專利名稱：應答式列車接近無線預警設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵路運輸安全設備，具體涉及一種列車接近無線預警裝置。
背景技術：
鐵路的線路保養(yǎng)維護是確保列車運行的重要環(huán)節(jié)，一般情況下，其維護工作都是在列車運行的間隙進行的，因而對列車到來的預警就成為施工過程中必不可少的組成部分，按照當前列車的運行速度，要求離施工點3公里有列車到來，就應該通知施工人員及施工器械下線避讓。長期以來普遍使用人工值守預警的方法，費時費力，可靠性不高，近年來也出現(xiàn)過一些自動預警裝置，但相對于鐵路沿線周邊復雜的環(huán)境，其適用性受到一定限制。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種應答式列車接近無線預警設備，它能夠在列車接近時以聲光報警形式通知施工人員及施工器械下線避讓。為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為一種應答式列車接近無線預警設備，由報警主機、路由器和傳感器終端組成，其中，報警主機包括Zigbee模塊I、由 C8051F340組成的微控制器I、報警單元、顯示單元，路由器包括Zigbee模塊II，傳感器終端包括Zigbee模塊III、由C8051F340組成的微控制器111和路軌列車感知單元，所述Zigbee 模塊I、Zigbee模塊II、Zigbee模塊III利用Zigbee技術組成個域網(wǎng)進行互相無線通信， 所述微控制器I在收到列車接近信號后通過Zigbee模塊I、Zigbee模塊II向轉(zhuǎn)感器終端發(fā)送應答信號，同時該微控制器I分別向報警單元、顯示單元發(fā)出列車接近指令，所述微控制器III在接到路軌列車感知單元檢測到的列車接近信號后通過Zigbee模塊IILZigbee 模塊II向報警主機發(fā)送列車接近信號。優(yōu)選的，所述路由器還包括由C8051F340組成的微控制器II，所述微控制器I還通過所述個域網(wǎng)分別向傳感器終端、路由器發(fā)送檢測信號，所述微控制器II、微控制器III在接到檢測信號后通過該個域網(wǎng)分別向報警主機發(fā)送應答信號。本實用新型的有益效果是，通過基于Zigbee技術的Zigbee模塊組成的個域網(wǎng) (PAN)實現(xiàn)了傳感器終端與報警主機的通信，通過設置由C8051F340組成的微控制器實現(xiàn)了對Zigbee模塊的管理和控制，不但能夠在列車接近時進行聲光報警，還對本設備自身工作狀態(tài)進行監(jiān)控，所以可靠性高，安全性強。

圖1是報警主機組成框圖，圖2是傳感器終端組成框圖，圖3是路由器組成框圖， 圖4是報警主機程序流程圖，圖5是傳感器終端程序流程圖。圖中1-微控制器I 2-Zigbee模塊I 3_報警單元 4_電源管理I 5_顯示單元 6-輸入鍵盤 7-時鐘電路 8-存儲器 9-微控制器III IO-Zigbee模塊III 11-路軌列車感知單元 12-電源管理III 13-運行試驗轉(zhuǎn)換開關I 14-微控制器II15-Zigbee模塊II 16-電源管理II 17-運行試驗轉(zhuǎn)換開關II
具體實施方式
本實用新型由傳感器終端、具有中繼功能的路由器和報警主機三部分構(gòu)成，通過基于Zigbee技術的Zigbee模塊I 2、Zigbee模塊II 15、Zigbee模塊IIIlO組成的個域網(wǎng)(PAN)將其聯(lián)系起來。傳感器終端負責檢測列車到來信號并以報警主機的64位模塊地址為目標地址發(fā)送信息到報警主機，報警主機接收到列車到來信號后，用聲光方式告知工作人員，并對報警開始時間和確認時間進行記錄存儲?？紤]到本設備在單線的應用，主機可同時工作于上行和下行兩個通道；在現(xiàn)場使用中遇到山包、隧道、強干擾導致通訊距離不夠時，可在適當?shù)牡胤皆黾勇酚善鞅ＷC通訊的暢通；傳感器終端和路由器可工作在實驗和運行兩種狀態(tài)，實驗狀態(tài)主要是拉距離時可從訊響器的聲音知道通信是否正常，這點對于決定路由器及傳感器的放置點非常方便。其中，Zigbee模塊是美國DIGI公司基于Zigbee技術，專為超遠程、低數(shù)據(jù)傳輸率、高可靠性、低功耗應用而設計的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，在工業(yè)自動化控制及電力配電系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用，該模塊主要性能如下工作頻率2. 4G，通訊距離1.6公里(明視距離)，發(fā)射功率IOOmW (20dBm)，發(fā)射狀態(tài)電流295mA (@3. 3V)，接收狀態(tài)電流45mA (@3. 3V)，接收靈敏度_102dBm，RF數(shù)據(jù)傳輸率250，000bps，兼容TTL電平的異步通訊接口，模塊可工作于基于AT命令的透明傳輸模式和基于幀結(jié)構(gòu)的API傳輸模式。在由一定數(shù)目的模塊構(gòu)成的Zigbee網(wǎng)絡中，必須指定一個模塊為協(xié)調(diào)器才能啟動該網(wǎng)絡，其余模塊可根據(jù)其在網(wǎng)絡中的作用分別設定成路由器或設備終端，被稱為路由器的模塊具有中繼功能?？赏ㄟ^DIGI 公司X-CTU軟件將模塊方便地設置成協(xié)調(diào)器、路由器或設備終端。報警主機作為報警網(wǎng)絡的服務器協(xié)調(diào)與其它模塊的通訊，主要功能如下(1)在開始布區(qū)時，接收路由器或傳感器終端發(fā)來的test信號，并發(fā)送應答信號； 接收到路由器或傳感器終端的運行信號后，若該報警器主機是第一次應用或是在網(wǎng)絡復位情況下應用，則路由器或傳感器終端在由test狀態(tài)切換到運行狀態(tài)時將該節(jié)點的64位模塊地址依照其實驗順序進行記錄，以供以后定位通訊故障做依據(jù)。當檢測到上述狀態(tài)的切換是傳感器終端發(fā)出的，該路由布區(qū)狀態(tài)進入監(jiān)控報警狀態(tài)。(2)在監(jiān)控報警狀態(tài)，當檢測到傳感器終端發(fā)來的列車到來信號后，啟動高分貝訊響器及高亮度發(fā)光管報警，并記錄列車到來的日期時間，報警時間持續(xù)到確認鍵按下結(jié)束。在沒有列車到來信號時，報警主機每5秒給傳感器終端發(fā)送一次心跳信號并等待返回信號，如果收到返回信號，表示通信鏈路正常，否則，查詢是哪個路由器節(jié)點通訊不正常，最終在顯示屏上顯示出來并以聲光信號報警。(3)存儲5000點的報警數(shù)據(jù)，可在主機液晶屏上查詢。(4)報警主機的硬件結(jié)構(gòu)框圖如1所示，考慮到系統(tǒng)運行在μ C-OS II，微控制器 I 1選用C8051F340，由于它內(nèi)嵌64Κ程序存儲器和4KRAM及豐富的外設功能，僅需少量的外部芯片即可滿足設計要求，和無線模塊即Zigbee模塊I 2的通訊用UART0，顯示單元5、 時鐘電路7、存儲器8都通過I2C線和微控制器Il交換數(shù)據(jù)。電源管理I 4主要完成系統(tǒng)中電源的調(diào)理，內(nèi)容包括對單節(jié)鋰電池的穩(wěn)壓和12V 升壓，系統(tǒng)主電路所需電壓為3. 3V，為了盡可能的提高電池的利用率，選用了壓差為140mV的TC1262低壓差穩(wěn)壓器為系統(tǒng)的主穩(wěn)壓器。升壓用DC/DC變換器，給報警單元提供足夠的功率保證有一定的響度。報警主機軟件類似于服務器軟件，除了對路由器、傳感器終端進行管理外，還要分別對報警單元3、輸入鍵盤6、顯示單元5、存儲器8等實時響應，考慮到應用的高可靠性，對通訊鏈路的工作狀況實時監(jiān)測，其方法是在系統(tǒng)進入正常報警狀態(tài)后，每隔5秒鐘由報警主機發(fā)送心跳信號給上下行傳感器終端，傳感器終端接到報警主機的心跳信號后返回相應的應答信號，報警主機收到應答信號表示通信鏈路正常，否則，報警主機會按照布區(qū)的路由器和傳感器終端的順序依次進行查詢，最終找到不能通訊的節(jié)點，并在顯示單元5上顯示提示和報警單元3產(chǎn)生相關的報警聲，對節(jié)點的查詢也可手工查詢，內(nèi)容包括通訊鏈路是否正常，節(jié)點電池剩余電量等。報警主機可存儲5000組報警數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括報警時的日期時間和報經(jīng)確認的日期時間，這些數(shù)據(jù)可通過主機鍵盤操作查詢，為了快速查詢，除定義了普通上下翻頁鍵外，還定義了一個X 10鍵提高查詢速度，主機報警數(shù)據(jù)不能由用戶刪除， 5000條記錄滿后，新的報警數(shù)據(jù)將會覆蓋早先的舊數(shù)據(jù)。報警主機的主要程序流程如圖4。傳感器終端主要完成對列車到來的信號的檢測，并將該信號進行抗干擾處理，通過無線模塊發(fā)送到報警主機。傳感器終端的微控制器III9仍用C8051F340，內(nèi)嵌DC/DC升壓模塊提供6V電壓給路軌列車感知單元11供電，電原理框圖如圖2。列車到來信號發(fā)送給報警主機后，等待主機的確認信號，若收不到確認信號，則重發(fā)列車到來信號到主機直至主機返回確認信號，還對來自主機心跳信號進行應答。主要程序流程見圖5。路由器硬件結(jié)構(gòu)如圖3，它主要由微控制器II 14、Zigbee模塊II 15和電源管理模塊II 16構(gòu)成，在系統(tǒng)中主要作為中繼模塊使用，和傳感器終端一樣，它同樣工作在試驗和運行兩種狀態(tài)，拉距離在試驗狀態(tài)，正常工作在運行狀態(tài)。此部分軟件功能主要包含對報警主機查詢的響應。
權(quán)利要求1.一種應答式列車接近無線預警設備，它由報警主機、路由器和傳感器終端組成，其中，報警主機包括Zi gbee模塊I、由C8051F340組成的微控制器I、報警單元、顯示單元，路由器包括Zigbee模塊II，傳感器終端包括Zigbee模塊III、由C8051F340組成的微控制器 III和路軌列車感知單元，其特征在于，所述Zigbee模塊I、Zigbee模塊II、Zigbee模塊 III利用Zigbee技術組成個域網(wǎng)進行互相無線通信，所述微控制器I在收到列車接近信號后通過Zigbee模塊I、Zigbee模塊II向傳感器終端發(fā)送應答信號，同時該微控制器I分別向報警單元、顯示單元發(fā)出列車接近指令，所述微控制器III在接到路軌列車感知單元檢測到的列車接近信號后通過Zigbee模塊III、Zigbee模塊II向報警主機發(fā)送列車接近信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應答式列車接近無線預警設備，其特征在于，所述路由器還包括由C8051F340組成的微控制器II，所述微控制器I還通過所述個域網(wǎng)分別向傳感器終端、路由器發(fā)送檢測信號，所述微控制器II、微控制器III在接到檢測信號后通過該個域網(wǎng)分別向報警主機發(fā)送應答信號。
專利摘要本實用新型公開了一種應答式列車接近無線預警設備，能夠在列車接近時以聲光報警形式通知施工人員及施工器械下線避讓。由報警主機、路由器和傳感器終端組成，報警主機包括Zigbee模塊I、微控制器I、報警單元、顯示單元，路由器包括Zigbee模塊II，傳感器終端包括Zigbee模塊III、微控制器III和路軌列車感知單元，所述Zigbee模塊I、Zigbee模塊II、Zigbee模塊III利用Zigbee技術組成個域網(wǎng)進行互相無線通信，所述微控制器I在收到列車接近信號后通過Zigbee模塊I、Zigbee模塊II向傳感器終端發(fā)送應答信號，同時該微控制器I分別向報警單元、顯示單元發(fā)出列車接近指令，所述微控制器III在接到路軌列車感知單元檢測到的列車接近信號后通過Zigbee模塊III、Zigbee模塊II向報警主機發(fā)送列車接近信號。
文檔編號B61L23/06GK202225886SQ20112033577
公開日2012年5月23日 申請日期2011年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月27日
發(fā)明者趙廣平, 陳增輝, 齊曉冰 申請人:天水鐵路信號配件廠有限責任公司