CN105539516A - 一种智能铁鞋装置及其低功耗实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能铁鞋装置及其低功耗实现方法，所述智能铁鞋装置中，温度检测模块、电量检测模块、距离检测模块作为传感器，智能铁鞋装置工作时，电源管理模块直接给振动检测模块供电，所述电源管理模块通过开关电路给传感器供电；所述开关电路在传感器检测瞬间闭合，数据测量结束后立即断开。所述智能铁鞋装置的低功耗实现方法，使用3种方法降低智能铁鞋的功耗，包括：传感器动态上电；智能铁鞋自动休眠异常唤醒；网络异常情况下网络搜索时间自动调整。本发明通过对智能铁鞋软硬件调整，降低了智能铁鞋的功耗，延长了智能铁鞋的使用寿命，减少铁鞋维护工作量。
Description
技术领域
本发明涉及铁路列车防溜领域，具体涉及一种智能铁鞋装置及其低功耗实现方法。
背景技术
在铁路中间站，列车停车后防止其溜逸是保证铁道作业安全的重要要求，而放置铁鞋是车辆防溜作业的主要手段。传统机械式铁鞋使用费时费力，已经不能满足铁道防溜作业日益增长的需求，智能铁鞋取代传统铁鞋已成必然。
智能铁鞋上安装有多个传感器，传感器工作时功耗很大，而且智能铁鞋在正常工作时控制器的功耗也不可忽略。此外，无线网络安装在火车站场，环境复杂，易受站场其它列车车厢的遮挡影响。在无线网络信号不好的情况下，铁鞋会不断搜寻网络，功耗徒增。智能铁鞋采用电源供电，一般要求在不更换的电源的情况下使用两到三年。因此如何降低铁鞋功耗，延长铁鞋使用寿命成为制约智能铁鞋推广应用的关键所在。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种智能铁鞋装置及其低功耗实现方法。
一种智能铁鞋装置，该装置包含主控模块、距离检测模块、振动检测模块、温度检测模块、电量检测模块、无线传输模块、电源管理模块和电源，所述距离检测模块、振动检测模块、温度检测模块、电量检测模块、无线传输模块均与主控模块连接，所述无线传输模块将检测信号发送到远端监控计算机，所述主控模块进行整体协调控制；所述电源连接电源管理模块，所述温度检测模块、电量检测模块、距离检测模块作为传感器，智能铁鞋装置工作时，电源管理模块直接给振动检测模块供电，所述电源管理模块通过开关电路给传感器供电；所述开关电路在传感器检测瞬间闭合，数据测量结束后立即断开。
所述智能铁鞋装置基于ZigBee网络。
所述距离检测模块检测智能铁鞋是否放置到位，振动检测模块用于溜逸和防盗检测，温度检测模块用于检测智能铁鞋环境温度，电量检测模块在电量低于设定值时发出报警。
优选的，所述开关电路包括电阻和三极管，三极管的基极为使能端，三极管的发射极接地，三极管的集电极通过电阻连接电源管理模块，三极管的发射极与集电极之间连接传感器。
一种智能铁鞋装置的低功耗实现方法，基于本发明所述的智能铁鞋装置，采用3种方法降低智能铁鞋的功耗，包括：
传感器动态上电：在传感器检测瞬间闭合供电回路，数据测量结束立即断开供电回路；
智能铁鞋自动休眠异常唤醒：通过程序控制智能铁鞋实现数据定时发送，发送数据后立刻进入休眠，当且仅当智能铁鞋发生振动后进入唤醒状态；
网络异常情况下网络搜索时间自动调整：在智能铁鞋工作期间，若长时间无法入网，能动态调整网络搜索时间。
智能铁鞋工作包括以下步骤：
(1)ZigBee协议栈初始化，计数初始化；
(2)搜寻网络，如果找到网络，转到步骤(4)，否则，转到步骤(3)；
(3)开启定时器，智能铁鞋进入休眠，唤醒后转到步骤(2)；
(4)如果智能铁鞋在网络之中，转到步骤(5)，否则，转到步骤(2)；
(5)传感器初始化；
(6)打开传感器控制开关，传感器上电，检测数据；
(7)传感器检测智能铁鞋状态，如果智能铁鞋异常，转到步骤(8)，否则转到步骤(9)；
(8)关闭传感器控制开关，发出报警状态，结束；
(9)关闭传感器控制开关，传感器断电，启动定时器，智能铁鞋进入休眠；
(10)如果铁鞋发生振动，并且持续一定时间，转到步骤(8)，否则继续休眠，定时器时间到转到步骤(3)。
更优选的，智能铁鞋工作包括以下步骤：
(1)ZigBee协议栈初始化，计数初始化；
(2)搜寻网络，如果找到网络，转到步骤(6)，否则，转到步骤(3)；
(3)计数加1，若计数到3，计数清零，转到步骤(4)，否则，转到步骤(5)；
(4)开启定时器，定时1小时，智能铁鞋进入休眠，1小时后唤醒并转到步骤(2)；
(5)开启定时器，定时30分钟，智能铁鞋进入休眠，30分钟后唤醒并转到步骤(2)；
(6)如果铁鞋在网络之中，转到步骤(7)，否则，转到步骤(2)；
(7)传感器初始化；
(8)打开传感器控制端，传感器上电，检测数据；
(9)传感器检测智能铁鞋状态，若智能铁鞋异常，转到步骤(10)，否则转到步骤(11)；
(10)发出报警状态，结束；
(11)关闭传感器控制端，启动4分钟定时器，铁鞋进入休眠；
(12)如果铁鞋发生振动，并且持续超过3秒，转到步骤(10)，否则转到步骤(6)。
有益效果：
本发明公开了一种智能铁鞋的低功耗设计方法及装置，采用3种方法减小铁鞋功耗，包括传感器动态上电，铁鞋自动休眠异常唤醒，网络异常情况下网络搜索时间自动调整。通过对铁鞋软硬件的调整，降低了智能铁鞋的功耗，延长了铁鞋的使用寿命，为铁路列车防遛作业的安全提供了保证。通过降低智能铁鞋的功耗，使其在电源供电情况下达到满足使用寿命两到三年的要求。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是本发明传感器供电示意图；
图3是本发明传感器开关电路原理图；
图4是本发明工作流程图。
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说明。该智能铁鞋安装在北方某大型车站。设计要求每4分钟铁鞋检测一次状态，并将检测数据无线上传到远端监控计算机。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，智能铁鞋低装置包括主控模块，距离检测模块，振动检测模块，温度检测模块，电量检测模块，无线传输模块，电源管理模块。电源管理模块为铁鞋提供电压，距离检测模块检测铁鞋是否放置到位，振动检测模块用于溜逸和防盗检测，温度检测模块用于检测智能铁鞋的环境温度，电量检测模块在电量低于10％发出报警，所有检测信号通过无线传输模块发送到远端监控计算机。主控模块负责整体协调控制。
如图2所示，智能铁鞋工作时，电源管理模块通过开关电路给传感器供电，实现传感器动态上电。
如图3所示，所述开关电路包括电阻和三极管，三极管的基极为使能端，三极管的发射极接地，三极管的集电极通过电阻连接电源管理模块，三极管的发射极与集电极之间连接传感器。传感器的上电与否通过三极管控制，当使能端置高，三极管导通，传感器不工作；当使能端置低，三极管断开，传感器上电工作。通过控制三极管开关，实现了传感器工作瞬间上电，数据测量结束后传感器立即关闭。
本发明通过调整ZigBee协议栈应用层程序，使得智能铁鞋自动休眠，异常唤醒；调整ZigBee协议栈底层层程序，在网络异常情况下动态调整智能铁鞋的网络搜索时间。
如图4所示，本发明实例具体工作流程如下：
(1)ZigBee协议栈初始化，计数初始化；
(2)智能铁鞋搜寻网络，如果找到网络，转到步骤(6)，否则，转到步骤(3)；
(3)计数加1，若计数到3，计数清零，转到步骤(4)，否则，转到步骤(5)；
(4)智能铁鞋开启定时器，定时1小时，智能铁鞋进入休眠，唤醒后转到步骤(2)；
(5)智能铁鞋开启定时器，定时30分钟，智能铁鞋进入休眠，唤醒后转到步骤(2)；
(6)如果智能铁鞋在网络之中，转到步骤(7)，否则，转到步骤(2)；
(7)传感器初始化；
(8)打开传感器控制端；
(9)传感器检测智能铁鞋状态，若智能铁鞋异常，转到步骤(10)，否则转到步骤(11)；
(10)发出报警状态，结束；
(11)关闭传感器控制端，启动4分钟定时器，智能铁鞋进入休眠；
(12)如果智能铁鞋发生振动，并且持续超过3秒，转到步骤(10)，否则转到步骤(6)。
综上所述，本发明通过对智能铁鞋软硬件调整，降低了智能铁鞋的功耗，延长了智能铁鞋的使用寿命，减少铁鞋维护工作量。
本发明已通过上述实施例及其附图说明清楚，在不背离本发明精神和实质的情况下，所属领域的技术人员可根据本发明做出相应变化和修正，这些变化和修正都属于本发明权利要求的保护范围。
本发明未涉及方法均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种智能铁鞋装置，其特征在于，该装置包含主控模块、距离检测模块、振动检测模块、温度检测模块、电量检测模块、无线传输模块、电源管理模块和电源，所述距离检测模块、振动检测模块、温度检测模块、电量检测模块、无线传输模块均与主控模块连接，所述无线传输模块将检测信号发送到远端监控计算机；所述电源连接电源管理模块，所述温度检测模块、电量检测模块、距离检测模块作为传感器，智能铁鞋装置工作时，电源管理模块直接给振动检测模块供电，所述电源管理模块通过开关电路给传感器供电；所述开关电路在传感器检测瞬间闭合，数据测量结束后立即断开。
2.根据权利要求1所述的一种智能铁鞋装置，其特征在于，所述开关电路包括电阻和三极管，三极管的基极为使能端，三极管的发射极接地，三极管的集电极通过电阻连接电源管理模块，三极管的发射极与集电极之间连接传感器负载。
3.一种智能铁鞋装置的低功耗实现方法，基于权利要求1所述的智能铁鞋装置，其特征在于，采用3种方法降低智能铁鞋的功耗，包括：
传感器动态上电：在传感器检测瞬间闭合供电回路，数据测量结束立即断开供电回路；
智能铁鞋自动休眠异常唤醒：通过程序控制智能铁鞋实现数据定时发送，发送数据后立刻进入休眠，当且仅当智能铁鞋发生振动后进入唤醒状态；
网络异常情况下网络搜索时间自动调整：在智能铁鞋工作期间，若长时间无法入网，能动态调整网络搜索时间。
4.根据权利要求3所述的一种智能铁鞋装置的低功耗实现方法，其特征在于，智能铁鞋工作包括以下步骤：
(1)ZigBee协议栈初始化，计数初始化；
(2)搜寻网络，如果找到网络，转到步骤(4)，否则，转到步骤(3)；
(3)开启定时器，智能铁鞋进入休眠，唤醒后转到步骤(2)；
(4)如果智能铁鞋在网络之中，转到步骤(5)，否则，转到步骤(2)；
(5)传感器初始化；
(6)打开传感器控制开关，传感器上电，检测数据；
(7)传感器检测智能铁鞋状态，如果智能铁鞋异常，转到步骤(8)，否则转到步骤(9)；
(8)关闭传感器控制开关，发出报警状态，结束；
(9)关闭传感器控制开关，传感器断电，启动定时器，智能铁鞋进入休眠；
(10)如果铁鞋发生振动，并且持续一定时间，转到步骤(8)，否则继续休眠，定时器时间到转到步骤(3)。
5.根据权利要求3所述的一种智能铁鞋装置的低功耗实现方法，其特征在于，智能铁鞋工作包括以下步骤：
(1)ZigBee协议栈初始化，计数初始化；
(2)搜寻网络，如果找到网络，转到步骤(6)，否则，转到步骤(3)；
(3)计数加1，若计数到3，计数清零，转到步骤(4)，否则，转到步骤(5)；
(4)开启定时器，定时1小时，智能铁鞋进入休眠，1小时后唤醒并转到步骤(2)；
(5)开启定时器，定时30分钟，智能铁鞋进入休眠，30分钟后唤醒并转到步骤(2)；
(6)如果铁鞋在网络之中，转到步骤(7)，否则，转到步骤(2)；
(7)传感器初始化；
(8)打开传感器控制端，传感器上电，检测数据；
(9)传感器检测智能铁鞋状态，若智能铁鞋异常，转到步骤(10)，否则转到步骤(11)；
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