基于組態(tài)軟件與光纖光柵傳感技術(shù)的監測系統在鐵路上的應用

　　組態(tài)軟件（Configuration）為模塊化任意組合，軟件包括系統組態(tài)軟件平臺和應用軟件平臺兩部分。操作系統可任意選用Window NT、Linux、Unix等。網(wǎng)絡(luò )傳輸統一采用TCP/IP協(xié)議。在系統軟件的基礎上建立應用軟件的支撐平臺，即分布式實(shí)時(shí)運行環(huán)境。包括分布式系統管理與監視、基于內存的實(shí)時(shí)數據庫、實(shí)時(shí)數據庫組態(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 )通信結構等。在組態(tài)平臺之上二次開(kāi)發(fā)應用軟件平臺全面建立在開(kāi)放的國際工業(yè)標準基礎上，需要具有良好的開(kāi)放性?？紤]系統的開(kāi)發(fā)性，采用商業(yè)數據庫，并且應用系統的開(kāi)放性設計需具備多層次特征，為多方位、多層次持續拓展系統功能提供堅實(shí)的基礎。

　　組態(tài)軟件平臺的層次結構分為操作系統(可選Windows、Linux、Unix等)、實(shí)時(shí)運行環(huán)境（包含實(shí)時(shí)數據庫、實(shí)時(shí)數據庫組態(tài)工具、關(guān)系數據庫、多層次/多協(xié)議網(wǎng)絡(luò )接口三部分）、圖形組態(tài)以及數據庫維護和SCADA應用功能四部分。

2 系統方案

　　2.1 系統邏輯功能

　　鐵路在線(xiàn)監測系統[6]包括數據測量系統和數據管理與分析兩大子系統。其中，數據測量系統由傳感器子系統和數據采集與傳輸子系統有機地組成；數據管理與分析系統包括監測數據管理子系統和數據分析處理子系統。系統邏輯功能如圖2所示。

　　傳感器子系統由分布在現場(chǎng)的傳感器組成，主要包括光纖溫度、應變、壓力、位移、振動(dòng)傳感器，光纖傳感分析儀根據現場(chǎng)監測點(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、互感器等輸變電設備上，用來(lái)在線(xiàn)測溫及自動(dòng)報警，還有分布在橋梁、鐵路軌道、鐵路隧道等土木工程結構里，用來(lái)應力變形結構的安全監測。

　　數據采集子系統由光纖光柵分析儀完成，將光纖光柵分析儀接入現場(chǎng)的傳感器，儀器分析光纖光柵中折射率分布的周期性結構，導致某一特定波長(cháng)光的反射，從而形成光纖光柵的反射譜。反射光的波長(cháng)對溫度、應力和應變敏感，當環(huán)境溫度、應力或應變發(fā)生變化時(shí)，光纖光柵反射光的峰值波長(cháng)漂移，通過(guò)對波長(cháng)漂移量的度量就可以實(shí)現對溫度、應力和應變的感測。感測的數據通過(guò)數據傳輸系統傳輸給數據處理和控制系統。

　　數據傳輸系統是光纖光柵分析儀與監控系統的通信通道，在具備有線(xiàn)傳輸的場(chǎng)所可以考慮光纖(例如在牽引變或分區所)，通道穩定可靠；在不具備條件的場(chǎng)所(例如隧道、橋梁等)，可以采用無(wú)線(xiàn)方式，雖然通道的質(zhì)量會(huì )差一些，但對在線(xiàn)監測系統還是可以滿(mǎn)足需求。

　　數據處理與控制系統，為了保證系統的實(shí)時(shí)性、穩定性采用組態(tài)軟件，系統具備實(shí)時(shí)數據采集、數據越限處理、歷史數據采用、事故采樣、事故追憶等功能，在實(shí)時(shí)系統之上配有決策支持系統，幫助調度人員對現場(chǎng)情況迅速、準確地做出判斷。

　　2.2 系統結構

　　整體系統結構如圖3所示。