基于組態軟件與光纖光柵傳感技術的監測系統在鐵路上的應用

　　組態軟件（Configuration）為模塊化任意組合，軟件包括系統組態軟件平臺和應用軟件平臺兩部分。操作系統可任意選用Window NT、Linux、Unix等。網絡傳輸統一采用TCP/IP協議。在系統軟件的基礎上建立應用軟件的支撐平臺，即分布式實時運行環境。包括分布式系統管理與監視、基于內存的實時數據庫、實時數據庫組態工具、基于OPENGL的三維圖形組態工具、多層次多協議網絡通信結構等。在組態平臺之上二次開發應用軟件平臺全面建立在開放的國際工業標準基礎上，需要具有良好的開放性。考慮系統的開發性，采用商業數據庫，并且應用系統的開放性設計需具備多層次特征，為多方位、多層次持續拓展系統功能提供堅實的基礎。

　　組態軟件平臺的層次結構分為操作系統(可選Windows、Linux、Unix等)、實時運行環境（包含實時數據庫、實時數據庫組態工具、關系數據庫、多層次/多協議網絡接口三部分）、圖形組態以及數據庫維護和SCADA應用功能四部分。

2 系統方案

　　2.1 系統邏輯功能

　　鐵路在線監測系統[6]包括數據測量系統和數據管理與分析兩大子系統。其中，數據測量系統由傳感器子系統和數據采集與傳輸子系統有機地組成；數據管理與分析系統包括監測數據管理子系統和數據分析處理子系統。系統邏輯功能如圖2所示。

　　傳感器子系統由分布在現場的傳感器組成，主要包括光纖溫度、應變、壓力、位移、振動傳感器，光纖傳感分析儀根據現場監測點的多少可以配置不同通道的儀器。傳感器主要分布在牽引變電站的電力開關柜、電纜接頭、變壓器、互感器等輸變電設備上，用來在線測溫及自動報警，還有分布在橋梁、鐵路軌道、鐵路隧道等土木工程結構里，用來應力變形結構的安全監測。

　　數據采集子系統由光纖光柵分析儀完成，將光纖光柵分析儀接入現場的傳感器，儀器分析光纖光柵中折射率分布的周期性結構，導致某一特定波長光的反射，從而形成光纖光柵的反射譜。反射光的波長對溫度、應力和應變敏感，當環境溫度、應力或應變發生變化時，光纖光柵反射光的峰值波長漂移，通過對波長漂移量的度量就可以實現對溫度、應力和應變的感測。感測的數據通過數據傳輸系統傳輸給數據處理和控制系統。

　　數據傳輸系統是光纖光柵分析儀與監控系統的通信通道，在具備有線傳輸的場所可以考慮光纖(例如在牽引變或分區所)，通道穩定可靠；在不具備條件的場所(例如隧道、橋梁等)，可以采用無線方式，雖然通道的質量會差一些，但對在線監測系統還是可以滿足需求。

　　數據處理與控制系統，為了保證系統的實時性、穩定性采用組態軟件，系統具備實時數據采集、數據越限處理、歷史數據采用、事故采樣、事故追憶等功能，在實時系統之上配有決策支持系統，幫助調度人員對現場情況迅速、準確地做出判斷。

　　2.2 系統結構

　　整體系統結構如圖3所示。