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串口服务器在车号识别系统中的应用
摘 要：铁路车号识别系统ATIS在铁路运输中起着核对车辆信息、追踪车号轨迹等重要作用，但是ATIS设备一般安装在铁路干线道口旁，自然环境恶劣，对通信信号、工控机设备都有很大干扰。基于增大ATIS信号的传输距离、远程工控机接收报文的目的，通过尝试采用串口服务器设备在ATIS安装地点进行信号转换的方法，将RS-485信号转换为TCP/IP信号在内网中传输，从而达到工控机在机房远程控制ATIS设备信号收发的功能，突破了RS-485信号有限的传输距离限制，极大的提高了铁路车号识别数据采集的稳定性和可控性。
关键词：车号识别 信号 数据采集 串口服务器
在传统的车号识别系统中，工控机受限于com信号的传输距离和避免信号干扰的要求，必须安置在ATIS(车号识别系统)设备附近，在轨道旁恶劣的环境下，工控机即使在保护措施下也难免受到灰尘、灾害天气的影响，重要的是管理者对ATIS的远程管理极为不便。通过应用串口服务器，将与ATIS通信的com信号转换为TCP/IP电信号，使得工控机在内网任意范围中通过虚拟串口就可以与ATIS通信。
一、串口服务器在ATIS中的设计架构
1.1 整体设计模式
串口服务器的应用不会改变原有车号识别系统的工作方式，变化的是工控机获取ATIS信号的方式。串口服务器代替原有工控机的位置，安置在ATIS主机附近获取RS-485信号，经过处理之后转变为TCP/IP电信号通过双绞线传至交换机，而工控机安置在铁路内网之中，接收该TCP/IP信号生成ATIS报文。
应用串口服务器的最直接的目的就是将ATIS的信号采集和报文处理相隔离，因此整个方案设计分为三部分：信号采集、信号传输和报文处理。
ATIS设备本身具有在复杂异常环境下作业的优势，因此信号采集部分在ATIS外部环境中，然而com信号的传输是非常脆弱的，极易受到其他硬件的干扰，并且传输速度有限，虽然该ATIS设备理论上支持com信号1公里内传输，但是实际上根本无法排除这么长距离上会受到的信号干扰，一般有效com信号的最长传输距离不应超过200米，所以该设计方案中路线1的距离较短，尽量减少外部干扰。
信号传输部分主要就是路线2，串口服务器需要将ATIS信号转发出去，就必须接入企业内网之中，在内网中通过TCP/IP电信号传输，速度快，并且相对不受距离限制，不易收到信号干扰，保障了信号的安全性。
1.2 串口服务器功能描述
(1)串口服务器可以将RS-485、RS-232、RS-422等com信号转换为TCP/IP电信号，com信号传输易受干扰、速度慢、成本高，而TCP/IP信号速度快，稳定性强，且双绞线相对成本低廉，也不必要求计算机配有com接口，只需接入网络即可。设置com信号类型同时还可以选择波特率、停止位、数据位等。
(2)考虑到原有设备的应用软件是通过连接com口来获取信号的，为了不改变原有应用程序，可以在任一计算机上虚拟出若干个com口，虚拟串口能够接收内网传输的TCP/IP信号，因此应用程序通过访问该虚拟串口就可以获取设备信号。在创建虚拟串口的同时还要设置波特率、数据位、停止位等，串口号可以从com1到com99，但是通常如果本机自带com口，尽量不要与原有com口冲突，并且当前ATIS设备支持的com口最大值为com12，不能超过设备的com口使用范围。
二、串口服务器在ATIS中的实施方案
2.1 实施步骤
2.1.1 检查ATIS设备
在ATIS设备通电情况下，观察ATIS主机面板，会发现第一个指示灯POW常亮，第二个指示灯RUN不停闪烁，说明ATIS主机运行正常。如果在条件允许的情况下，工控机的本身com口通过RS-485/RS-232转换器与ATIS信号线连接，可以通过ATIS测试软件进行测试，确保ATIS设备完全正常。
选择本机连接的com口，单击“连接”，显示连接成功表明信号线通畅，如果连接失败证明信号不通;连接成功后单击“开始识别(效率)”，会提示打开功放成功，然后单击“停止识别”，如果提示关闭功放成功，表明RS-485/RS-232转换器质量达标，如果提示关闭功放失败，则表明RS-485/RS-232转换器不合格，需用光隔离转换器。一旦关闭功放失败，该串口将会无法彻底关闭，需重启ATIS设备方可关闭com口连接。因串口服务器本身支持接收RS-485信号，因此在该应用方案中，并不需要RS-485/RS-232转换器。
2.1.2 建立虚拟串口
创建虚拟串口时，先将串口服务器的IP地址增加成功，模块端口选择50000与串口服务器端口一致，再设定波特率(9600)、数据位(8)、校验位(None)、停止位(1)，即可创建完成。虚拟串口完成了与实际端口操作的数据格式、协议的转换，这样大大提高了现有软件的通用性，大大降低了开发的难度和复杂性。
2.1.3 通过测试工具检验
与3.1.1中检查ATIS设备方法相同，通过利用ATIS测试软件进行连接设备，打开功放，关闭功放，断开连接等操作，可以检测该方案是否有效实施。
2.2 实施效果及推广
通过实施该方案，串口服务器安置在ATIS主机附近，ATIS设备发送的RS-485信号经短距离传输到串口服务器，由串口服务器将COM信号转变为TCP/IP电信号，该信号通过双绞线可以远程高速传输，并且不易收到干扰，因此获取信号生成报文的工控机不再受距离限制和环境限制，可以安置在内网中的任意位置。
三、结论
串口服务器在铁路车号识别系统中的设计方案已经成功应用在南京港港口铁路专用线、南京金翔石化危险品铁路专用线，经过几年的应用测试，铁路车号识别信号传输稳定、及时，传输距离不再受限制，工控机不再受室外自然环境的影响，同时，在车号识别信号防干扰方面也有很大的改善，因此，串口服务器在铁路车号识别系统中的应用会对传统ATIS数据采集带来性能上极大地提升。
参考文献：
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