【摘 要】使用ZIGBEE无线传输技术理论，结合智能仪表和CC2530芯片为核心，设计基于ZIGBEE技术的铁路信号器材检测系统，应用到铁路局中各种铁路信号器材的检测，提高铁路检修人员工作效率，达到科学化管理的要求。同时，介绍了系统构成的结构、硬件设计和软件设计实现的方法。系统运行结果表明，系统测量准确、操作简捷方便。
【关键词】铁路信号器材 ZIGBEE技术 智能仪表 Visual Basic
随着铁路的不断发展和高铁现代化进程的推进，铁路需要引进更多的信号设备。但是由于诸多因素，设备在使用过程中也会出现很多的问题，为了能保证铁路正常的运行，部分需要更新，但更多的设备需要不断进行维护和检修。由于设备的更新导致原来的检测设备无法完成新器材的测试。而且在测试过程中，需要搭建测试电路，检测手段比较陈旧，造成部分参数无法测试或测试不准确，工作效率低，甚至还存在有安全隐患。为了消除测试过程中出现的以上问题，考虑到ZIGBEE技术[1-3]具有低成本、低功耗和低复杂度等优势，设计了一种使用智能仪表和ZIGBEE无线传输技术，以CC2530[1-2]单片机为核心的铁路信号检测系统，以适应铁路局不断发展的需要，提高工作效率。
一、系统的结构
按照系统设计的要求，整个系统由各个终端节点、协调器和个人PC机组成，其中终端节点由CC2530模块和智能仪表等电路组成，协调器由CC2530模块电路和串口模块等组成。终端节点使用MODBUS协议[4-5]读取相关的参数，然后发送出去，协调器在接收到数据后，通过串口发送到PC上，基本结构图如图1所示。
系终终端节点可以采集铁路信号器材的电压、电流、绝缘电阻、相位和计时器等数据。
二、硬件接口的连接
由于系统中使用的智能仪表采用的都是标准的RS485接口实现，智能仪表采用的是西安迈特仪表有限公司生产的自动量程直流电压表、自动量程直流电流表、自动量程交流电压表、自动量程交流电流表、自动量程电阻表、相位表等，这些仪表的通讯协议遵照Modbus-RTU协议。因此使用单片机可以快速的读取到相关数据。
三、系统实现
软件设计主要由三个部份组成，分别是终端节点软件、协调器软件和PC机管理软件。终端节点软件、协调器软件使用C语言进行编程。上位机采用的是Visual Basic软件实现。
（一）终端节点和控制器软件实现
终端节点采用的是CC2530模块，在编程的过程中，首先要设置相应的的频道、网络标识号、终端节点地址、控制器地址、测试参数的类型等参数，其中测试参数的类型中，0代表电压值、1代表电流值、2代表电阻值、3代表相位值、4代表的计时器时间。当采集到数据后向协调器发送，数据发送的格式设置成：发送标识号+发送数据类型+数据长度+发送数据内容+校验码。协调器与终端节点进行点对点的通信，因此协调器也要设置相应的频道、网络标识号、终端节点地址、控制器地址、测试参数的类型等参数，设置完成后就进入数据通信状态。具体的流程如图2、图3所示。
（二）上位机的实现
PC上位机主要完成与协调器的通讯，将接收到的在系统软件上实时显示和存储。由于上位机要采集的是多个数据，所以要周期地发出请求指令，以实现自动连续采集数据，在获取到数据后还要判断是什么类型的数值。上位机软件某一器材检修界面如图4所示。系统的报表功能、预览功能则由VB中MSHFlexGrid、DataGrid、ListView等表格组件来完成，打印预览的效果图如图5所示。
智能仪表在各个领域中得到了广泛地应用，ZIGBEE技术由于其诸多的优点在近距离无线连接应用场合也得到广泛应用。系统设计的基于ZIGBEE技术的铁路信号器材检测系统在铁路局得到了很好地应用，提高了工作效率。此系统对于其它类似系统的设计有一定的借鉴和参考价值。此系统稍加修改或扩展就可以应用到其它信号的采集和传输。该系统经过较长时间的应用，结果显示：检测数据准确，操作方便，运行稳定可靠。
参考文献：
[1]王风. 基于CC2530的ZigBee无线传感器网络的设计与实现[D].西安电子科技大学，2012.
[2]章伟聪，俞新武，李忠成. 基于CC2530及ZigBee协议栈设计无线网络传感器节点[J]. 计算机系统应用，2011，07：184-187+120.
[3] 陈心奕，周贺贺，王超峰. 基于ZigBee的无线多路信号检测系统模型设计[J]. 电子测试，2013，09：144-146.
[4] 崔晓改，许睿. 基于Modbus协议实现PC机与智能仪表的通信[J]. 科技情报开发与经济. 2010，30：143-145
[5] 曾哲，戴瑜兴，王卫国. 基于Modbus总线的智能断路器控制器设计[J]. 仪表技术与传感器. 2010，5：58-59
南宁铁路局科技项目（电10_3），柳州铁道职业技术学院立项项目（2010-07）
作者简介：
傅以盘：柳州铁道职业技术学院电子学院教师，实验师，研究方向电工电子、电气控制。
莫金海：桂林电子科技大学硕士生导师，高级工程师，研究方向电力电子及电气传动、自动控制。