隨著鐵路通信網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，小型通信站采用了各種類型的現(xiàn)代化通信設(shè)備，由于設(shè)備復(fù)雜，可靠性較高，大部分已采取無人值守方式。 但由于缺乏完整的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，產(chǎn)生了很多問題。諸如：交流停電或電源的損壞、使用電池供電長時間工作直到電池放光、盜竊、溫度過高、火災(zāi)、地面浸水等，都有可能造成通信設(shè)備的不正常工作而帶來不可估量的損失。因而有必要也必須在無人值守的情況下，及時了解小站的工作情況，實(shí)現(xiàn)在通信段進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。針對用戶的要求和對小站通信機(jī)房的分析研究，提出如下相關(guān)的內(nèi)容：
　　· 交流電源；
　　· 直流48V電源的電壓和電流；
　　· 單體蓄電池的電壓(共4節(jié)12V電池)；
　　· 環(huán)境溫度；
　　· 門窗狀態(tài)；
　　· 地面浸水；
　　· 火災(zāi)。根據(jù)需要可以擴(kuò)展；
　　· 玻璃破碎；
　　· 紅外微波防盜監(jiān)測；
　　· 電池均勻、浮充的狀態(tài)及相應(yīng)的電流等。
1 系統(tǒng)的構(gòu)成和功能
　　要想實(shí)現(xiàn)這一分布式遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，必須含有如下三個主要部分：中心處理機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸通道、小站監(jiān)測前置端機(jī)。
1.1 中心處理機(jī)
　　硬件由多媒體計(jì)算機(jī)、通信轉(zhuǎn)換器、打印機(jī)、UPS電源構(gòu)成。軟件為基于WINDOWS98平臺，用Delphi編制的應(yīng)用程序，完成通信、數(shù)據(jù)采集、分析處理、顯示、聲光告警、記錄的存儲和查詢、打印以及系統(tǒng)維護(hù)等。
1.2 數(shù)據(jù)傳輸通道
　　主要功能是給中心處理機(jī)和小站監(jiān)測前置端機(jī)提供一個數(shù)據(jù)傳輸媒體。我們設(shè)計(jì)的區(qū)間上采用TTL電平傳輸相關(guān)命令和數(shù)據(jù)，也有采用RS－485協(xié)議，音頻信號等其它方式，這取決于光通信設(shè)備。為此我們還專為不同的設(shè)備設(shè)計(jì)有多協(xié)議通信轉(zhuǎn)換接口板。
1.3小站監(jiān)測前置端機(jī)
　　該部分的主要任務(wù)是完成上述所要監(jiān)測的內(nèi)容。
2 小站監(jiān)測前置端機(jī)的設(shè)計(jì)
　　考慮到所要監(jiān)測的內(nèi)容及全天候工作的特點(diǎn)和通信的便利，設(shè)計(jì)時把重點(diǎn)放在如何使該裝置能穩(wěn)定可靠的工作，而沒有過分地追求性能價格比。
　　該裝置由80C31、74HC373、27C64、8255、ADC0809、
　　AD586基準(zhǔn)源、看門狗、譯碼驅(qū)動電路、6位LED數(shù)碼顯示、鍵盤、DC－DC電源模塊等構(gòu)成系統(tǒng)。
2.1 輸入的開關(guān)量
　　包括功能鍵、告警解除鍵、門、窗、煙霧、浸水。還可接紅外微波、玻璃破碎。門、窗用干簧管式的磁開關(guān)，其它的采用專用開關(guān)節(jié)點(diǎn)式傳感組件監(jiān)測相關(guān)狀態(tài)。連接見圖1。

2.2 輸出的數(shù)字量
　　采用擴(kuò)展8255接口電路經(jīng)譯碼驅(qū)動后完成正常工作指示、報警指示、解除報警指示LED、煙霧的電源控制(直流SSR)、警笛聲報警控制(交流SSR)，6位LED數(shù)碼管顯示。因無人值守，故采取了顯示保護(hù)措施，減少電耗并延長壽命。
2.3 模擬量的采集
　　為便于通信，每一模擬量都采用一個字節(jié)傳送，在設(shè)計(jì)時采用ADC0809作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，避免由電源的變化引入大的測量誤差，其供電和參考電壓采用AD586基準(zhǔn)源供電并記為Vref ，連接示意圖見2。

2.3.1 48V光設(shè)備供電電源與4節(jié)單體12V蓄電池的檢測
　　根據(jù)光設(shè)備供電電源的種類不同，其電路結(jié)構(gòu)上也有所不同。有的設(shè)備供電電壓等于4節(jié)電池電壓之和，有的不相等。但不管怎樣，這五個電壓是關(guān)聯(lián)量，因?yàn)樵谟猛粋€A/D來采集時必須共地，所以采用隔離放大器。為減少供電電源的路數(shù)，經(jīng)研究決定采用AD202JY作為隔離放大器，采用單15V供電方便可靠，共五路。電路如圖3。只需調(diào)節(jié)RW電位器即可調(diào)節(jié)量程。

2.3.2 電流的檢測
　　直接采用電流型電量隔離傳感器，使輸出在檢測范圍內(nèi)滿足0～5V，經(jīng)RC濾波和電壓跟隨器后接入A/D，非常方便，也便于安裝。
2.3.3 交流電壓的檢測
　　在設(shè)計(jì)時考慮到應(yīng)讓前置端機(jī)與交流電隔離，采用變壓器降壓，應(yīng)用有效值變換電路AD536，得到相應(yīng)的交流電的有效值。采用減法電路，提高檢測精度，認(rèn)為160V以下為無效提供電壓，真實(shí)的檢測范圍在160～255V，這樣精度由原來的1%提高到0.4%。實(shí)際電路見圖4。

2.3.4 溫度的檢測
　　根據(jù)實(shí)際環(huán)境情況選取的測量范圍為－10°C～+50°C。
　　因已有A/D轉(zhuǎn)換器，選用AD590作為傳感器，電路配置基本同圖4，只需將圖5的輸出接圖4的Vi 處即可。調(diào)試的方法，采用計(jì)算法。

　　程序框圖如圖6所示。

?

2.3.5 可靠性措施
　　為了保證小站前置端機(jī)在無人值守時全天候可靠地 運(yùn)行，采用了如下措施：
　　· 看門狗技術(shù)，確保微處理器在 有監(jiān)視的情況下可靠運(yùn)行；
　　· 數(shù)字濾波技術(shù)，在A/D轉(zhuǎn)換程序中采用數(shù)字濾波技術(shù)，提高模擬量采集的可靠性。在開關(guān)量的采集中為避免誤動作，采用延時多次采集并加以判斷等；
　　· 直流電源的優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用高可靠性隔離型DC－DC變換模塊將直流48V變成所需的直流電壓。
3 通信的問題
　　為了保證前置端機(jī)和中心處理機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，在該系統(tǒng)中采用多點(diǎn)輪詢的異步通信方式。即中心處理機(jī)按地址呼叫，小站接收后，若該地址與小站地址相同，進(jìn)行響應(yīng)，將小站的相關(guān)數(shù)據(jù)送至中心處理機(jī)。
3.1 數(shù)據(jù)格式
　　11bit字結(jié)構(gòu)：1bit起始位，8bit數(shù)據(jù)，1bit校驗(yàn)位(奇校驗(yàn))，1bit停止位。
3.2 地址和波特率的設(shè)置
　　小站前置端機(jī)中擴(kuò)展的8255I/O口中的B口，接8位撥碼開關(guān)。其中5位為地址設(shè)置(0～31)，3位為波特率設(shè)置。可實(shí)現(xiàn)600、1200、2400、4800、9600bit/s的選取。
3.3 幀格式
　　幀頭、信息字段、檢驗(yàn)和幀尾。
3.4 通信通道
　　采用光通信設(shè)備的2～8復(fù)用板中的服務(wù)比特?cái)?shù)據(jù)通道作為通信通道。采用TTL電平進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，通信鏈路示意見圖7。