高速铁路防灾安全智能监测单元的研究与实现

1、高速铁路防灾安全智能监测单元的研究与实现高速铁路防灾安全智能监测单元的研究与实现 开题报告的主要内容开题报告的主要内容 拟选课题的可行性分析 4 拟选课题的背景及研究意义 1 拟选课题的国内外动态及存在问题 2 拟选课题研究的主要内容、技术路线 3 进度安排 5 参考文献 6 一、拟选课题的背景及研究意义一、拟选课题的背景及研究意义 1、背景、背景 l 安全是一切交通运输方式的先决条件，是铁 路运输永恒的主题。 l 随着列车运行速度提高，密度加大，高速铁 路遇到的各种危险因素也在增多，如自然灾 害(强风、暴雨、大雪、地震)、突发事故(坍 方落石、异物侵限)、设备故障等对铁路安全 的影响也不容忽

2、视。 一、拟选课题的背景及研究意义一、拟选课题的背景及研究意义 2、研究意义、研究意义 l 强风、暴雨、大雪、地震等自然灾害会威胁 高速行驶的列车安全，因此对高速铁路通过 地区实际可能发生的灾害，建立相应的监测 、报警系统，并制定各种预防措施，控制列 车运行速度，防止事故发生，是现代化铁路 运输系统中不可缺少的措施。所以为了提高 铁路运行的安全性，如何组建铁路安全监控 系统已成为重要的研究课题。 二、二、 拟选课题的国内外动态水平及存在问题拟选课题的国内外动态水平及存在问题 国外现状国外现状 l 日本新干线采用的是综合防灾安全监控系统。具 体监控内容如下：地震、长大隧道火灾、工作人 员进出门的

3、金属防护栅及专用钥匙、ID卡 无缝线路温度监控。 l 法国地中海高速铁路其防灾安全监控系统中心设 在马赛，沿线设置大风、地震、异物侵限和防护 开关等安全防灾监测设备，通过法国国家铁路 (SNCF)的通讯网络将监测点和监控中心相连。 国内现状国内现状 l 目前国内铁路防灾系统的现状是因地区差异而不 同。比如乌鲁木齐地区受风灾最为严重，其防风 子系统就相对完善与成熟；西南地区的雨量监测 系统就相对完善。 l 新建的客运专线铁路防灾安全监控系统作为保证 行车安全的重要设备，陆续在京津、郑西、武广 、沪宁、海南东环等铁路应用。 二、二、 拟选课题的国内外动态水平及存在问题拟选课题的国内外动态水平及存在

4、问题 该领域存在的问题该领域存在的问题 l 缺乏详细统一的技术规范，各厂家产品纷呈各 异； l 已有的防灾系统所采用的数据采集器接口类型 多样，而且只能采集单一的数据形式（如只能 采集风速或雨量或雪量数据），可扩展性差； l 在远程通信方面，从监测点到中心的数据传输 方式多样，有光纤以太网通信、无线通信等方 式，而且性价比较低。 二、二、 拟选课题的国内外动态水平及存在问题拟选课题的国内外动态水平及存在问题 拟选课题研究的主要内容拟选课题研究的主要内容 l 本课题要实现的主要功能如下： 1.数据采集，开发基于单片机的数据采集模块 ，用一块采集板即可实时地对现场雨量、风 速雪量数据采集并传输。

5、2.远程通信，将采集到的数据通过总线的方式 传输到车站的监控单元，再通过通信专业的 MSTP的双环网络传输到中心，实现数据的 远程通信。搭建性价比高、实用性强的铁路 防灾监控的远程通信网络。 三、拟选课题研究的主要内容、技术路线三、拟选课题研究的主要内容、技术路线 三、拟选课题研究的主要内容、技术路线三、拟选课题研究的主要内容、技术路线 拟选课题研究的主要内容拟选课题研究的主要内容 l 铁路防灾安全监控系统分为三级结构 1.现场监测设备 主要功能：采集雨量、风速等数据并传输到车站。 2.车站 主要功能：将多个现场监测点传来的数据汇总后统一通 过通信专业提供的通道(MSTP)发送到中心，本地可以

6、暂存 数据(至少1天)，同时可以给现场监测设备远程供电AC220V。 3.中心 主要功能：以图形、文本并音响方式报警，提供信息查 询、报表输出和相应的工作预案等功能。 三、拟选课题研究的主要内容、技术路线三、拟选课题研究的主要内容、技术路线 铁路防灾安全监控系统结构图铁路防灾安全监控系统结构图 拟选课题研究的主要内容拟选课题研究的主要内容 三、拟选课题研究的主要内容、技术路线三、拟选课题研究的主要内容、技术路线 拟选课题研究的主要内容拟选课题研究的主要内容 l 数据采集模块 l 主控系统的处理器采用ATMEL公司生产的单片 机AT90CAN128。AT90CAN128通过将8位 RISC CP

7、U与在系统自编程Flash融合在一个单 芯片上，是一种高效的单片机，可以为很多嵌 入式控制应用提供一种极为灵活且成本有效的 解决方案。 l 安全监控系统传输通道由通信专业提供的MSTP （基于SDH的多业务传送平台）专网构成，带 宽不低于2Mbps。 三、拟选课题研究的主要内容、技术路线三、拟选课题研究的主要内容、技术路线 拟选课题研究的技术路线拟选课题研究的技术路线 四、拟选课题的可行性分析四、拟选课题的可行性分析 l鉴于本课题前期搜集了大量相关资料，并认真 分析了课题的可行性，初步拟定了研究设计方案 。 l硬件方面，采用的以AVR单片机为核心的数据 采集模块可实现数据的采集、处理及传输，通

8、过 其JTAG接口还可以测试PCB，在线编程及片上 调试。 l网络结构方面，实验室有必要的实验设备能够 完成系统的网络搭建。 五、进度安排五、进度安排 起止时间起止时间主要内容简述主要内容简述 主要工作地点、方式主要工作地点、方式 和拟达到目的和拟达到目的 2012.10-2013.01 查阅相关的资料和书籍； 学校，看资料，对课题加 深理论了解。 2013.02-2013.06 硬件组网及编程实现； 实验室，对硬件进行连接， 编写功能实现的程序。 2013.07-2013.12 进行测试实验； 实验室，进行系统功能测 试，查找错误并修正。 2014.01-2014.03 撰写学位论文；学校，

9、撰写学位论文。 2014.03-2014.06准备相关资料答辩。学校，准备答辩。 六、参考文献六、参考文献 1 朱飞，杨平.AVR单片机C语言开发入门与典型实例 M.北京:人民邮电出版 社,2009. 2姚云，赵玉昆.铁路雨量监测系统中的远程通信J.单片机与嵌入式系统应用 ，2001(5) 3 陈汇远.客运专线综合安全防灾监控系统网络传输J.铁路计算机应用， 2006(8) 4 张新芳.高速铁路、客运专线防灾安全监控系统设计探讨J.铁道工程学报， 2006(2) 5 王彤.高速铁路防灾安全监控系统研究与开发J.中国铁路，2009(8) 6 陈东云，杜敬仓，任柯燕等 ATmega128单片机原理

10、与开发指导M 北京： 机械工业出版社，2005 7 陈天华.面向对象程序设计与Visual C+6.0教程M.北京:清华大学出版社 ,2006. 8 赵望达.高速铁路安全监控和信息传输系统的研究J.中国铁路，2004(8). 9 张翼.关于防灾安全监控系统设计方案的探讨J.铁路通信信号工程技术， 2009(8) 10石耀忠.京津城际轨道交通防灾安全监控系统简析J.铁路通信信号工程技 术，2008(8) 11 徐超高速铁路综合防灾安全监控系统的研究D中国铁道科学研究院 2010年 12 高速铁路防灾安全监控系统-公跨铁立交桥异物侵限监测方案运技基 础（2010）739号 13 新建时速300-350公里客运专线铁路设计暂行规定 14 TG04/2009铁路客运专线技术管理规定（试行）（300350km/h部分） 15 王瑞铁路