基于組態(tài)軟件與光纖光柵傳感技術(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在鐵路上的應(yīng)用

　　組態(tài)軟件（Configuration）為模塊化任意組合，軟件包括系統(tǒng)組態(tài)軟件平臺(tái)和應(yīng)用軟件平臺(tái)兩部分。操作系統(tǒng)可任意選用Window NT、Linux、Unix等。網(wǎng)絡(luò)傳輸統(tǒng)一采用TCP/IP協(xié)議。在系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上建立應(yīng)用軟件的支撐平臺(tái)，即分布式實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境。包括分布式系統(tǒng)管理與監(jiān)視、基于內(nèi)存的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)工具、基于OPENGL的三維圖形組態(tài)工具、多層次多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)等。在組態(tài)平臺(tái)之上二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件平臺(tái)全面建立在開(kāi)放的國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，需要具有良好的開(kāi)放性?？紤]系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)性，采用商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并且應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)放性設(shè)計(jì)需具備多層次特征，為多方位、多層次持續(xù)拓展系統(tǒng)功能提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　組態(tài)軟件平臺(tái)的層次結(jié)構(gòu)分為操作系統(tǒng)(可選Windows、Linux、Unix等)、實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境（包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)工具、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、多層次/多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)接口三部分）、圖形組態(tài)以及數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)和SCADA應(yīng)用功能四部分。

2 系統(tǒng)方案

　　2.1 系統(tǒng)邏輯功能

　　鐵路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[6]包括數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理與分析兩大子系統(tǒng)。其中，數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)由傳感器子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)有機(jī)地組成；數(shù)據(jù)管理與分析系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析處理子系統(tǒng)。系統(tǒng)邏輯功能如圖2所示。

　　傳感器子系統(tǒng)由分布在現(xiàn)場(chǎng)的傳感器組成，主要包括光纖溫度、應(yīng)變、壓力、位移、振動(dòng)傳感器，光纖傳感分析儀根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的多少可以配置不同通道的儀器。傳感器主要分布在牽引變電站的電力開(kāi)關(guān)柜、電纜接頭、變壓器、互感器等輸變電設(shè)備上，用來(lái)在線測(cè)溫及自動(dòng)報(bào)警，還有分布在橋梁、鐵路軌道、鐵路隧道等土木工程結(jié)構(gòu)里，用來(lái)應(yīng)力變形結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測(cè)。

　　數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由光纖光柵分析儀完成，將光纖光柵分析儀接入現(xiàn)場(chǎng)的傳感器，儀器分析光纖光柵中折射率分布的周期性結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致某一特定波長(zhǎng)光的反射，從而形成光纖光柵的反射譜。反射光的波長(zhǎng)對(duì)溫度、應(yīng)力和應(yīng)變敏感，當(dāng)環(huán)境溫度、應(yīng)力或應(yīng)變發(fā)生變化時(shí)，光纖光柵反射光的峰值波長(zhǎng)漂移，通過(guò)對(duì)波長(zhǎng)漂移量的度量就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、應(yīng)力和應(yīng)變的感測(cè)。感測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸給數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)。

　　數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是光纖光柵分析儀與監(jiān)控系統(tǒng)的通信通道，在具備有線傳輸?shù)膱?chǎng)所可以考慮光纖(例如在牽引變或分區(qū)所)，通道穩(wěn)定可靠；在不具備條件的場(chǎng)所(例如隧道、橋梁等)，可以采用無(wú)線方式，雖然通道的質(zhì)量會(huì)差一些，但對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還是可以滿足需求。

　　數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)，為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性采用組態(tài)軟件，系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)越限處理、歷史數(shù)據(jù)采用、事故采樣、事故追憶等功能，在實(shí)時(shí)系統(tǒng)之上配有決策支持系統(tǒng)，幫助調(diào)度人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況迅速、準(zhǔn)確地做出判斷。

　　2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。