专利名称：铁路沿线区域降雨与灾害预警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气象预警系统，特别是一种采用翻斗雨量计作为雨量采集器，应用无线与有线方式传送信息，并将获得雨量信息进行分析、处理、记录的适用于铁路沿线区域雨情与灾害预警的系统。
暴雨，连续性大量降雨是危害铁路安全最大的灾害之一，由于它会诱发泥石流，滑块等自然灾害，因此即时准确掌握铁路沿线的雨情是防洪抢险必不可少的技术环节。中国专利公开了一种“无线遥测泥石流及预警系统”(CN1034427A)，该系统由雨量遥测发射站，流通区提前报警发射站，中心控制室，雨量报警器，桥下检知报警装置和列车防护信号机及控制盘组成，采用了拾震传感器和龙头检知线，适用于大小规模的泥石流预测与报警，该专利传递信息数据速度慢，信息通道干扰大，通道狭窄，布点小，难于控制。
本发明的目的是提供一种以设置在铁路沿线各个养路工区及各个工点的翻斗雨量计为雨量采集器作为信息源，采用无线与程控电话网络有线方式传送信息，并通过工区信息机接收，记录，分析，主动向设置在工务段的计算机传送警报信息的降雨预警装置及控制系统，这种装置及控制系统操作简便，维护简单，信息通道干扰小，适用性强。
本发明的目的是这样实现的本发明的设计指导思想是在铁路沿线的各工点设置有翻斗雨量计，采集存储和传送雨量数据，其信息由工区信息接收机接收，设置在工区的工区信息机还要采集工区雨量计的数据，并记录，按规定的降雨量及降雨强度主动通过电话交换机网络向设置在工务段的计算机传送警报信息，设置在工务段的计算机通过电话交换机，调集各个工区信息机的数据，并用图表方式显示出各地的降雨情况。
本发明包括无线雨量计，工区信息机，调制调解器，程控电话线，中心计算机，无线雨量计设置在各个养路工区及各个工点，工区信息机设置在各个工区，中心计算机设置在各个工务段或控制室，无线雨量计通过无线雨量计的无线收发机和工区信息机的无线收发机，用无线方法将所处地点的降水量实时传送到工区信息机，工区信息机通过调制调解器，用程控电话线或其它有线网络与中心计算机连接，调集各个工区信息机的数据，并用图表方式显示出各地的降雨情况。
无线雨量计包括翻斗雨量计，无线收发机，单稳触发器，电台控制器，雨量计数器，微处理器，音频调制器，分钟计数器，电源。其功能控制流程是翻斗雨量计的干簧管继电器按设定降雨量闭合一次，其触点闭合及释放信号触发单稳触发器，产生的电脉冲信号送到雨量计数器记数，无线雨量计中的时钟电路产生的设定的时间间隔周期信号启动微处理器，同时也送分钟计数器计数，微处理器读入雨量计数器的记数值，将它与上一次开机所保存的计数值相减，其差值则为设定时间周期的前一次的降雨量，若降雨量不为0，微处理器通过电台控制器打开无线收发机电源，利用时钟电路内的音频信号调制微处理器的串行输出，雨量数据及雨量计编号等信息经由无线收发机送出去，若分钟计数器的数值记到预定值，无论降雨量是0与否，均在发送信息中加入特殊的码元，将打头码，特殊的码元和雨量信息发送出去，并延时后，立即将无线收发机切换到接受状态，在设定时间周期内若收到了特定频率的对时信号，用硬件方法置位时钟电路，与工区信息机对时，微处理器完成上述操作后，关闭所有外部控制信号，进入掉电状态，微处理器的时钟路处于停振状态。
无线雨量计的静态动耗电小于200MA，单拔机动作电流40MA，无线雨量计使用1号碱性干电池为电源，多台无线雨量计的同频运行。
工区信息机包括翻斗雨量计，单稳触发器，雨量计数器，电台控制器，无线收发机，微处理器，音频调解器，分钟计数器，数据存储器，程序存储器，调制调解器，电话线路，打印机，工区信息机在不传送数据时，具有无线雨量计功能，采用了三个微处理器，微处理器之间用并行方式传递数据，其中微处理器CPU-A负责无线/有线中继及车站雨量计的测量，记录接收到的无线雨量计的雨量计数据及车站雨量计的数据，微处器CPU-B的任务是用中断方式接受微处理器CPU-A使来的并行数据，按雨量计编号及时刻记录各台按设定时间周期的雨量数据的日统计表，根据指定数据门限，向中心计算机及微处理器CPU-C传送当前预警雨量，根据中心计算机指令向中心计算机传送前日及当日设定时间周期的雨量统计，将前日及当日雨量统计送微处理器CPU-C打印，根据中心计算机指令，更改预警数据门限，接受中心计算机时刻数据，并回送，记录计算机电话号码，微处理器CPU-C的功能控制是并行接收CPU-B的指令及数据，驱动打印机和显示屏(预留)。
中心计算机通过调制调解器与工区信息机进行数据通讯，设置车站机编号，电话号码信息，提取工区信息机采集的降雨数值，接收工区信息机上报的警报以及各种工况，采用未压缩的二进制编码存储，原始设定时间周期内的雨强数据，其功能控制流程是首先通过中心计算机对工区信息机进行配置，在中心计算机监测网络图示中选中对应的工区信息机名称，进入设置界面，车站机设置项目填完后，单击发送，中心计算机将拔号连接车站机，发送设置信息，完毕后，信息窗显示设置状态，调入降雨数据时，将鼠标移到要连接的站点上单击右键，选定要查看雨情的日期，进入电话拔号连接，单击拔号接钮，中心计算机将自动拔键号连接车站机，提取降雨信息。
中心计算机的最低配置中心处理器为Penlium(R)75或更高内存在16MB以上，硬盘在200MB以上，显示系统为256色以上，支持800×600分辨率，操作系统为Miclosoft mindows(R)95，调制解调器为HayesA144或兼容产品。
本发明的无线雨量计具有自动复位功能，能在强干扰后失控状态下重新恢复正常运转，且静态功耗低，可用干电池长期供电，便于野外作业与维修，多台无线雨量计同频运行，信息采集面广，工区信息机不仅完成工区地点的雨量测量，而且能同时接收多台无线雨量计数据，信息量大，中心计算机详细记录雨量网络各点的降水过程，并根据各处的地形地质条件，分别设置工区信息机报警雨强雨量参数，还可在降雨过程中不断调整报警参数，满足泥石流，滑坡灾害报警模式的要求，图案方式直观，动态显示系统过程，操作简单，便于使用，管理、维修。
下面给出本发明的附图
图1本发明的结构框图。
图2本发明无线雨量计框图。
图3本发明无线雨量计程序流程图。
图4本发明工区信息机框图。
图5本发明工区信息机微处理器CPU-A程序流程图。
图6本发明工区信息机微处理器CPU-B程序流程图。
图7本发明工区信息机微处理器CPU-C程序流程图。
图8本发明中心计算机软件框图。
图9本发明中心计算机界面图。
图10本发明中心计算机运行设置安装信息界面图。
图11本发明中心计算机运行调入降雨数据界面图。
图12本发明中心计算机运行数据列表界面图。
图13本发明无线雨量计结构示意图。
图14本发明工区信息机结构示意图。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明本发明的设计指导思想是在铁路沿线的各工点设置有翻斗雨量计，采集和传送雨量数据，其信息由工区信息按收机接收，设置在工区的工区信息机还要采集工区雨量计的数据，并记录，按规定的降雨量及降雨强度主动通过电话交换机网络向设置在工务段的计算机传送警报信息，设置在工务段的计算机通过电话交换机，调集各个工区信息机的数据，并用图表方式显示出各地的降雨情况。
如图1，本发明包括无线雨量计，工区信息机，调制调解器，程控电话线，中心计算机，无线雨量计设置在各个养路工区及各个工点，工区信息机设置在各个工区，中心计算机设置在各个工务段或控制室，无线雨量计，通过无线雨量计的无线收发机和工区信息机的无线收发机，用无线方法将所处地点的降水量实时传送到工区信息机，工区信息机通过调制调解器，用程控电话线与中心计算机连接。
如图2，无线雨量计包括翻斗雨量计，无线收发机，单稳触发器，电台控制器，雨量计数器，微处理器，音频调制器，分钟计数器，电源，微处理器(CPU)选用80C31，其功能控制流程如图3是翻斗雨量计的干簧管继电器每0.1mm降雨闭合一次，其触点闭合及释放信号触发单稳触发器，产生的电脉冲信号送到雨量计数器记数，无线雨量计中的时钟电路产生的2分钟周期信号启动微处理器CPU(80C31)，同时也送分钟计数器计数，CPU读入雨量计数器的记数值，将它与上一次开机所保存的计数值相减，其差值则为前2分钟的降雨量，若降雨量不为0，微处理器CPU通过电台控制器打开无线收发机电源，利用时钟电路内的音频信号调制微处理器CPU的串行输出，雨量数据及雨量计编号等信息经由无线收发机送出去，若分钟计数器的数值记到256(相当于512分钟)，无论降雨量是0与否，均在发送信息中加入特殊的码元，将打头码，特殊的码元，雨量发送出去并延时0.4秒后，立即将无线收发机切换到接受状态，在这2分钟内若收到了特定频率的对时信号，用硬件方法置位时钟电路，与工区信息机对时，微处理器CPU完成上述操作后，关闭所有外部控制信号，进入掉电状态，微处理器CPU的时钟电路处于停振状态。无线雨量计的静态耗电小于200MA，单拔机动作电流40MA，无线雨量计使用1号碱性干电池为电源，无线雨量计的对时信号为1秒宽的512HL音频信号，不同编号的无线雨量计的启动时钟至少相差4秒钟，实现最多29台无线雨量计的同频运行。
如图4，工区信息机包括翻斗雨量计，单稳触发器，雨量计数器，电台控制器，无线收发机，微处理器，音频调解器，分钟计数器，数据存储器，程序存储器，调制调解器，电话线路，打印机，工区信息机在不传送数据时，具有无线雨量计功能，采用了三个微处理器CPU80C31，微处理器CPU之间用并行方式传递数据，其中如图5，微处理器CPU-A负责无线/有线中继及车站雨量计的测量，记录接收到的无线雨量机的雨量计数据及车站雨量计的数据，若其中有雨量数据或对时信息时每2分钟用中断方式，并行传送给CPU-B，且一直处于串行口巡检状态，2分钟脉冲负沿触发I NTO中断，作为无线雨量计的对时标准起点，如图6，微处器CPU-B的任务是用中断方式接受微处理器CPU-A使来的并行数据，按雨量计编号及时刻记录各台2分钟雨量数据的日统计表，根据指定数据门限，向中心计算机及微处理器CPU-C传送当前预警雨量，根据中心计算机指令向中心计算机传送前日及当日2分钟雨量统计，将前日及当日雨量统计送微处理器CPU-C打印，根据中心计算机指令，更改预警数据门限，接受中心计算机时刻数据，并回送，记录计算机电话号码，如图7，微处理器CPU-C的功能控制是并行接收CPU-B的指令及数据，驱动打印机和显示屏(预留)，微处理器CPU-B向微处理器CPU-C发送数据格式MDL03，雨量数据按雨量计编号由小到大的顺序，工区信息机与中心计算机通讯数码格式为1200Baud，8bit数据，无奇偶核，停止位ibit，Molcn设置为1200bps，Bell212A方式，工区信息机设置有两个报警门限，第一报警门限以暴雨为目标，取样时间2-510分钟，设置报警雨量范围0.1-25.5mm，第二报警门限采用累计雨量方式，雨量数据为0.1-600mm。
如图8，中心计算机通过调制调解器与工区信息机进行数据通讯，设置车站机编号，电话号码信息，提取工区信息机采集的降雨数值，接收工区信息机上报的警报以及各种工况，采用未压缩的二进制编码存储，原始2分钟雨强数据，其功能控制流程是首先通过中心计算机对工区信息机进行配置，在中心计算机监测网络图示中对应的工区信息机名称上单击鼠标右键，选中弹出菜单选项“设置安装信息”，进入设置界面，如图10，车站机设置项目填完后，单击发送，中心计算机将拔号连接车站机，发送设置信息，完毕后，信息窗显示设置状态，调入降雨数据时，将鼠标移到要连接的站点上单击右键，选定要查看雨情的日期，进入电话拔号连接，单击拔号接钮，中心计算机将自动拔键号连接车站机，提取降雨信息。如图11中心计算机的配置为中心处理器选用Pentium(R)75，内存为32MB，硬盘为IGB以上，显示系统在256色以上，支持800×600分辨率，操作系统Microsoft mindows(R)95，调制解调器为HayesA144。
如图9，10分钟雨强图为选择站点的24小时内步长2分钟的10分钟雨强，预警线标准相应的预警雨量值，图中为3、7、10mm，警报灯显示状态对应于雨强级别，信息显示窗记录程序通讯状况以及警报信息，监测网络图示直观显示整个网络的拓扑图，图12是图9数据转结果。
本发明的无线雨量计具有自动复位功能，能在强干扰后失控状态下重新恢复正常运转，且静态电极低，可用干电池长期供电，便于野外作业与维修，多台无线雨量计同频运行，信息采集面广，工区信息机不仅完成工区地点的雨量测量，而且能同时接收多台无线雨量计数据，信息量大，中心计算机详细记录雨量网络各点的降水过程，并根据各处的地形地质条件，分别设置工区信息机报警雨强雨量参数，还可在降雨过程中不断调整报警参数，满足泥石流，滑坡灾害报警模式的要求，图案方式直观，动态显示系统过程，操作简单，便于使用，管理、维修。
权利要求
1.铁路沿线区域降雨与灾害预警系统，其特征在于包括无线雨量计，工区信息机，调制调解器，程控电话线，中心计算机，无线雨量计设置在各个养路工区及各个工点，工区信息机设置在各个工区，中心计算机设置在各个工务段或控制室，无线雨量计通过无线雨量计的无线收发机和工区信息机的无线收发机，用无线方法将所处地点的降水量实时传送到工区信息机，工区信息机通过调制调解器，用程控电话线或其他有线网络与中心计算机连接，调集各个工区信息机的数据，并用图表方式显示出各地的降雨情况。
2根据权利要求1所述铁路沿线区域降雨与灾害预警系统，其特征在于无线雨量计包括翻斗雨量计，无线收发机，单稳触发器，电台控制器，雨量计数器，微处理器，音频调制器，分钟计数器，电源，其功能控制流程是翻斗雨量计的干簧管继电器每降雨闭合一次，其触点闭合及释放信号触发单稳触发器，产生的电脉冲信号送到雨量计数器记数，无线雨量计中的时钟电路产生的特定的时间间隔周期信号启动微处理器，同时也送分钟计数器计数值，微处理器读入雨量计数器的记数值，将它与上一次开机所保存的计数值相减，其差值则为设定时间周期的前一次的降雨量，若降雨量不为0，微处理器通过电台控制器打开无线收发机电源，利用时钟电路内的音频信号调制微处理器CPU的串行输出，雨量数据及雨量计编号等信息经由无线收发机送出去，若分钟计数器的数值记到预定值，无论降雨量是0与否，均在发送信息中加入特殊的码元，将打头码，特殊的码元和雨量信息发送出去，并延时后，立即将无线收发机切换到接受状态，在这设定的时间内若收到了特定频率的对时信号，用硬件方法置位时钟电路，与工区信息机对时，微处理器完成上述操作后，关闭所有外部控制信号，进入掉电状态，微处理器的时钟路处于停振状态。
3.根据权利要求1所述的铁路沿线区域降雨与灾害预警系统，其特征在于工区信息机包括翻斗雨量计，单稳触发器，雨量计数器，电台控制器，无线收发机，微处理器，音频调解器，分钟计数器，数据存储器，程序存储器，调制调解器，电话线路，打印机，工区信息机在不传送数据时，具有无线雨量计功能，采用了三个微处理器CPU，微处理器CPU之间用并行方式传递数据，其中微处理器CPU-A负责无线/有线中继及车站雨量计的测量，记录接收到的无线雨量计的雨量计数据及车站雨量计的数据，微处器CPU-B的任务是用中断方式接受微处理器CPU-A使来的并行数据，按雨量计编号及时刻记录各台设定时间周期的雨量数据的日统计表，根据指定数据门限，向中心计算机及微处理器CPU-C传送当前预警雨量，根据中心计算机指令向中心计算机传送前日及当日设定时间周期的雨量统计，将前日及当日雨量统计送微处理器CPU-C打印，根据中心计算机指令，更改预警数据门限，接受中心计算机时刻数据，并回送，记录计算机电话号码，微处理器CPU-C的功能控制是并行接收CPU-B的指令及数据，驱动打印机和显示屏(预留)。
4.根据权利要求1所述的铁路沿线区域降雨与灾害预警系统，其特征在于中心计算机通过调制调解器与工区信息机进行数据通讯，设置车站机编号，电话号码信息，提取工区信息机采集的降雨数值，接收工区信息机上报的警报以及各种工况，采用未压缩的二进制编码存储，原始设定时间周期的雨强数据，其功能控制流程是首先通过中心计算机对工区信息机进行配置，在中心计算机监测网络图示中选中对应的工区信息机名称，进入设置界面，车站机设置项目填完后，单击发送，中心计算机将拔号连接车站机，发送设置信息，完毕后，信息窗显示设置状态，调入降雨数据时，将鼠标移到要连接的站点上单击右键，选定要查看雨情的日期，进入电话拔号连接，单击拔号接钮，中心计算机将自动拔键号连接车站机，提取降雨信息。
5.根据权利要求1或2所述的铁路沿线区域降雨与灾害预警系统，其特征在于多台无线雨量计同频运行。
6.根据权利要求1或2所述的铁路沿线区域降雨与灾害预警系统，其特征在于无线雨量计的静态耗电小于200MA，单拔机动作电流40MA，无线雨量计使用1号碱性干电池为电源。
7.根据权利要求1或4所述的铁路沿线区域降雨与灾害预警系统，其特征在于中心计算机的最低配置中心处理器为Pentium(R)75或更高，内存为16MB以上，硬盘在200MB以上，显示系统为256色以上，支持800×600分辨率，操作系统Microsoft mindows(R)95，调制解调器为HayesA144或兼容产品。
全文摘要
本发明公开了一种铁路沿线区域降雨与灾害预警系统,采用翻斗雨量计作为雨量采集器,应用无线与有线方式传送信息,并将获得雨量信息进行分析、处理、记录,在铁路沿线的各工点设置有翻斗雨量计,采集存储和传送雨量数据,其信息由工区信息接收机接收,设置在工区的工区信息机还要采集工区雨量计的数据,按规定的降雨量及降雨强度主动通过电话交换机网络向设置在工务段的计算机传送警报信息,操作简单,便于使用、管理、维修。
文档编号G08B21/00GK1265504SQ99114689
公开日2000年9月6日 申请日期1999年3月1日 优先权日1999年3月1日
发明者王良玮 申请人:铁道部科学研究院西南分院