CN105109519A - 一种大型养路机械定位及防撞系统 - Google Patents

一种大型养路机械定位及防撞系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型养路机械定位及防撞系统，包括多个车载端，每个车载端分别设置于一大型养路机械上并跟随该大型养路机械运动，每个车载端用于收集一对应的大型养路机械的状态与参数信息、发出近距离防撞告警、以及接收远距离防撞告警；与一地面端，地面端固定于信号良好的地理环境，地面端用于为多个大型养路机械建立工作模型、收集多个大型养路机械的状态与参数信息、以及控制每个大型养路机械与相邻的其他大型养路机械的距离保持在一定范围内，避免发生失联或相撞事故。

Description

一种大型养路机械定位及防撞系统
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，特别地，涉及一种大型养路机械定位及防撞系统。
背景技术
随着我国铁路事业的大力发展，铁路维修的大型养路机械作为其中一个重要部分不可避免进入了相关领域技术人员的视线。目前针对这些大型养路机械缺乏一个良好定位及防撞系统，对这些大型养路机械之间的防撞也没有统一的标准。大型养路机械在工作时，由于多雾或者现场粉尘等恶劣环境，司机可能根本无法看清四周的工作情况，从而导致车辆之间或者车辆与四周的障碍物发生碰撞，无法保证车辆的安全作业，针对作业状态下的大型养路机械的防撞与定位及防撞系统，国内也没有一个统一的标准或者很有效的方法来解决这个问题。
从我国大型养路机械的发展模式来看，我国已经实现了大型养路机械的技术引进和国产化生产，现在迫切需要进一步实现专业化生产，专业化生产的关键就是各种配套系统的设计，而大型养路机械的定位及其防撞系统的设计在国内是比较缺乏的，大部分大型养路机械都没有进行相关方面的研究，所以从多方面考虑，大型养路机械的定位及防撞系统的设计都具有十分重大的意义。
针对现有技术中大型养路机械缺乏定位与防撞设计方案的问题，目前尚缺乏有效的解决方案。
发明内容
针对现有技术中大型养路机械缺乏定位与防撞设计方案的问题，本发明的目的在于提出一种大型养路机械定位及防撞系统，能为地面管理中心提供在轨道上施工的大型养路机械的速度、位置等信息，并且能防止车辆与车辆、车辆与地面障碍物之间的碰撞。
基于上述目的，本发明提供的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了大型养路机械定位及防撞系统，包括：
多个车载端，每个车载端分别设置于一大型养路机械上并跟随该大型养路机械运动，每个车载端用于收集一对应的大型养路机械的状态与参数信息、发出近距离防撞告警、以及接收远距离防撞告警；
一地面端，地面端固定于信号良好的地理环境，地面端用于为多个大型养路机械建立工作模型、收集多个大型养路机械的状态与参数信息、以及控制每个大型养路机械与相邻的其他大型养路机械的距离保持在一定范围内，避免发生失联或相撞事故。
其中，每个车载端包括：
采集模块，采集模块设置于车载端中，采集模块通过RS485串口电性连接至控制模块，采集模块在车载端所在的大型养路机械作业时采集其状态与参数信息，并将状态与参数信息通过RS485串口发送到控制模块；
测距模块，测距模块设置于车载端中，测距模块通过RS232串口电性连接至控制模块，测距模块在车载端所在的大型养路机械作业时使用毫米波雷达进行近距离测距，测距模块根据发射与接收回波信号之间的频率差获得最接近所在大型养路机械的障碍物的距离，并将距离信息通过RS232串口发送到控制模块；
定位模块，定位模块设置于车载端中，定位模块通过RS232串口电性连接至控制模块，定位模块接收所在大型养路机械的GPS信息，并将GPS信息通过RS232串口发送到控制模块；
控制模块，控制模块设置于车载端中，控制模块通过RS485串口电性连接至采集模块，控制模块通过RS232串口电性连接至测距模块与定位模块，控制模块接收采集模块发送的状态与参数信息、测距模块发送的距离信息、以及定位模块发送的GPS信息，控制模块将状态与参数信息发送到地面端、将GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械，控制模块接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息，控制模块还根据距离信息向所在大型养路机械发出告警信号。
并且，控制模块包括：
GPRS单元，GPRS单元用于发送与接收GPRS信息，控制模块将状态与参数信息发送到地面端为控制模块使用GPRS单元将状态与参数信息发送到地面端，GPRS单元还用于接收地面端返回的信号；
GSM单元，GSM单元用于发送与接收GSM信息，控制模块将GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械为控制模块使用GSM单元将GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械，控制模块接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息为控制模块使用GSM单元接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息。
并且，附近相邻的大型养路机械包括前车和后车；控制模块使用GSM单元将GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械，为控制模块使用GSM单元将GPS信息发送到后车；控制模块使用GSM单元接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息，为控制模块使用GSM单元接收前车发送的包含其所在位置的GPS信息。
同时，控制模块还根据距离信息向所在大型养路机械发出告警信号，为控制模块还根据距离信息与预先设定的安全距离阈值进行大小对比，并根据所属对比结果来判断是否向所在大型养路机械发出告警信号，当距离小于等于预先设定的安全距离阈值时控制模块向所在大型养路机械发出告警信号，否则不告警，其中，告警信号包括声告警与光告警。
另一方面，地面端包括：
编码模块，编码模块设置于地面端中，编码模块电性连接至通信模块，编码模块在任一大型养路机械被激活时赋予该大型养路机械唯一标识信息，并将该大型养路机械与其附近相邻的大型养路机械的唯一标识信息发送到通信模块；
导航模块，导航模块设置于地面端中，导航模块电性连接至通信模块，导航模块从通信模块接收每个车载端发出的大型养路机械的状态与参数信息，并根据状态与参数信息在地面端的地图上显示出每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况；
通信模块，通信模块设置于地面端中，通信模块电性连接至编码模块与导航模块，通信模块接收每个车载端发送的状态与参数信息、与GPS信息，并将状态与参数信息、与GPS信息发送到导航模块。
并且，编码模块在赋予该大型养路机械唯一标识信息的同时，还从地面端获取该大型养路机械的联系方式，并将唯一标识信息与联系方式建立对应关系，发送到导航模块；导航模块根据状态与参数信息在地面端的地图上显示出每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况，为导航模块接收编码模块发送的唯一标识信息与联系方式之间的对应关系信息，根据唯一标识信息与联系方式之间的对应关系信息将状态与参数信息映射到状态与参数所对应的每个大型养路机械的唯一标识上，并根据状态与参数信息获取每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况，将其在地面端的地图上示出。
同时，导航模块还会根据每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况与预设定安全策略向制定大型养路机械的车载端反馈信息，其中，预设定安全策略包括失联策略与冲突策略。
并且，失联策略实时监视每个大型养路机械的车载端是否保持与地面端的通信联系，当任一大型养路机械的车载端与地面端失联时间超过预先设定的时间阈值时，失联策略回溯该失联大型养路机械最后一次发出信号时的位置、移动速度与工作情况，根据该失联大型养路机械最后一次发出信号时的位置、移动速度与工作情况确定当时与其附近相邻的大型养路机械，并向附近相邻的大型养路机械发送控制命令要求附近相邻的大型养路机械返回失联大型养路机械的GPS信息。
同时，冲突策略实时监视每个大型养路机械与其附近相邻的大型养路机械之间的距离是否过近，当任一大型养路机械与其附近某相邻的大型养路机械之间的距离不足两车安全距离阈值时，冲突策略向该大型养路机械与其附近相邻的距离过近的大型养路机械的车载端发出警报信息，使车载端向大型养路机械发出告警信号。
从上面所述可以看出，本发明提供的技术方案通过在每辆大型养路机械上安装车载端与地面端之间以无线方式通信并接收地面端控制调配的技术方案，有效的防止了两车之间、车路之间发生碰撞，提高了大型养路机械工作的安全性与可控制性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的一种大型养路机械定位及防撞系统的结构框图；
图2为根据本发明实施例的一种大型养路机械定位及防撞系统中，每个车载端的结构框图；
图3为根据本发明实施例的一种大型养路机械定位及防撞系统中，地面端的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进一步进行清楚、完整、详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种大型养路机械定位及防撞系统系统。
多个车载端1，每个车载端1分别设置于一大型养路机械上并跟随该大型养路机械运动，每个车载端1用于收集一对应的大型养路机械的状态与参数信息、发出近距离防撞告警、以及接收远距离防撞告警；
一地面端2，地面端2固定于信号良好的地理环境，地面端2用于为多个大型养路机械建立工作模型、收集多个大型养路机械的状态与参数信息、以及控制每个大型养路机械与相邻的其他大型养路机械的距离保持在一定范围内，避免发生失联或相撞事故。
其中，每个车载端1包括：
采集模块11，采集模块11设置于车载端1中，采集模块11通过RS485串口电性连接至控制模块14，采集模块11在车载端1所在的大型养路机械作业时采集其状态与参数信息，并将状态与参数信息通过RS485串口发送到控制模块14；
测距模块12，测距模块12设置于车载端1中，测距模块12通过RS232串口电性连接至控制模块14，测距模块12在车载端1所在的大型养路机械作业时使用毫米波雷达进行近距离测距，测距模块12根据发射与接收回波信号之间的频率差获得最接近所在大型养路机械的障碍物的距离，并将距离信息通过RS232串口发送到控制模块14；
定位模块13，定位模块13设置于车载端1中，定位模块13通过RS232串口电性连接至控制模块14，定位模块13接收所在大型养路机械的GPS信息，并将GPS信息通过RS232串口发送到控制模块14；
控制模块14，控制模块14设置于车载端1中，控制模块14通过RS485串口电性连接至采集模块11，控制模块14通过RS232串口电性连接至测距模块12与定位模块13，控制模块14接收采集模块11发送的状态与参数信息、测距模块12发送的距离信息、以及定位模块13发送的GPS信息，控制模块14将状态与参数信息发送到地面端2、将GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械，控制模块14接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息，控制模块14还根据距离信息向所在大型养路机械发出告警信号。
并且，控制模块14包括：
GPRS单元，GPRS单元用于发送与接收GPRS信息，控制模块14将状态与参数信息发送到地面端2为控制模块14使用GPRS单元将状态与参数信息发送到地面端2，GPRS单元还用于接收地面端2返回的信号；
GSM单元，GSM单元用于发送与接收GSM信息，控制模块14将GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械为控制模块14使用GSM单元将GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械，控制模块14接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息为控制模块14使用GSM单元接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息。
并且，附近相邻的大型养路机械包括前车和后车；控制模块14使用GSM单元将GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械，为控制模块14使用GSM单元将GPS信息发送到后车；控制模块14使用GSM单元接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息，为控制模块14使用GSM单元接收前车发送的包含其所在位置的GPS信息。
同时，控制模块14还根据距离信息向所在大型养路机械发出告警信号，为控制模块14还根据距离信息与预先设定的安全距离阈值进行大小对比，并根据所属对比结果来判断是否向所在大型养路机械发出告警信号，当距离小于等于预先设定的安全距离阈值时控制模块14向所在大型养路机械发出告警信号，否则不告警，其中，告警信号包括声告警与光告警。
另一方面，地面端2包括：
编码模块21，编码模块21设置于地面端2中，编码模块21电性连接至通信模块23，编码模块21在任一大型养路机械被激活时赋予该大型养路机械唯一标识信息，并将该大型养路机械与其附近相邻的大型养路机械的唯一标识信息发送到通信模块23；
导航模块22，导航模块22设置于地面端2中，导航模块22电性连接至通信模块23，导航模块22从通信模块23接收每个车载端1发出的大型养路机械的状态与参数信息，并根据状态与参数信息在地面端2的地图上显示出每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况；
通信模块23，通信模块23设置于地面端2中，通信模块23电性连接至编码模块21与导航模块22，通信模块23接收每个车载端1发送的状态与参数信息、与GPS信息，并将状态与参数信息、与GPS信息发送到导航模块22。
并且，编码模块21在赋予该大型养路机械唯一标识信息的同时，还从地面端2获取该大型养路机械的联系方式，并将唯一标识信息与联系方式建立对应关系，发送到导航模块22；导航模块22根据状态与参数信息在地面端2的地图上显示出每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况，为导航模块22接收编码模块21发送的唯一标识信息与联系方式之间的对应关系信息，根据唯一标识信息与联系方式之间的对应关系信息将状态与参数信息映射到状态与参数所对应的每个大型养路机械的唯一标识上，并根据状态与参数信息获取每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况，将其在地面端2的地图上示出。
同时，导航模块22还会根据每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况与预设定安全策略向制定大型养路机械的车载端1反馈信息，其中，预设定安全策略包括失联策略与冲突策略。
并且，失联策略实时监视每个大型养路机械的车载端1是否保持与地面端2的通信联系，当任一大型养路机械的车载端1与地面端2失联时间超过预先设定的时间阈值时，失联策略回溯该失联大型养路机械最后一次发出信号时的位置、移动速度与工作情况，根据该失联大型养路机械最后一次发出信号时的位置、移动速度与工作情况确定当时与其附近相邻的大型养路机械，并向附近相邻的大型养路机械发送控制命令要求附近相邻的大型养路机械返回失联大型养路机械的GPS信息。
同时，冲突策略实时监视每个大型养路机械与其附近相邻的大型养路机械之间的距离是否过近，当任一大型养路机械与其附近某相邻的大型养路机械之间的距离不足两车安全距离阈值时，冲突策略向该大型养路机械与其附近相邻的距离过近的大型养路机械的车载端1发出警报信息，使车载端1向大型养路机械发出告警信号。
下面根据具体实施例进一步阐述本发明的技术方案。
首先，进行出车前准备。地面端启动定位及防撞系统并在编码模块对本次出行的车辆进行编码，把编码后的车牌号信息以及手机号存储在数据库。当作业车辆启动时，发起GPRS连接向服务器请求后车的手机号，地面端根据请求信息中的车牌号在数据库中检索其后车的手机号回发。
在作业车辆查询到相关手机号后、前往工作地点之前，通过定位导航模块定位本机的GPS信息，并把GPS信息通过GSM发送给后车，以两车的GPS信息来判断两车之间是否可能发生防撞，一旦进入非安全距离时，声光报警启动。另外，作业车辆到达作业区域后，以小于5km/h的速度行进，并启动近距离毫米波雷达防撞模块，毫米波雷达模块时时监控前方障碍物的距离，当小于安全距离时，启动声光报警。
在整个工作过程中，车辆都把通过定位模块接收回来的GPS信息(包含手机号)通过GPRS发送给服务器，然后服务器根据TCP/IP协议对车辆信息进行检索，检索是哪辆车发送回来的GPS信息，进行显示与位置信息存储。在接收到GPS信息后，首先进行数据检索，然后在服务器中调用GOOGLE地图API对采集回来的GPS信息中经纬度信息进行定位显示。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过在每辆大型养路机械上安装车载端与地面端之间以无线方式通信并接收地面端控制调配的技术方案，有效的防止了两车之间、车路之间发生碰撞，提高了大型养路机械工作的安全性与可控制性。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大型养路机械定位及防撞系统，其特征在于，包括：
多个车载端，所述每个车载端分别设置于一大型养路机械上并跟随该大型养路机械运动，所述每个车载端用于收集一对应的大型养路机械的状态与参数信息、发出近距离防撞告警、以及接收远距离防撞告警；
一地面端，所述地面端固定于信号良好的地理环境，所述地面端用于为多个大型养路机械建立工作模型、收集多个大型养路机械的状态与参数信息、以及控制每个大型养路机械与相邻的其他大型养路机械的距离保持在一定范围内，避免发生失联或相撞事故。
2.根据权利要求1所述的一种大型养路机械定位及防撞系统，其特征在于，所述每个车载端包括：
采集模块，所述采集模块设置于所述车载端中，所述采集模块通过RS485串口电性连接至控制模块，所述采集模块在所述车载端所在的大型养路机械作业时采集其状态与参数信息，并将所述状态与参数信息通过RS485串口发送到控制模块；
测距模块，所述测距模块设置于所述车载端中，所述测距模块通过RS232串口电性连接至控制模块，所述测距模块在所述车载端所在的大型养路机械作业时使用毫米波雷达进行近距离测距，所述测距模块根据发射与接收回波信号之间的频率差获得最接近所在大型养路机械的障碍物的距离，并将所述距离信息通过RS232串口发送到控制模块；
定位模块，所述定位模块设置于所述车载端中，所述定位模块通过RS232串口电性连接至控制模块，所述定位模块接收所在大型养路机械的GPS信息，并将所述GPS信息通过RS232串口发送到控制模块；
控制模块，所述控制模块设置于所述车载端中，所述控制模块通过RS485串口电性连接至所述采集模块，所述控制模块通过RS232串口电性连接至所述测距模块与所述定位模块，所述控制模块接收所述采集模块发送的所述状态与参数信息、所述测距模块发送的所述距离信息、以及所述定位模块发送的所述GPS信息，所述控制模块将所述状态与参数信息发送到地面端、将所述GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械，所述控制模块接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息，所述控制模块还根据所述距离信息向所在大型养路机械发出告警信号。
3.根据权利要求2所述的一种大型养路机械定位及防撞系统，其特征在于，所述控制模块包括：
GPRS单元，所述GPRS单元用于发送与接收GPRS信息，所述控制模块将所述状态与参数信息发送到地面端为所述控制模块使用所述GPRS单元将所述状态与参数信息发送到地面端，所述GPRS单元还用于接收地面端返回的信号；
GSM单元，所述GSM单元用于发送与接收GSM信息，所述控制模块将所述GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械为所述控制模块使用所述GSM单元将所述GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械，所述控制模块接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息为所述控制模块使用所述GSM单元接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息。
4.根据权利要求3所述的一种大型养路机械定位及防撞系统，其特征在于，附近相邻的大型养路机械包括前车和后车；所述控制模块使用所述GSM单元将所述GPS信息发送到附近相邻的大型养路机械，为所述控制模块使用所述GSM单元将所述GPS信息发送到后车；所述控制模块使用所述GSM单元接收附近相邻的大型养路机械发送的包含其所在位置的GPS信息，为所述控制模块使用所述GSM单元接收前车发送的包含其所在位置的GPS信息。
5.根据权利要求2所述的一种大型养路机械定位及防撞系统，其特征在于，所述控制模块还根据所述距离信息向所在大型养路机械发出告警信号，为所述控制模块还根据所述距离信息与预先设定的安全距离阈值进行大小对比，并根据所属对比结果来判断是否向所在大型养路机械发出告警信号，当所述距离小于等于预先设定的安全距离阈值时所述控制模块向所在大型养路机械发出告警信号，否则不告警，其中，所述告警信号包括声告警与光告警。
6.根据权利要求1所述的一种大型养路机械定位及防撞系统，其特征在于，所述地面端包括：
编码模块，所述编码模块设置于所述地面端中，所述编码模块电性连接至通信模块，所述编码模块在任一大型养路机械被激活时赋予该大型养路机械唯一标识信息，并将该大型养路机械与其附近相邻的大型养路机械的唯一标识信息发送到通信模块；
导航模块，所述导航模块设置于所述地面端中，所述导航模块电性连接至通信模块，所述导航模块从通信模块接收每个车载端发出的大型养路机械的状态与参数信息，并根据所述状态与参数信息在地面端的地图上显示出每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况；
通信模块，所述通信模块设置于所述地面端中，所述通信模块电性连接至所述编码模块与所述导航模块，所述通信模块接收所述每个车载端发送的所述状态与参数信息、与GPS信息，并将所述状态与参数信息、与GPS信息发送到所述导航模块。
7.根据权利要求6所述的一种大型养路机械定位及防撞系统，其特征在于，所述编码模块在赋予该大型养路机械唯一标识信息的同时，还从所述地面端获取该大型养路机械的联系方式，并将所述唯一标识信息与所述联系方式建立对应关系，发送到所述导航模块；所述导航模块根据所述状态与参数信息在地面端的地图上显示出每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况，为所述导航模块接收所述编码模块发送的所述唯一标识信息与所述联系方式之间的对应关系信息，根据所述唯一标识信息与所述联系方式之间的对应关系信息将所述状态与参数信息映射到所述状态与参数所对应的每个大型养路机械的所述唯一标识上，并根据所述状态与参数信息获取所述每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况，将其在地面端的地图上示出。
8.根据权利要求6所述的一种大型养路机械定位及防撞系统，其特征在于，所述导航模块还会根据所述每个大型养路机械的位置、移动速度与工作情况与预设定安全策略向制定大型养路机械的车载端反馈信息，其中，所述预设定安全策略包括失联策略与冲突策略。
9.根据权利要求8所述的一种大型养路机械定位及防撞系统，其特征在于，所述失联策略实时监视所述每个大型养路机械的车载端是否保持与所述地面端的通信联系，当任一大型养路机械的车载端与所述地面端失联时间超过预先设定的时间阈值时，所述失联策略回溯该失联大型养路机械最后一次发出信号时的位置、移动速度与工作情况，根据该失联大型养路机械最后一次发出信号时的位置、移动速度与工作情况确定当时与其附近相邻的大型养路机械，并向附近相邻的大型养路机械发送控制命令要求附近相邻的大型养路机械返回失联大型养路机械的GPS信息。
10.根据权利要求9所述的一种大型养路机械定位及防撞系统，其特征在于，所述冲突策略实时监视所述每个大型养路机械与其附近相邻的大型养路机械之间的距离是否过近，当任一大型养路机械与其附近某相邻的大型养路机械之间的距离不足两车安全距离阈值时，所述冲突策略向该大型养路机械与其附近相邻的距离过近的大型养路机械的所述车载端发出警报信息，使所述车载端向所述大型养路机械发出告警信号。
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