專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種本發(fā)明涉及鐵道列車(chē)運(yùn)行安全領(lǐng)域，特別提供一種基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置及方法基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置，屬于基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
中國(guó)鐵道跨越或?yàn)l鄰各種不同類(lèi)型的河流，由于各種原因，致使中國(guó)鐵道歷年遭受的洪水災(zāi)害極為嚴(yán)重。中華人民共和國(guó)成立之前，主要鐵道干線均分布在江河下游和東部沿海地區(qū)，那里正是暴雨、洪水、臺(tái)風(fēng)威脅最為嚴(yán)重的地區(qū)。在人民共和國(guó)成立以后，又修建了大量的山區(qū)鐵道，使運(yùn)營(yíng)線路伸入西北、西南和中南內(nèi)陸，那里又正是日暴雨強(qiáng)度大于 100mm,地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生的地區(qū)
鐵道運(yùn)輸設(shè)備作為受災(zāi)體，首當(dāng)其沖及大量的是發(fā)生在線橋設(shè)備上，尤其是路基，其次是橋梁、涵洞。根據(jù)水害資料統(tǒng)計(jì)，大約有80%的水害發(fā)生在路基和線路上。除去線路高程不足容易被洪水浸淹和沖刷的局部地段外，路基水害更多的則是由于邊坡失穩(wěn)與防護(hù)工程不完善，容易受到因暴雨誘發(fā)的種種地質(zhì)災(zāi)害的侵襲而引起的。主要水害類(lèi)型有山體滑坡、 泥石流、危巖落石、邊坡溜坍及坍塌，路基下沉、陷穴、倒樹(shù)侵限以及水淹線路、道床沖空、管涌等。橋梁水害一般約占鐵道水害10%左右，主要也是水淹和沖刷這兩大類(lèi)。橋梁水害由于技術(shù)復(fù)雜、搶修困難、突發(fā)時(shí)對(duì)行車(chē)安全極具威脅而引人矚目。水災(zāi)事故破壞性大，突發(fā)性強(qiáng)，往往大量的導(dǎo)致人員傷亡，對(duì)人民的生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成了重大的損失，同時(shí)鐵道水災(zāi)也具有搶救難度大、鐵道恢復(fù)周期長(zhǎng)、恢復(fù)期間安全隱患多等特點(diǎn)。因此研制開(kāi)發(fā)一套快速有效的鐵道水災(zāi)危害感知裝置，能夠迅速的感知水災(zāi)的發(fā)生，并具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種最大程度的保障行車(chē)安全，實(shí)現(xiàn)鐵道水災(zāi)危害信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、傳輸以及判別鐵道水災(zāi)危害等級(jí)的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜性的同時(shí)保證感知水災(zāi)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，從而提高列車(chē)行車(chē)安全。本發(fā)明的另一目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單方便的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置的處理方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置， 包括有接收射頻檢測(cè)信號(hào)并發(fā)射射頻檢測(cè)值和公里標(biāo)信息的射頻控制模塊、對(duì)射頻控制模塊傳送過(guò)來(lái)的接收信號(hào)強(qiáng)度值進(jìn)行分析處理并實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)管理系統(tǒng)的通信以及外設(shè)的控制的主控制模塊、保持射頻控制模塊發(fā)送的射頻信號(hào)功率保持不變的能量補(bǔ)償模塊，其中主控制模塊與射頻控制模塊相連，射頻控制模塊與能量補(bǔ)償模塊相連。上述射頻控制模塊包括射頻單元和天線，天線和其對(duì)應(yīng)的射頻單元相連接，射頻單元通過(guò)對(duì)應(yīng)的天線經(jīng)由預(yù)先確定的頻段發(fā)送射頻信號(hào)；且天線接收到已知頻段的信號(hào)后，將信號(hào)傳送給對(duì)應(yīng)的射頻單元，射頻單元將接收到的信號(hào)強(qiáng)度值發(fā)送至主控制模塊。上述能量補(bǔ)償模塊包括用于從基帶信號(hào)獲取輸入信號(hào)功率值的輸入功率檢測(cè)單元、用于耦合射頻單元輸出的射頻信號(hào)并獲取輸出信號(hào)功率值的輸出功率檢測(cè)單元和用于調(diào)節(jié)射頻單元的輸出增益的增益控制單元，輸入功率檢測(cè)單元從基帶信號(hào)獲取輸入信號(hào)功率值，輸出功率檢測(cè)單元獲取輸出信號(hào)功率值，增益控制單元根據(jù)輸入信號(hào)功率值和輸出信號(hào)功率值，調(diào)節(jié)射頻單元輸出的射頻信號(hào)的增益，保持射頻單元發(fā)送射頻信號(hào)功率保持不變。上述主控制模塊包括用于調(diào)度控制整個(gè)系統(tǒng)工作、對(duì)射頻控制模塊傳送過(guò)來(lái)的接收信號(hào)強(qiáng)度值進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)管理系統(tǒng)的通信以及外設(shè)的控制的單片機(jī)，單片機(jī)與射頻控制模塊相連。上述主控制模塊還包括有將接收信號(hào)強(qiáng)度值和當(dāng)前路段的公里標(biāo)記錄下來(lái)的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元與單片機(jī)相連。上述主控制模塊還包括有將檢測(cè)到的接收信號(hào)強(qiáng)度值和當(dāng)前路段的公里標(biāo)發(fā)送給后臺(tái)管理系統(tǒng)的預(yù)警單元，預(yù)警單元和外部接口單元連接。上述多個(gè)鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置之間通過(guò)外部接口單元相連接。上述主控制模塊的預(yù)警單元將水災(zāi)分為3種預(yù)警級(jí)別第一級(jí)為正常情況，此時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度值在正常變化范圍之內(nèi)，列車(chē)在鐵路上可以正常行駛；第二級(jí)為輕微水害，此時(shí)接收線號(hào)強(qiáng)度值超出正常變化范圍，但處于輕微水害衰減范圍內(nèi)，列車(chē)需要減速，緩慢通過(guò)，標(biāo)簽修改為限速標(biāo)簽；第三級(jí)為嚴(yán)重水災(zāi)，此時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度值嚴(yán)重衰減，甚至接收不到射頻信號(hào)，列車(chē)需要臨時(shí)停車(chē)，只有當(dāng)險(xiǎn)情排除后才能通行，標(biāo)簽修改為臨時(shí)停車(chē)標(biāo)簽。上述射頻單元發(fā)送的信號(hào)是電磁波。本發(fā)明基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置的處理方法，依照如下的步驟進(jìn)行處理
51.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置打開(kāi)串口，使能接收和發(fā)送功能；
52.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置通過(guò)串口向垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置發(fā)送握手信號(hào)；
53.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到握手信號(hào)后，返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)；
54.如果裝置1接收到握手應(yīng)答信號(hào)，則執(zhí)行S5.1 ；否則跳轉(zhuǎn)到S5. 2 ；
55.1.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置通過(guò)串口發(fā)送一個(gè)設(shè)備檢測(cè)信號(hào)；
S5.2.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置再次發(fā)送握手信號(hào)，跳轉(zhuǎn)到S4;如果發(fā)送3次后，安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置都未接收到握手應(yīng)答信號(hào)，則跳轉(zhuǎn)到S16 ；
56.裝置2接收到設(shè)備檢測(cè)信號(hào)后，啟動(dòng)自檢，如果自檢通過(guò)，給安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置發(fā)送設(shè)備正常信號(hào)，否則，發(fā)送設(shè)備異常信號(hào)；
57.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到設(shè)備正常信號(hào)，則繼續(xù)執(zhí)行下一步；否則，將設(shè)備工作異常和當(dāng)前位置公里標(biāo)信息通過(guò)報(bào)警單元發(fā)送給后臺(tái)系統(tǒng)，同時(shí)將發(fā)送的信息保存在存儲(chǔ)單元；
58.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置通過(guò)串口向垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)；S9.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到同步信號(hào)后，設(shè)定時(shí)鐘與裝置1同步， 并發(fā)送一個(gè)同步成功信號(hào)；
510.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到同步成功信號(hào)后，發(fā)送定時(shí)信號(hào)和掃頻表；
511.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到定時(shí)信號(hào)和掃頻表后，開(kāi)始計(jì)時(shí)，等待掃頻表設(shè)定時(shí)刻的到來(lái)；
512.掃頻表中設(shè)定的時(shí)刻到來(lái)，安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置通過(guò)射頻模塊開(kāi)始發(fā)送水災(zāi)檢測(cè)信號(hào)；垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置激活射頻模塊，使能接收和發(fā)送；
513.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到水災(zāi)檢測(cè)信號(hào)后，返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)， 并將接收信號(hào)強(qiáng)度值傳給垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置上的單片機(jī)；
514.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到水災(zāi)檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)，如果掃頻表中沒(méi)有未到時(shí)刻，跳到Sl ；否則等待掃頻表下一時(shí)刻的到來(lái)，跳到S12 ；
515.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置的單片機(jī)在接收到射頻單元發(fā)給它的接收信號(hào)強(qiáng)度值后，根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)度值對(duì)水災(zāi)進(jìn)行分級(jí)，將接收信號(hào)強(qiáng)度值，水災(zāi)分級(jí)情況和當(dāng)前路段公里標(biāo)信息發(fā)送回后臺(tái)系統(tǒng)，同時(shí)保存在存儲(chǔ)單元內(nèi)，最后根據(jù)水災(zāi)的分級(jí)情況修改鐵路上鋪設(shè)的標(biāo)簽；當(dāng)列車(chē)沒(méi)有及時(shí)接收到鐵道的災(zāi)害情況時(shí)，列車(chē)可以通過(guò)鐵道沿線鋪設(shè)的標(biāo)簽得到前方路段的安全狀況；
516.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置沒(méi)有接收到垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置返回的握手應(yīng)答信號(hào)，有2種可能垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置設(shè)備損壞；由于水災(zāi)嚴(yán)重導(dǎo)致信號(hào)衰減過(guò)大，安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置的射頻單元沒(méi)有接收到射頻檢測(cè)信號(hào)；在這種情況下，裝置1和垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置通過(guò)串口進(jìn)行通信，并依照如下的步驟進(jìn)行處理；
517.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置通過(guò)裝置之間的串口連接線發(fā)送串口檢測(cè)信號(hào)；
518.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到串口檢測(cè)信號(hào)后，發(fā)送一個(gè)串口檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)；
519.如果安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到串口檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)，執(zhí)行下一步，否則跳到 S24. 1 ；
520.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置發(fā)送設(shè)備檢測(cè)信號(hào)；
521.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到設(shè)備檢測(cè)信號(hào)后，啟動(dòng)自檢，如果自檢通過(guò)，給裝置1發(fā)送設(shè)備工作正常信號(hào)，否則，將設(shè)備工作異常信號(hào)發(fā)送給安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置；
522.如果安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到工作正常信號(hào)，執(zhí)行下一步，否則跳到 S24. 2 ；
523.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置將三級(jí)水災(zāi)情況和當(dāng)前路段的公里標(biāo)信息的信號(hào)發(fā)送給控制終端，然后修改鐵路上布置的標(biāo)簽為臨時(shí)停車(chē)，最后將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里， 同時(shí)將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里，等待掃頻表中下一時(shí)刻到來(lái)；
524.1.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置沒(méi)有接收到握手應(yīng)答信號(hào)和串口檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)，說(shuō)明垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置出現(xiàn)故障，此時(shí)裝置1將包含設(shè)備損壞情況和當(dāng)前路段的公里標(biāo)信息的信號(hào)發(fā)送給控制終端，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里，等待掃頻表中下一時(shí)刻到來(lái)，跳到S12 ；S24. 2.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到工作異常信號(hào)后，將包含設(shè)備損壞情況和當(dāng)前路段的公里標(biāo)信息的信號(hào)發(fā)送給控制終端，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里，等待掃頻表中下一時(shí)刻到來(lái)，跳到S12。本發(fā)明由于采用的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1)利用射頻信號(hào)來(lái)感知鐵道水災(zāi)，可以與鐵道上現(xiàn)有的公里標(biāo)計(jì)數(shù)方法相結(jié)合，方便快捷的找到水災(zāi)的發(fā)生位置。2)利用采用時(shí)鐘同步，定時(shí)掃頻檢測(cè)的方法，可以節(jié)約能源的消耗，不用人工頻繁的更換電池。3)能快速發(fā)現(xiàn)水災(zāi)害的出現(xiàn)，防止因水災(zāi)的突然出現(xiàn)，沒(méi)有及時(shí)通知行駛列車(chē)，導(dǎo)
致安全事故。4)減少人工巡檢的工作量，并能準(zhǔn)確了解鐵道水災(zāi)信息和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)水災(zāi)或者設(shè)備故障，可以及時(shí)將水災(zāi)發(fā)生位置通知給控制中心。本發(fā)明是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置。
下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述 圖1為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的原理框圖2為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的工作情況下示意圖3為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中標(biāo)簽在鐵軌之間的安裝結(jié)構(gòu)圖4為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置在鐵路沿線的安裝結(jié)構(gòu)
圖5為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置1的水災(zāi)檢測(cè)具體實(shí)施步驟圖6為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置2的水災(zāi)檢測(cè)具體實(shí)施步驟圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2所示，本發(fā)明的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置，包括有接收射頻檢測(cè)信號(hào)并發(fā)射射頻檢測(cè)值和公里標(biāo)信息的射頻控制模塊、對(duì)射頻控制模塊傳送過(guò)來(lái)的接收信號(hào)強(qiáng)度值進(jìn)行分析處理并實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)管理系統(tǒng)的通信以及外設(shè)的控制的主控制模塊、保持射頻控制模塊發(fā)送的射頻信號(hào)功率保持不變的能量補(bǔ)償模塊，其中主控制模塊與射頻控制模塊相連，射頻控制模塊與能量補(bǔ)償模塊相連。上述射頻控制模塊包括射頻單元22和天線21，天線21和其對(duì)應(yīng)的射頻單元22相連接，射頻單元22通過(guò)對(duì)應(yīng)的天線21經(jīng)由預(yù)先確定的頻段發(fā)送射頻信號(hào)；且天線21接收到已知頻段的信號(hào)后，將信號(hào)傳送給對(duì)應(yīng)的射頻單元22，射頻單元22將接收到的信號(hào)強(qiáng)度值發(fā)送至主控制模塊。上述能量補(bǔ)償模塊包括用于從基帶信號(hào)獲取輸入信號(hào)功率值的輸入功率檢測(cè)單元31、用于耦合射頻單元輸出的射頻信號(hào)并獲取輸出信號(hào)功率值的輸出功率檢測(cè)單元33 和用于調(diào)節(jié)射頻單元的輸出增益的增益控制單元32，輸入功率檢測(cè)單元31從基帶信號(hào)獲取輸入信號(hào)功率值，輸出功率檢測(cè)單元33獲取輸出信號(hào)功率值，增益控制單元32根據(jù)輸入信號(hào)功率值和輸出信號(hào)功率值，調(diào)節(jié)射頻單元22輸出的射頻信號(hào)的增益，保持射頻單元22 發(fā)送射頻信號(hào)功率保持不變。上述主控制模塊包括用于調(diào)度控制整個(gè)系統(tǒng)工作、對(duì)射頻控制模塊傳送過(guò)來(lái)的接收信號(hào)強(qiáng)度值進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)管理系統(tǒng)的通信以及外設(shè)的控制的單片機(jī)13，單片機(jī)13與射頻控制模塊相連。上述主控制模塊還包括有將接收信號(hào)強(qiáng)度值和當(dāng)前路段的公里標(biāo)記錄下來(lái)的存儲(chǔ)單元11，存儲(chǔ)單元11與單片機(jī)13相連。所述主控制模塊的單片機(jī)13用于調(diào)度控制整個(gè)系統(tǒng)工作。對(duì)射頻控制模塊傳送過(guò)來(lái)的射頻信號(hào)強(qiáng)度值進(jìn)行分析，并對(duì)水災(zāi)程度進(jìn)行分級(jí)處理，實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)管理系統(tǒng)的通信以及外設(shè)的控制。所述主控制模塊的存儲(chǔ)單元將發(fā)送的射頻信號(hào)強(qiáng)度值，水災(zāi)的分級(jí)情況和當(dāng)前路段的公里標(biāo)記錄下來(lái)。上述主控制模塊還包括有將檢測(cè)到的接收信號(hào)強(qiáng)度值和當(dāng)前路段的公里標(biāo)發(fā)送給后臺(tái)管理系統(tǒng)的預(yù)警單元12，預(yù)警單元12和外部接口單元連接。所述主控制模塊的預(yù)警單元將射頻信號(hào)強(qiáng)度值，水災(zāi)分級(jí)情況和當(dāng)前路段的公里標(biāo)發(fā)送給后臺(tái)管理系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)水災(zāi)的分級(jí)情況修改鐵路上設(shè)置的標(biāo)簽。上述多個(gè)鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置之間通過(guò)外部接口單元相連接。上述主控制模塊的預(yù)警單元將水災(zāi)分為3種預(yù)警級(jí)別第一級(jí)為正常情況，此時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度值在正常變化范圍之內(nèi)，列車(chē)在鐵路上可以正常行駛；第二級(jí)為輕微水害，此時(shí)接收線號(hào)強(qiáng)度值超出正常變化范圍，但處于輕微水害衰減范圍內(nèi)，列車(chē)需要減速，緩慢通過(guò)，標(biāo)簽修改為限速標(biāo)簽；第三級(jí)為嚴(yán)重水災(zāi)，此時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度值嚴(yán)重衰減，甚至接收不到射頻信號(hào)，列車(chē)需要臨時(shí)停車(chē)，只有當(dāng)險(xiǎn)情排除后才能通行，標(biāo)簽修改為臨時(shí)停車(chē)標(biāo)簽。本實(shí)施例中，上述射頻單元發(fā)送的信號(hào)是電磁波；上述本發(fā)明的安裝設(shè)備如圖3 所示，包括鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置1，以下簡(jiǎn)稱(chēng)裝置1，鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置2，以下簡(jiǎn)稱(chēng)裝置2，伸縮端卡爪3，伸縮連接桿4，標(biāo)簽安裝固定座5，標(biāo)簽6，固定端連接桿7，固定端卡爪8，支撐桿9等九部分組成。裝置1安裝在鐵路旁的支撐桿9上，裝置2垂直安裝在鐵道路基上，中間通過(guò)串口連接線3將裝置連接起來(lái)。鐵道上固定端卡爪8插入軌底，然后再將壓縮深縮端卡爪3插入另側(cè)軌底，最后將臨時(shí)限速標(biāo)簽6放入標(biāo)簽安裝固定座5中。圖2為本發(fā)明基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置正常工作時(shí)的模擬圖，其中鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置2與鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置4通過(guò)串口連接線3相連。 如果水6漫過(guò)鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置4，鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置2與鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置4檢測(cè)到水災(zāi)后，根據(jù)水災(zāi)信息修改標(biāo)簽5，列車(chē)通過(guò)讀取標(biāo)簽5信息做出減速，停車(chē)等處理。如圖5和圖6所示，本發(fā)明基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置的處理方法，依照如下的步驟進(jìn)行處理
Si.裝置1打開(kāi)串口，使能接收和發(fā)送功能。S2.裝置1通過(guò)串口向裝置2發(fā)送握手信號(hào)。
S3.裝置2接收到握手信號(hào)后，返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。S4.如果裝置1接收到握手應(yīng)答信號(hào)，則執(zhí)行S5. 1 ；否則跳轉(zhuǎn)到S5. 2。S5. 1.裝置1通過(guò)串口發(fā)送一個(gè)設(shè)備檢測(cè)信號(hào)。S5. 2.裝置1再次發(fā)送握手信號(hào)，跳轉(zhuǎn)到S4 ；如果發(fā)送3次后，裝置1都未接收到握手應(yīng)答信號(hào)，則跳轉(zhuǎn)到S16
S6.裝置2接收到設(shè)備檢測(cè)信號(hào)后，啟動(dòng)自檢，如果自檢通過(guò)，給裝置1發(fā)送設(shè)備正常信號(hào)，否則，發(fā)送設(shè)備異常信號(hào)。S7.裝置1接收到設(shè)備正常信號(hào)，則繼續(xù)執(zhí)行下一步；否則，將設(shè)備工作異常和當(dāng)前位置公里標(biāo)信息通過(guò)報(bào)警單元發(fā)送給后臺(tái)系統(tǒng)，同時(shí)將發(fā)送的信息保存在存儲(chǔ)單元。S8.裝置1通過(guò)串口向裝置2發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)。S9.裝置2接收到同步信號(hào)后，設(shè)定時(shí)鐘與裝置1同步，并發(fā)送一個(gè)同步成功信號(hào)。S10.裝置1接收到同步成功信號(hào)后，發(fā)送定時(shí)信號(hào)和掃頻表。Sll.裝置2接收到定時(shí)信號(hào)和掃頻表后，開(kāi)始計(jì)時(shí)，等待掃頻表設(shè)定時(shí)刻的到來(lái)。S12.掃頻表中設(shè)定的時(shí)刻到來(lái)，裝置1通過(guò)射頻模塊開(kāi)始發(fā)送水災(zāi)檢測(cè)信號(hào)。裝置2激活射頻模塊，使能接收和發(fā)送。S13.裝置2接收到水災(zāi)檢測(cè)信號(hào)后，返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，并將接收信號(hào)強(qiáng)度值傳給裝置2上的單片機(jī)。S14.裝置1接收到水災(zāi)檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)，如果掃頻表中沒(méi)有未到時(shí)刻，跳到Si。否則等待掃頻表下一時(shí)刻的到來(lái)，跳到S12。S15.裝置2的單片機(jī)在接收到射頻單元發(fā)給它的接收信號(hào)強(qiáng)度值后，根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)度值對(duì)水災(zāi)進(jìn)行分級(jí)，將接收信號(hào)強(qiáng)度值，水災(zāi)分級(jí)情況和當(dāng)前路段公里標(biāo)信息發(fā)送回后臺(tái)系統(tǒng)，同時(shí)保存在存儲(chǔ)單元內(nèi)，最后根據(jù)水災(zāi)的分級(jí)情況修改鐵路上鋪設(shè)的標(biāo)簽。 當(dāng)列車(chē)沒(méi)有及時(shí)接收到鐵道的災(zāi)害情況時(shí)，列車(chē)可以通過(guò)鐵道沿線鋪設(shè)的標(biāo)簽得到前方路段的安全狀況。S16.裝置1沒(méi)有接收到裝置2返回的握手應(yīng)答信號(hào)，有2種可能鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置2設(shè)備損壞；由于水災(zāi)嚴(yán)重導(dǎo)致信號(hào)衰減過(guò)大，裝置1的射頻單元沒(méi)有接收到射頻檢測(cè)信號(hào)。在這種情況下，裝置1和裝置2通過(guò)串口進(jìn)行通信，并依照如下的步驟進(jìn)行處理
S17.裝置1通過(guò)裝置之間的串口連接線發(fā)送串口檢測(cè)信號(hào)。S18.裝置2接收到串口檢測(cè)信號(hào)后，發(fā)送一個(gè)串口檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)。S19.如果裝置1接收到串口檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)，執(zhí)行下一步，否則跳到S24. 1。S20.裝置1發(fā)送設(shè)備檢測(cè)信號(hào)。S21.裝置2接收到設(shè)備檢測(cè)信號(hào)后，啟動(dòng)自檢，如果自檢通過(guò)，給裝置1發(fā)送設(shè)備工作正常信號(hào)，否則，將設(shè)備工作異常信號(hào)發(fā)送給裝置1.
S22.如果裝置1接收到工作正常信號(hào)，執(zhí)行下一步，否則跳到S24. 2。S23.裝置1將三級(jí)水災(zāi)情況和當(dāng)前路段的公里標(biāo)信息的信號(hào)發(fā)送給控制終端， 然后修改鐵路上布置的標(biāo)簽為臨時(shí)停車(chē)，最后將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里，等待掃頻表中下一時(shí)刻到來(lái)。S24. 1.裝置1沒(méi)有接收到握手應(yīng)答信號(hào)和串口檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)，說(shuō)明裝置2出現(xiàn)故障，此時(shí)裝置1將包含設(shè)備損壞情況和當(dāng)前路段的公里標(biāo)信息的信號(hào)發(fā)送給控制終端，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里，等待掃頻表中下一時(shí)刻到來(lái)，跳到S12。S24. 2.裝置1接收到工作異常信號(hào)后，將包含設(shè)備損壞情況和當(dāng)前路段的公里標(biāo)信息的信號(hào)發(fā)送給控制終端，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里，等待掃頻表中下一時(shí)刻到來(lái)，跳到S12。本發(fā)明的工作原理如下
所述裝置檢測(cè)水災(zāi)的工作原理是基于射頻信號(hào)強(qiáng)度值的變化來(lái)檢測(cè)水災(zāi)。射頻單元發(fā)送的信號(hào)是電磁波，而電磁波能量會(huì)沿傳播路徑逐漸減弱，電磁波能量的衰減公式為
權(quán)利要求
1.一種基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置，其特征在于包括有接收射頻檢測(cè)信號(hào)并發(fā)射射頻檢測(cè)值和公里標(biāo)信息的射頻控制模塊、對(duì)射頻控制模塊傳送過(guò)來(lái)的接收信號(hào)強(qiáng)度值進(jìn)行分析處理并實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)管理系統(tǒng)的通信以及外設(shè)的控制的主控制模塊、保持射頻控制模塊發(fā)送的射頻信號(hào)功率保持不變的能量補(bǔ)償模塊，其中主控制模塊與射頻控制模塊相連，射頻控制模塊與能量補(bǔ)償模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置，其特征在于上述射頻控制模塊包括射頻單元(22)和天線(21)，天線(21)和其對(duì)應(yīng)的射頻單元(22)相連接，射頻單元(22)通過(guò)對(duì)應(yīng)的天線(21)經(jīng)由預(yù)先確定的頻段發(fā)送射頻信號(hào)；且天線(21) 接收到已知頻段的信號(hào)后，將信號(hào)傳送給對(duì)應(yīng)的射頻單元(22)，射頻單元(22)將接收到的信號(hào)強(qiáng)度值發(fā)送至主控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置，其特征在于上述能量補(bǔ)償模塊包括用于從基帶信號(hào)獲取輸入信號(hào)功率值的輸入功率檢測(cè)單元(31)、用于耦合射頻單元輸出的射頻信號(hào)并獲取輸出信號(hào)功率值的輸出功率檢測(cè)單元(33)和用于調(diào)節(jié)射頻單元的輸出增益的增益控制單元(32)，輸入功率檢測(cè)單元(31)從基帶信號(hào)獲取輸入信號(hào)功率值，輸出功率檢測(cè)單元(33)獲取輸出信號(hào)功率值，增益控制單元(32)根據(jù)輸入信號(hào)功率值和輸出信號(hào)功率值，調(diào)節(jié)射頻單元(22)輸出的射頻信號(hào)的增益，保持射頻單元(22)發(fā)送射頻信號(hào)功率保持不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置，其特征在于上述主控制模塊包括用于調(diào)度控制整個(gè)系統(tǒng)工作、對(duì)射頻控制模塊傳送過(guò)來(lái)的接收信號(hào)強(qiáng)度值進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)管理系統(tǒng)的通信以及外設(shè)的控制的單片機(jī)(13)，單片機(jī) (13)與射頻控制模塊相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置，其特征在于上述主控制模塊還包括有將接收信號(hào)強(qiáng)度值和當(dāng)前路段的公里標(biāo)記錄下來(lái)的存儲(chǔ)單元 (11)，存儲(chǔ)單元(11)與單片機(jī)(13)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置，其特征在于上述主控制模塊還包括有將檢測(cè)到的接收信號(hào)強(qiáng)度值和當(dāng)前路段的公里標(biāo)發(fā)送給后臺(tái)管理系統(tǒng)的預(yù)警單元(12)，預(yù)警單元(12)和外部接口單元連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置，其特征在于上述多個(gè)鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置之間可以通過(guò)外部接口單元相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)間的通
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置，其特征在于上述主控制模塊的預(yù)警單元將水災(zāi)分為3種預(yù)警級(jí)別第一級(jí)為正常情況，此時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度值在正常變化范圍之內(nèi)，列車(chē)在鐵路上可以正常行駛；第二級(jí)為輕微水害，此時(shí)接收線號(hào)強(qiáng)度值超出正常變化范圍，但處于輕微水害衰減范圍內(nèi)，列車(chē)需要減速，緩慢通過(guò)，標(biāo)簽修改為限速標(biāo)簽；第三級(jí)為嚴(yán)重水災(zāi)，此時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度值嚴(yán)重衰減，甚至接收不到射頻信號(hào)，列車(chē)需要臨時(shí)停車(chē)，只有當(dāng)險(xiǎn)情排除后才能通行，標(biāo)簽修改為臨時(shí)停車(chē)標(biāo)簽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置，其特征在于上述射頻單元發(fā)送的信號(hào)是電磁波。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置的處理方法，其特征在于依照如下的步驟進(jìn)行處理 S1.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置打開(kāi)串口，使能接收和發(fā)送功能； S2.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置通過(guò)串口向垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置發(fā)送握手信號(hào)； S3.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到握手信號(hào)后，返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)； S4.如果裝置1接收到握手應(yīng)答信號(hào)，則執(zhí)行S5.1 ；否則跳轉(zhuǎn)到S5. 2 ； S5.1.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置通過(guò)串口發(fā)送一個(gè)設(shè)備檢測(cè)信號(hào)； S5.2.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置再次發(fā)送握手信號(hào)，跳轉(zhuǎn)到S4 ；如果發(fā)送3次后，安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置都未接收到握手應(yīng)答信號(hào)，則跳轉(zhuǎn)到S16 ； S6.裝置2接收到設(shè)備檢測(cè)信號(hào)后，啟動(dòng)自檢，如果自檢通過(guò)，給安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置發(fā)送設(shè)備正常信號(hào)，否則，發(fā)送設(shè)備異常信號(hào)； S7.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到設(shè)備正常信號(hào)，則繼續(xù)執(zhí)行下一步；否則，將設(shè)備工作異常和當(dāng)前位置公里標(biāo)信息通過(guò)報(bào)警單元發(fā)送給后臺(tái)系統(tǒng)，同時(shí)將發(fā)送的信息保存在存儲(chǔ)單元； S8.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置通過(guò)串口向垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置發(fā)送時(shí)鐘同步信號(hào)； S9.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到同步信號(hào)后，設(shè)定時(shí)鐘與裝置1同步， 并發(fā)送一個(gè)同步成功信號(hào)；S10.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到同步成功信號(hào)后，發(fā)送定時(shí)信號(hào)和掃頻表；S11.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到定時(shí)信號(hào)和掃頻表后，開(kāi)始計(jì)時(shí)，等待掃頻表設(shè)定時(shí)刻的到來(lái)；S12.掃頻表中設(shè)定的時(shí)刻到來(lái)，安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置通過(guò)射頻模塊開(kāi)始發(fā)送水災(zāi)檢測(cè)信號(hào)；垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置激活射頻模塊，使能接收和發(fā)送；S13.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到水災(zāi)檢測(cè)信號(hào)后，返回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)， 并將接收信號(hào)強(qiáng)度值傳給垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置上的單片機(jī)；S14.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到水災(zāi)檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)，如果掃頻表中沒(méi)有未到時(shí)刻，跳到Sl ；否則等待掃頻表下一時(shí)刻的到來(lái)，跳到S12 ；S15.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置的單片機(jī)在接收到射頻單元發(fā)給它的接收信號(hào)強(qiáng)度值后，根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)度值對(duì)水災(zāi)進(jìn)行分級(jí)，將接收信號(hào)強(qiáng)度值，水災(zāi)分級(jí)情況和當(dāng)前路段公里標(biāo)信息發(fā)送回后臺(tái)系統(tǒng)，同時(shí)保存在存儲(chǔ)單元內(nèi)，最后根據(jù)水災(zāi)的分級(jí)情況修改鐵路上鋪設(shè)的標(biāo)簽；當(dāng)列車(chē)沒(méi)有及時(shí)接收到鐵道的災(zāi)害情況時(shí)，列車(chē)可以通過(guò)鐵道沿線鋪設(shè)的標(biāo)簽得到前方路段的安全狀況；S16.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置沒(méi)有接收到垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置返回的握手應(yīng)答信號(hào)，有2種可能垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置設(shè)備損壞；由于水災(zāi)嚴(yán)重導(dǎo)致信號(hào)衰減過(guò)大，安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置的射頻單元沒(méi)有接收到射頻檢測(cè)信號(hào)；在這種情況下，裝置1和垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置通過(guò)串口進(jìn)行通信，并依照如下的步驟進(jìn)行處理；S17.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置通過(guò)裝置之間的串口連接線發(fā)送串口檢測(cè)信號(hào)；S18.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到串口檢測(cè)信號(hào)后，發(fā)送一個(gè)串口檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)；.519.如果安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到串口檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)，執(zhí)行下一步，否則跳到 S24. 1 ；.520.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置發(fā)送設(shè)備檢測(cè)信號(hào)；.521.垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置接收到設(shè)備檢測(cè)信號(hào)后，啟動(dòng)自檢，如果自檢通過(guò)，給裝置1發(fā)送設(shè)備工作正常信號(hào)，否則，將設(shè)備工作異常信號(hào)發(fā)送給安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置；.522.如果安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到工作正常信號(hào)，執(zhí)行下一步，否則跳到 S24. 2 ；.523.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置將三級(jí)水災(zāi)情況和當(dāng)前路段的公里標(biāo)信息的信號(hào)發(fā)送給控制終端，然后修改鐵路上布置的標(biāo)簽為臨時(shí)停車(chē)，最后將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里， 同時(shí)將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里，等待掃頻表中下一時(shí)刻到來(lái)；.524.1.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置沒(méi)有接收到握手應(yīng)答信號(hào)和串口檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)，說(shuō)明垂直安裝在鐵道路基上的預(yù)警裝置出現(xiàn)故障，此時(shí)裝置1將包含設(shè)備損壞情況和當(dāng)前路段的公里標(biāo)信息的信號(hào)發(fā)送給控制終端，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里，等待掃頻表中下一時(shí)刻到來(lái)，跳到S12 ；S24. 2.安裝在鐵路旁的預(yù)警裝置接收到工作異常信號(hào)后，將包含設(shè)備損壞情況和當(dāng)前路段的公里標(biāo)信息的信號(hào)發(fā)送給控制終端，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元里，等待掃頻表中下一時(shí)刻到來(lái)，跳到S12。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于射頻信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置及其處理方法?；谏漕l信號(hào)衰減的鐵道水災(zāi)檢測(cè)及預(yù)警裝置包括以下幾個(gè)模塊主控制模塊，射頻控制模塊和能量補(bǔ)償模塊。射頻控制模塊用于接收射頻檢測(cè)信號(hào)，發(fā)射射頻檢測(cè)值和公里標(biāo)信息；能量補(bǔ)償模塊與射頻控制模塊相連接，其主要功能是為了保證射頻單元發(fā)射信號(hào)時(shí)的功率保持不變；主控制模塊用于調(diào)度控制整個(gè)系統(tǒng)工作。本發(fā)明檢測(cè)方法利用射頻單元接收的信號(hào)強(qiáng)度值的變化來(lái)檢測(cè)和預(yù)警鐵道上水災(zāi)的發(fā)生，在降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜性的情況下，保證感知水災(zāi)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，從而提高列車(chē)行車(chē)安全。
文檔編號(hào)B61L23/04GK102431578SQ20111036489
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者余曉龍, 劉震宇, 向道明, 姚旭 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)