站场各类设备的运行状况，通过科学分析验证使系统判定结果更可靠。

(4)系统的兼容性和可扩展性

现在线运行的停车器主要可分为液压式、弹簧式、电动式三种，生产厂家众多，安装形式不及相同，为了使该系统适用于所有停车器，我们走访调查多个站段，通过测量、比对、试验，确定每一种停车器的运行特点。通过模块化的设计，是系统90%以上模块通用，针对不同停车器类型，选用对应传感器模块就可适用。同时模块化设计还是系统有很高的扩展性，增加设备数量只需增设相应传单单元模块。

2.2 项目主要技术指标

(1)微机控制技术，实时自动记录试验数据和压力曲线，可查询、打印、统计历史试验记录。

(2)信息传输采用无线网络通信，并采用冗余和多径传播设计，有利系统扩容和可靠运行。

(3)模块化设计，维护和标定仅需更换模块，可降低维护技术等级。各模块相互独立，可在不改动原系统的基础上增减任意模块。

(4)停车器控制器可独立工作，系统故障记录信息可存储在本地，待系统恢复正常时记录信息即自动向后台计算机上传。

(5)故障自诊断功能，对停车器关键部件能智能判断故障情况。

(6)智能温控系统，根据环境温度，控制风机对停车器控制柜实现降温。

(7)后台计算机可以查询、统计和打印停车器的运行记录。

(8)停车器制动压力曲线监控显示，清晰显示停车器的制动实时状态。

3 项目研究方法

3.1 现场勘察

根据既有设备类型确定检测点位置、数量、传感器类型、控制点数量。

3.2 确定天线安装位置

根据现场环境和位置，确定中心(转发)基站及天线安装位置。

3.3 设计安装控制柜

与现场既有控制箱电气线路连接，设计安装控制柜。

3.4 基站安装

安装中心基站和转发基站，安装好计算机并现场测试无线通信情况。

3.5 调试试验

调试现场控制柜无线发射信号与中心计算机通讯发射、接收情况。

3.6 数据分析

根据现场采集传输的信息，读取数据、记录分析和故障判断分析情况，与现场设备状态进行比对分析，确认核定信息、数据的准确性和完整性。

3.7 假设故障试验

人为假设设备部件故障情况，测试系统对故障情况预判和诊断的准确性和及时性。

3.8 现场比对

通过上述数据分析及现场比对和假设故障试验，对系统性能、稳定性进行统计分析，经过多次的循环反复，不断校正系统信息采集、传输、接收效果，完善设备监控功能，最终达到预期效果。

4 总 结

该系统2017年10月17在太原铁路局榆次站安装至今整体。安全运行400 d，其中不间断运行200 d。产生有效记录数据327 d，压力曲线43条，故障记录29条，实现无人进入股道解决问题5次。

系统经过6次人为现场比对测试，先后调整软件功能8处，更换运行模块2次。现运行稳定。达到了设计目的和设计要求。