【摘要】针对传统人工铁路巡检存在的弊端，利用射频技术，基于单片机和计算机技术，设计并且实现了一种铁路巡检系统。本设计基于C8051F340为主控制器，以PHILIPS公司的非接触式IC卡，实现射频识别通信检测，主要包括：无线检测，射频数据保存、传输，串行口通信。经过实际的检测与应用，效果良好、运行稳定，读写速度较快，数据不易丢失。该系统可以很精确的记录检测的结果，利于查询，管理更加简单化、科学化。
【关键词】单片机；巡检仪；射频技术；SD卡
1.引言
铁路巡检的精细化、科学化，直接关系着铁路运输安全，为了减少事故、排除隐患，保证铁路的运输安全，巡检人员必须定期巡视各种铁路的设备、信号。传统的巡检由于管理的落后，思想的麻痹，事故率较高。因此，引进先进的科学管理理念，采用智能管理系统显得十分重要。
2.系统的设计
铁路巡检系统包括：主控制器C8051F340、PHILIPS公司Mifare非接触射频IC卡、SD卡存储信息、LCD液晶显示、键盘按键、电源模块、MAX3232CSE低功率传送器及接收器、DS12C887实时时钟芯片、24位HX712 A/D转换器芯片、电源模块等组成。其结构图如图1所示。
2.1 主控制单片机芯片C8051F340
C8051F340器件是完全集成的混合信号的片上系统型MCU。具有如下特点：高速、流水线型结构的8051兼容的微控制器内核，可达48MIPS；全速片内在线调试接口；通用串行总线（USB）功能控制器；具有内部上电复位等优点，完全满足巡检仪高速、精确存储的要求。
2.2 Mifare非接触射频IC卡设计
Mifare卡是一种智能卡，内建有中央微处理器MCU和ASIC等，使卡在安全保密、认证逻辑、算术运算等微操作控制有序进行。本设计中射频卡分为人员信息卡和设备识别卡两种，分别存储巡检人员信息和检测设备信息。将射频卡在一定距离范围内（5mm-10mm）靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。
2.3 SD卡
SD作为一种存储卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。它通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上的记忆信息。本设计选用512MB的SD存储卡。
2.4 其它外围电路
除了以上主要的设计外，还包括时钟电路、显示电路、键盘、串口通信等主要部分。运用DS12CR887实时时钟模块，主要是记录巡检日期和时间。LCD显示模块主要是显示巡检的内容、刷卡时间和卡片上信息。MAX3232CSE低功率传送器及接收器主要是用来实现单片机与上位机的通信。
3.巡检仪软件设计
巡检仪软件设计，在Keil环境下，主要包括设备初始化程序、IC卡读写程序、SD卡读写程序、LCD显示程序等主要程序。软件流程图如图2所示：
巡检仪上位机软件设计部分主要包括：非接触IC卡所有设置、巡检计划的编制、巡检结果数据的分析、查询和存储。射频卡设置主要是对存储的信息进行设置和加密。巡检计划编制主要是指定巡检人员和要检测的铁路设备。巡检结束后将巡检数据传输到上位机，进行分析设备，最终生成相应的报表，以供领导和上级部门查阅。
4.测试结果及分析
此次设计的铁路巡检仪已经生成样机，在线测试与应用，经过对该仪器的测试，效果良好，完全在设计预期范围内。需要注意的是：首先通过上位机设置好IC卡，巡检人员的信息和需要检测的铁路设别信息。其次，在射频场内，一定要在合适的测试距离范围内测量，使效果达到最佳。最后，数据反馈的分析，建立数据库，查询方便、快捷。
5.结束语
现在铁路巡检仪的种类很多，利用无线射频技术进行数据传输，应用前景还是很广阔，读卡时方便、高效、不易损坏，稳定性良好，使铁路巡检工作科学有序，具有重要的实际意义。在现有的设计上，还可以加上GPS和GSM设计，实现定位功能，使巡检工作更加制度化、科学化，对铁路工作具有重大的意义。
参考文献
[1]李川.机车信号检测记录仪[J].铁路通信信号，2002 （4）：14-15.
[2]杨帆.单片机多功能智能巡检仪设计与实现[J].微计算机信息，2004（2）：35-36.
[3]田国钰，黄海洋.基于ZigBee的无线巡检仪的研究[J].信息技术，2010（5）：181-183.
[4]刘继承，张磊，姚建红.基于单片机的巡检系统设计与实现[J].长江大学学报，2009（2）：283-285.
作者简介：薛世润（1987—），男，陕西西安人，硕士研究生，研究方向：机械电子工程。