軌道交通在線監測專用無線傳輸系統設計及應用

摘要：軌道交通在線監測專用無線傳輸系統應用于高速鐵路信號及信息化系統，用于高速鐵路實現高寬帶、高安全無線信息傳輸。通信網絡作為鐵路、地鐵部門的基礎設施和必要條件，越來越受到重視。由于通信網絡技術的進步和網絡規模的擴大，通信網絡管理進入了集中式維護階段，主要特征是通信設備全部采用數字化，通信網絡采用將各自分散的專用系統集中起來進行維護，并開發完成了一些分專業集中操作維護系統，初步實現了集中維護的目標。

關鍵詞：數據；傳輸；安全

數據無線傳輸系統無論是高鐵還是地鐵都是為了將終端采集的數據信息通過用位于軌道兩邊的通信基站（WIFI、4G、5G網絡）無線網絡，將數據信信傳送給地面服務中心，地面服務中心根據采集到的信息進行工作的安排、故障的排查、業務的變動等等工作。

一、本次項目高鐵和地鐵主要針對五部分的目標進行開發設計

（一）車載綜合監測無線終端

系統的開發平臺是嵌入式平臺：硬件支持8模擬量端口（輸入或輸出）、支持有線網絡端口、支持無線網絡端口，自帶WiFi，可選支持4G模塊（可選聯通、電信或移動）。硬件支持128M數據存儲，可外接sd卡，自帶CPU和完整嵌入式Linux系統。可編程、可定義。

（二）移動檢測終端

此系統的開發平臺是安卓平臺：我方服務器平臺基于安卓系統開發，系統自動連接檢測設備，進行采集數據、傳輸數據、校準數據的上傳，并通過與后臺網管系統、專家系統的鏈接，完成系統開通、雙向網絡通信管理、一鍵測試、數據上傳、歷史數據下載和對比等

（三）固定檢測

此系統的開發平臺是嵌入式平臺：硬件支持8模擬量端口（輸入或輸出）、支持有線網絡端口、支持無線網絡端口，自帶WiFi，可選支持4G模塊（可選聯通、電信或移動）。硬件支持128M數據存儲，可外接sd卡，自帶CPU和完整嵌入式Linux系統。可編程、可定義。

（四）服務端

完成數據集成、管理、分析功能。形式上分為文件服務器、數據庫服務器、應用系統。

（五）數據端

后臺數據庫采用大型Oracle數據庫，平臺采用云數據處理機構，可進行云管理和云布防。具備用戶分級授權管理、故障診斷、短信報警等功能。

二、高鐵、地鐵數據無線傳輸系統主要分為服務端和終端兩部分

（一）終端設備的管理

對于終端設備我們提供了設備注冊的管理機制，每個終端設備只需要注冊一次就能夠正常使用。對終端設備我們提供了查詢功能：終端網絡連接狀態查詢；數據傳輸狀態、數據量、數據傳輸速率、歷史數據傳輸情況查詢。

（二）地面數據中心功能

（1）注冊審核管理。對于鐵路、地鐵的終端未注冊、未審核的設備嚴禁接入到網絡，這對網絡的數據起到了保護的作用。

（2）終端網絡管理。地面數據中心可以對終端網絡連接狀態查詢；數據傳輸狀態、數據量、數據傳輸速率、歷史數據傳輸情況查詢。

（3）服務情況統計。地面數據中心對服務端文件接收統計，按類型、數據量、專業等統計。

（4）基礎信息同步功能。終端和服務端設備基礎信息需要進行同步管理。保證傳輸文件的時效性和及時性。

（三）網絡的原理和組成

傳輸系統主要分為服務端和終端兩部分。鐵路項目數據無線傳輸安全系統應用主要涉及采集的數據主要以：包含軌道幾何、加速度、接觸網、通信、信號、現場情況、運行狀況、環境視頻等多個專業的檢測。

（1）車載綜合檢測無線終端。車載綜合檢測無線終端中，需要安裝無線終端的傳感采集軟件。當無線終端設備對某一個功能進行傳感采集時，將采集到的數據信號傳送到綜合檢測車的終端服務器上，終端服務器會將采集到的數據進行加密保存，然轉化為“文件”格式。然后會根據采集到的數據的優先等級將這些將采集到的無線數據文件，通過WIFI、4G等網絡發送給地面服務中心的服務器，地面服務中心的服務器將這些“文件”接收到后，地面服務器將這些數據解密，分析，保存。地面服務中心根據分析的結果可以通過中心端服務器將分析的結果進行回傳給綜合檢測車，方便綜合檢測車根據現場的情況進行整改和問題處理。也可以對分析的結果進行新的安排和調度。保存后的數據也方便以后的數據查詢和歷史記錄的分析。

（2）移動終端檢測。本項目開發的APP軟件是基于安卓5.0以上版本開發的，對于市面上大部分的安卓手機、平板電腦等電子產品都可以通用。通過這些軟件可以使得移動終端監測設備采集數據、傳輸數據、校準數據能夠以加密“文件”的形式回傳至地面服務中心的中心端服務器，地面中心端服務器對采集到的數據進行解密、分析、保存。

（3）固定監測。固定監測相對比較簡單，只需要將固定的檢測設備通過集中器互聯，集中器通過無線的4G或是WIFI將采集到的信息以加密 “文件”的形式發送給地面服務中心的服務器，地面服務中心的服務器將這些“文件”進行解密、分析、保存。地面中心根據分析的結果進行工作的安排。

鐵路系統中地面中心端服務器后臺我們使用的是大型Oracle數據庫，平臺采用云數據處理機構，可進行云管理和云布防。具備用戶分級授權管理、故障診斷、短信報警等功能。客戶端的終端服務器使用的是Windows Server 2008終端服務器。

“軌道交通在線監測專用無線傳輸系統”最大的優點是能夠將移動終端或是終端采集到的信息實時的傳送到地面服務中心，地面中心可以及時的了解到服務端和移動端設備的運行狀況及生產情況，保證了生產的安全和高效，在數據采集的同時對采集到的數據進行傳輸，起到了數據的及時性和時效性，使得地面服務中心能夠第一時間得到生產中的數據情況，了解鐵路運行和生產中的實時情況。

參考文獻：

[1]20103233TYD 2GHz WCDMA數字蜂窩移動通信網終端設備技術要求.

[2]20111509TYD 自組織網絡支持應急通信.人民郵電出版社.

[3]GB/T 5271.82000 信息技術.西安電子科技大學出版社.

作者簡介：馬治東（1988），本科，工程師，研究方向：通信或者鐵路通信。