電纜故障監(jiān)測報警系統(tǒng)可對多條電纜備用芯線進(jìn)行實時監(jiān)測，一旦發(fā)生故障，可進(jìn)行自動測量并分析出故障點距本機(jī)間距離，故障點大概位置（公里標(biāo)），并已手機(jī)短信形式通知有關(guān)人員。通過本系統(tǒng)，可在不影響信號傳輸?shù)那闆r下，實時監(jiān)測信號電纜，信號電纜故障后，第一時間判斷出故障原因及故障點位置，有效縮短故障處理時間。
1系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)主要由電纜切換電路、電阻測量電路、脈沖回波測距電路、分析軟件及短信通知組成。
在每條電纜中找出一對備用芯線作為監(jiān)測對象，在該對芯線的遠(yuǎn)端接一終端電阻（考慮到鐵路信號電纜芯線的截面積和長度等因素，終端電阻阻值采用2KΩ），將該對芯線的始端接至本機(jī)。在單片機(jī)的控制下，本機(jī)循環(huán)對每對芯線的阻抗進(jìn)行測試；一旦發(fā)現(xiàn)某對芯線阻抗超出范圍，自動啟動脈沖回波測距電路，并將測量結(jié)果送至工控機(jī)；工控機(jī)通過軟件分析，控制脈沖回波測距電路以不同的增益和采樣速率多次對該對芯線進(jìn)行測試，最后分析出故障點位置（故障點與本機(jī)間距離），控制短信通知模塊將電纜名稱、距離等信息發(fā)送至有關(guān)人員的手機(jī)。
1.1 電纜切換電路
電纜故障監(jiān)測報警系統(tǒng)可同時監(jiān)測多條備用芯線（最多60條），由單片機(jī)控制繼電器來切換電纜，可循環(huán)對所接電纜進(jìn)行電阻測量，當(dāng)所測電纜電阻阻抗超出范圍，將該電纜切換至脈沖回波測距電路，分析故障點位置。
1.2 電阻測量電路
利用單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換模塊對所接電纜進(jìn)行阻抗測量，考慮到鐵路信號電纜芯線的截面積和長度等因素，終端電阻阻值采用2 KΩ，因此當(dāng)測得電纜阻抗小于1.5 KΩ，判定電纜混線；當(dāng)測得電纜阻抗大于5 KΩ，判定電纜斷線。
1.3 脈沖回波測距電路
由工控機(jī)控制脈沖回波測距電路，在故障電纜上加上低壓脈沖，該脈沖沿電纜傳播直到阻抗失配的地方，在這些點上都會引起電波的反射，反射脈沖回到電纜測試端時被脈沖回波測距電路接收，并上傳至工控機(jī)，由分析軟件分析出故障點位置。
1.4 分析軟件
根據(jù)電纜的測試波形我們可以判斷故障的性質(zhì)，當(dāng)發(fā)射脈沖與反射脈沖同相時，表示是斷路故障或終端頭開路。當(dāng)發(fā)射脈沖與反射脈沖反相時，則是短路接地或低阻故障。
工控機(jī)控制脈沖回波測距電路以不同的增益和采樣速率多次對該對芯線進(jìn)行測試，最后分析出故障點位置。
1.5 短信通知
可在系統(tǒng)中提前設(shè)置站中心公里標(biāo)、電纜名稱、電纜重點公里標(biāo)、電纜長度、短信接收人員電話號碼等信息，當(dāng)電纜故障后，軟件可自動分析出故障點的距離，并將電纜名稱、故障點與本機(jī)間距離、故障點大概位置（公里標(biāo)）等信息，以手機(jī)短信形式通知所設(shè)置人員。
2設(shè)計原理
2.1電纜切換電路
系統(tǒng)可實時監(jiān)測60條備用電纜，其中每條電纜都連接一個轉(zhuǎn)換繼電器（如上圖所示）。單片機(jī)可根據(jù)需求控制驅(qū)動電路，動作相應(yīng)繼電器，從而接通電纜。平時狀態(tài)，單片機(jī)根據(jù)電纜設(shè)置循環(huán)監(jiān)測所接電纜，通過ZHJ繼電器將電纜接至電阻測量模塊，所測電纜阻抗超出范圍，ZHJ繼電器立即將該電纜接至脈沖回?fù)軠y距電路，進(jìn)行故障點距離測量。
2.2 電阻測量電路
本系統(tǒng)單片機(jī)采用STC12C5A60S2，該單片機(jī)具有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)250KHz（25萬次/秒），其A/D轉(zhuǎn)換口在P1口（P1.7-P1.0）。本系統(tǒng)通過測量電路中已知電阻R1（500Ω）的電壓VR1，求得流經(jīng)該已知電阻的電流I R1，從而求得電纜電阻R。
2.3 脈沖回波測距電路
上圖1為脈沖測試的基本原理圖。測量電纜故障時，電纜可視為一條均勻分布的傳輸線，根據(jù)傳輸線理論，在電纜一端加上脈沖電壓，該脈沖按一定的速度（決定于電纜介質(zhì)的介電常數(shù)和導(dǎo)磁系數(shù)）沿線向遠(yuǎn)端傳輸，當(dāng)脈沖遇到故障點（或阻抗不均勻點）就會產(chǎn)生反射，記錄下發(fā)送脈沖和反射脈沖之間的傳輸時間△T，則可按已知的傳輸速度V來計算出故障點的距離Lx，Lx=V?△T/2。
測試時，在電纜故障相上加上低壓脈沖，該脈沖沿電纜傳播直到阻抗失配的地方，如中間接頭、T型接頭、短路點、斷路點和終端頭等等，在這些點上都會引起電波的反射，反射脈沖回到電纜測試端時被保存并顯示。當(dāng)發(fā)射脈沖與反射脈沖同相時，表示是斷路故障或終端頭開路。當(dāng)發(fā)射脈沖與反射脈沖反相時，則是短路接地或低阻故障。
3 技術(shù)特點
?。?）電纜故障監(jiān)測報警系統(tǒng)可在不影響信號傳輸?shù)那闆r下，實時監(jiān)測信號電纜，一旦信號電纜發(fā)生故障，可在第一時間判斷出故障原因及故障點位置，有效縮短故障處理時間。
（2）具有電纜切換電路，可同時監(jiān)測多條電纜（60條），并自由切換。
?。?）自動調(diào)節(jié)脈沖回波測試的頻率及增益，以便更準(zhǔn)確測量故障點位置。
?。?）系統(tǒng)分析軟件可準(zhǔn)確分析出電纜故障點與本機(jī)間距離、故障點大概位置（公里標(biāo)），并及時將信息發(fā)送至有關(guān)人員。
