具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及铁路防灾自动监测【技术领域】，是一种具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，包括用于实现设备工况侦测恢复功能的主控制器、信号控制器、基准时钟电路、组合复位电路、电源管理电路和双向应答电路，用于实现数据采集的多要素传感器接口电路和译码电路以及用于数据传输的通信接口电路和供电电源；本实用新型结构紧凑，功能完善，通过其具有的设备工况侦测恢复技术，可使具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置自身、配属的数字化传感器、通信模块出现可恢复性软故障时能够自行恢复，从而使该具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置在无人值守的恶劣环境中仍具备高度可靠性。
【专利说明】具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及铁路防灾自动监测【技术领域】，是一种具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置。
【背景技术】
[0002]在铁路防灾监控领域中，监测要素具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置多设置于区域微地形对行车安全能够构成最大危险的无人值守甚至戈壁砾漠环境，通过实时监测数据保障行车安全。由于设备运行环境恶劣，现有的监测要素具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置在运行过程中会由于各种原因出现采集器死机、配属的数字化传感器、通信模块死机等可恢复性软故障，而目前针对这种故障，业界仍主要依靠人工现场断电复位来恢复系统。根据铁路故障导向安全原则，在故障解除前，须提级引用特定观测区域内临近观测点数据或该区域内的峰值数据，从而导致更多限制级别的货物列车不能参与编组，或客货运列车限制运行速度甚至终止运行，给铁路运输组织能力的有效释放造成重大影响。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供了一种控制器工况侦测恢复模块和铁路防灾多要素采集装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有控制器无法进行实时监控，在出现可恢复性软故障时无法自行恢复的问题。
[0004]本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的:一种具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，包括用于实现设备工况侦测恢复功能的主控制器、信号控制器、基准时钟电路、组合复位电路、电源管理电路和双向应答电路，用于实现数据采集的多要素传感器接口电路和译码电路以及用于数据传输的通信接口电路和供电电源；其中:基准时钟电路的串行时钟端和串行数据端分别与主控制器的两个IO端口通过导线电连接在一起，主控制器和信号控制器的外部中断端共同与基准时钟电路的时钟中断端通过导线电连接在一起；组合复位电路包括主看门狗电路、信号看门狗电路、主可重触发脉冲电路、信号可重触发脉冲电路、主或门和信号或门:主看门狗电路的计数器清除端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起，主看门狗电路的复位输出端和主可重触发脉冲电路的信号输出端分别与主或门的两个输入端通过导线电连接在一起，主或门的输出端与主控制器的复位端通过导线电连接在一起；信号看门狗电路的计数器清除端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起，信号看门狗电路的复位输出端和信号可重触发脉冲电路的信号输出端分别与信号或门的两个输入端通过导线电连接在一起，信号或门的输出端与信号控制器的复位端通过导线电连接在一起；主可重触发脉冲电路的触发端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起，信号可重触发脉冲电路的触发端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起；电源管理电路包括一个8位串入并出移位寄存器和10组由P沟道场效应管、N沟道场效应管和电阻组成的电源管理单元，8位串入并出移位寄存器的串行数据端、时钟端、锁存端分别与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起，8位串入并出移位寄存器的并行数据输出端作为电源管理电路中第一电源管理单元至第八电源管理单元的控制端，电源管理电路中第九和第十单元的控制端与信号控制器的两个IO端口通过导线电连接在一起；每个电源管理单元中N沟道场效应管的源极与供电电源负极通过导线电连接在一起，栅极与8位串入并出移位寄存器的并行数据输出端和信号控制器的两个IO端口分别通过导线电连接在一起，漏极与P沟道场效应管的栅极和该单元输出端的负极通过导线电连接在一起；P沟道场效应管的栅极通过一个IOK欧姆电阻与P沟道场效应管的源极通过导线电连接在一起，P沟道场效应管的源极与供电电源的正极通过导线电连接在一起，P沟道场效应管的漏极和该单元输出端的正极通过导线电连接在一起；双向应答电路包括主应答电路和信号应答电路:主应答电路的触发端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起，主应答电路的输出端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起，主应答电路的清除端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起；信号应答电路的触发端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起，信号应答电路的输出端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起，信号应答电路的清除端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起。
[0005]下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进:
[0006]上述译码电路由4个3-8译码器组合成5-32译码器，5-32译码器的输入端与主控制器的5个IO端口通过导线电连接在一起。
[0007]上述多要素传感器接口电路包括风向传感器接口电路、风速传感器接口电路、雨量传感器接口电路、开关量接口电路、数字化传感器接口电路；其中:风向传感器接口电路的输出端与主控制器的数据总线通过导线电连接在一起，风向传感器接口电路的通道选择端与译码电路的输出端通过导线电连接在一起；风速传感器接口电路的输出端与主控制器的数据总线通过导线电连接在一起，风速传感器接口电路的通道选择端、数据锁存端、计数器清除端分别与译码电路的输出端通过导线电连接在一起；雨量传感器接口电路的输出端与主控制器的数据总线通过导线电连接在一起，雨量传感器接口电路的通道选择端、数据锁存端、计数器清除端分别与译码电路的输出端通过导线电连接在一起；开关量接口电路的输出端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起；数字化传感器接口电路的异步串行数据输出端与主控制器的第一异步串行数据接收端通过导线电连接在一起，数字化传感器接口电路的异步串行数据输入端与主控制器的第一异步串行数据发送端通过导线电连接在一起，数字化传感器接口电路的通道选择端与与主控制器的三个IO端口通过导线电连接在一起；数字化传感器接口电路的供电端与电源管理电路输出端通过导线电连接在一起，用于控制数字化传感器电源的电源管理单元控制端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起。
[0008]上述通信接口电路同时设有RS-232C和以太网两种通信接口 ；通信接口电路的设备接口端分别与RS-232C通信模块和以太网通信模块的RS-232C接口端通过导线电连接在一起，通信接口电路的两个异步串行数据输出端分别与信号控制器的第一和第二异步串行数据接收端通过导线电连接在一起，通信接口电路的公共异步串行数据接收端与主控制器的第二异步串行数据发送端通过导线电连接在一起，通信接口电路的通道选择端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起；信号控制器的第二异步串行数据发送端与主控制器的第二异步串行数据接收端通过导线电连接在一起；通信接口电路供电端与电源管理电路输出端通过导线电连接在一起，用于控制传输设备电源的电源管理单元控制端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起。
[0009]上述还包括摄像机，该摄像机包括报警摄像开关和摄像机辅助光源开关，报警摄像开关的接口和摄像机辅助光源开关的接口分别与电源管理电路输出端通过导线电连接在一起，报警摄像开关的接口控制端和摄像机辅助光源开关的接口控制端分别与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起。
[0010]上述主控制器I和信号控制器2均采用W79E227A型单片机，基准时钟电路采用SD2404FLPI，主看门狗电路4和信号看门狗电路7均采用CAT1161，主可重触发脉冲电路5和信号可重触发脉冲电路8均采用可重触发单稳态触发器，N沟道场效应管采用IPB06N03LB, P沟道场效应管采用NTD20P06L，8位串入并出移位寄存器采用SN74HC595。
[0011]本实用新型结构紧凑，功能完善，通过其具有的设备工况侦测恢复技术，可使具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置自身、配属的数字化传感器、通信模块出现可恢复性软故障时能够自行恢复，从而使该具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置在无人值守的恶劣环境中仍具备高度可靠性；该具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置具备气压、温湿度、雪深、能见度等要素的测量功能，支持GPS本地授时,支持液位开关与摄像机的联动控制；其具备的6路风向、风速测量能力，可满足铁路行车调度对风要素冗余保障以及试验观测对风要素梯度测量的需要；其具备的RS-232C和以太网两种通信模式，可满足通信冗余保障的需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]附图1为本实用新型的电路框图。
[0013]附图中的编码分别为:1为主控制器，2为信号控制器，3为基准时钟电路，4为主看门狗电路，5为主可重触发脉冲电路，6为主或门，7为信号看门狗电路，8为信号可重触发脉冲电路，9为信号或门，10为主应答电路,11为信号应答电路，12为译码电路,13为电源管理电路，14为数字化传感器接口电路，15为通信接口电路，16为数字化传感器，17为风向传感器接口电路，18为风速传感器接口电路，19为雨量传感器电路，20为开关量接口电路，21为风向传感器，22为风速传感器，23为雨量传感器，24为液位开关，25为RS-232C接口通信模块，26为以太网通信模块，27为摄像机报警摄像开关，28为和摄像机辅助光源开关，29为远端服务器。
【具体实施方式】
[0014]本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0015]下面结合实施例及附图对本实用新型技术方案作进一步描述:
[0016]如附图1所示，本实用新型技术方案包括用于实现设备工况侦测恢复功能的主控制器1、信号控制器2、基准时钟电路3、组合复位电路、电源管理电路13和双向应答电路，用于实现数据采集的多要素传感器接口电路和译码电路12以及用于数据传输的通信接口电路15和供电电源；其中:基准时钟电路3的串行时钟端和串行数据端分别与主控制器I的两个IO端口通过导线电连接在一起，主控制器I和信号控制器2的外部中断端共同与基准时钟电路3的时钟中断端通过导线电连接在一起；组合复位电路包括主看门狗电路4、信号看门狗电路7、主可重触发脉冲电路5、信号可重触发脉冲电路8、主或门6和信号或门9:主看门狗电路4的计数器清除端与主控制器I的IO端口通过导线电连接在一起，主看门狗电路4的复位输出端和主可重触发脉冲电路5的信号输出端分别与主或门6的两个输入端通过导线电连接在一起，主或门6的输出端与主控制器I的复位端通过导线电连接在一起；信号看门狗电路7的计数器清除端与信号控制器2的IO端口通过导线电连接在一起，信号看门狗电路7的复位输出端和信号可重触发脉冲电路8的信号输出端分别与信号或门9的两个输入端通过导线电连接在一起，信号或门9的输出端与信号控制器2的复位端通过导线电连接在一起；主可重触发脉冲电路5的触发端与信号控制器2的IO端口通过导线电连接在一起，信号可重触发脉冲电路8的触发端与主控制器I的IO端口通过导线电连接在一起；电源管理电路13包括一个8位串入并出移位寄存器和10组由P沟道场效应管、N沟道场效应管和电阻组成的电源管理单元，8位串入并出移位寄存器的串行数据端、时钟端、锁存端分别与主控制器I的IO端口通过导线电连接在一起，8位串入并出移位寄存器的并行数据输出端作为电源管理电路13中第一电源管理单元至第八电源管理单元的控制端，电源管理电路13中第九和第十单元的控制端与信号控制器2的两个IO端口通过导线电连接在一起；每个电源管理单元中N沟道场效应管的源极与供电电源负极通过导线电连接在一起，栅极与8位串入并出移位寄存器的并行数据输出端和信号控制器2的两个IO端口分别通过导线电连接在一起，漏极与P沟道场效应管的栅极和该单元输出端的负极通过导线电连接在一起；P沟道场效应管的栅极通过一个10K欧姆电阻与P沟道场效应管的源极通过导线电连接在一起，P沟道场效应管的源极与供电电源的正极通过导线电连接在一起，P沟道场效应管的漏极和该单元输出端的正极通过导线电连接在一起；双向应答电路包括主应答电路10和信号应答电路11:主应答电路10的触发端与信号控制器2的IO端口通过导线电连接在一起，主应答电路10的输出端与主控制器I的IO端口通过导线电连接在一起，主应答电路10的清 除端与主控制器I的IO端口通过导线电连接在一起；信号应答电路11的触发端与主控制器I的IO端口通过导线电连接在一起，信号应答电路11的输出端与信号控制器2的IO端口通过导线电连接在一起，信号应答电路11的清除端与信号控制器2的10端口通过导线电连接在一起。在使用过程中，主控制器I和信号控制器2均可采用台湾新唐科技股份有限公司(Nuvoton TechnoloGPSy Corp.)生产的W79E227A型单片机。基准时钟电路3采用深圳市兴威帆电子技术有限公司生产的SD2404FLPI，该器件内置高精度晶振，并通过内置2K串行E2PR0M，提供各温度点的时钟精度补偿数据，在-40°C至85°C下精度≤±10ppm，将该器件定时中断配置为250ms，将其作为系统时钟基准。在使用过程中，主看门狗电路4和信号看门狗电路7均可采用美国安森美半导体公司生产的CAT1161，该器件具有的电源监测和看门狗功能，是实现控制器工况侦测和恢复功能的要件之一；在供电电压低于3.0V或从+5V跌落至+3V以下超过200ms时，该器件的电源监测功能将产生复位信号；该器件通过独立晶振产生内部时钟计时，其内置计时器达1.6秒则产生复位信号。主控制器I和信号控制器2利用该功能，每秒清除相应看门狗的内部计数器；当时钟电路发生错误致控制器失去时间基准源、软件超时或控制器因干扰死机时，相应看门狗计时器则在1.6秒后溢出，其产生的复位信号将强制控制器复位并重新初始化系统各单元。主可重触发脉冲电路5和信号可重触发脉冲电路8均可采用公知的可重触发单稳态触发器构成，设计延迟时间为200ms。主可重触发脉冲电路5和信号可重触发脉冲电路8用于进一步增强控制器的可靠性:信号控制器2定时向主控制器I发送心跳侦测包，并通过双向应答电路判定主控制器是否应答，如应答失效则触发主可重触发脉冲电路5强制主控制器I复位；信号控制器2如接收到远端服务器发送的强制复位指令，亦通过触发主可重触发脉冲电路5强制主控制器I复位；主控制器I如在限定时间未接收有效心跳侦测包，则通过信号可重触发脉冲电路8产生复位信号，强制信号控制器2复位。本实用新型中电源管理电路13中的N沟道场效应管可为德国英飞凌科技公司(Infineon Technologies)生产的IPB06N03LB，P沟道场效应管可为美国安森美半导体公司(ON Semiconductor)生产的NTD20P06L，8位串入并出移位寄存器可为美国德州仪器公司生产的SN74HC595，上述器件亦可选择其他公知器件。在使用过程中，电源管理电路13的第一单元至第五单元输出端可分别与为数字化传感器16 (气压、温湿度、雪深、能见度、GPS)的供电端通过导线电连接在一起，电源管理电路13的第六和第七单元输出端可分别与摄像机报警摄像开关27和摄像机辅助光源开关28通过导线电连接在一起，主控制器I通过三个IO端口与电源管理电路13中8位串入并出移位寄存器的串行数据端、时钟端、锁存端通过导线电连接在一起，8位串入并出移位寄存器的的并行数据输出端则构成电源管理电路13第一至第八单元的控制端；电源管理电路13的第九和第十输出端可分别与RS-232C接口通信模块25和以太网接口通信模块26的供电端通过导线电连接在一起，控制端与信号控制器2的IO端口通过导线电连接在一起。电源管理电路的所有控制通路均可依据应用需要取舍。
[0017]根据实际需要，对本实用新型可作进一步优化或/和改进:
[0018]如附图1所示，译码电路12由4个3-8译码器组合成5_32译码器，5-32译码器的输入端与主控制器I的5个10端口通过导线电连接在一起。其中32个输出端与不同受控端通过导线电连接在一起。
[0019]如附图1所示，多要素传感器接口电路包括风向传感器接口电路17、风速传感器接口电路18、雨量传感器接口电路19、开关量接口电路20、数字化传感器接口电路14 ;其中:风向传感器接口电路17的输出端与主控制器I的数据总线通过导线电连接在一起，风向传感器接口电路17的通道选择端与译码电路12的输出端通过导线电连接在一起；风速传感器接口电路18的输出端与主控制器I的数据总线通过导线电连接在一起，风速传感器接口电路18的通道选择端、数据锁存端、计数器清除端分别与译码电路12的输出端通过导线电连接在一起；雨量传感器接口电路19的输出端与主控制器I的数据总线通过导线电连接在一起，雨量传感器接口电路19的通道选择端、数据锁存端、计数器清除端分别与译码电路12的输出端通过导线电连接在一起；开关量接口电路20的输出端与主控制器I的10端口通过导线电连接在一起；数字化传感器接口电路14的异步串行数据输出端与主控制器I的第一异步串行数据接收端通过导线电连接在一起，数字化传感器接口电路14的异步串行数据输入端与主控制器I的第一异步串行数据发送端通过导线电连接在一起，数字化传感器接口电路14的通道选择端与与主控制器I的三个10端口通过导线电连接在一起；数字化传感器接口电路14的供电端与电源管理电路13输出端通过导线电连接在一起，用于控制数字化传感器电源的电源管理单元控制端与主控制器I的10端口通过导线电连接在一起。
[0020]工作时，风向传感器接口电路17的输入端与六路风向传感器21通过导线电连接在一起，风向传感器接口电路17包括光电耦合器电路和三态八路总线收发器电路，光电耦合器电路的输入端与风向传感器21的接口端通过导线电连接在一起，光电耦合器电路的输出端与三态八路总线收发器电路的输入端通过导线电连接在一起，三态八路总线收发器电路的输出端与主控制器I的数据总线通过导线电连接在一起，三态八路总线收发器电路的使能端(通道选择端)与译码电路12的输出端通过导线电连接在一起；风速传感器接口电路18的输入端与六路风速传感器22通过导线电连接在一起，风速传感器接口电路18包括光电耦合器、十二位二进制串行计数器和三态八路D触发器，风速传感器22的脉冲信号经光电耦合器隔离后与十二位二进制串行计数器的串行数据输入端通过导线电连接在一起，十二位二进制串行计数器的并行数据输出端与三态八路D触发器的输入端通过导线电连接在一起，十二位二进制串行计数器的计数器清除端、三态八路D触发器的锁存端、使能端(通道选择端)分别与译码电路12的输出端通过导线电连接在一起。在使用过程中，可采用长春气象仪器研究所生产的EC9-1型、上海气象仪表厂生产的ZZ6-5C型等风向基于格雷码变送、风速基于脉冲变送的各种风向、风速传感器；光电耦合器、三态八路总线收发器、十二位二进制串行计数器和三态八路D触发器可选择公知的器件，连接的风向和风速传感器数量可根据需要增减甚至不连接。雨量传感器接口电路19的输入端与雨量传感器23通过导线电连接在一起，雨量传感器接口电路包括光电耦合器、可重触发单稳态触发器、十二位二进制串行计数器和三态八路D触发器，雨量传感器23的脉冲信号经光电耦合器隔离后接入可重触发单稳态触发器输入端，可重触发单稳态触发器的输出端与十二位二进制串行计数器的串行数据输入端通过导线电连接在一起，十二位二进制串行计数器的并行数据输出端与三态八路D触发器的输入端通过导线电连接在一起，十二位二进制串行计数器的计数器清除端、三态八路D触发器的锁存端、使能端(通道选择端)分别与译码电路12的输出端通过导线电连接在一起。在使用过程中，由于常用雨量传感器23采用继电器或干簧管作为信号变送接口，其继电器或干簧管的触点抖动对雨量测量的精度往往造成较大影响，本实用新型采用可重触发单稳态触发器对雨量传感器的输入信号进行200ms的延迟去抖动和整形，提高了测量精度。在使用过程中，可采用公知的各种翻斗式雨量传感器；光电耦合器、可重触发单稳态触发器、十二位二进制串行计数器和三态八路D触发器可选择公知的器件，雨量传感器可根据需要不连接。开关量接口电路20的输入端与液位开关24通过导线电连接在一起，开关量接口电路20仅包括一个光电耦合器。在使用过程中，光电耦合器可选择公知的器件。数字化传感器接口电路14的设备接口端与数字化传感器16 (数字化传感器16可包括气压传感器、温湿度传感器、雪深传感器、能见度传感器和GPS授时模块)的信号端通过导线电连接在一起，在使用过程中，气压传感器可采用芬兰维萨拉公司生产的PTB220型气压传感器或中国力龙威华公司生产的GQY-2D型气压传感器，温湿度传感器可采用芬兰维萨拉公司生产的HMP15?型温湿度传感器，能见度传感器可采用芬兰维萨拉公司生产的PWD12型能见度传感器，雪深传感器可采用北京华云公司生产的HSC-SR80A雪深传感器，GPS授时模块可采用上海丽浪电子有限公司生产的GPS-R35授时模块，在使用过程中，可任选连接某种数字化传感器或全部不连接。
[0021]如附图1所示，根据需要，通信接口电路15同时设有RS-232C和以太网两种通信接口 ；通信接口电路15的设备接口端分别与RS-232C通信模块25和以太网通信模块26的RS-232C接口端通过导线电连接在一起，通信接口电路15的两个异步串行数据输出端分别与信号控制器2的第一和第二异步串行数据接收端通过导线电连接在一起，通信接口电路15的公共异步串行数据接收端与主控制器I的第二异步串行数据发送端通过导线电连接在一起，通信接口电路15的通道选择端与主控制器I的IO端口通过导线电连接在一起；信号控制器2的第二异步串行数据发送端与主控制器I的第二异步串行数据接收端通过导线电连接在一起；通信接口电路15供电端与电源管理电路13输出端通过导线电连接在一起，用于控制传输设备电源的电源管理单元控制端与信号控制器2的IO端口通过导线电连接在一起。在使用过程中，RS-232C通信模块25可使用公知的各类专线Modem、RS-232C/RS485协议转换器、DTU等，以太网通信模块26的型号可使用公知的各种RS-232C/以太网协议转换器，根据需要，可仅选择其中一种通信方式。RS-232C通信模块25和/或以太网通信模块26与远端服务器29间可通过有线或无线方式连接。
[0022]如附图1所示，还包括摄像机，该摄像机包括报警摄像开关27和摄像机辅助光源开关28，报警摄像开关27的接口和摄像机辅助光源开关28的接口分别与电源管理电路13输出端通过导线电连接在一起，报警摄像开关27的接口控制端和摄像机辅助光源开关28的接口控制端分别与主控制器I的IO端口通过导线电连接在一起。
[0023]以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
[0024]本实用新型最佳实施例的使用过程:
[0025]将本实用新型根据需求放置在预设位置，主控制器I通过相应的转换电路获取传感器数据，再按预设时间间隔通过通信接口电路15和通信模块(RS-232C通信模块25和/或以太网通信模块26)向远端服务器发送报文；同时，远端服务器29按预设时间间隔通过通信模块和通信接口电路15向信号控制器2发出链路侦测心跳包；如信号控制器2在预设时间间隔内未接收到有效链路侦测心跳包，则认为通信模块异常，通过电源管理电路13将相应通信模块断电复位；如信号控制器2接收到远端服务器29发送的强制复位指令，则通过主可重触发脉冲电路5将主控制器I复位。与此同时,本实用新型通过主看门狗电路4、信号看门狗电路7实时侦测供电质量是否异常、主控制器I和信号控制器2是否运行超时，如异常则控制器被强制复位。为强化控制器的运行工况控制，本实用新型还通过信号控制器2定时向主控制器I发送心跳包(预先通过主应答电路10发出请求)，如信号控制器2未能通过信号应答电路11侦测到主控制器I的响应，则认为主控制器I异常，通过主可重触发脉冲电路5将主控制器I复位；同时，主控制器I如未在预设时间间隔内接收到信号控制器2发送的心跳包，则认为信号控制器2异常，通过信号可重触发脉冲电路8将信号控制器2复位。
[0026]为强化数字化传感器的运行工况控制，本实用新型在预设时间间隔内如未接收到数字化传感器的有效数据，则认为该传感器异常，主控制器I通过电源管理电路13将相应传感器断电复位。
[0027]本实用新型还可以根据需要对摄像机进行联动控制。当液位开关传感器24被触发时，本实用新型可根据预设要求通过电源管理电路13打开摄像机报警摄像开关27 ;如本实用新型判断当前时间为夜间时，则自动通过电源管理电路13打开摄像机辅助光源开关28。
[0028]本实用新型可根据需要连接最多6个风向、风速传感器，从而满足铁路防灾系统对风要素传感器实施冗余保障的需要以及铁路新线建设前期对勘测地点风要素梯度观测的需要。
[0029] 本实用新型可根据需要连接RS-232C接口和/或以太网接口通信模块，从而满足铁路防灾系统对多种通信模式的需要。
【权利要求】
1.一种具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，其特征在于包括用于实现设备工况侦测恢复功能的主控制器、信号控制器、基准时钟电路、组合复位电路、电源管理电路和双向应答电路，用于实现数据采集的多要素传感器接口电路和译码电路以及用于数据传输的通信接口电路和供电电源；其中:基准时钟电路的串行时钟端和串行数据端分别与主控制器的两个IO端口通过导线电连接在一起，主控制器和信号控制器的外部中断端共同与基准时钟电路的时钟中断端通过导线电连接在一起；组合复位电路包括主看门狗电路、信号看门狗电路、主可重触发脉冲电路、信号可重触发脉冲电路、主或门和信号或门:主看门狗电路的计数器清除端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起，主看门狗电路的复位输出端和主可重触发脉冲电路的信号输出端分别与主或门的两个输入端通过导线电连接在一起，主或门的输出端与主控制器的复位端通过导线电连接在一起；信号看门狗电路的计数器清除端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起，信号看门狗电路的复位输出端和信号可重触发脉冲电路的信号输出端分别与信号或门的两个输入端通过导线电连接在一起，信号或门的输出端与信号控制器的复位端通过导线电连接在一起；主可重触发脉冲电路的触发端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起，信号可重触发脉冲电路的触发端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起；电源管理电路包括一个8位串入并出移位寄存器和10组由P沟道场效应管、N沟道场效应管和电阻组成的电源管理单元，8位串入并出移位寄存器的串行数据端、时钟端、锁存端分别与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起，8位串入并出移位寄存器的并行数据输出端作为电源管理电路中第一电源管理单元至第八电源管理单元的控制端，电源管理电路中第九和第十单元的控制端与信号控制器的两个IO端口通过导线电连接在一起；每个电源管理单元中N沟道场效应管的源极与供电电源负极通过导线电连接在一起，栅极与8位串入并出移位寄存器的并行数据输出端和信号控制器的两个IO端口分别通过导线电连接在一起，漏极与P沟道场效应管的栅极和该单元输出端的负极通过导线电连接在一起；P沟道场效应管的栅极通过一个IOK欧姆电阻与P沟道场效应管的源极通过导线电连接在一起，P沟道场效应管的源极与供电电源的正极通过导线电连接在一起，P沟道场效应管的漏极和该单元输出端的正极通过导线电连接在一起；双向应答电路包括主应答电路和信号应答电路:主应答电路的触发端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起，主应答电路的输出端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起，主应答电路的清除端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起；信号应答电路的触发端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起，信号应答电路的输出端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起，信号应答电路的清除端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起。
2.根据权利要求1所述的具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，其特征在于译码电路由4个3-8译码器组合成5-32译码器，5-32译码器的输入端与主控制器的5个IO端口通过导线电连接在一起。
3.根据权利要求1或2所述的具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，其特征在于多要素传感器接口电路包括风向传感器接口电路、风速传感器接口电路、雨量传感器接口电路、开关量接口电路、数字化传感器接口电路；其中:风向传感器接口电路的输出端与主控制器的数据总线通过导线电连接在一起，风向传感器接口电路的通道选择端与译码电路的输出端通过导线电连接在一起；风速传感器接口电路的输出端与主控制器的数据总线通过导线电连接在一起，风速传感器接口电路的通道选择端、数据锁存端、计数器清除端分别与译码电路的输出端通过导线电连接在一起；雨量传感器接口电路的输出端与主控制器的数据总线通过导线电连接在一起，雨量传感器接口电路的通道选择端、数据锁存端、计数器清除端分别与译码电路的输出端通过导线电连接在一起；开关量接口电路的输出端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起；数字化传感器接口电路的异步串行数据输出端与主控制器的第一异步串行数据接收端通过导线电连接在一起，数字化传感器接口电路的异步串行数据输入端与主控制器的第一异步串行数据发送端通过导线电连接在一起，数字化传感器接口电路的通道选择端与与主控制器的三个IO端口通过导线电连接在一起；数字化传感器接口电路的供电端与电源管理电路输出端通过导线电连接在一起，用于控制数字化传感器电源的电源管理单元控制端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起。
4.根据权利要求3所述的具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，其特征在于通信接口电路同时设有RS-232C和以太网两种通信接口 ；通信接口电路的设备接口端分别与RS-232C通信模块和以太网通信模块的RS-232C接口端通过导线电连接在一起，通信接口电路的两个异步串行数据输出端分别与信号控制器的第一和第二异步串行数据接收端通过导线电连接在一起，通信接口电路的公共异步串行数据接收端与主控制器的第二异步串行数据发送端通过导线电连接在一起，通信接口电路的通道选择端与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起；信号控制器的第二异步串行数据发送端与主控制器的第二异步串行数据接收端通过导线电连接在一起；通信接口电路供电端与电源管理电路输出端通过导线电连接在一起，用于控制传输设备电源的电源管理单元控制端与信号控制器的IO端口通过导线电连接在一起。
5.根据权利要求1或2所述的具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，其特征在于还包括摄像机，该摄像机包括报警摄像开关和摄像机辅助光源开关，报警摄像开关的接口和摄像机辅助 光源开关的接口分别与电源管理电路输出端通过导线电连接在一起，报警摄像开关的接口控制端和摄像机辅助光源开关的接口控制端分别与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起。
6.根据权利要求3所述的具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，其特征在于还包括摄像机，该摄像机包括报警摄像开关和摄像机辅助光源开关，报警摄像开关的接口和摄像机辅助光源开关的接口分别与电源管理电路输出端通过导线电连接在一起，报警摄像开关的接口控制端和摄像机辅助光源开关的接口控制端分别与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起。
7.根据权利要求4所述的具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，其特征在于还包括摄像机，该摄像机包括报警摄像开关和摄像机辅助光源开关，报警摄像开关的接口和摄像机辅助光源开关的接口分别与电源管理电路输出端通过导线电连接在一起，报警摄像开关的接口控制端和摄像机辅助光源开关的接口控制端分别与主控制器的IO端口通过导线电连接在一起。
8.根据权利要求1或2所述的具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，其特征在于主控制器(I)和信号控制器(2 )均采用W79E227A型单片机，基准时钟电路采用SD2404FLPI，主看门狗电路(4)和信号看门狗电路(7)均采用CATl 161，主可重触发脉冲电路(5 )和信号可重触发脉冲电路(8 )均采用可重触发单稳态触发器，N沟道场效应管采用IPB06N03LB, P沟道场效应管采用NTD20P06L，8位串入并出移位寄存器采用SN74HC595，主应答电路和信号应答电路均采用D型触发器。
9.根据权利要求3所述的具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，其特征在于主控制器(I)和信号控制器(2)均采用W79E227A型单片机，基准时钟电路采用SD2404FLPI，主看门狗电路(4)和信号看门狗电路(7 )均采用CATl 161，主可重触发脉冲电路(5)和信号可重触发脉冲电路(8)均采用可重触发单稳态触发器，N沟道场效应管采用IPB06N03LB, P沟道场效应管采用NTD20P06L，8位串入并出移位寄存器采用SN74HC595，主应答电路和信号应答电路均采用D型触发器。
10.根据权利要求7所述的具有设备工况侦测恢复功能的铁路防灾多要素采集装置，其特征在于主控制器(I)和信号控制器(2 )均采用W79E227A型单片机，基准时钟电路采用SD2404FLPI，主看门狗电路(4)和信号看门狗电路(7 )均采用CATl 161，主可重触发脉冲电路(5)和信号可重触发脉冲电路(8)均采用可重触发单稳态触发器，N沟道场效应管采用IPB06N03LB, P沟道场效应管采用NTD20P06L，8位串入并出移位寄存器采用SN74HC595，主应答电路和信号应答 电路均采用D型触发器。
【文档编号】G05B19/418GK203689139SQ201420063102
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2014年2月12日
【发明者】吴庆胜, 闫宏凯, 周军, 吴新, 葛盛昌, 张小勇, 史永革 申请人:乌鲁木齐铁路局科学技术研究所