鐵路營業線防侵限系統研究

吳懷路

【摘 要】近年來，鐵路營業線防侵限越來越受到重視，本文研究的防侵限系統就是為了解決營業線區域的安全問題。該系統主要由現場檢測裝置和信號樓終端裝置兩部分組成，這兩部分由無線模塊通過無線通信進行數據傳輸。該系統包括紅外檢測模塊、GPS定位模塊、聲光報警模塊、GPRS無線模塊以及數據顯示模塊等構成，具備穩定、可靠、便攜、智能等特點。

【關鍵詞】防侵限系統;紅外檢測;GPS;GPRS

中圖分類號： U216.2 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）02-0160-002

【Abstract】In recent years， more and more attention has been paid to the anti-intrusion limit of railway line.The anti-intrusion limit system studied in this paper is to solve the safety problem of the business line area. The system is mainly composed of two parts： the field detection device and the signal tower terminal device. The two parts are transmitted by wireless module through wireless communication. The system includes infrared detection module， GPS positioning module， acoustic and optical alarm module， GPRS wireless module and data display module， etc.. It has the characteristics of stability， reliability， portability， and intelligence.

【Key words】Anti-invasion limit system; Infrared detection; GPS; GPRS

隨著鐵路里程的劇增，外來人員隨意踏入營業線區域等問題愈演愈烈，但是我國大部分營業線安防措施仍主要是使用“彩帶繩”、防護柵欄進行隔離[1]，由于措施較為簡易，因此也伴隨著巨大的安全隱患。針對上述情況，本文研究的系統不僅可以辨別有效的侵限行為，也能夠在確認其行為后讓工作人員及時獲取到信息，減少甚至避免不必要的人身財產損失。

1 設計思路

根據需求分析，系統分成兩部分：現場檢測裝置和信號樓終端裝置。現場檢測裝置中紅外檢測模塊能夠檢測侵限行為，為降低誤碰率可以采用兩次檢測，一經確認立刻進行聲光報警。定位模塊將位置信息傳輸給單片機，單片機把數據稍加處理后通過GPRS無線通信模塊傳輸至信號樓[2]。信號樓終端裝置中無線模塊接收到信息傳給單片機，單片機處理后通過聲光報警提示工作人員發生侵限行為，并顯示現場數據。系統總體設計框圖如圖1所示。

2 主控電路設計

系統采用STC12C5A60S2單片機[3]用作主控處理器，在現場檢測裝置中，定位模塊與無線通信模塊的數據傳輸均利用串口實現，此單片機內有兩個串口可以滿足此需求。該處理器主要資源如表1所示。STC12系列單片機含有內部時鐘，處理器為保證系統每個部分時鐘狀態同步同樣需要外部時鐘，外部時鐘電路由晶振和電容構成，在具體的選擇和使用時，可根據實際情況自主選擇。該系列單片機也需要外圍復位電路，該部分電路由電解電容、下拉電阻和按鍵構成，有兩種工作方式：上電復位和按鍵復位。單片機外圍復位電路是在其復位引腳上連接一個下拉電阻接至地，同時連接一個電容和按鍵的并聯電路接至5V電源。手動復位則是在按下按鍵后，由于電阻對電容有一放電過程，在這個過程中在復位引腳上產生一個復位信號。

3 軟件設計

（1）現場檢測裝置整體由現場紅外檢測與報警、GPS定位和GPRS無線通信這三部分組成。紅外檢測與報警的用途為檢測侵限行為并防止是誤碰行為以及確認發生侵限行為后，現場進行聲光報警。GPS定位的作用是接收、解析裝置所在地理位置的數據，包括經度、緯度、時間等相關信息。GPRS無線通信主要用于將現場數據進行一定處理后，發送給信號樓終端的無線模塊[4]。現場檢測裝置主程序軟件流程圖如圖2所示。現場檢測裝置在初始化后，利用紅外檢測確認是否有侵限行為，為防止誤碰可兩次檢測確認，當侵限行為確定后則進行聲光報警。GPS模塊獲取裝置當前的定位信息，單片機將定位信息進行解析，然后獲取到信息數據利用GPRS無線模塊把現場數據發送到信號樓終端。

（2）信號樓終端軟件首先進行初始化，GPRS無線模塊用來接收現場檢測裝置傳輸過來的數據，當GPRS模塊接收到信息數據后通過串口傳遞給單片機，然后單片機將數據內容進行處理，提取有效的現場數據后進行存儲并在液晶屏上展現，此時信號樓終端進行聲光報警。

4 測試與分析

（1）紅外檢測測試：將模塊供電，正常供電時，綠燈亮且蜂鳴器不響，報警時紅燈亮且蜂鳴器叫響。用手觸碰金屬網，在進行防誤碰測試時，迅速觸碰然后收回，此時聲光報警模塊應該不工作。在侵限測試時，觸碰維持時間相對較長，觀測聲光報警模塊是否正常工作，通過觸碰時間長短來進行誤碰或侵限行為的檢測。

（2）GPS定位測試：通過移動GPS模塊的位置改變其地理位置，當紅外檢測模塊檢測到發生侵限行為時，單片機接收并解析GPS模塊所傳數據，將解析后的有用數據即模塊所在地理位置在液晶顯示屏上進行顯示，并和實際模塊所在的位置進行對比，比較模塊獲取經緯度數據的精確度[5]。

（3）GPRS無線通信測試：當紅外檢測到發生侵限行為時，單片機接收并解析GPS模塊傳輸數據，將處理后的現場數據通過液晶顯示屏進行顯示，然后將處理后的數據通過GPRS模塊中短信服務將數據發送到信號樓終端，并檢測是否數據發送成功，信號樓終端將短信內容進行提取，并顯示在接收端顯示屏上，比較發送端和接收端數據。

通過本系統測試結果可見，紅外檢測可以區分誤碰行為與侵限行為，減少系統誤碰率和漏報率;GPS定位模塊能夠獲取到模塊所在經緯度，數據精確度較高;GPRS無線通信模塊現場檢測裝置所得到的時間信息和位置信息與信號樓終端所獲取數據相一致，能夠將數據準確無誤的進行傳輸;當現場有侵限行為時，現場進行聲光報警，信號樓終端在數據接收后同樣進行報警，系統能夠完成設計任務。

【參考文獻】

[1]陳昉.高鐵線路防入侵預警系統的研究[J].鐵道通信信號，2015，51（12）：65-68.

[2]楊一帆，李斌，姚駿，王高揚.基于GPRS的遠程監控系統設計[J].工業控制計算機，2016，29（12）：98-99.

[3]路孟，馬尚昌，張廣超，張素娟.基于GPRS無線傳輸的日照采集系統設計[J].成都信息工程大學學報，2016，31（05）：458-462.

[4]周鵬.基于STC12C5A60S2單片機的測障系統設計[J].微型機與應用，2013，32（12）：17-19，23.

[5]王增彩.機場圍界防入侵激光報警系統的研究[D].大連：大連交通大學，2012.