俞文涛
上海局集团公司上海高铁基础设施段 221000
摘要：报警器的技术主要包括数据采集，自动控制，检测等。高速中继站信号运行的核心设备是安全监控器，在开放的工作环境下，安全监控器很容易发生故障，导致信号不正常运行。如果处理不好，就会造成一定程度的交通堵塞。高速中继站安全监控信号异常实时报警技术可以减少因信号异常造成的直接经济损失。其工作原理是通过判断信号输出端的多路数字量电平是否在正常输出状态。
关键词：高铁；中继站信号；异常检测；实时报警
1高铁中继站信号采集
采用 Syslog协议的采集方式模拟高速铁路网中继站信号，然后通过电子开关获取信号。每周电子开关会合一次，合上的时间为γ＜＜T，输出端得到的采样信号为x(nT)，计算公式为：
x(nT)=xa(t)│t=nT (1)
其中t表示带限信号，xa(t）表示频率最高的部分，采样频率t≥2ta，采样信号经过低通滤波后，恢复为原始连续信号。
对采集的信号进行处理，用基本二进制数字表示，计算公式如下：
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(2)
从公式（2）可以看出， q代表量化的基本单位， n代表量化的比特宽度，比特宽度与量化的基本单位成反比，表明芯片的分辨率越高，基本比特越小，得到的采样信号的精度越高。
定量后需要去除一部分采集信号幅值不超过 q整数倍的值，定量过程见图1。
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图1量化过程
在图1中，横坐标为 T，采样信号的真实幅值介于 q和2 q之间，采用上述量化方法，使量化值小于实值，得到量化值 q。
2安全监控器异常检测
高铁中继站信号采集后，为了使测量数据始终保持稳定，采用门限法对安全监控系统进行了异常检测。
当上下限处于允许范围内时，如果超过了设定阈值，则表明安全监视器发生异常；如果方差小于动态阈值，则表明安全监视器发生数据冻结故障，则表明安全监视器采取以下监测步骤：
设预检测的信号序列定位为｛x(k)}，表达式为：
{x(k)}={x(i):i=k－(n－1)，…，k－1，k} (3)
求取｛x(k)｝方差，表达式为：
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(4)
式（4）中，x－表示测量值，k代表中值函数，表示决策函数，
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表示惩罚参数，由公式（4)x(i）可以计算出一个明确的检测范围，确定上下限检测数据是否存在异常。若检测信号超过阈值，需及时维护。
为获得更好的检测效果，需归纳安全监控器的异常类型，依据归纳法，得出表1。
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表1安全监控器异常类型
对异常类型进行分类，有助于提高报警的正确检出率，为有效地实现异常检测，建立了线性稳态检测模型。表达式为：
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(5)
在式（5）中， x (t）表示安全监视器的输入向量；而 x (t）表示安全监视器的输出向量； v (t）表示安全监视器的输出向量； v (t）表示常数阵； B和 C。监视器的异常属于输出型异常，其表现形式有卡死和突变型两种。在异常情况下，设第 n个安全监控器的输出为 viout，下面是两个异常模型表达式。
A：监控器卡死
第n个安全监控器发生卡死的模型表达式为：
viout(t)=hn (6)
式（6）中，hn表示常数，n=1，2，…，m。
B：监控器突变型异常
第n个监控器发生突变型异常模型表达式：
viout(t)=viout(t)+Iδ(t－t0) (7)
式（7）中，t0表示监控器发生突变型异常的时间，I表示突变异常幅值，且
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。
对以上两种异常任务进行检测，可以有效地减少漏报。
2.1 实时报警技术
在高速铁路中继站信号采集和监控安防系统异常检测两步相关算法的基础上，实现了实时报警流程的设计，见图2。
图2实时报警流程
2.2 实时报警流程
具体实现步骤如下：
（1）使用 VisualStudio开发工具构建各种需求的应用程序，运行速度快。VisualStudio包括 C+的 AMP和 OpenMP组件。当共享时，需要使用一致的代码来查看文件中的异常类型。
（2）采用 C/S体系结构，完成了客户端服务器的结构设计，主要负责前端客户端，应用程序，数据服务器等部分。在客户端适当地进行了计算处理，有效地减少了网络流量。运用 B/S结构完成浏览器服务器的设计，如果工作正常，说明业务处理已经完成。开发模式采用 B/S结构，保证了数据的一致性，具有成本低、性能好等优点。
（3）根据用户的实际功能需求，结合 C/S和 B/S结构对数据进行采集和处理。数据的采集和处理由 C/S架构负责； B/S架构主要负责显示数据。以上两种体系结构的优点是：
A. C/S能有效地减少网络流量，提高系统的运行效率；
B/S体系结构的适用性较好，能扩大系统的应用范围，提高系统的通用性。
（4）数据采集结果通过 USB口传送给计算机， MFC编写后台程序。高速铁路中继站采集的信号包括波长、峰值功率和峰值形式等。背景程序的接口如图3所示。
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图3数据采集系统台程
后台程序界面操作步骤：点击界面右下角的初始化按钮来调用 DLL文件。如果没有提示，则在下一步中显示成功；选择需要检测
针对异常类型，点击“检测”按钮；对获得的各种数据在后台进行处理，发送到数据库；设置“关闭”按钮，停止处理。安全设计，而数据库是该技术的核心部分。运用归纳建立概念模型；再次权衡时间，选择符合高铁报警系统的结构模式。结合以上情况，完成数据库总体设计。撰写资料库程式的目的是观察使用中的安全监视器运作状态，在投入使用时，可随时修改或调整。用户权限设置，使用电脑前需要输入用户名和密码，系统会自动确认用户的身份，防止非法使用。
场景6：实时监控报警界面：系统界面以VisualStudio2015运行平台为基础，使用 WebApp组件完成搭建。采用 HTML搭建结构，使用 CSS美化界面，使用 JS编写函数，使人能直观地看到高铁中继站安全监控信号的历史记录、数据图表等信息。超过动态阈值温度时，系统自动发出报警信号。整合以上步骤，实现实时异常报警技术，如图4所示。
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图4实时报警框架图
这是一个三层结构的实时报警框架图，每层的具体功能如下：数据采集层负责数据采集，通过后台程序与数据库进行通信，修改实时数据库中的数据。背景程序还可以作为驱动程序和数据库之间的中继，从而完成对设备数据的收集。DataStore：实现数据存储和检测。资料表现层：显示界面上所有资料都是储存层资料资讯，提供图表功能。完成了高铁中继站信号安全监测系统异常实时报警技术的设计。
3 结语
常规报警技术自动控制水平低，不能对安全监控器的异常行为进行准确判断，因此，针对高铁中继站信号安全监控器的异常实时报警技术进行了研究。根据 Syslog协议采集高铁中继站信号，再用门限法检测中继站安全监控是否有异常现象。通过以上两个步骤，利用 VisualStudio开发工具实现实时异常报警技术。从而完成了高铁中继站安全监控信号异常实时报警技术的研究。
参考文献：
［1］田爱军，王德铭．高铁运行网络异常信号在线监测提取仿真［J］．计算机仿真，2018，35(003):98－101，144．
［2］戴文涛．电缆隧道及综合管廊火灾探测报警技术研［J］．消防科学与技术，2017，36(1):89－92．