道口监控系统的设计与实现

论文摘要

随着我国铁路建设的蓬勃发展，铁路交通安全问题也日益严峻。而铁路交通故障95%发生在道口，且一旦发生，后果极其严重。我国铁路线分布13000多个道口。多数道口工作环境恶劣，监护设施简陋。监护工作依然处在人工控制阶段，一旦对讲机有故障或者现场信号出现故障，接近列车将无法得知前方道口情况。另外，道口监管难度大。道口工作人员个人素质不高，经常出现道口人员擅自离岗和错误操作的情况，为道口事故留下隐患。针对以上问题，本文提出一套道口监控系统的设计实现方案，旨在将道口监护工作机械化、智能化，减少道口工作人员工作量，提高道口监管力度，防止工作人员擅自离岗和错误操作，保障交通安全。另外，实现对监控工作的信息记录，并支持SD卡功能、液晶显示功能和基于GPRS通信技术的数据无线远程传输功能，方便公务监督人员对道口工作的监督管理。本文首先介绍嵌入式ARM9体系以及道口监控设备使用到的ARM9核心芯片：S3C2440A的功能和原理；轨道电路原理和基于GPRS通信技术的无线DDN通信系统原理。再详细介绍道口监控系统各个功能的软、硬件实现过程。重点介绍了：1.基于轨道电路原理，设计实现监控设备对1.8公里以外列车接近、离开的测控；2.监控设备向接近列车发送道口事故报警信息、平安信息的功能实现。列调电台的设计改造；电台信令板的软硬件设计；IIS总线与UDA1341TS芯片的应用；3.在岗监督功能的设计实现；监督暂停功能、换岗功能的设计与实现；4.监控设备对栏门的监控功能。其中设计各种传感器的应用；5.集Nand Flash技术、SD卡技术和液晶技术于一体的数据存储、备份和界面显示功能。此外，着重介绍了DDN无线通信系统的设计应用。以GPS技术为基础，实现道口监控设备与数据服务中心的无线数据传输。DTU无线传输模块在收到连接请求后，与数据服务中心建立连接，再通过控制中心对监控设备进行读写操作，读数据时，DTU无线传输模块自动将Nand Flash内存储的数据信息传输给控制中心，写操作可以格式化设备的存储数据。实现过程首先是DTU无线传输模块的硬件安装，再进行DTU传输模块的配置和数据服务中心的设计实现。由DDN无线通信系统将数据服务中心和道口监控设备连接，极大方便了公务监督人员对道口数据的读取，提高了对道口的监督效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究背景
• 1.2 国内道口监控现状
• 1.3 本文的研究内容和安排
• 2 相关技术与原理
• 2.1 ARM 技术介绍与 S3C2440A 芯片介绍
• 2.1.1 ARM 技术介绍
• 2.1.2 S3C2440A 芯片介绍
• 2.2 轨道电路的技术原理
• 2.2.1 轨道电路结构
• 2.2.2 轨道电路的工作原理及工作状态
• 2.2.3 轨道电路绝缘节的设计
• 2.3 GPRS 与无线通信系统基本原理
• 2.3.1 GPRS 通信原理
• 2.3.2 DDN 通信系统原理与 DTU 设备介绍
• 2.4 本章小结
• 3 道口监控设备核心功能的实现
• 3.1 列车接近自动控制功能
• 3.1.1 列车感应设备的功能和原理
• 3.1.2 道口监控设备在列车接近状态下的功能
• 3.2 在岗监督功能
• 3.3 设备报警、平安功能
• 3.3.1 语音设备的功能实现
• 3.3.2 报警设备的功能实现
• 3.4 数据的存储及读取
• 3.4.1 数据存储功能的实现
• 3.4.2 液晶显示功能实现
• 3.4.3 SD 卡功能实现
• 3.4.4 数据远程传输功能
• 3.5 液晶屏功能设计
• 3.5.1 液晶屏的选型
• 3.5.2 ST7920 原理介绍
• 3.5.3 ST7920 的硬件连接
• 3.5.4 设备界面的设计实现
• 3.6 本章小结
• 4 道口监控设备辅助功能的实现
• 4.1 在岗监督暂停功能
• 4.2 换岗功能
• 4.3 栏门监督功能
• 4.4 电源设计、防雷设计
• 4.5 光电耦合技术应用
• 4.6 本章小结
• 5 监控设备与数据中心远程通信的实现
• 5.1 无线 DDN 通信系统实现
• 5.2 道口监控设备与 DTU 模块的硬件连接
• 5.3 数据服务中心的建立及管理软件的设计
• 5.4 DTU 模块的参数配置
• 5.5 本章小结
• 6 总结和展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表文章
• 致谢