以將中間節(jié)點作為車載無線網(wǎng)絡(luò)的DHCP中繼代理。當(dāng)后端新加入節(jié)點廣播DHCP Discovery和DHCP Request報文時，中繼節(jié)點將該報文轉(zhuǎn)發(fā)給機車節(jié)點，并將機車節(jié)點應(yīng)答的DHCP Offer和DHCP Ack報文廣播給新加入節(jié)點。
[0041]車輛控制裝置同樣具有如圖13所示的遠程管理接口，通過在車輛控制裝置中部署嵌入式Web服務(wù)器，從而可以通過遠程訪問服務(wù)器的CGI接口對車輛控制裝置進行配置。為保證裝置的運行安全，對于該接口的操作也將通過一種基于數(shù)字證書的簽名服務(wù)保證遠程管理指令的完整性，同時對于裝置的操作將產(chǎn)生用于安全審計的詳細日志記錄。注:1、車輛控制裝置ID編號與車輛編號信息一致；2、操作指令中，指明控制裝置的操作類型，如配制變更、喚醒/休眠、數(shù)據(jù)采集處理命令、網(wǎng)絡(luò)配置命令、告警命令等，最多支持128種操作指令；3、數(shù)據(jù)區(qū)可包括配置參數(shù)、返回列車運行狀態(tài)值、電源管理信息、采集數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)配置腳本等；4、MD5校驗包括對指令數(shù)據(jù)進行MD5校驗，保證傳輸數(shù)據(jù)完整性。
[0042]如圖10所示的車輛控制裝置具有智能化電源管理和無線電力中繼能力，可以控制自身的工作能耗并根據(jù)采樣需求對車輛上的信息收集裝置進行無線供電。車輛控制裝置具有大容量可充電電池，正常工作模式下待機時間不少于24小時，智能化電源管理支持系統(tǒng)休眠、喚醒功能。如圖14所示，車輛控制裝置從車輛發(fā)電裝置上獲得5V輸入電源，并通過光電轉(zhuǎn)換模塊能量轉(zhuǎn)換為低頻長波紅外線或激光，并照射信息收集裝置的光伏電池板，從而向信息收集裝置進行無線供電。
[0043]車輛控制裝置封裝在一個如圖15所示的封閉的機械結(jié)構(gòu)中，具有防塵、防潮、防振和耐熱的特性，通過增大外殼表面積增強裝置散熱功能，同時EMC性能良好，具有較強的抗電磁干擾能力。裝置在物理布置上最接近現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)，可靠近應(yīng)用現(xiàn)場進行裝配并支持懸掛、捆綁、嵌入、粘貼等多種安裝方式，無需進行車輛上的額外布線。車輛控制裝置，用于采集車輛的運行狀態(tài)信息并發(fā)送到車輛控制裝置上進行處理。
[0044]如圖16所示的車輛信息收集裝置，具有如圖17所示的陣列信息收集裝置采集功能，信息收集裝置A、信息收集裝置B和信息收集裝置C分別為獨立信息收集裝置，可以分別測量數(shù)據(jù)，并輸出信號。地線1801從外部接入地線，電源1802從外部接入電源，信號線1803為三根接外信號線。
[0045]車輛信息收集裝置通過如圖18所示的光伏電池板接收控制裝置的電力中繼。該裝置包括光伏電池板、納米防污涂料、激光發(fā)射器、鋁合金制三角固定框體和大容量拉法電容；大容量拉法電容為信息收集裝置提供數(shù)據(jù)采集所需的電力，當(dāng)日光充足時，光伏電池板會對電容進行充電，當(dāng)日光不充足時，通過車輛控制裝置電力中繼發(fā)射的紅外或激光照射電池板為電容充電。
[0046]綜上所述，本發(fā)明提供了一種鐵路貨運列車車載網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法和具體的實施例，可以提供貨運列車的通信基礎(chǔ)設(shè)施，進一步提升鐵路貨運列車的智能化，具有很高的推廣價值。
[0047]本發(fā)明提供的一種貨運列車車載網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建思路和裝置原型是對眾多實現(xiàn)技術(shù)方案的方法和途徑的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.一種鐵路貨運列車車載無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法，其特征在于:機車和車輛上部署有控制裝置和信息收集裝置，所述控制裝置作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成無線網(wǎng)絡(luò)；所述控制裝置控制網(wǎng)絡(luò)功能與服務(wù)的開啟/關(guān)閉，信息收集裝置采集并發(fā)送數(shù)據(jù)；機車和車輛的控制裝置之間、各車輛控制裝置之間、控制裝置與信息收集裝置之間通信與供電均采用無線纜連接；所述控制裝置間、控制裝置與信息收集裝置間的通信具有可信機制，構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)具有安全可靠性保證機制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述機車/車輛控制裝置具有以下功能: (O進行初始化操作； (2)根據(jù)列車運行狀態(tài)控制運行模式的轉(zhuǎn)換； (3)根據(jù)車輛運行狀態(tài)控制車輛上各類信息收集裝置的采樣對象、采樣類別和采樣頻率; (4)通過衛(wèi)星授時進行時間同步； (5)通過衛(wèi)星進行定位確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的位置； (6)進行硬件檢測； (7)接收遠程命令和參數(shù)配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述控制裝置之間以及控制裝置與信息收集裝置之間均具有冗余的信道和路由尋址能力，從而實現(xiàn)動態(tài)組網(wǎng)；所述機車/車輛上的控制裝置具有接收數(shù)據(jù)信號并進行分析和處理的能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述車載無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)算法以機車上的控制裝置作為車載網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點并為車輛上節(jié)點提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，各節(jié)點的控制裝置根據(jù)測距、列車運動的傳感信息和身份認證信息控制新節(jié)點動態(tài)加入/退出車載網(wǎng)絡(luò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于:在列車運行一定時間后，控制裝置對前后相鄰節(jié)點進行確認，一旦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后就不再接受新的組網(wǎng)請求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述控制裝置具備車輛號解析和動態(tài)IP地址分配的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，實現(xiàn)按車輛號尋址，并可以通過DHCP中繼服務(wù)，為網(wǎng)絡(luò)中的新節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述機車/車輛控制裝置的ID與機車號/車輛號進行綁定，控制裝置間的通信通過PKI證書的身份認證，并能夠根據(jù)機車號/車輛號識別其接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述機車/車輛控制裝置可以通過控制通信功率，保證并限定控制裝置與信息收集裝置的通信信號范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述機車/車輛控制裝置配有多種通信模塊，包括移動通信接入模塊和衛(wèi)星通信模塊，并支持車載局域網(wǎng)節(jié)點間通信以及和遠程地面站間的通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述機車/車輛控制裝置配置有與信息收集裝置通信的冗余芯片，可通過冗余通道與本車輛上的各類信息收集裝置互聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述機車/車輛控制裝置具有大容量存儲和數(shù)據(jù)管理功能，對信息收集裝置采集數(shù)據(jù)進行分析處理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述車輛控制裝置配置有無線纜供電模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述機車/車輛控制裝置支持陣列信息收集裝置的應(yīng)用，并依據(jù)陣列之中各個信息收集裝置采集信息的值差判別取值，出現(xiàn)不同值時報警。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述信息收集裝置包括傳感器芯片、處理器芯片、無線通信芯片，其處理器芯片與控制裝置進行PKI證書的認證，并接收傳感器芯片采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)無線通信芯片發(fā)送。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征還在于:所述信息收集裝置配有無線纜受電模塊，包括光伏電池板，光伏電池板固定在信息收集裝置的外保護殼上，通過光電轉(zhuǎn)換為信息收集裝置進行無線纜充電；所述光伏電池板經(jīng)大容量電容分別對傳感器芯片、處理器芯片和無線通信芯片供電。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，其特征在于:所述信息收集裝置配置的光伏電池板表面應(yīng)涂覆有納米防污涂料層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵路貨運列車車載網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法，可以包括在網(wǎng)絡(luò)的各個部分處的實施例，用于提供貨運列車智能化的基礎(chǔ)設(shè)施。一個實施例可以包括部署在機車/車輛上的控制裝置和機車/車輛上的多種信息收集裝置，還包括車輛上采供電裝置?？刂蒲b置用于節(jié)點互聯(lián)、車輛對外通信，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)存儲；信息收集裝置用于車輛部件的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測；車輛載控制裝置配備無線纜供受電裝置用于為信息收集裝置供電，一個實施例可以包括光能采供電裝置，其光源可以是自然光或激光等。車載網(wǎng)絡(luò)支持節(jié)點的動態(tài)調(diào)整，處于同一列車編組下的控制節(jié)點間可組建邏輯獨立的網(wǎng)絡(luò)。
【IPC分類】H02S10-40, B61L27-00, B61L23-00, H04L29-08, H04W84-18
【公開號】CN104590321
【申請?zhí)枴緾N201510047731
【發(fā)明人】沈玲玲, 李常, 劉豐, 呂從東
【申請人】沈玲玲
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月29日