軌道交通在線監(jiān)測專用無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

摘要：軌道交通在線監(jiān)測專用無線傳輸系統(tǒng)應(yīng)用于高速鐵路信號及信息化系統(tǒng)，用于高速鐵路實現(xiàn)高寬帶、高安全無線信息傳輸。通信網(wǎng)絡(luò)作為鐵路、地鐵部門的基礎(chǔ)設(shè)施和必要條件，越來越受到重視。由于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，通信網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)入了集中式維護(hù)階段，主要特征是通信設(shè)備全部采用數(shù)字化，通信網(wǎng)絡(luò)采用將各自分散的專用系統(tǒng)集中起來進(jìn)行維護(hù)，并開發(fā)完成了一些分專業(yè)集中操作維護(hù)系統(tǒng)，初步實現(xiàn)了集中維護(hù)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)；傳輸；安全

數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)無論是高鐵還是地鐵都是為了將終端采集的數(shù)據(jù)信息通過用位于軌道兩邊的通信基站（WIFI、4G、5G網(wǎng)絡(luò)）無線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)信信傳送給地面服務(wù)中心，地面服務(wù)中心根據(jù)采集到的信息進(jìn)行工作的安排、故障的排查、業(yè)務(wù)的變動等等工作。

一、本次項目高鐵和地鐵主要針對五部分的目標(biāo)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計

（一）車載綜合監(jiān)測無線終端

系統(tǒng)的開發(fā)平臺是嵌入式平臺：硬件支持8模擬量端口（輸入或輸出）、支持有線網(wǎng)絡(luò)端口、支持無線網(wǎng)絡(luò)端口，自帶WiFi，可選支持4G模塊（可選聯(lián)通、電信或移動）。硬件支持128M數(shù)據(jù)存儲，可外接sd卡，自帶CPU和完整嵌入式Linux系統(tǒng)?？删幊?、可定義。

（二）移動檢測終端

此系統(tǒng)的開發(fā)平臺是安卓平臺：我方服務(wù)器平臺基于安卓系統(tǒng)開發(fā)，系統(tǒng)自動連接檢測設(shè)備，進(jìn)行采集數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的上傳，并通過與后臺網(wǎng)管系統(tǒng)、專家系統(tǒng)的鏈接，完成系統(tǒng)開通、雙向網(wǎng)絡(luò)通信管理、一鍵測試、數(shù)據(jù)上傳、歷史數(shù)據(jù)下載和對比等

（三）固定檢測

此系統(tǒng)的開發(fā)平臺是嵌入式平臺：硬件支持8模擬量端口（輸入或輸出）、支持有線網(wǎng)絡(luò)端口、支持無線網(wǎng)絡(luò)端口，自帶WiFi，可選支持4G模塊（可選聯(lián)通、電信或移動）。硬件支持128M數(shù)據(jù)存儲，可外接sd卡，自帶CPU和完整嵌入式Linux系統(tǒng)?？删幊?、可定義。

（四）服務(wù)端

完成數(shù)據(jù)集成、管理、分析功能。形式上分為文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用系統(tǒng)。

（五）數(shù)據(jù)端

后臺數(shù)據(jù)庫采用大型Oracle數(shù)據(jù)庫，平臺采用云數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)，可進(jìn)行云管理和云布防。具備用戶分級授權(quán)管理、故障診斷、短信報警等功能。

二、高鐵、地鐵數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)主要分為服務(wù)端和終端兩部分

（一）終端設(shè)備的管理

對于終端設(shè)備我們提供了設(shè)備注冊的管理機(jī)制，每個終端設(shè)備只需要注冊一次就能夠正常使用。對終端設(shè)備我們提供了查詢功能：終端網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)查詢；數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)、數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)傳輸速率、歷史數(shù)據(jù)傳輸情況查詢。

（二）地面數(shù)據(jù)中心功能

（1）注冊審核管理。對于鐵路、地鐵的終端未注冊、未審核的設(shè)備嚴(yán)禁接入到網(wǎng)絡(luò)，這對網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)起到了保護(hù)的作用。

（2）終端網(wǎng)絡(luò)管理。地面數(shù)據(jù)中心可以對終端網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)查詢；數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)、數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)傳輸速率、歷史數(shù)據(jù)傳輸情況查詢。

（3）服務(wù)情況統(tǒng)計。地面數(shù)據(jù)中心對服務(wù)端文件接收統(tǒng)計，按類型、數(shù)據(jù)量、專業(yè)等統(tǒng)計。

（4）基礎(chǔ)信息同步功能。終端和服務(wù)端設(shè)備基礎(chǔ)信息需要進(jìn)行同步管理。保證傳輸文件的時效性和及時性。

（三）網(wǎng)絡(luò)的原理和組成

傳輸系統(tǒng)主要分為服務(wù)端和終端兩部分。鐵路項目數(shù)據(jù)無線傳輸安全系統(tǒng)應(yīng)用主要涉及采集的數(shù)據(jù)主要以：包含軌道幾何、加速度、接觸網(wǎng)、通信、信號、現(xiàn)場情況、運行狀況、環(huán)境視頻等多個專業(yè)的檢測。

（1）車載綜合檢測無線終端。車載綜合檢測無線終端中，需要安裝無線終端的傳感采集軟件。當(dāng)無線終端設(shè)備對某一個功能進(jìn)行傳感采集時，將采集到的數(shù)據(jù)信號傳送到綜合檢測車的終端服務(wù)器上，終端服務(wù)器會將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保存，然轉(zhuǎn)化為“文件”格式。然后會根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)的優(yōu)先等級將這些將采集到的無線數(shù)據(jù)文件，通過WIFI、4G等網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給地面服務(wù)中心的服務(wù)器，地面服務(wù)中心的服務(wù)器將這些“文件”接收到后，地面服務(wù)器將這些數(shù)據(jù)解密，分析，保存。地面服務(wù)中心根據(jù)分析的結(jié)果可以通過中心端服務(wù)器將分析的結(jié)果進(jìn)行回傳給綜合檢測車，方便綜合檢測車根據(jù)現(xiàn)場的情況進(jìn)行整改和問題處理。也可以對分析的結(jié)果進(jìn)行新的安排和調(diào)度。保存后的數(shù)據(jù)也方便以后的數(shù)據(jù)查詢和歷史記錄的分析。

（2）移動終端檢測。本項目開發(fā)的APP軟件是基于安卓5.0以上版本開發(fā)的，對于市面上大部分的安卓手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品都可以通用。通過這些軟件可以使得移動終端監(jiān)測設(shè)備采集數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)能夠以加密“文件”的形式回傳至地面服務(wù)中心的中心端服務(wù)器，地面中心端服務(wù)器對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密、分析、保存。

（3）固定監(jiān)測。固定監(jiān)測相對比較簡單，只需要將固定的檢測設(shè)備通過集中器互聯(lián)，集中器通過無線的4G或是WIFI將采集到的信息以加密 “文件”的形式發(fā)送給地面服務(wù)中心的服務(wù)器，地面服務(wù)中心的服務(wù)器將這些“文件”進(jìn)行解密、分析、保存。地面中心根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行工作的安排。

鐵路系統(tǒng)中地面中心端服務(wù)器后臺我們使用的是大型Oracle數(shù)據(jù)庫，平臺采用云數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)，可進(jìn)行云管理和云布防。具備用戶分級授權(quán)管理、故障診斷、短信報警等功能。客戶端的終端服務(wù)器使用的是Windows Server 2008終端服務(wù)器。

“軌道交通在線監(jiān)測專用無線傳輸系統(tǒng)”最大的優(yōu)點是能夠?qū)⒁苿咏K端或是終端采集到的信息實時的傳送到地面服務(wù)中心，地面中心可以及時的了解到服務(wù)端和移動端設(shè)備的運行狀況及生產(chǎn)情況，保證了生產(chǎn)的安全和高效，在數(shù)據(jù)采集的同時對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，起到了數(shù)據(jù)的及時性和時效性，使得地面服務(wù)中心能夠第一時間得到生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)情況，了解鐵路運行和生產(chǎn)中的實時情況。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：馬治東（1988），本科，工程師，研究方向：通信或者鐵路通信。