為準確、及時地發現鐵路接觸網補償裝置的故障，文中通過監測接觸網環境溫度及承力索、接觸線的長度變化來判斷接觸網補償裝置是否有卡滯現象。該系統以C8051F930芯片作為系統的主控制器，以SIM900A無線傳輸模塊作為無線傳感網絡的通信節點，各個節點之間以不同的時間間隔向服務器發送數據，結合GPRS無線通訊技術及Web互聯網技術，將節點連接到遠程服務器。實驗結果表明，該系統性能穩定，檢測精度高，滿足相關設計要求。

接觸網；補償裝置；遠程監控系統；GPRS；SIM900A

TN806文獻標識碼：ADOI： 10．19358／j．issn．1674－7720．2017．05．002

引用格式：譚朋柳，周樂，冒蘇敏．基于GPRS的接觸網補償裝置遠程監控系統設計［J］．微型機與應用，2017，36（5）：4－7，10．

0引言

基金項目： 國家自然科學基金資助項目（61364023）；航空基金資助項目（2013ZD56008）；江西省教育廳科技項目（GJJ13516）隨著列車運行速度的提高，鐵路運行密度逐步加大，對牽引供電系統安全可靠性的要求也越來越高。接觸網是牽引供電系統的重要設備之一［14］，運行中的接觸網要承受電力機車以一定的壓力高速接觸摩擦運行，再加上通過接觸網的電流高達1 000 A以上，接觸網還受拉力、電弧、風雪、霧雨及大氣污染的作用，使接觸網晝夜不停地處在振動、摩擦、電弧、污染、伸縮的動態運行狀態之中，一旦發生故障將中斷行車，擾亂電氣化鐵路的運輸秩序，帶來經濟損失［5］。快速、準確地發現故障，及時、迅速地進行搶修，消除供電事故，最大限度地減少事故影響，是鐵路電氣化區段運行檢修業界追求的目標，是努力提高鐵路服務質量的保障。對接觸網進行在線監測是提高接觸網可靠性的重要方法之一，本文對接觸網在線監測技術進行研究，提出基于GPRS的接觸網補償裝置遠程監控系統設計。

1、系統總體設計

隨著大氣溫度的變化，承力索和接觸線會線性伸長（或縮短），通過監測接觸網所處環境的溫濕度以及補償墜砣到接觸網下錨支柱之間的位移，對比不同溫度下的位移變化來判斷接觸網是否有補償卡滯現象，實現對接觸網的監測。接觸網補償裝置遠程監控系統安裝在支架和墜砣之間，測量時設備對接觸網的運行狀態影響很小。

圖1系統總體框圖基于GPRS的接觸網補償裝置遠程監控系統架構如圖1所示，圖中的虛線表示信號按無線方式傳輸。系統由無線采集節點、GPRS基站、互聯網服務器、用戶終端（計算機）構成。該系統的工作過程是對溫濕度傳感器和位移傳感器周期性地進行數據采集，利用SIM900A模塊通過基站將采集的數據發送到互聯網服務器，計算機用戶通過Internet來完成對溫度和位移的監測。

該系統具有以下優勢：（1）電源及監測模塊不僅能夠提供穩定的直流電壓，還能快速地檢測電源的電壓和通斷情況，確保保存的數據不丟失；（2）采用物聯網［6］卡進行GPRS無線數據傳輸，保證數據傳輸率和可靠性，所用資費比GSM短信資費要低。

2、系統硬件設計

系統硬件主要包含電源模塊、微處理器模塊、GPRS通訊模塊、傳感器等，系統硬件組成如圖2所示。

2．1電源模塊

電源系統輸入電壓為AC 220 V，輸出12 V為運算放大器供電、5 V為外置傳感器供電、4 V為GPRS模塊供電、3．3 V為MCU模塊供電，如圖3所示。穩定的電源供電是系統能夠安全并且高效工作的基礎，考慮到接觸網所處環境惡劣，設計時電源輸入端采用金升陽LD1020B12電源轉換模塊［7］將220 V交流電輸入轉換為＋12 V／1 A

輸出。LD1020B12是小體積開關電源模塊，具有輸出短路、過流、過壓保護等功能。其EMC及安全規格滿足國際IEC／EN610004、CISPR11／EN55011、UL60950、EN60601的標準。最重要的是該電源模塊輸出隔離電壓可達 4 000 V AC ，適用于高隔離及嚴格電磁兼容的應用場合。