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串口服務(wù)器在車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘 要：鐵路車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)ATIS在鐵路運(yùn)輸中起著核對(duì)車輛信息、追蹤車號(hào)軌跡等重要作用，但是ATIS設(shè)備一般安裝在鐵路干線道口旁，自然環(huán)境惡劣，對(duì)通信信號(hào)、工控機(jī)設(shè)備都有很大干擾。基于增大ATIS信號(hào)的傳輸距離、遠(yuǎn)程工控機(jī)接收?qǐng)?bào)文的目的，通過嘗試采用串口服務(wù)器設(shè)備在ATIS安裝地點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換的方法，將RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換為TCP/IP信號(hào)在內(nèi)網(wǎng)中傳輸，從而達(dá)到工控機(jī)在機(jī)房遠(yuǎn)程控制ATIS設(shè)備信號(hào)收發(fā)的功能，突破了RS-485信號(hào)有限的傳輸距離限制，極大的提高了鐵路車號(hào)識(shí)別數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和可控性。
關(guān)鍵詞：車號(hào)識(shí)別 信號(hào) 數(shù)據(jù)采集 串口服務(wù)器
在傳統(tǒng)的車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)中，工控機(jī)受限于com信號(hào)的傳輸距離和避免信號(hào)干擾的要求，必須安置在ATIS(車號(hào)識(shí)別系統(tǒng))設(shè)備附近，在軌道旁惡劣的環(huán)境下，工控機(jī)即使在保護(hù)措施下也難免受到灰塵、災(zāi)害天氣的影響，重要的是管理者對(duì)ATIS的遠(yuǎn)程管理極為不便。通過應(yīng)用串口服務(wù)器，將與ATIS通信的com信號(hào)轉(zhuǎn)換為TCP/IP電信號(hào)，使得工控機(jī)在內(nèi)網(wǎng)任意范圍中通過虛擬串口就可以與ATIS通信。
一、串口服務(wù)器在ATIS中的設(shè)計(jì)架構(gòu)
1.1 整體設(shè)計(jì)模式
串口服務(wù)器的應(yīng)用不會(huì)改變?cè)熊囂?hào)識(shí)別系統(tǒng)的工作方式，變化的是工控機(jī)獲取ATIS信號(hào)的方式。串口服務(wù)器代替原有工控機(jī)的位置，安置在ATIS主機(jī)附近獲取RS-485信號(hào)，經(jīng)過處理之后轉(zhuǎn)變?yōu)門CP/IP電信號(hào)通過雙絞線傳至交換機(jī)，而工控機(jī)安置在鐵路內(nèi)網(wǎng)之中，接收該TCP/IP信號(hào)生成ATIS報(bào)文。
應(yīng)用串口服務(wù)器的最直接的目的就是將ATIS的信號(hào)采集和報(bào)文處理相隔離，因此整個(gè)方案設(shè)計(jì)分為三部分：信號(hào)采集、信號(hào)傳輸和報(bào)文處理。
ATIS設(shè)備本身具有在復(fù)雜異常環(huán)境下作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，因此信號(hào)采集部分在ATIS外部環(huán)境中，然而com信號(hào)的傳輸是非常脆弱的，極易受到其他硬件的干擾，并且傳輸速度有限，雖然該ATIS設(shè)備理論上支持com信號(hào)1公里內(nèi)傳輸，但是實(shí)際上根本無法排除這么長(zhǎng)距離上會(huì)受到的信號(hào)干擾，一般有效com信號(hào)的最長(zhǎng)傳輸距離不應(yīng)超過200米，所以該設(shè)計(jì)方案中路線1的距離較短，盡量減少外部干擾。
信號(hào)傳輸部分主要就是路線2，串口服務(wù)器需要將ATIS信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)出去，就必須接入企業(yè)內(nèi)網(wǎng)之中，在內(nèi)網(wǎng)中通過TCP/IP電信號(hào)傳輸，速度快，并且相對(duì)不受距離限制，不易收到信號(hào)干擾，保障了信號(hào)的安全性。
1.2 串口服務(wù)器功能描述
(1)串口服務(wù)器可以將RS-485、RS-232、RS-422等com信號(hào)轉(zhuǎn)換為TCP/IP電信號(hào)，com信號(hào)傳輸易受干擾、速度慢、成本高，而TCP/IP信號(hào)速度快，穩(wěn)定性強(qiáng)，且雙絞線相對(duì)成本低廉，也不必要求計(jì)算機(jī)配有com接口，只需接入網(wǎng)絡(luò)即可。設(shè)置com信號(hào)類型同時(shí)還可以選擇波特率、停止位、數(shù)據(jù)位等。
(2)考慮到原有設(shè)備的應(yīng)用軟件是通過連接com口來獲取信號(hào)的，為了不改變?cè)袘?yīng)用程序，可以在任一計(jì)算機(jī)上虛擬出若干個(gè)com口，虛擬串口能夠接收內(nèi)網(wǎng)傳輸?shù)腡CP/IP信號(hào)，因此應(yīng)用程序通過訪問該虛擬串口就可以獲取設(shè)備信號(hào)。在創(chuàng)建虛擬串口的同時(shí)還要設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等，串口號(hào)可以從com1到com99，但是通常如果本機(jī)自帶com口，盡量不要與原有com口沖突，并且當(dāng)前ATIS設(shè)備支持的com口最大值為com12，不能超過設(shè)備的com口使用范圍。
二、串口服務(wù)器在ATIS中的實(shí)施方案
2.1 實(shí)施步驟
2.1.1 檢查ATIS設(shè)備
在ATIS設(shè)備通電情況下，觀察ATIS主機(jī)面板，會(huì)發(fā)現(xiàn)第一個(gè)指示燈POW常亮，第二個(gè)指示燈RUN不停閃爍，說明ATIS主機(jī)運(yùn)行正常。如果在條件允許的情況下，工控機(jī)的本身com口通過RS-485/RS-232轉(zhuǎn)換器與ATIS信號(hào)線連接，可以通過ATIS測(cè)試軟件進(jìn)行測(cè)試，確保ATIS設(shè)備完全正常。
選擇本機(jī)連接的com口，單擊“連接”，顯示連接成功表明信號(hào)線通暢，如果連接失敗證明信號(hào)不通;連接成功后單擊“開始識(shí)別(效率)”，會(huì)提示打開功放成功，然后單擊“停止識(shí)別”，如果提示關(guān)閉功放成功，表明RS-485/RS-232轉(zhuǎn)換器質(zhì)量達(dá)標(biāo)，如果提示關(guān)閉功放失敗，則表明RS-485/RS-232轉(zhuǎn)換器不合格，需用光隔離轉(zhuǎn)換器。一旦關(guān)閉功放失敗，該串口將會(huì)無法徹底關(guān)閉，需重啟ATIS設(shè)備方可關(guān)閉com口連接。因串口服務(wù)器本身支持接收RS-485信號(hào)，因此在該應(yīng)用方案中，并不需要RS-485/RS-232轉(zhuǎn)換器。
2.1.2 建立虛擬串口
創(chuàng)建虛擬串口時(shí)，先將串口服務(wù)器的IP地址增加成功，模塊端口選擇50000與串口服務(wù)器端口一致，再設(shè)定波特率(9600)、數(shù)據(jù)位(8)、校驗(yàn)位(None)、停止位(1)，即可創(chuàng)建完成。虛擬串口完成了與實(shí)際端口操作的數(shù)據(jù)格式、協(xié)議的轉(zhuǎn)換，這樣大大提高了現(xiàn)有軟件的通用性，大大降低了開發(fā)的難度和復(fù)雜性。
2.1.3 通過測(cè)試工具檢驗(yàn)
與3.1.1中檢查ATIS設(shè)備方法相同，通過利用ATIS測(cè)試軟件進(jìn)行連接設(shè)備，打開功放，關(guān)閉功放，斷開連接等操作，可以檢測(cè)該方案是否有效實(shí)施。
2.2 實(shí)施效果及推廣
通過實(shí)施該方案，串口服務(wù)器安置在ATIS主機(jī)附近，ATIS設(shè)備發(fā)送的RS-485信號(hào)經(jīng)短距離傳輸?shù)酱诜⻊?wù)器，由串口服務(wù)器將COM信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)門CP/IP電信號(hào)，該信號(hào)通過雙絞線可以遠(yuǎn)程高速傳輸，并且不易收到干擾，因此獲取信號(hào)生成報(bào)文的工控機(jī)不再受距離限制和環(huán)境限制，可以安置在內(nèi)網(wǎng)中的任意位置。
三、結(jié)論
串口服務(wù)器在鐵路車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)方案已經(jīng)成功應(yīng)用在南京港港口鐵路專用線、南京金翔石化危險(xiǎn)品鐵路專用線，經(jīng)過幾年的應(yīng)用測(cè)試，鐵路車號(hào)識(shí)別信號(hào)傳輸穩(wěn)定、及時(shí)，傳輸距離不再受限制，工控機(jī)不再受室外自然環(huán)境的影響，同時(shí)，在車號(hào)識(shí)別信號(hào)防干擾方面也有很大的改善，因此，串口服務(wù)器在鐵路車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)中的應(yīng)用會(huì)對(duì)傳統(tǒng)ATIS數(shù)據(jù)采集帶來性能上極大地提升。
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