浅谈信号系统与安全门接口控制系统(BIDI)（精选5篇）
浅谈信号系统与安全门接口控制系统(BIDI) 篇1
浅谈信号系统与安全门接口控制系统(BIDI)
天津地铁1号线信号系统与安全门接口控制系统(BIDI)是列车自动驾驶系统(ATO)的子系统,是基于射频技术对列车身份和列车编组进行自动识别的系统,它为站台安全门和列车门的.同步控制提供必要的信息,同时也为ATS系统提供相关列车运行信息,从而为行车运营管理提供支持.
作 者：董波 Dong Bo 作者单位：天津市地下铁道总公司设备总部车辆通号部,天津,300051刊 名：现代城市轨道交通英文刊名：MODERN URBAN TRANSIT年，卷(期)：“”(3)分类号：U2关键词：地铁 信号系统 BIDI系统 PTI电子标签阅读器
浅谈信号系统与安全门接口控制系统(BIDI) 篇2
由于对空调制冷产品大力进行科技开发和不断引进高新技术,部分机型的控制电路采用了数字技术和显示技术等,性能日益改善,技术含量也不断提高,其中单片机技术作为核心得到广泛地应用。在整个控制系统中,为获得众多的各类信息,各种传感器的应用非常普遍。通过传感器取得大量的数据返回单片机处理,对系统进行有效、合理的控制。目前,传感器有数字式和模拟式两种,数字式的对于单片机来说处理较为方便,外围电路简单,但由于价格都比较高,大量使用会使得设备的成本上升,一般应用于大型制冷设备中。而模拟式传感器价格较低、维护简单,使用中需要外围辅助电路。因此,一般比较适合在中小型的空调制冷设备中应用。
2 模数转换ADC0809芯片
在使用模拟传感器后,采集的数据要转化为数字信息才能由单片机使用,因此,本设计中采用ADC0809芯片作为各种传感器与单片机的硬件输入接口。ADC0809芯片是CMOS单片型逐次逼近型A/D转换器,具有8路模拟量通道,有转换启停控制,模拟输入电压范围为0～+5v,转换时间为100uS。引脚功能见表1所示[1]。工作状态如图1所示。
3 接口电路设计
3.1 硬件接口电路
各类传感器通过放大均衡电路将电压变化范围控制在0-5V之间,控制输出电路为单片机的P1口,经放大后驱动继电器去控制设备中的四通阀、压缩机等,具体电路略。ADC0809芯片与单片机AT89C51模拟量输入采集接口电路见图2所示[2]。
3.2 电路设计要点分析
(1)在图2中ADC0809的转换时钟小于640KHz,可以用硬件产生符合要求的时钟,也可以由单片机功能脚输出。如AT89C51的ALE/PROG引脚,此引脚为地址锁存允许信号。当访问片外存储器时,ALE作为锁存低8位的控制信号,当不访问外存储器时,ALE引脚向外输出1/6的晶振频率的正脉冲。因此,根据实际情况,本电路中AT89C51的引脚ALE向外输出2MHz的脉冲,然后再经过U5A和U5B两个D触发器(74HC74)构成4分频器,将时钟降为500KHz满足ADC0809的转换要求[3]。
(2)AT89C51单片机通过地址线P2.7(数据采集控制)和读、写信号线控制ADC0809的锁存控制信号ALE、启动信号START、输出允许信号OE。将ALE和START引脚相连,当P2.7和WR同为低电平时ALE和S T A R T信号有效,通道地址送地址锁存器,同时启动ADC0809开始转换。
(3)通道地址由P0.0、P0.1、P0.2提供。根据电路,8个模拟输入通道的地址分别为0000H～0007H,当要读取转换结果时,只要P2.7和R D同时为低电平,输出允许信号OE有效,转换的数字量通过D0～D7输出。
(4)转换结束信号EOC(高电平)通过反相器U4A连接到AT89C51的外部中端口INT0(低电平)。转换结束后向AT89C51送出中断请求,CPU响应中断后,在中断服务程序中通过读操作来取得转换结果。
4 软件编程
整机程序由于功能较多,程序比较繁复。在此,只给出8路模拟量输入巡回检测,使用外部中断0(INT0)方式采集数据,然后将各路采集到的数据有序地存放到片内RAM的30H～37H单元中的流程图如图3所示。
5 结束语
AT89C51单片机在一块芯片上集成了计算机的基本功能部件,功能强大。一些设备应用过程中仅仅通过它内部集成的功能部件往往不够用。此时,就需要在片外扩展一些外围芯片,如本文中用到的ADC0809芯片。单片机与ADC芯片结合使用通用性、灵活性较强,专用ADC芯片在转换分辨率、转换时间、量程、转换精度等方面都可以得到保证。
摘要：空调制冷设备的控制系统中有大量的信息要处理,其中有使用中的室内温度设置和控制外,还有设备运行中的参数需要监控、调整,如排气温度、化霜控制、室外温度、高低压力、室内盘管温度等,其中大多是模拟信号。本文就关于ADC0809芯片与AT89C51单片机如何进行模拟信号的采集与转换的软、硬件进行研究。
关键词：空调制冷,单片机,ADC0809芯片
参考文献
[1]朱芙菁.单片机原理及应用技术[M].北京:航空工业出版社,2010,(6);200-201.
[2]李秀忠.单片机应用技术[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007,(1):151-152.
浅谈信号系统与安全门接口控制系统(BIDI) 篇3
【关键词】轨道交通；信号系统；可靠性；安全性
在轨道交通系统的运行中采用相应的交通信号系统，不但能够在最大程度上保证列车的安全正常行驶，解决各个列车行驶时间上的冲突和矛盾，避免追尾事件发生，还能够极大的提高列车的运行效率，增大轨道交通建设的经济效益和社会效益。除此之外，轨道交通信号系统的使用还有利于实现列车运行自动化管理，对于提高城市交通管理现代化水平有着重要意义。而要使轨道交通信号系统发挥其应有的作用，就要确保其可靠性与安全性。以下本文笔者就结合自己对轨道交通信号系统的认识来探讨其可安全性与可靠性问题。
一、轨道交通信号系统概述
轨道交通信号系统主要是由连锁装置与列车自动控制系统（ATC）组成。ATC系统又包括列车自动监控系统（ATS）、列车自动防护系统（ATP）及列车自动运行系统（ATO）。其中，ATS的主要作用是对列车的实际运行情况进行监督与控制，这样可以使行车调度工作者对整个线路的列车进行全面、系统、完整的管理。ATP的作用主要是对行驶中的列车进行监控和安全防护，避免其出现连锁设备或自身系统中出现问题故障而影响列车运行安全。ATO则主要是通过分析地面情况来对列车进行控制，这样就可以避免列车在行驶中突然的加速或减速，提高列车运行的舒适性和节能性。这三个系统相互作用，相互影响，从列车、地面、控制中心三个方面对列车进行全方位的控制，确保列车的安全稳定运行。目前的轨道交通系统是各种先进科技的共同产物，其不但技术密集程度较高，而且成本低，效益高，是一种高速度、高效率、高安全性的可靠控制系统。
二、轨道交通信号系统的安全性分析
对于轨道交通信号系统而言，安全性主要是指行车的安全和乘客的人身安全。在列车的行驶过程中，无论是因为设备出现故障，还是因为电路、软件出现问题，都可能会影响到列车的正常行驶，而由此造成的误动或错误操作，极有可能造成严重的安全事故。为此，在轨道交通信号系统的设计与应用中，应该将以故障为导向的安全性能放在首要地位。在此过程中，需要解决的问题主要包括轨道数据处理、数据采集与驱动以及数据传输等三个方面的故障-安全问题。可以采用当前先进的计算机技术，如容错技术、故障检测和诊断技术以及多重化技术等，均能够为提高轨道交通信号系统的安全性提供技术支持。以下主要对列车自动控制系统的各个子系统的安全性进行分析。
1、ATS系统
（1）在控制中心设立两套ATS系统，互为热备份，即其中的一个系统在线时，另一个系统也在不断更新其数据信息，当出现故障需要切换时，热备份系统在很短时间内完成对轨旁信息的扫描，从而保证系统获取最新的数据。
（2）控制中心ATS主机与车站ATS设备间采用双通道（主、备）或环路方式构成系统（由通信专业提供），以保证某点或某段通信信道发生故障时，系统仍能正常工作。
（3）当系统中某些单元出现故障或运营过程中出现异常情况时，系统具备降级运行的功能，由调度员人工介入设置进路，对列车运行进行调整，如在车站可以完成自动进路调整或根据列车识别号进行自动信号控制。
（4）当列车运行偏离运行图时，系统自动生成调整计划或自动调整列车的停站时间、区间运行时间。当偏离误差较大时，可由调度员人工介入，指定列车的停站时间和区间运行时间，或对系统实施运行图进行调整。
（5）通过列车识别装置（PTI）能自动完成全线监控区域内的列车跟踪（服务号、目的地号、车体号、车次号）。随着列车的运行，跟踪显示从一个轨道区段向下一个轨道区段移位、显示。
2、ATP系统
由于ATP系统主要是对列车的设备和系统进行安全监控，因此其安全性设计应该将重点放在保证设备系统安全上。首先，ATP系统可以利用双层网络与全冗余的模式来进行设计，将系统中的所有设备都设置相应的冗余接口，并做好备份，以保证系统某个节点出现故障后系统也可以不受影响而正常运行。其次，编码软件也可以利用冗余技术，且编码中不可出现循环语句，这样是为了保证某个编码控制程序出现中断后可以继续对系统进行控制，且不会形成死循环的问题。第三，为了进一步的保证系统的安全性与可靠性，对于一些较为重要或者较为容易出现故障的设备，应该进行双重备份。同时，为了避免强信号对系统产生干扰，还要在电路中设计一定的防冲击电路和防干扰措施。这样才可以很好的保证系统的安全运行。
3、ATO系统
作为以地控车的控制系统，ATO系统应该能够在列车超速运行时给予一定的警告，并利用系统中的车载设备采取一定制动措施。正常情况下ATO系统是自动运行，但是如果其因故障无法自动运行，应该要能够尽快转入人工操作的程序中，以保证列车安全运行。同时，在系统的运行中需要大量的实时数据，因此数据传输应该首先循环传送。为了保证行驶中的列车和地面工作站点之间可以随时联系沟通，在列车出站之前，要对ATO系统进行检查，尤其是要对接口处进行仔细检查，以保证系统的安全工作。
三、轨道交通信号系统的可靠性分析
要充分发挥轨道交通信号系统的作用，不但要保证其安全性，还要保证其可靠性。因为只有确保系统的可靠，才能保证其高安全性。尤其是在实践中，可靠性是评价轨道交通信号系统安全性的重要指标。在国际上目前已经提出了定量可靠性性分析指标，并规定列车超速防护的车上设备的平均无故障时间（MTBF）不低于104h，地面设备的平均无故障时间不低于105h。
在城市轨道交通中由于ATP系统在正常驾驶模式下使用，是惟一能连续控制列车运行，并长期确保列车安全运行的驾驶模式。降级驾驶模式是ATP系统出现故障情况下，在限速条件以人工驾驶来降低列车运行风险所采用的一种驾驶模式。不过，该模式并不能避免所有风险，所以要求正常驾驶模式必须非常稳定可靠，以尽量减少采用降级驾驶模式。鉴于上述因素，在国外城市轨道交通工程中，提出ATP系统正常驾驶模式的可靠必须高于99.99%。
四、结语
总之，在现代城市轨道交通事业的发展中，加强列车运行的安全控制是非常重要的。这就需要合理的设计和运用轨道交通信号系统，从每个子系统的角度出发来确保其安全性与可靠性，为人们出行提供安全可靠的交通设施。
参考文献
[1]何泳斌.城市轨道交通信号控制方式研究[J].交通世界，2004（09）.
[2]章扬，陈辉，田源.地铁综合监控系统的可靠性、可用性、可维修性、安全性设计[J].城市轨道交通研究，2009（04）.
浅谈信号系统与安全门接口控制系统(BIDI) 篇4
人体心电信号是反应心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中生理电变化的一类信号。由于胎儿心电信号自身存在的幅值低、频率低、抗干扰能力差等特点并且淹没在母体心电信号当中不易直接观测分析,因此,此类系统的数据运算量大,对运算处理的实时性要求很高。如何设计完善的通信接口,保证系统中的数据流能够快速流畅地传输到终端,成为设计的重要一环。
1 系统硬件构成
嵌入式的心电信号处理系统以德州电器公司(TI)的MSP430F169为核心,以TMS320VC5402为运算单元,系统的硬件框图如图1所示。
系统中MSP430F169作为MCU(控制器),控制整个电路的工作,DSP(数字信号处理器)负责逻辑运算部分。为了能够更加有效地发挥DSP的运算能力,分别采用了FLASH(闪速存储器)和SRAM(半导体静态随机存储器)芯片扩展DSP的数据空间和存储空间,并且用CPLD(复杂可编程逻辑器件)对存储空间的映射进行控制,以达到对映射地址动态控制的目的。
2 单片机与DSP间的接口设计
增强型主机接口(HPI)是德州仪器公司(TI)在新一代、高性能DSP芯片上配置的与主机进行通信的主机接口,主要用于DSP与其它MCU进行连接。它与主机之间能实现并行、高速的数据传输。HPI是一个8位并行口,外部主机是HPI的主控者,它可以通过HPI直接访问CPU的存储空间,包括存储器映象寄存器。
HPI主要由以下4个部分组成:
(1) HPI存储器DRAM主要用于DSP与主机之间传送数据,也可以用作通用的程序RAM。
(2)HPI地址寄存器(HPIA)它只能由主机对其直接访问。寄存器中存放当前寻址HPI存储单元的地址。
(3)HPI数据寄存器(HPID)只能由主机对其直接访问。如果当前访问是一个读操作,它包含从HPI存储器中读出的数据;如果当前访问是一个写操作,它包含要写入HPI存储器的数据,并且具有地址自动递增的功能,可以在连续的数据传输过程中保持传送过程的自动递增。
(4)HPI控制寄存器(HPIC)可以由主机或DSP直接访问,它包含HPI操作的控制和状态位。
在本系统所采用的TMS320VC5402中,采用了增强型的HPI接口,它与标准HPI的基本功能和原理是相同的,但是也有一些区别,如表1所示。
使用HPI接口的最大好处就在于它的接口电路简单,甚至不需要外接的电阻电容等元件,而且由于它是内部流水,所以在DSP通过HPI与外界进行通信的时候,完全没有硬件和软件的开销,由DSP自身的硬件协调冲突,系统硬件连接框图如图2所示。
其中8位数据总线(HD0-HD7)负责与主机交换信息,因为TMS320VC5402接口是16位的,所以主机与DSP之间数据传输由2个连续的字节组成。由HBIL引脚指示正在传输的是高8位还是低8位。主机通过HCNTLO和HCNTLI来指定所访问的寄存器种类。HCS是片选信号,在主机访问HPI时必须保持为低。HAS是地址选通信号,一般用作地址锁存或不用(接高电平)。HR/W为读写选通信号,用来确定数据传输的方向。/HDS1和/HDS2是数据选通信号,用于在主机访问周期控制数据的传输。因为/HDS1和/HDS2是内部互斥的,所以需注意不能同时将/HDS1和/HDS2置低。关键程序如下所示:(仅包括了HPI的写子程序,读子程序的编写类似,只需注意port(端口)的输出方向即可,这里不再给出)。
3 单片机与PC之间的接口设计
3.1 总体流程框图
整体的通信流程如图3所示。以PC作为上位机,通过串口接收下位机MSP430F169所采集到的通过DSP的HPI接口传输过来的处理后的数据,使用PC端的matlab软件对数据进行分析、处理并显示。
3.2 上位机端的设计
上位机的数据采集是通过matlab软件中的serial类函数,从串口提取数据实现的,Serial函数一般调用格式为:
obj=serial (‘port’,‘PropertyName’,‘Property Value,...),产生一个限定属性名和属性值的串行接口对象。如果限定了无效的属性名和属性值,则串行接口对象将不能产生,返回出错信息。其中:参数‘port’为串行接口名,‘PropertyName’为串行接口属性名,PropertyValue为PropertyName所支持的属性值,obj为串行接口对象。
在本设计中,串口的通信采用了serial类函数中的文本读写方式,使用fwrite和fread函数发送握手信号(均为ASCII格式),波特率9600,纠错码1位。M文件如下:
3.3 下位机端的设计
在本系统中单片机MSP430F169作为系统的下位机,把整个系统处理后的数据经由串口传输到上位机PC端,考虑到MSP430速度较快,可以设置较高的波特率,时钟等模块的设计可参考本文后参考文献[5],这里不再给出。现给出MSP430的中断发送子程序中的通信协议部分(sdata存放接受到的PC串口发送而来的握手信号,BUF用来传输数组,dataaddr为数据在MSP430中的存储位置,datanum为数据的大小)。
4 结果分析及结论
图4是应用本系统实现的自适应滤波算法对母婴混合心电信号进行处理,滤波算法和心电数据由单片机(MSP430)经由HPI引导发送到DSP上,DSP进行滤波运算,再将滤波运算后的数据传回MSP430,最后由串口传回PC显示结果。
从波形上看,很好地抵消了母亲心电对胎儿心电特征的影响,特征点对应准确,波形失真度低,并且串口采集的数据很快,可以满足系统高实时性和准确度的要求。
本设计通过对系统关键模块间的通信方式进行设计,保障了系统能够高速有效地进行数据流的传输,在心电信号的检测领域,从实际的结果来看,取得了很好的效果。
参考文献
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[6]余辉，等．基于Rabbit300嵌入式心电监护终端设计与实现[J]．医疗设备信息．2006(6)：8-10．
浅谈信号系统与安全门接口控制系统(BIDI) 篇5
【关键词】地铁信号系统；安全性技术；分析
引言
改革开放以来，我国的经济快速发展，这也加速了我国城市化进程。同时，随着城市面积不断扩大，地铁工程应运而生，现在我国的一线城市中大多都建设了地铁。地铁工程的建设不仅为广大市民的工作、生活带来了方便，而且还在最大程度上减轻了城市交通的压力，提升了城市交通的运行效率。在现代化城市的建设中，地铁的建设成为了一项必不可少的工程，人们也就越来越关注地铁运行的安全。而在建设地铁工程的过程中，其得以安全运行的根本前提就是信号系统的安全性。因此，全面地提高我国地铁信号系统的安全性，不仅可以加快我国现代化城市公共交通的发展步伐，而且还更有利于发展安全系数更高的地铁工程。
1、地铁信号系统在我国的发展现状
地铁信号系统已经在我国运行了34年，在这段时间里，地铁信号系统也从原来的固定闭塞式发展成为了现如今的移动闭塞式。移动闭塞是利用数字技术去完成地铁自动控制系统的，它的设计理念是通过数字轨道技术来实现的，其可以较为稳定地保证地铁运行的灵活性与安全性。
目前，在我国的地铁信号系统中，所采用的自动控制系统是ATC系统，即列车自动控制系统。虽然，这个系统可以基本上满足城市地铁运行的所有需求；但是，由于ATC设备的品种较多，数量较大，导致了接口多、关系杂等多个地铁系统线路问题。然而，这些问题又与地铁信号系统的安全性和稳定性有着密切的关系。因此，面对这种现状，我国也在努力地寻求解决办法，加快其自身技术的发展，不断地使其技术更加的完备，来提高我国地铁运行安全性和可靠性。
2、影响我国地铁信号系统安全性的因素
2.1外在环境
我国东南部的沿海地区，多数都会经历梅雨季节，遭遇台风、暴雨等强对流天气。这种空气中湿气增加、天气潮湿的气候条件，不仅会造成某些地铁设备受潮、浸水，更有甚者会导致地铁设备的损坏和失灵。剧烈的湿度与温度的变化，也会对电子参数的变化造成影响，使其设备的稳定性遭到破坏。同时，有些地区还会发生地震，这种震动也会导致设备部件的松动、脱落、接触不良等。
2.2人为因素
在地铁中工作的相关人员，在其操作的过程中，可能会由于其违章操作或者是操作失误等，对系统设备造成不同程度的损坏，甚至可能会威胁到他人的生命安全。而现在的地铁信号系统大多是依托于计算机网络运行的，电脑黑客攻击、恶意木马病毒的入侵等，都能导致系统故障、数据丢失，甚至会造成整个系统的瘫痪。并且，地铁信号系统中有许多地接电缆，其分布的范围十分的广泛。因此，这些电缆很容易受到明火、老鼠啃咬等威胁。所以，一个全新的地铁信号系统，如果没有经过相当长一段时间的安全检查与调试就投入使用的话，是很容易发生危险的，并且还无法保障其运行的安全性与稳定性。
2.3设备方面
地铁的信号系统是由电子设备和计算机设备一起组成的一个具有一定的综合性的系统。在信号系统中所使用的一些电子元件，如果是由于线路老化、无法散热或者是不恰当的用电等原因导致了某些散热问题发生的话，就很有可能会引起较大范围的火灾。
由于地铁信号系统的线路也是十分复杂的，如果某些设备存在接地方法不正确的现象，则很有可能会造成设备的损坏或者是报废；如果是线路的布置出现了问题，则会造成整个线路的故障，甚至会危害人身安全。
若所使用的设备元件存在使用年限过短、性能不稳定或者是质量不合格等问题的话，则很有可能会对系统设备造成较大的损坏，甚至会造成控制中心和列车站点的之间的通信被中断，造成整个线路的瘫痪。
3、为确保地铁信号系统安全性所采用的措施
3.1在自动驾驶系统中采取的措施
首先，必须针对系统启动之前的实际情况，制定一些安全检查措施，以此来确保车辆之间接口的可靠性，然后待检查结束后，需要将检查人员、车厂信号值班员的有关信息进行上报，以备检查。
为了保障信息、数据的安全性，可以采用循环方式，实现对实际行驶的车速、控制器数据以及车门等数据进行控制和传送，同时，列车的驾驶人员还需要注意观察列车的指示灯、仪表以及仪表上的有关信息。
通常，在列车的正常行驶的过程中，总是按照某种早已设定好的运行图去行驶的。一旦列车的自动驾驶系统出现了某些异常或者是某种故障时，驾驶人员必须采取紧急措施，转自动驾驶为人工驾驶，并且还要及时地向行车调度员进行报告。
同时，在设计自动驾驶系统时，还可以通过采用编码冗余技术，来防止系统出现死循环；此外，还要禁止在编码软件中使用条件循环语句。为了保证地铁自动驾驶系统得以正常的运行，可以采用双层网络与全冗余相结合的工作方式，各个设备网络都配置相应的冗余与热备份的接口，避免网络通道与网络节点出现故障和异常。
3.2在自动监控系统中采取的措施
车站控制中心的自动监控主机和列车的自动监控设备之间，可以选择采用双通道方式或者是环路方式进行监控工作，来避免出现由于某段的通信信道，出现了某些故障，而影响整个系统工作的现象发生。
同时，还要在列车上安装一些智能识别装备，用以全线监控和跟踪列车的车次号、车体号、服务号以及目的地号等。
此外，在自动监控系统中，可以在控制中心建立两套互补干扰、互为热备份的监控系统。当其中的某一个系统更新数据失败，出现系统故障时，另一个系统还可以正常地进行对数据信息的收集与更新的工作。
为了避免在地铁运行的过程中，也许会出现的一些故障和异常，调度人员必须及时地进行对整个列车的调整工作。同时，在车站里，有关的调度人员还可以利用自动进路与自动信号控制进行调整工作。
在列车运行的过程中，如果其运行的情况与原有设定好的运行图存在着较大的偏差，则需要有关的调度员及时地对列车的停站时间、区间运行时间等进行人为的调整工作。如果其运行的实际情况与运行图上所设定的偏差不大时，则可以根据安装的地铁信号系统，自动地对其列车的停站时间、区间运行时间等进行调整工作。
结语
总之，在地铁工程中，地铁信号系统的安全有着举足轻重的地位，密切地关系到了地铁的安全行车情况。因此，我国正不断地发展现代地铁信号系统技术，以此同时，也取得了一定的效果，不断地完善了地铁信号系统技术，实现了安全性重点，以提高地铁线路利用率为目的的发展目标。
参考文献
[1]海洪岩.地铁信号系统采用的安全性技术[J].技术与市场，2013（1）：37-37
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