基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统

摘要

本发明公开了基于uC/OS‑III的接触网挂接地线管控终端系统，包括微处理器模块，微处理器模块分别连接有人机交互模块、摄像头模块、射频识别模块、存储模块、LORA自组网模块、通信模块和计时模块，且分别连接有供电模块。本发明基于uC/OS‑III的接触网挂接地线管控终端系统，解决了现有技术中存在作业人员在现场无法直观获得接地线信息的问题。

说明书

技术领域

本发明属于接触网作业安全管控技术领域，具体涉及基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统。

背景技术

接触网作为电气化铁路运输系统的动力传输介质，其工作状态直接影响着运输质量。接触网处于单一无备用状态时受环境、气候等各种因素影响较大，加上各部件的疲劳特征、使用寿命等因素，使得接触网很容易出现故障。为了保证供电的可靠性，需要对接触网中设备进行定期维护和检修，挂接地线是接触网停电检修作业中至关重要的一环，若接地线不正确使用会造成人员伤亡，因此，接地线信息的有效利用和安全管控直接关乎到作业的安全进行。

现有的监测装置着重于将接地线信息通过无线网络发送给电力调度中心、变电所等，导致现场作业人员无法直观获得信息，若有突发事故，现场检修工作是无法得到及时安排和布置的。

发明内容

本发明的目的是提供基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统，解决了现有技术中存在作业人员在现场无法直观获得接地线信息的问题。

本发明所采用的技术方案是基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统，包括微处理器模块，微处理器模块分别连接有人机交互模块、摄像头模块、射频识别模块、存储模块、LORA自组网模块、通信模块和计时模块，且分别连接有供电模块。

本发明的特点还在于：

微处理器模块为MCU微处理器，型号为STM32F429IGT6。

人机交互模块包括带有触摸功能的液晶屏，型号为ALIENTEX 4.3 TFTLCD MODULEV1.6。

摄像头模块的型号为ATK-OV5640AF-V1.1。

射频识别模块为S50、S70、复旦卡或Ultralight，NFC卡，射频识别模块包括读写模式或只读卡号模式。

LORA自组网模块为射频芯片，型号为ES-433T30D。

通信模块的型号为USR-LTE-7S4。

存储模块由外扩SDRAM、外扩NAND FLASH，外扩SPI FLASH、外扩EEPROM和SD卡接口组成。

计时模块的型号为DS3231。

供电模块包括12.4V的锂电池。

本发明的有益效果是：

本发明基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统，以物联网技术和无线通信技术为支撑，实现接触网挂接地线状态信息的有效利用和作业过程的可视化管理；本发明基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统，可以使现场作业人员和远端调度作业人员更好地了解现场检修工作中地线的挂接状态，方便组织现场作业，提高调度人员停送电的安全可靠性；本发明基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统，可以实时收集现场作业区域内所有接地线实时状态，从而更好的确认在检修工作时断电或供电操作的安全性，实现检修作业现场操作信息的有效利用。

附图说明

图1是本发明基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统的示意图；

图2是本发明基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统的工作流程图。

图中，1.微处理器模块，2.人机交互模块，3.摄像头模块，4.射频识别模块，5.存储模块，6.LORA自组网模块，7.通信模块，8.计时模块，9.供电模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统，结构如图1所示，包括微处理器模块1，微处理器模块1分别连接有人机交互模块2、摄像头模块3、射频识别模块4、存储模块5、LORA自组网模块6、通信模块7和计时模块8，且分别连接有供电模块9，供电模块9为上述各模块进行供电。

优选地，微处理器模块1为MCU微处理器，型号为STM32F429IGT6。其中，FLASH容量为1024KB，SRAM容量为256KB。主要用来协调各个模块的配合与控制，处理实时数据。

优选地，人机交互模块2包括带有触摸功能的液晶屏，型号为ALIENTEX 4.3TFTLCD MODULE V1.6。其作为人机交互的介质，方便作业人员查看和操作。

优选地，摄像头模块3的型号为ATK-OV5640AF-V1.1。高达500W像素，主要用来采集现场作业图片，扫描接地线和支柱上的二维码，通过与MCU微处理器模块1和存储模块5配合实现图像采集和二维码解析的功能。

优选地，射频识别模块4为S50、S70、复旦卡或Ultralight，NFC卡，射频识别模块4支持读写模式或只读卡号模式。其中，射频识别模块4选用RC522模块，符合ISO14443A协议标准，可读写Mifare系列卡、NFC标签卡等。通过识别RFID标签进行作业人员身份认证，完成系统登录。

优选地，LORA自组网模块6为射频芯片，型号为ES-433T30D，是Semtech公司原装进口升级版SX1278/SX1276射频芯片，采用LoRa扩频技术，抗干扰和灵敏度都大大提高，使得通讯距离更远，同时具备无线唤醒功能。自组网模块起桥梁作用，用于连接基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统和地线监测设备，通过设置模块通信信道和通信协议，基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统可以与监测设备进行信息交互，实时收集监测设备发来的信息。

为了增强LORA自组网模块6的传输能力，选用高增益全向外置天线与通信模块7连接，高增益天线型号为TX433-JKD-20P，天线带宽为410-450MHz，中心频率为433MHz，天线增益为4dBi，电压驻波比≤1.5，匹配阻抗为50Ω。

优选地，通信模块7的型号为USR-LTE-7S4。主要负责与后台调度服务器进行数据交互。

优选地，存储模块5由外扩SDRAM(型号为W9825G6KH，容量为32M字节)、外扩NANDFLASH(型号为MT29F4G08，容量为512M字节)，外扩SPI FLASH(型号为W25Q256，容量为32M字节)、外扩EEPROM(型号为24C02，容量为256字节)和SD卡接口组成，可以满足海量数据存储的要求，主要将有效的状态信息以及采集的现场作业图像进行存储，以便后续的查询与处理。

优选地，计时模块8的型号为DS3231。可以提供完整的时钟日历功能，包括秒、分、时、星期、日期月和年计时，并可提供有效期到2100年的闰年补偿。在-40℃至+85℃温度范围内，计时精度保持在±5ppm。

优选地，供电模块9包括12.4V的锂电池。

本发明基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统的电网图，其运行原理如下：

在检修作业开始时，基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统通过识别RFID电子标签完成作业人员身份认证，并接收由后台调度服务器下发的工作票，工作票经作业人员确认后，开始对检修线路进行验电、挂接地线操作。

在检修作业过程中，基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统实时收集所有工作的地线监测设备返回的挂接状态和GPS位置信息，将收集到的信息进行处理后发送至调度中心服务器。基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统还配备了摄像头模块3，通过扫描地线监测设备和支柱上的二维码，可以方便获取接地线和支柱相关的信息。

基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统可以使现场作业人员和远端调度人员更好地了解现场检修工作中地线的挂接状态，方便组织现场作业，提高调度人员停送电的安全可靠性。

本发明基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统，如图2所示，工作过程如下：

首先，启动初始化代码，依次对各个模块进行初始化设置，并读取存储在存储模块5中的历史作业信息和作业人员信息；

待初始化完成后，创建系统任务，为每个任务分配优先级，并启动多任务调度。射频识别任务主要是解析并识别射频卡的信息，并与数据库中录入的信息比对，确保系统登录的安全性，还可以通过按设置键进入编辑模式，在编辑模式下可以录入或者删除作业人员信息；

数据通讯任务负责数据的实时传输，自组网通信任务通过设置特定的通信信道和通讯协议实现基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统与监测设备的信息交互，实时接收监测设备发来的挂接状态信息、GPS位置信息等；

4G通信任务通过设置4G模块的IP连接地址和端口号与后台调度服务器相连，实时发送整合好的地线状态信息和图片信息，并接收后台调度服务器下发的操作票信息；

数据处理任务将各个监测设备发来的信息进行过滤筛选，保留完整且没有重复的信息，对多组监测信息进行整合，并将整合好的信息存储在存储模块5中；

图像处理任务负责图像采集和二维码识别，图像采集任务通过设置图像输出分辨率大小和输出格式，完成图像的实时采集，并将采集的图像存储到存储模块5中；二维码识别任务是通过Zxing算法解析并获取支柱上的二维码信息，读取区间、线路、支柱号等相关信息；

人机交互任务是基于uC/OS-III的接触网挂接地线管控终端系统的核心任务，LCD显示任务将信息以文字和图像的形式显示在液晶屏上，触摸屏任务主要通过判断触摸屏的位置实现各种功能的选择；

系统任务负责为每个任务分配内存空间并提供时钟，通过任务调度将优先级最高的任务处于就绪态。