一种用于机电设备或隧道照明的监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于机电设备或隧道照明的监控系统，包括：至少一个底板和至少一个顶板；每一个底板包括：处理器、遥信接口、遥控接口、LED数码管接口、CAN总线接口、用于与自愈光端机连接的光纤自愈接口、至少一个用于与顶板连接的顶板接口以及无线模块接口；每一个顶板包括：顶板处理器以及分别与顶板处理器连接的第1串口、第2串口、第3串口、外部CAN总线接口、顶板CAN总线接口和遥测数据采集接口。具有以下优点：(1)采用了单板结构、标准接线端子和通信接口，接线和安装方式简单；支持全回路的环网自愈功能，提高了通信网络的性能，将其应用于某高铁隧道照明监控系统中，性能更加可靠稳定，适应能力强，应用前景广阔。
【专利说明】-种用于机电设备或隧道照明的监控系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于设备监控【技术领域】，具体涉及一种用于机电设备或隧道照明的监控系 统。
【背景技术】
[0002] 在高速铁路隧道照明和电力监控等领域，为保证对被控设备的有效监控，需要具 有高安全性和高可靠性的网络传输能力。目前，自愈网已应用于高速铁路隧道照明和电力 监控领域，自愈网是指：无需人为干预，网络能自身地在极短时间内从失效故障中自动恢复 所携带的业务，使用户感觉不到网络已经出现问题。其基本原理为：通过线路保护倒换，当 网络主通道传输中断或出现其他意外故障时，通信线路系统可以在很短的时间内自动倒换 到备用通道，从而自动恢复业务，保证正常通信，
[0003] 然而，现有技术中，自愈网只具有内环和外环两种双环自愈模式，自愈环路只有两 个可用信道，对于极端网络情况下的生存能力有限。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种用于机电设备或隧道照明的监控系 统，可组成四通道双纤自愈环，在降低通信链路成本的基础上，还有效提高了自愈环的自愈 能力，保证了监控效果。
[0005] 本发明采用的技术方案如下：
[0006] 本发明提供一种用于机电设备或隧道照明的监控系统，包括：至少一个底板和至 少一个顶板；
[0007] 每一个所述底板包括：处理器、遥信接口、遥控接口、LED数码管接口、CAN总线接 口、用于与自愈光端机连接的光纤自愈接口、至少一个用于与顶板连接的顶板接口以及无 线模块接口；所述处理器分别与所述遥信接口、所述遥控接口、所述LED数据管接口、所述 CAN总线接口、所述光纤自愈接口、所述顶板接口以及所述无线模块接口连接；其中，所述 顶板接口为RS485接口、CAN总线接口或串口；
[0008] 其中，所述遥信接口用于采集本地被监控设备的遥信信号，为多路单点遥信接 Π ；
[0009] 所述遥信接口包括遥信信号调理电路和遥信数据处理电路；所述遥信信号调理电 路对采集到的原始遥信信号进行滤波和隔离，然后将滤波和隔离后的遥信信号发送到遥信 数据处理电路；所述遥信数据处理电路用于对接收到的滤波和隔离后的遥信信号分时读 取；
[0010] 所述遥控接口用于向本地被监控设备发送遥控指令，为多通道遥控接口；
[0011] 所述遥控接口具体用于：
[0012] 被监控设备通过电源继电器与执行继电器连接；
[0013] 当通过遥控接口下发遥控选择命令后，电源继电器吸合；然后，处理器对该电源继 电器的触点状态进行反校，确认该电源继电器是否吸合成功，如果成功，则与电源继电器连 接的执行继电器获取到电源；然后，处理器通过遥控接口下发遥控执行命令，执行继电器在 接收到该遥控执行命令后，执行继电器执行动作，控制被控设备的开关状态，执行完成后， 处理器对该执行继电器的触点状态进行反校，确认执行继电器执行动作是否执行成功。
[0014] 所述顶板接口用于：接收来自所述顶板发送的遥测数据；
[0015] 所述光纤自愈接口用于连接外部的自愈光端机，自愈光端机通过FPGA逻辑实现 自愈判断，并针对本监控系统为主机或从机的工作模式，采用不同的逻辑处理策略，实现光 纤环网自愈；
[0016] 所述LED数码管接口用于：显示各种类型的数据，包括电压、电流、有功功率、无功 功率、频率、设备地址；
[0017] 每一个所述顶板包括：顶板处理器以及分别与顶板处理器连接的第1串口、第2串 口、第3串口、外部CAN总线接口、顶板CAN总线接口和遥测数据采集接口；
[0018] 其中，所述第1串口用于输出本监控系统的调试信息；
[0019] 所述第2串口用于连接外部输入输出设备；
[0020] 所述外部CAN总线接口为上行CAN总线接口；
[0021 ] 所述顶板CAN总线接口为上行顶板的CAN总线接口；
[0022] 所述遥测数据采集接口用于采集本地遥测数据；
[0023] 所述第3串口用于和所述底板进行数据通信，响应来自所述底板的数据请求，将 采集到的本地遥测数据发送给所述底板。
[0024] 优选的，所述处理器包括Modubus主机模块和Modubus从机模块；在所述监控系统 中，从机包括顶板遥测模块和被控外部设备；
[0025] 所述Modubus主机模块用于：通过初始化配置参数生成对应的请求帧数据，并将 请求帧填入发送环形缓冲区；然后，接收从机返回的数据帧，采用对应的解析规则进行数据 解析；此外，所述Modubus主机模块还采用轮询帧控制结构体，S卩：使用指针控制发送环形 缓冲区中对应请求帧的发送规则，并定义了轮询的周期和超时时间；
[0026] Modubus从机模块用于：将接收到的遥信、遥测数据直接存入实时数据结构体，并 将遥信和遥测对应的S0E信息存入缓冲区，以及，解析来自Modubus主机模块的命令帧，响 应遥控操作命令、参数设置命令和数据读取命令。
[0027] 优选的，所述处理器还包括应用程序在线更新模块；
[0028] 所述应用程序在线更新模块用于：接收来自底板转发的升级报文后，对顶板或底 板应用程序进行在线更新。
[0029] 优选的，所述处理器还包括列控逻辑分析模块；
[0030] 所述列控逻辑分析模块用于：在被监控的隧道的洞室附近布设光电开关A，
[0031] 所述监控系统的遥信接口与所述光电开关A连接，用于采集所述光电开关A的遥 信信号；所述监控系统的遥控接口通过继电器与所述隧道的照明系统连接，用于控制照明 系统的上电状态；
[0032] 在列车通过被监控的隧道时，设列车车头首先经过光电开关A，当光电开关A被列 车遮挡时，所述监控系统的遥信接口采集到所述光电开关A的合遥信信号，并启动定时器 开始计时；当列车车尾离开光电开关A时，所述监控系统的遥信接口采集到所述光电开关A 的分遥信信号，并停止定时器计时；由此，所述监控系统计算得到列车通过光电开关A的时 间差，设为T1 ;已知列车车身总长度，计算得到列车当前行车速度；然后，将列车当前行车 速度与预设的列车行车速度进行比较，如果列车当前行车速度低于预设的列车行车速度， 则得出列车出现故障的结论；然后，通过遥控接口向照明系统发送上电的控制信号，使隧道 照明系统上电而发光。
[0033] 优选的，还包括：
[0034] 将每一台用于机电设备或隧道照明的监控系统记为RTU ;每一台RTU通过光纤自 愈接口连接一台自愈光端机，各自愈光端机组成四通道双纤自愈环，通过以下方法进行多 通道光纤自愈：
[0035] 该四通道双纤自愈环由1个主网元节点和η个从网元节点连成封闭环路；所述主 网元节点与通信管理机通信连接；每一个从网元节点均连接对应的RTU ;所述主网元节点 和η个所述从网元节点均为自愈光端机；所述自愈光端机包括ΤΠ光发送端口、RX1光接收 端口、ΤΧ2光发送端口、RX2光接收端口、端口状态检测模块、控制芯片和倒切开关；
[0036] 设η个从网元节点按连接顺序依次记为从网元节点1、从网元节点2···从网元节点 η ;对于任意一个从网元节点i，记其配置有TXl_i光发送端口、RXl_i光接收端口、TX2_i光发 送端口、RX2_i光接收端口、端口状态检测模块i、控制芯片i和倒切开关i ;
[0037] 贝U :主网元节点的TX1光发送端口与从网元节点1的RX2H光接收端口连接，从网 元节点1的TXU光发送端口与从网元节点2的RX2_ 2光接收端口连接，从网元节点2的TX1_2 光发送端口与从网元节点3的RX2_3光接收端口连接…依此类推，从网元节点η的ΤΧ1_η| 发送端口连接到主网元节点的RX2光接收端口，由此形成一个内环路；
[0038] 主网元节点的ΤΧ2光发送端口与从网元节点η的RX1 _η光接收端口连接，从网元节 点η的ΤΧ2_η光发送端口与从网元节点η-1的RXIk光接收端口连接，从网元节点η-1的 TX2_ n_i光发送端口与从网元节点η-2的RXl_n_2光接收端口连接，依此类推，从网元节点1的 TX2_i光发送端口与主网元节点的RX1光接收端口连接，由此形成一个外环路；
[0039] 多通道光纤自愈方法包括以下步骤：
[0040] S1，主网元节点的控制芯片配置四种链路检测模式，分别为：内环模式、外环模式、 左半环模式和右半环模式；并设置四种链路检测模式的优先级顺序，即：内环模式的优先 级高于外环模式的优先级，左半环模式和右半环模式的优先级相同且低于外环模式的优先 级；
[0041] 另外，控制芯片还配置四种同步帧类型，分别为：与内环模式唯一对应的内环同步 帧，与外环模式唯一对应的外环同步帧，与左半环模式唯一对应的左半环同步帧以及与右 半环模式唯一对应的右半环同步帧；
[0042] S2,主网元节点初始上电为空闲态，然后，根据链路检测模式的优先级顺序，首先 按一定的发送策略不断发送内环同步帧，各个从网元节点根据接收到的同步帧类型以及自 身四个端口状态，确定倒切开关的动作方向：
[0043] 具体为：如果从网元节点的RX2光接收端口接收到内环同步巾贞，并检测到本节点 的RX2光接收端口和TX1光发送端口正常，则通过倒切开关短接RX2光接收端口和TX1光 发送端口，然后将该内环同步帧向下一从网元节点发送，如果环路上某一段链路出现故障， 则内环同步帧无法继续向前传输；
[0044] S3,主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX2光接收端口接收到经地 环路传输后返回的内环同步帧，如果能够接收到，则证明当前内环环路链路正常，继续使用 内环作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前内环环路链路故障，然后执行S4 ;
[0045] S4,所述主网元节点按一定的发送策略不断发送外环同步帧，各个从网元节点根 据接收到的同步帧类型以及自身四个端口状态，确定倒切开关的动作方向：
[0046] 具体为：如果从网元节点的RX1光接收端口接收到外环同步帧，并检测到本节点 的RX1光接收端口和TX2光发送端口均正常，则通过倒切开关短接RX1光接收端口和TX2 光发送端口，然后将该外环同步帧向下一节从网元节点发送，如果外环环路上某一段链路 出现故障，则外环同步帧无法继续向前传输；
[0047] S5,主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX1光接收端口接收到经地 环路传输后返回的外环同步帧，如果能够接收到，则证明当前外环环路链路正常，继续使用 外环作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前外环环路链路故障，然后执行S6 ;
[0048] S6,所述主网元节点按一定的发送策略同时执行以下操作：通过TX1光发送端口 不断发送左环同步帧，以及，通过TX1光发送端口不断发送右环同步帧；
[0049] 对于任何一个从网络节点i，当其接收到左环同步帧时，判断自身的TX1光发送 端口是否故障，如果没有，则将左环同步帧继续向后一个从网络节点i+ι发送，直到发送到 TX1光发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX2光 接收端口和TX2光发送端口，将接收到的左环同步帧通过自身的TX2光发送端口返回给前 一个从网络节点i-Ι，从网络节点i-Ι再将接收到的左环同步帧返回给前一个从网络节点， 如果返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX1光接收端口；如果返回链路出现故 障，则无法将左环同步帧返回到主网络节点的RX1光接收端口；即：主网络节点判断RX1光 接收端口是否能够在预设时间间隔内接收到经左环路传输后返回的左环同步帧，如果能够 接收到，则证明当前存在左环环路链路正常的传输链路；
[0050] 对于任何一个从网络节点i，当其接收到右环同步帧时，判断自身的TX2光发送 端口是否故障，如果没有，则将右环同步帧继续向后一个从网络节点i-Ι发送，直到发送到 TX2光发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX1光 接收端口和TX1光发送端口，将接收到的右环同步帧通过自身的TX1光发送端口返回给前 一个从网络节点i+Ι，从网络节点i+Ι再将接收到的右环同步帧返回给前一个从网络节点， 如果返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX2光接收端口；如果返回链路出现故 障，则无法将右环同步帧返回到主网络节点的RX2光接收端口；S卩：主网络节点判断RX2光 接收端口是否能够在预设时间间隔内接收到经右环路传输后返回的右环同步帧，如果能够 接收到，则证明当前存在右环环路链路正常的传输链路；
[0051] 即：主网络节点通过探测到的链路状态调整组网方式，实现四通道光纤自愈。
[0052] 优选的，S2中，对于任何一个从网元节点i，其控制芯片通过以下方式获知自身的 TXl_i光发送端口、RXl_i光接收端口、TX2_i光发送端口和RX2_i光接收端口是否出现故障：
[0053] (1)对于RXl-i光接收端口和RX2-i光接收端口：
[0054] 通过端口状态检测模块i，直接检测本网元节点中RXl-i光接收端口和RX2_i光接 收端口是否出现连接故障，如果检测到RXl-i光接收端口出现故障，则一方面，将故障信号 通知给本网元节点中的控制芯片i ;另一方面，向TXl-i光发送端口发送第一故障头，TXl-i 光发送端口再将接收到的第一故障头发送到从网元节点i+1的RX2_i+1光接收端口，RX2_i+1 光接收端口再将接收到的第一故障头发送到本网元节点的控制芯片i+1，控制芯片i+1即 可获知自身的TX2_i+1光发送端口出现故障；
[0055] 如果检测到RX2-i光接收端口出现故障，则一方面，将故障信号通知给本网元节 点中的控制芯片i ;另一方面，向TX2-i光发送端口发送第二故障头，TX2-i光发送端口再 将接收到的第二故障头发送到从网元节点i-Ι的RXL i+1光接收端口，RXLi+1光接收端口再 将接收到的第二故障头发送到本网元节点的控制芯片i-Ι，控制芯片i-Ι即可获知自身的 TXl_ i+1光发送端口出现故障；
[0056] (2)对于TXl_i光发送端口和TX2_i光发送端口：
[0057] 如果其RXl_i光接收端口接收到来自后一从网元节点i+Ι的TX2_i+1光发送端口发 送的第二故障头，则可获知TXl_i光发送端口出现故障；
[0058] 如果其RX2_i光接收端口接收到来自前一从网元节点i-Ι的TXl+i光发送端口发 送的第一故障头，则可获知TX2_i光发送端口出现故障。
[0059] 优选的，S2、S4和S6中，主网元节点发送各种类型同步帧的发送策略为：同步帧与 数据帧之间的冲突避让机制。
[0060] 优选的，所述冲突避让机制具体为：
[0061] 主网元节点与通信管理机之间通过RS232/RS485接口传输数据帧；
[0062] 主网元节点设置定时时间间隔，当没有检测到RS232/RS485接口存在数据帧时， 按该定时时间间隔定时发送各种类型的同步帧；一旦检测到RS232/RS485接口存在数据帧 时，则优先发送数据帧，在数据帧发送完成，且检测到RS232/RS485接口不存在数据帧时， 再将后续需要发送的同步帧按定时时间间隔不断发送到下一网元节点。
[0063] 优选的，所述控制芯片为FPGA芯片。
[0064] 优选的，还包括：
[0065] 主网元节点接收通信管理机发送的数据帧，并检测是否在预定时间间隔内接收到 经环路传输后返回的该数据帧，如果接收到，首先对该数据帧进行过滤处理，再将过滤后的 数据帧返回到通信管理机。
[0066] 本发明提供的一种用于机电设备或隧道照明的监控系统，具有以下优点：
[0067] (1)结构简单：系统采用了单板结构，采用标准接线端子和通信接口，接线和安装 方式简单；
[0068] (2)功能齐全：具备遥测采集、遥控输出、遥信采集、故障录波、故障判断、参数整 定、GPRS/CDMA无线通信、光纤环网自愈等功能，具体功能可根据项目需求灵活选配；
[0069] (3)资源丰富：装置配备多个串口、RS485 口、光纤自愈接口和CAN接口；
[0070] (4)性能可靠：采用标准Modubus通信协议，可同时支持主、从机模式，协议可定制 扩充；
[0071] (5)维护方便：支持远程程序升级功能，用户可以通过配套的升级软件，无需打开 设备外壳，实现底板和顶板的程序升级；
[0072] (6)配置灵活：可根据现场需要实现多装置联合组网，组网方式支持RS485总线和 CAN总线模式；
[0073] (7)环网自愈：支持全回路的环网自愈功能，提高了通信网络的性能，相比传统的 光端机装置信道恢复效率大大提高，将本发明提供的方法应用于某高铁隧道照明监控系统 中，实测情况证明，该方法将自愈时间控制在20ms内，相比传统的内、外环模式，性能更加 可靠稳定，适应能力强，应用前景广阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0074] 图1为本发明提供的用于机电设备或隧道照明的监控系统的结构示意图；
[0075] 图2为本发明提供的应用多通道光纤自愈方法时处于内环工作模式的系统架构 图；
[0076] 图3为本发明提供的应用多通道光纤自愈方法时处于外环工作模式的系统架构 图；
[0077] 图4为本发明提供的应用多通道光纤自愈方法时处于左右半环工作模式的系统 架构图。
【具体实施方式】
[0078] 以下结合附图对本发明进行详细说明：
[0079] 如图1所示，本发明提供一种用于机电设备或隧道照明的监控系统，包括：底板、 顶板以及主要功能模块，底板和顶板的数量可根据实际需要灵活组合配置，底板和顶板间 通过CAN总线或RS485总线连接，对数据采集量大的场合，可以通过多模块的级联方式，实 现更大容量的数据采集。
[0080] 以下对底板、顶板以及主要功能模块，详细介绍：
[0081] (一）底板
[0082] 底板是本发明监控系统的数据管理中心，用于对各个模块数据的收集和处理，并 完成对LED数码管的显示控制以及按键接口的键值检测。
[0083] 每一个所述底板包括：处理器、遥信接口、遥控接口、LED数码管接口、CAN总线接 口、用于与自愈光端机连接的光纤自愈接口、至少一个用于与顶板连接的顶板接口以及无 线模块接口；所述处理器分别与所述遥信接口、所述遥控接口、所述LED数据管接口、所述 CAN总线接口、所述光纤自愈接口、所述顶板接口以及所述无线模块接口连接；其中，所述 顶板接口为RS485接口、CAN总线接口或串口；
[0084] 处理器可采用高性能的32位ARM芯片，Cortex-M3内核的LPC1768FBD100,片内 资源丰富，配置有512KB FLASH，64KB RAM。工作频率为100MHz。资源丰富包括I/0、ADC、4 个通用 16 位定时器、3 个 I2C、SPI、2 个 I2S、1 个 SDI0、4 个 USART、一个 USB Host/Device/ 0TG接口和两个CAN。
[0085] LPC1768资源接口丰富，但是在底板上需要的资源接口较多，特别是串口资源采用 了复用的模式，复用的端口可根据不同项目的需求情况，灵活选定复用类别。详细的资源分 配如表1所示：
[0086] 表1LPC1768接口配置表
[0087]
【权利要求】
1. 一种用于机电设备或隧道照明的监控系统，其特征在于，包括：至少一个底板和至 少一个顶板； 每一个所述底板包括：处理器、遥信接口、遥控接口、LED数码管接口、CAN总线接口、用 于与自愈光端机连接的光纤自愈接口、至少一个用于与顶板连接的顶板接口以及无线模块 接口；所述处理器分别与所述遥信接口、所述遥控接口、所述LED数据管接口、所述CAN总线 接口、所述光纤自愈接口、所述顶板接口以及所述无线模块接口连接；其中，所述顶板接口 为RS485接口、CAN总线接口或串口； 其中，所述遥信接口用于采集本地被监控设备的遥信信号，为多路单点遥信接口； 所述遥信接口包括遥信信号调理电路和遥信数据处理电路；所述遥信信号调理电路对 采集到的原始遥信信号进行滤波和隔离，然后将滤波和隔离后的遥信信号发送到遥信数据 处理电路；所述遥信数据处理电路用于对接收到的滤波和隔离后的遥信信号分时读取； 所述遥控接口用于向本地被监控设备发送遥控指令，为多通道遥控接口； 所述遥控接口具体用于： 被监控设备通过电源继电器与执行继电器连接； 当通过遥控接口下发遥控选择命令后，电源继电器吸合；然后，处理器对该电源继电器 的触点状态进行反校，确认该电源继电器是否吸合成功，如果成功，则与电源继电器连接的 执行继电器获取到电源；然后，处理器通过遥控接口下发遥控执行命令，执行继电器在接收 到该遥控执行命令后，执行继电器执行动作，控制被控设备的开关状态，执行完成后，处理 器对该执行继电器的触点状态进行反校，确认执行继电器执行动作是否执行成功。 所述顶板接口用于：接收来自所述顶板发送的遥测数据； 所述光纤自愈接口用于连接外部的自愈光端机，自愈光端机通过FPGA逻辑实现自愈 判断，并针对本监控系统为主机或从机的工作模式，采用不同的逻辑处理策略，实现光纤环 网自愈； 所述LED数码管接口用于：显示各种类型的数据，包括电压、电流、有功功率、无功功 率、频率、设备地址； 每一个所述顶板包括：顶板处理器以及分别与顶板处理器连接的第1串口、第2串口、 第3串口、外部CAN总线接口、顶板CAN总线接口和遥测数据采集接口； 其中，所述第1串口用于输出本监控系统的调试信息； 所述第2串口用于连接外部输入输出设备； 所述外部CAN总线接口为上行CAN总线接口； 所述顶板CAN总线接口为上行顶板的CAN总线接口； 所述遥测数据采集接口用于采集本地遥测数据； 所述第3串口用于和所述底板进行数据通信，响应来自所述底板的数据请求，将采集 到的本地遥测数据发送给所述底板。
2. 根据权利要求1所述的用于机电设备或隧道照明的监控系统，其特征在于，所述处 理器包括Modubus主机模块和Modubus从机模块；在所述监控系统中，从机包括顶板遥测模 块和被控外部设备； 所述Modubus主机模块用于：通过初始化配置参数生成对应的请求帧数据，并将请求 帧填入发送环形缓冲区；然后，接收从机返回的数据帧，采用对应的解析规则进行数据解 析；此外，所述Modubus主机模块还采用轮询帧控制结构体，S卩：使用指针控制发送环形缓 冲区中对应请求帧的发送规则，并定义了轮询的周期和超时时间； Modubus从机模块用于：将接收到的遥信、遥测数据直接存入实时数据结构体，并将遥 信和遥测对应的S0E信息存入缓冲区，以及，解析来自Modubus主机模块的命令帧，响应遥 控操作命令、参数设置命令和数据读取命令。
3. 根据权利要求1所述的用于机电设备或隧道照明的监控系统，其特征在于，所述处 理器还包括应用程序在线更新模块； 所述应用程序在线更新模块用于：接收来自底板转发的升级报文后，对顶板或底板应 用程序进行在线更新。
4. 根据权利要求1所述的用于机电设备或隧道照明的监控系统，其特征在于，所述处 理器还包括列控逻辑分析模块； 所述列控逻辑分析模块用于：在被监控的隧道的洞室附近布设光电开关A， 所述监控系统的遥信接口与所述光电开关A连接，用于采集所述光电开关A的遥信信 号；所述监控系统的遥控接口通过继电器与所述隧道的照明系统连接，用于控制照明系统 的上电状态； 在列车通过被监控的隧道时，设列车车头首先经过光电开关A，当光电开关A被列车遮 挡时，所述监控系统的遥信接口采集到所述光电开关A的合遥信信号，并启动定时器开始 计时；当列车车尾离开光电开关A时，所述监控系统的遥信接口采集到所述光电开关A的 分遥信信号，并停止定时器计时；由此，所述监控系统计算得到列车通过光电开关A的时间 差，设为T1 ;已知列车车身总长度，计算得到列车当前行车速度；然后，将列车当前行车速 度与预设的列车行车速度进行比较，如果列车当前行车速度低于预设的列车行车速度，则 得出列车出现故障的结论；然后，通过遥控接口向照明系统发送上电的控制信号，使隧道照 明系统上电而发光。
5. 根据权利要求1所述的用于机电设备或隧道照明的监控系统，其特征在于，还包括： 将每一台用于机电设备或隧道照明的监控系统记为RTU ;每一台RTU通过光纤自愈接 口连接一台自愈光端机，各自愈光端机组成四通道双纤自愈环，通过以下方法进行多通道 光纤自愈： 该四通道双纤自愈环由1个主网元节点和η个从网元节点连成封闭环路；所述主网元 节点与通信管理机通信连接；每一个从网元节点均连接对应的RTU ;所述主网元节点和η个 所述从网元节点均为自愈光端机；所述自愈光端机包括ΤΧ1光发送端口、RX1光接收端口、 ΤΧ2光发送端口、RX2光接收端口、端口状态检测模块、控制芯片和倒切开关； 设η个从网元节点按连接顺序依次记为从网元节点1、从网元节点2…从网元节点η ; 对于任意一个从网元节点i，记其配置有TXl_i光发送端口、RXl_i光接收端口、TX2_i光发送 端口、RX2_i光接收端口、端口状态检测模块i、控制芯片i和倒切开关i ; 贝1J :主网元节点的TX1光发送端口与从网元节点1的RX2H光接收端口连接，从网元节 点1的TXU光发送端口与从网元节点2的1?2_2光接收端口连接，从网元节点2的TX1_2| 发送端口与从网元节点3的RX2_ 3光接收端口连接…依此类推，从网元节点η的TXLn光发 送端口连接到主网元节点的RX2光接收端口，由此形成一个内环路； 主网元节点的TX2光发送端口与从网元节点η的RXl_n|接收端口连接，从网元节点η 的TX2_n光发送端口与从网元节点n-1的RXIk光接收端口连接，从网元节点n-1的ΤΧ2_η_ι 光发送端口与从网元节点η-2的RXl_n_2光接收端口连接，依此类推，从网元节点1的TX2_i 光发送端口与主网元节点的RX1光接收端口连接，由此形成一个外环路； 多通道光纤自愈方法包括以下步骤： S1，主网元节点的控制芯片配置四种链路检测模式，分别为：内环模式、外环模式、左半 环模式和右半环模式；并设置四种链路检测模式的优先级顺序，即：内环模式的优先级高 于外环模式的优先级，左半环模式和右半环模式的优先级相同且低于外环模式的优先级； 另外，控制芯片还配置四种同步帧类型，分别为：与内环模式唯一对应的内环同步帧， 与外环模式唯一对应的外环同步帧，与左半环模式唯一对应的左半环同步帧以及与右半环 模式唯一对应的右半环同步帧； 52, 主网元节点初始上电为空闲态，然后，根据链路检测模式的优先级顺序，首先按一 定的发送策略不断发送内环同步帧，各个从网元节点根据接收到的同步帧类型以及自身四 个端口状态，确定倒切开关的动作方向 ： 具体为：如果从网元节点的RX2光接收端口接收到内环同步帧，并检测到本节点的RX2 光接收端口和TX1光发送端口正常，则通过倒切开关短接RX2光接收端口和TX1光发送端 口，然后将该内环同步帧向下一从网元节点发送，如果环路上某一段链路出现故障，则内环 同步帧无法继续向前传输； 53, 主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX2光接收端口接收到经地环路 传输后返回的内环同步帧，如果能够接收到，则证明当前内环环路链路正常，继续使用内环 作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前内环环路链路故障，然后执行S4 ; 54, 所述主网元节点按一定的发送策略不断发送外环同步帧，各个从网元节点根据接 收到的同步帧类型以及自身四个端口状态，确定倒切开关的动作方向： 具体为：如果从网元节点的RX1光接收端口接收到外环同步帧，并检测到本节点的RX1 光接收端口和TX2光发送端口均正常，则通过倒切开关短接RX1光接收端口和TX2光发送 端口，然后将该外环同步帧向下一节从网元节点发送，如果外环环路上某一段链路出现故 障，则外环同步帧无法继续向前传输； 55, 主网元节点判断是否能够在预设时间间隔内通过RX1光接收端口接收到经地环路 传输后返回的外环同步帧，如果能够接收到，则证明当前外环环路链路正常，继续使用外环 作为通信链路；一旦未能够接收到，则证明当前外环环路链路故障，然后执行S6 ; 56, 所述主网元节点按一定的发送策略同时执行以下操作：通过TX1光发送端口不断 发送左环同步帧，以及，通过TX1光发送端口不断发送右环同步帧； 对于任何一个从网络节点i，当其接收到左环同步帧时，判断自身的TX1光发送端口是 否故障，如果没有，则将左环同步帧继续向后一个从网络节点i+Ι发送，直到发送到TX1光 发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX2光接收 端口和TX2光发送端口，将接收到的左环同步帧通过自身的TX2光发送端口返回给前一个 从网络节点i-Ι，从网络节点i-Ι再将接收到的左环同步帧返回给前一个从网络节点，如果 返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX1光接收端口；如果返回链路出现故障，则 无法将左环同步帧返回到主网络节点的RX1光接收端口；即：主网络节点判断RX1光接收 端口是否能够在预设时间间隔内接收到经左环路传输后返回的左环同步帧，如果能够接收 至IJ，则证明当前存在左环环路链路正常的传输链路； 对于任何一个从网络节点i，当其接收到右环同步帧时，判断自身的TX2光发送端口是 否故障，如果没有，则将右环同步帧继续向后一个从网络节点i-Ι发送，直到发送到TX2光 发送端口出现故障的从网络节点；如果出现故障，则通过倒切开关短接自身的RX1光接收 端口和TX1光发送端口，将接收到的右环同步帧通过自身的TX1光发送端口返回给前一个 从网络节点i+Ι，从网络节点i+Ι再将接收到的右环同步帧返回给前一个从网络节点，如果 返回链路均正常，则最终返回到主网络节点的RX2光接收端口；如果返回链路出现故障，则 无法将右环同步帧返回到主网络节点的RX2光接收端口；S卩：主网络节点判断RX2光接收 端口是否能够在预设时间间隔内接收到经右环路传输后返回的右环同步帧，如果能够接收 至IJ，则证明当前存在右环环路链路正常的传输链路； 艮P :主网络节点通过探测到的链路状态调整组网方式，实现四通道光纤自愈。
6. 根据权利要求5所述的用于机电设备或隧道照明的监控系统，其特征在于，S2中，对 于任何一个从网元节点i，其控制芯片通过以下方式获知自身的TXl_i光发送端口、RXl_i光 接收端口、TX2_i光发送端口和RX2_i光接收端口是否出现故障： (1) 对于RXl-i光接收端口和RX2-i光接收端口： 通过端口状态检测模块i，直接检测本网元节点中RXl-i光接收端口和RX2-i光接收端 口是否出现连接故障，如果检测到RXl-i光接收端口出现故障，则一方面，将故障信号通知 给本网元节点中的控制芯片i ;另一方面，向TXl-i光发送端口发送第一故障头，TXl-i光发 送端口再将接收到的第一故障头发送到从网元节点i+Ι的RX2_ i+1光接收端口，RX2_i+1光接 收端口再将接收到的第一故障头发送到本网元节点的控制芯片i+Ι，控制芯片i+Ι即可获 知自身的TX2_ i+1光发送端口出现故障； 如果检测到RX2-i光接收端口出现故障，则一方面，将故障信号通知给本网元节点中 的控制芯片i ;另一方面，向TX2-i光发送端口发送第二故障头，TX2-i光发送端口再将接 收到的第二故障头发送到从网元节点i-Ι的RXL i+1光接收端口，RXLi+1光接收端口再将接 收到的第二故障头发送到本网元节点的控制芯片i-Ι，控制芯片i-Ι即可获知自身的TXl_ i+1 光发送端口出现故障； (2) 对于TXl_i光发送端口和TX2_i光发送端口： 如果其RXl_i光接收端口接收到来自后一从网元节点i+Ι的TX2_i+1光发送端口发送的 第二故障头，则可获知TXU光发送端口出现故障； 如果其RX2_i光接收端口接收到来自前一从网元节点i-Ι的ΤΧΙ+i光发送端口发送的 第一故障头，则可获知TX2_i光发送端口出现故障。
7. 根据权利要求5所述的用于机电设备或隧道照明的监控系统，其特征在于，S2、S4和 S6中，主网元节点发送各种类型同步帧的发送策略为：同步帧与数据帧之间的冲突避让机 制。
8. 根据权利要求7所述的用于机电设备或隧道照明的监控系统，其特征在于，所述冲 突避让机制具体为： 主网元节点与通信管理机之间通过RS232/RS485接口传输数据帧； 主网元节点设置定时时间间隔，当没有检测到RS232/RS485接口存在数据帧时，按该 定时时间间隔定时发送各种类型的同步帧；一旦检测到RS232/RS485接口存在数据帧时， 则优先发送数据帧，在数据帧发送完成，且检测到RS232/RS485接口不存在数据帧时，再将 后续需要发送的同步帧按定时时间间隔不断发送到下一网元节点。
9. 根据权利要求5所述的用于机电设备或隧道照明的监控系统，其特征在于，所述控 制芯片为FPGA芯片。
10. 根据权利要求5所述的用于机电设备或隧道照明的监控系统，其特征在于，还包 括： 主网元节点接收通信管理机发送的数据帧，并检测是否在预定时间间隔内接收到经环 路传输后返回的该数据帧，如果接收到，首先对该数据帧进行过滤处理，再将过滤后的数据 帧返回到通信管理机。
【文档编号】G05B19/418GK104155947SQ201410371029
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】闫亮亮, 陈秋琳, 陈剑云, 吴辉, 李天亮, 李佳臻, 卢旺, 樊江涛, 蒋士林, 胡颖 申请人:北京太格时代自动化系统设备有限公司