串口服務器在車號識別系統中的應用
摘 要：鐵路車號識別系統ATIS在鐵路運輸中起著核對車輛信息、追蹤車號軌跡等重要作用，但是ATIS設備一般安裝在鐵路干線道口旁，自然環境惡劣，對通信信號、工控機設備都有很大干擾。基于增大ATIS信號的傳輸距離、遠程工控機接收報文的目的，通過嘗試采用串口服務器設備在ATIS安裝地點進行信號轉換的方法，將RS-485信號轉換為TCP/IP信號在內網中傳輸，從而達到工控機在機房遠程控制ATIS設備信號收發的功能，突破了RS-485信號有限的傳輸距離限制，極大的提高了鐵路車號識別數據采集的穩定性和可控性。
關鍵詞：車號識別 信號 數據采集 串口服務器
在傳統的車號識別系統中，工控機受限于com信號的傳輸距離和避免信號干擾的要求，必須安置在ATIS(車號識別系統)設備附近，在軌道旁惡劣的環境下，工控機即使在保護措施下也難免受到灰塵、災害天氣的影響，重要的是管理者對ATIS的遠程管理極為不便。通過應用串口服務器，將與ATIS通信的com信號轉換為TCP/IP電信號，使得工控機在內網任意范圍中通過虛擬串口就可以與ATIS通信。
一、串口服務器在ATIS中的設計架構
1.1 整體設計模式
串口服務器的應用不會改變原有車號識別系統的工作方式，變化的是工控機獲取ATIS信號的方式。串口服務器代替原有工控機的位置，安置在ATIS主機附近獲取RS-485信號，經過處理之后轉變為TCP/IP電信號通過雙絞線傳至交換機，而工控機安置在鐵路內網之中，接收該TCP/IP信號生成ATIS報文。
應用串口服務器的最直接的目的就是將ATIS的信號采集和報文處理相隔離，因此整個方案設計分為三部分：信號采集、信號傳輸和報文處理。
ATIS設備本身具有在復雜異常環境下作業的優勢，因此信號采集部分在ATIS外部環境中，然而com信號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設備理論上支持com信號1公里內傳輸，但是實際上根本無法排除這么長距離上會受到的信號干擾，一般有效com信號的最長傳輸距離不應超過200米，所以該設計方案中路線1的距離較短，盡量減少外部干擾。
信號傳輸部分主要就是路線2，串口服務器需要將ATIS信號轉發出去，就必須接入企業內網之中，在內網中通過TCP/IP電信號傳輸，速度快，并且相對不受距離限制，不易收到信號干擾，保障了信號的安全性。
1.2 串口服務器功能描述
(1)串口服務器可以將RS-485、RS-232、RS-422等com信號轉換為TCP/IP電信號，com信號傳輸易受干擾、速度慢、成本高，而TCP/IP信號速度快，穩定性強，且雙絞線相對成本低廉，也不必要求計算機配有com接口，只需接入網絡即可。設置com信號類型同時還可以選擇波特率、停止位、數據位等。
(2)考慮到原有設備的應用軟件是通過連接com口來獲取信號的，為了不改變原有應用程序，可以在任一計算機上虛擬出若干個com口，虛擬串口能夠接收內網傳輸的TCP/IP信號，因此應用程序通過訪問該虛擬串口就可以獲取設備信號。在創建虛擬串口的同時還要設置波特率、數據位、停止位等，串口號可以從com1到com99，但是通常如果本機自帶com口，盡量不要與原有com口沖突，并且當前ATIS設備支持的com口最大值為com12，不能超過設備的com口使用范圍。
二、串口服務器在ATIS中的實施方案
2.1 實施步驟
2.1.1 檢查ATIS設備
在ATIS設備通電情況下，觀察ATIS主機面板，會發現第一個指示燈POW常亮，第二個指示燈RUN不停閃爍，說明ATIS主機運行正常。如果在條件允許的情況下，工控機的本身com口通過RS-485/RS-232轉換器與ATIS信號線連接，可以通過ATIS測試軟件進行測試，確保ATIS設備完全正常。
選擇本機連接的com口，單擊“連接”，顯示連接成功表明信號線通暢，如果連接失敗證明信號不通;連接成功后單擊“開始識別(效率)”，會提示打開功放成功，然后單擊“停止識別”，如果提示關閉功放成功，表明RS-485/RS-232轉換器質量達標，如果提示關閉功放失敗，則表明RS-485/RS-232轉換器不合格，需用光隔離轉換器。一旦關閉功放失敗，該串口將會無法徹底關閉，需重啟ATIS設備方可關閉com口連接。因串口服務器本身支持接收RS-485信號，因此在該應用方案中，并不需要RS-485/RS-232轉換器。
2.1.2 建立虛擬串口
創建虛擬串口時，先將串口服務器的IP地址增加成功，模塊端口選擇50000與串口服務器端口一致，再設定波特率(9600)、數據位(8)、校驗位(None)、停止位(1)，即可創建完成。虛擬串口完成了與實際端口操作的數據格式、協議的轉換，這樣大大提高了現有軟件的通用性，大大降低了開發的難度和復雜性。
2.1.3 通過測試工具檢驗
與3.1.1中檢查ATIS設備方法相同，通過利用ATIS測試軟件進行連接設備，打開功放，關閉功放，斷開連接等操作，可以檢測該方案是否有效實施。
2.2 實施效果及推廣
通過實施該方案，串口服務器安置在ATIS主機附近，ATIS設備發送的RS-485信號經短距離傳輸到串口服務器，由串口服務器將COM信號轉變為TCP/IP電信號，該信號通過雙絞線可以遠程高速傳輸，并且不易收到干擾，因此獲取信號生成報文的工控機不再受距離限制和環境限制，可以安置在內網中的任意位置。
三、結論
串口服務器在鐵路車號識別系統中的設計方案已經成功應用在南京港港口鐵路專用線、南京金翔石化危險品鐵路專用線，經過幾年的應用測試，鐵路車號識別信號傳輸穩定、及時，傳輸距離不再受限制，工控機不再受室外自然環境的影響，同時，在車號識別信號防干擾方面也有很大的改善，因此，串口服務器在鐵路車號識別系統中的應用會對傳統ATIS數據采集帶來性能上極大地提升。
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