铁路巡检的精细化、科学化,直接关系着铁路运输安全,为了减少事故、排除隐患,保证铁路的运输安全,巡检人员必须定期巡视各种铁路的设备、信号。传统的巡检由于管理的落后,思想的麻痹,事故率较高。因此,引进先进的科学管理理念,采用智能管理系统显得十分重要。
铁路巡检系统包括:主控制器C8051F340、PHILIPS公司Mifare非接触射频IC卡、SD卡存储信息、LCD液晶显示、键盘按键、电源模块、MAX3232CSE低功率传送器及接收器、DS12C887实时时钟芯片、24位HX712 A/D转换器芯片、电源模块等组成。其结构图如图1所示。
C8051F340器件是完全集成的混合信号的片上系统型MCU。具有如下特点:高速、流水线型结构的8051兼容的微控制器内核,可达48MIPS;全速片内在线调试接口;通用串行总线(USB)功能控制器;具有内部上电复位等优点,完全满足巡检仪高速、精确存储的要求。
Mifare卡是一种智能卡,内建有中央微处理器MCU和ASIC等,使卡在安全保密、认证逻辑、算术运算等微操作控制有序进行。本设计中射频卡分为人员信息卡和设备识别卡两种,分别存储巡检人员信息和检测设备信息。将射频卡在一定距离范围内(5mm-10mm)靠近读写器表面,通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。
图1 巡检仪结构图
SD作为一种存储卡,是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备,拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。它通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接,不需要额外的电源来保持其上的记忆信息。本设计选用512MB的SD存储卡。
除了以上主要的设计外,还包括时钟电路、显示电路、键盘、串口通信等主要部分。运用DS12CR887实时时钟模块,主要是记录巡检日期和时间。LCD显示模块主要是显示巡检的内容、刷卡时间和卡片上信息。MAX3232CSE低功率传送器及接收器主要是用来实现单片机与上位机的通信。
图2 软件流程图
巡检仪软件设计,在Keil环境下,主要包括设备初始化程序、IC卡读写程序、SD卡读写程序、LCD显示程序等主要程序。软件流程图如图2所示:
巡检仪上位机软件设计部分主要包括:非接触IC卡所有设置、巡检计划的编制、巡检结果数据的分析、查询和存储。射频卡设置主要是对存储的信息进行设置和加密。巡检计划编制主要是指定巡检人员和要检测的铁路设备。巡检结束后将巡检数据传输到上位机,进行分析设备,最终生成相应的报表,以供领导和上级部门查阅。
此次设计的铁路巡检仪已经生成样机,在线测试与应用,经过对该仪器的测试,效果良好,完全在设计预期范围内。需要注意的是:首先通过上位机设置好IC卡,巡检人员的信息和需要检测的铁路设别信息。其次,在射频场内,一定要在合适的测试距离范围内测量,使效果达到最佳。最后,数据反馈的分析,建立数据库,查询方便、快捷。
现在铁路巡检仪的种类很多,利用无线射频技术进行数据传输,应用前景还是很广阔,读卡时方便、高效、不易损坏,稳定性良好,使铁路巡检工作科学有序,具有重要的实际意义。在现有的设计上,还可以加上GPS和GSM设计,实现定位功能,使巡检工作更加制度化、科学化,对铁路工作具有重大的意义。
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