CN103129583B - 一种智能铁鞋及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种智能铁鞋及其系统，其中智能铁鞋包括鞋体、接近传感器、方向传感器、无线通信模块、微控制单元和电池，所述接近传感器和方向传感器检测的信号经过所述微控制单元处理后，通过所述无线通信模块发送至监控终端。本发明的智能铁鞋及其系统，以无线通信网络作用为基础，可以对车站防溜起到实时监控的作用，具备有很强的扩展性和实用性，解决了防溜中经常出现的假防溜、检查不到位等问题，并能实现防盗的功能，有力地保证了车站的行车安全。

Description

一种智能铁鞋及其系统

技术领域

本发明涉及一种用于铁路车站车辆防溜的装置，具体地说，涉及一种智能铁鞋及其系统。

背景技术

车辆溜逸是铁路行车常见的惯性事故，它是指在中间站线路上停留的车辆、车组、车列，在外力或自身重力作用下发生溜动而失去控制的现象。溜逸的车列或车辆一旦溜入正线，则会与高速行驶的列车发生冲突，造成重大行车事故。中间站车辆溜逸在各类行车事故中占有相当大的比重，危害性极大。因此，有必要对车辆采取有效的防溜措施。

为了落实防溜制度，规范防溜器具管理，各个路局都根据每个地区的作业特点和业务要求，根据《铁路技术管理规程》、《铁路调车作业标准》和《行车组织规则》等上级有关文电要求，结合车务段实际，制定了相关的防溜制度。贯彻和落实这些制度是确保行车安全的关键。

目前常使用的防溜装置是铁鞋，它是铁路车站车辆防溜，确保行车安全的必要工具，对车辆的安全起着至关重要的作用。但往往由于对铁鞋的人为操作不当、监控不力、措施落实不到位，加之漫长铁路线上时常发生的盗窃事故等不确定因素，造成溜逸事故屡屡发生，教训深刻。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种智能铁鞋，可以对车站防溜起到实时监控的作用。

本发明的智能铁鞋，包括鞋体、接近传感器、方向传感器、无线通信模块、微控制单元和电池，所述接近传感器和方向传感器检测的信号经过所述微控制单元处理后，通过所述无线通信模块发送至监控终端。

作为上述技术方案的优选，智能铁鞋还包括震动传感器。

作为上述技术方案的优选，智能铁鞋还包括电源控制电路。

本发明的另一个目的是提供一种智能铁鞋系统，包括多个智能铁鞋、无线接入点和上位机，其中所述智能铁鞋包括鞋体、接近传感器、方向传感器、无线通信模块、微控制单元和电池，所述接近传感器和方向传感器检测的信号经过所述微控制单元处理后，通过所述无线通信模块发送至监控终端。

作为上述技术方案的优选，所述智能铁鞋还包括震动传感器。

作为上述技术方案的优选，所述智能铁鞋还包括电源控制电路。

作为上述技术方案的优选，所述多个智能铁鞋形成网状网络拓扑图结构。

作为上述技术方案的优选，所述智能铁鞋系统的架构分为站无线采集接入点、站内局域网和路局内网。

作为上述技术方案的优选，所述智能铁鞋系统根据登录的地址设置不同的操作权限。

作为上述技术方案的优选，所述智能铁鞋系统具有发送ID号、配置防溜参数、到位监测、被盗监测、放置状态显示、撤除状态显示、电量提示、图形展示、生成防溜日志、数据备份、报表打印、权限配置、远程监控等功能中的一种或多种。

本发明的智能铁鞋及其系统，以无线通信网络作用为基础，可以对车站防溜起到实时监控的作用，具备有很强的扩展性和实用性，解决了防溜中经常出现的假防溜、检查不到位等问题，并能实现防盗的功能，有力地保证了车站的行车安全。

附图说明

图1是本发明一实施例智能铁鞋的结构示意图；

图2是本发明一实施例智能铁鞋的功能示意图；

图3是本发明一实施例智能铁鞋系统框架示意图；

图4是本发明一实施例智能铁鞋形成的网状网络拓扑图；

图5和图6分别是本发明一实施例智能铁鞋系统在正常和异常情况下的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

图1所示是本发明一实施例智能铁鞋的结构示意图。可以看出铁鞋的整体结构紧凑轻便，在不改变标准铁鞋外部结构的前提下，在内腔嵌入整体的智能模块。

本发明的智能铁鞋包括：鞋体、接近传感器、方向传感器、无线通信模块、微控制单元和电池，所述接近传感器和方向传感器检测的信号经过所述微控制单元处理后，通过所述无线通信模块发送至监控终端。作为优选，该铁鞋还包括震动传感器和/或电源控制电路。

智能铁鞋的功能示意图如图2所示，微控制单元(MCU)连接包括接近检测、震动检测、方向检测的传感电路，对各传感器检测的信号进行处理，并通过无线通信模块(如天线)发送至监控终端。

本发明的智能铁鞋可以采用低功耗的处理器和高效的电源管理芯片(电源控制电路)，并可结合深度睡眠等技术。本发明申请人制造的智能铁鞋，可以保证一个2000mAh的电池连续使用2-3年，这极大地方便了铁鞋的使用、减轻了对铁鞋的维护。

接近传感器采集数据准确，对于假防溜的检测可以达到0.5cm的精度，这极大地方便了防溜不当的提醒，使得事故防范于未然。

震动传感器为了判决外部环境而设，功能有两方面：

(1)、当智能铁鞋处于睡眠时是检测到铁鞋震动的时候，震动传感立刻唤醒微控制单元，重新检测铁鞋与车轮的密贴情况，防止在休眠过程中人为或者非人为而导致铁鞋不在原来位置的情况。

(2)、当接近传感器检测到压鞋情况，同时又检测到震动传感不断地报警时，则说明铁鞋已被车厢推着移动，此时可以实现车厢溜逸的自动报警。

震动传感器的灵敏度可以调整。由于初级震动放大的信号比较小，通过放大参数的设定，可以调节外部震动的触发条件，从而适合于站场的应用。

由于智能铁鞋系统作为车站综合自动化系统的一个子系统，其应保证自身工作的可靠性、稳定性以及操作和维护的方便性，此外，还应具有与其他系统联网的能力。

因此，将系统架构分为站无线采集接入点、站内局域网和路局内网。智能铁鞋系统框架示意图如图3所示。

作为优选，系统根据登陆的地址设计不同的操作权限。站内的监控人员权限最大，可以查看各种信息，在某些特殊的情况下，监控人员得到解锁命令后，可以更改系统数据；车务段是车站的直属管理单位，其权限稍比站内的权限小；路局只有某些信息的浏览权。

本发明智能铁鞋系统形成的无线网络需要具有很好的扩展性和移动性，并且网络覆盖范围广，才能保证信号的完整性。

优选采用如图4的示意图所示的网状网络拓扑图结构。采用该结构后，智能铁鞋能自动组网，可以根据周围环境的情况，自动选择一条最好的通信链路。即使链路中的一个设备损坏，智能铁鞋网络一样可以自动寻网组合。

网状网类似于树状网络配置，只是FFD可以直接把消息发送给其他的FFD而不用沿着树来传输。来自FFD的消息依然要通过它的父节点来转发。网状网络拓扑的优势在于减少了消息传输的时延并且增加了可靠性。将网状网络拓扑结构图应用于智能铁鞋系统具有如下优缺点：

优点：网状网络拓扑是一个自由设计的拓扑，具有很高的适应环境的能力。从图4中可以看出，网络中任意两个节点的通信路径不是唯一的。

缺点：网状网络拓扑与星型网络拓扑、树型网络拓扑相比，更加复杂，其路由拓扑是动态的，不存在一个固定可知的路由模式，在协议管理方面最负责，特别牵涉到移动节点的管理。

图5是本发明一实施例智能铁鞋系统在正常情况下的工作流程图。如图5所示，正常情况下，铁鞋开关闭合后，系统自动检测电池信息，同时启动接近传感器，把检测到的信号，经过处理再通过无线传输到上位机，发送完毕后，系统进入休眠定时状态，当到达定时时间后，系统重新进入检测状态。

图6是本发明一实施例智能铁鞋系统在异常情况下的工作流程图。如图6所示，当系统进入休眠后，如果外部检测到方向传感状态触发时，表示铁鞋已经处于不当位置，系统立刻发送报警信号。

如果当系统检测到震动时，系统立刻从睡眠状态唤醒，重新开启接近检测，把新的检测状态发送到上位机。

此外，本发明的智能铁鞋系统还可以在不用人员检查的情况下自醒自检，当铁鞋突然发生状态变化，系统立刻唤醒，重新检测是否防溜得当。当铁鞋被盗时，铁鞋立刻发送被盗信息，上位机系统立刻警告。当系统检测到工作的电源低于某个设定的值，上位机一样发生警告，并且提示更换新的电池。

本发明的智能铁鞋系统可以运行在多个平台，同时系统有站场示意图展示和/或GIS图展示，对于准确把握现场的信息具有重要的提示作用。

本发明的智能铁鞋系统可以实现以下功能中的一种或多种：

(1)、具有发送ID号：每个铁鞋都有自己的ID号，发送信息的时候同时把自己的标识ID发送到控制台。

(2)、配置防溜参数：可以根据现场的特殊情况配置合适的防溜数值。

(3)、到位监测：检查铁鞋是否放置到位，当出现假防溜的时候，控制台显示相应的铁鞋处于假防溜状态；

(4)、被盗监测：检测铁鞋是否被盗，当铁鞋处于防溜的过程中，被非法拿走，控制台显示相应的铁鞋被盗。

(5)、放置状态显示：在示意图和GIS图显示目前铁鞋状态，在什么方向，在几股道，同时显示该铁鞋由那个工作人员放置。

(6)、撤除状态显示：撤除状态显示，把对应的什么方向的，放在几股道的铁鞋表示在示意图和GIS图上去除，同时显示该铁鞋由那个工作人员撤除。

(7)、电量提示：检测铁鞋的电量信息，每个铁鞋都有电量提示，显示铁鞋电池的使用时间。

(8)、图形展示：展示有平面图和GIS图。

(9)、生成防溜日志：系统自动生成防溜日志，免去人工填写防溜日志的烦琐操作。

(10)、数据备份：系统数据备份，所有的数据都实时传入到数据库中，系统有强大的事前提醒，事中警告，事后取证的功能。

(11)、报表打印：可以选择需要的数据直接打印查阅。

(12)、权限配置：根据不同的员工，不同的阶层，配置不同的浏览权限。

(13)、远程监控：只要有和车站的网络连接，都可以通过大家熟悉的WEB浏览器实时查询各项工作状态，系统的操作简单，为集团领导的检查、监督起到的很大的作用。

综上所述，本发明的智能铁鞋及其系统具有以下优点：

(1)、通过利用无线网络、先进可控的传感器和可靠的电池供应系统，具备有很强的扩展性和实用性。

(2)、起到了对车站防溜实时监控的作用，不用现场检查而在监控终端上即可以监视铁鞋所处的状态，解决了防溜中经常出现的假防溜、检查不到位等问题，并能实现防盗的功能。

(3)、能大大提高作用的质量和日常的管理，减轻现场工作人员的压力，有力地保证了车站的行车安全。

因此，本发明的有益效果实现显而易见的。

还应当理解，本发明虽然已通过以上实施例及其附图而清楚说明，然而在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的变化和修正，但这些相应的变化和修正都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能铁鞋系统，其特征在于，包括多个智能铁鞋、多个无线接入点和上位机，其中：

所述智能铁鞋包括鞋体、接近传感器、方向传感器、无线通信模块、微控制单元、震动传感器以及电池；

所述震动传感器为了判决外部环境而设，其中：

若智能铁鞋处于睡眠时检测到铁鞋震动，则震动传感器立刻唤醒微控制单元，重新检测铁鞋与车轮的密贴情况；

当接近传感器检测到压鞋情况，同时又检测到震动传感器不断地报警时，则说明铁鞋已被车厢推着移动，实现车厢溜逸的自动报警；

所述多个智能铁鞋与所述上位机之间的通信链路通过网状网络拓扑结构来实现，所述通信链路中设置有所述多个无线接入点，在网状网络拓扑结构中FFD直接把消息发送给其他的FFD并且网络中任意两个节点的通信路径不唯一；

所述接近传感器和方向传感器检测的信号经过所述微控制单元处理后，通过所述无线通信模块经由所述网状网络拓扑结构发送至所述上位机。

2.根据权利要求1所述的智能铁鞋系统，其特征在于，所述智能铁鞋还包括电源控制电路。

3.根据权利要求1所述的智能铁鞋系统，其特征在于，所述智能铁鞋系统的架构分为站无线采集接入点、站内局域网和路局内网。

4.根据权利要求3所述的智能铁鞋系统，其特征在于，所述智能铁鞋系统根据登录的地址设置不同的操作权限。

5.根据权利要求1至4任一项所述的智能铁鞋系统，其特征在于，所述智能铁鞋系统具有发送ID号、配置防溜参数、到位监测、被盗监测、放置状态显示、撤除状态显示、电量提示、图形展示、生成防溜日志、数据备份、报表打印、权限配置、远程监控功能中的一种或多种。