CN107894540B - 便携式信标检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种便携式信标检测装置，包括可沿钢轨行走的移动小车和信标检测设备，所述信标检测设备安装在所述移动小车上；所述信标检测设备包括供电模块、ARM处理器、射频模块、显示模块以及天线，所述射频模块通过所述天线向被检测信标发射射频信号或者接收被检测信标返回的射频数据；所述ARM处理器与所述射频模块通信连接，用于对所述射频数据进行解析处理以获得信标数据，根据所述信标数据判断被检测信标的好坏并通过所述显示模块显示；所述供电模块与所述ARM处理器、所述射频模块和所述显示模块连接，用于向所述ARM处理器、所述射频模块和所述显示模块供电。
Description
技术领域
本发明涉及一种信标检测装置，具体的说，涉及了一种便携式信标检测装置。
背景技术
在城市轨道交通众多系统中，信号系统是一个集行车指挥和列车运行控制为一体的非常重要的机电系统，它直接关系到城市轨道交通系统的安全、运行效率以及服务质量。信标是列车自动控制系统（ATP）的重要组成部分。信标的好坏和报文数据的正确安全传输直接关乎车辆的安全问题，因此信标的检测显的尤为重要。
目前，行业中有智能型铁路信号信标检测装置，用于在车库检测列车信标读取链路状态，该装置成本高昂，体积和功耗都不满足现场测试的要求；对于正线信标工作状态的检测，行业内没有专门针对美式信标的便携式专用检测设备。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种便携式信标检测装置。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种便携式信标检测装置，包括可沿钢轨行走的移动小车和信标检测设备，所述信标检测设备安装在所述移动小车上；
所述信标检测设备包括供电模块、ARM处理器、射频模块、显示模块以及天线，所述射频模块通过所述天线向被检测信标发射射频信号或者接收被检测信标返回的射频数据；所述ARM处理器与所述射频模块通信连接，用于对所述射频数据进行解析处理以获得信标数据，根据所述信标数据判断被检测信标的好坏并通过所述显示模块显示；所述供电模块与所述ARM处理器、所述射频模块和所述显示模块连接，用于向所述ARM处理器、所述射频模块和所述显示模块供电。
基于上述，所述射频模块包括RFID集成芯片、单片机协处理器、功率放大电路、滤波电路、射频采集电路和射频电源电路；
所述RFID集成芯片与所述功率放大电路连接，产生所述射频信号并发送给所述功率放大电路进行功率放大；所述滤波电路与所述功率放大电路连接，滤除所述功率放大电路发送的射频信号中的高频干扰信号并通过所述天线发射出去；
所述天线接收被检测信标发送的射频数据，所述射频采集电路连接所述天线，采集所述射频数据并发送给所述RFID集成芯片；所述RFID集成芯片对所述射频数据进行解码并通过所述单片机协处理器发送给所述ARM处理器进行数据解析；
所述射频电源电路用于向所述RFID集成芯片、所述单片机协处理器、所述功率放大电路、所述滤波电路和所述射频采集电路提供工作电压。
基于上述，所述ARM处理器通过串口和IO口控制所述射频模块产生所述射频信号，接收所述射频模块发送的射频数据，并利用IO口的中断方式对所述射频数据进行解析，获得所述信标数据，根据所述信标数据判断被检测信标的好坏。
基于上述，还包括与所述ARM控制器通信连接的声光报警装置，所述声光报警装置包括射频发射指示灯电路、射频接收指示灯电路和蜂鸣器报警电路，所述射频发射指示灯电路用于指示射频信号发射状态；所述射频接收指示灯用于指示射频数据接收状态；所述蜂鸣器报警电路用于指示被检测信标的好坏状态。
基于上述，所述供电模块包括锂电池和稳压电路，所述锂电池通过所述稳压电路向所述ARM处理器、所述声光报警装置和所述射频模块供电。
基于上述，还包括无线通信模块和移动终端，所述ARM处理器通过所述无线通信模块连接所述移动终端，用于向所述移动终端发送所述信标数据以及接收所述移动终端发送的控制指令。
基于上述，所述RFID集成芯片为AS3992芯片，所述ARM处理器为STM32F407 ARM处理器，所述锂电池为12.6V/3Ah电池，所述单片机协处理器为C8051F340。
基于上述，所述信标检测设备还包括塑料防水盒，所述供电模块、所述ARM处理器、所述射频模块均封装在所述塑料防水盒内，所述显示模块和所述天线设置在所述塑料防水盒外壁。
基于上述，所述移动小车为可拆卸式轨道推车，所述可拆卸式轨道推车包括轮轴和安装在所述轮轴两端的滑轮，所述轮轴中部可拆卸地安装有推杆，所述推杆上可拆卸地安装有安装板，所述塑料防水盒安装在所述安装板上，所述天线安装在所述安装板底部。
基于上述，所述轮轴的一端设置有第一滑轮和第二滑轮，其中所述第一滑轮安装在所述轮轴一端，所述第二滑轮通过连接板与所述滑轮连接；所述轮轴的另一端安装有第三滑轮。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，1、本发明构建了便携式信标检测装置，通过解析信标数据实现了信标的检测，并通过显示模块实现了信标检测结果的直观显示；
2、将无线射频识别模块进行了低功耗和小型化设计，满足了信标检测装置的便携式要求；
3、采用可拆卸轨道推车设计方案，在现场检测时将小车快速组装后可以在轨道上实现向前推动检测；检验完毕后将小车拆卸可防止在工具包中带离轨道线路，既提高了检测效率，同时降低了检测人员的劳动强度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明信标检测设备的原理框图。
图3是本发明供电模块的电路示意图。
图4是本发明射频模块的原理框图。
图5是本发明射频模块的部分电路示意图（一）。
图6是本发明射频模块的部分电路示意图（二）。
图7是本发明ARM处理器的电路示意图。
图8是本发明声光报警装置的电路示意图。
图中，1.移动小车；2.信标检测设备；3.塑料防水盒；4.天线；5.安装板。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种便携式信标检测装置，包括可沿钢轨行走的移动小车1和信标检测设备2，所述信标检测设备2安装在所述移动小车1上。
如图2所示，所述信标检测设备2包括塑料防水盒3、供电模块、ARM处理器、射频模块以、显示模块和天线4，所述供电模块、所述ARM处理器、所述射频模块均封装在所述塑料防水盒3内，所述显示模块和所述天线4设置在所述塑料防水盒3外壁；具体的，所述射频模块通过所述天线4向被检测信标发射射频信号或者接收被检测信标返回的射频数据；所述ARM处理器与所述射频模块通信连接，用于对所述射频数据进行解析处理以获得信标数据，根据所述信标数据判断被检测信标的好坏并通过所述显示模块显示；所述供电模块与所述ARM处理器、所述射频模块和所述显示模块连接，用于向所述ARM处理器、所述射频模块和所述显示模块供电。
利用所述便携式信标检测装置进行信标检测的具体步骤为：
检测前，将所述便携式信标检测装置放置在轨道上；
检测时，所述便携式信标检测装置沿着轨道移动，同时所述便携式信标检测装置的射频模块通过所述天线4向被检测信标发射射频信号，被检测信标在接收到所述射频信号后被激活，并通过所述天线4向所述便携式信标检测装置的射频模块发射携带有信标数据的射频数据；所述便携式信标检测装置的射频模块接收所述射频数据并将所述射频数据发送给所述ARM处理器进行解析处理，获得被检测信标的信标数据；所述ARM处理器判断是否获得所述信标数据，若获得所述信标数据，则判断被检测信标为正常状态，若未获得所述信标数据，则判断被检测信标为异常状态，并通过所述显示模块显示被检测信标的状态结果；或者事先在所述ARM处理器中预存有标准信标数据，检测时，所述ARM处理器将被检测信标数据与标准信标数据进行比对，若一致,则判断被检测信标为正常状态，若不一致，则判断被检测信标为异常状态，并通过所述显示模块显示被检测信标的状态结果。
具体的，如图3所示，所述供电模块包括锂电池和稳压电路，所述锂电池通过所述稳压电路向所述ARM处理器、所述声光报警装置和所述射频模块供电，优选的，所述锂电池为12.6V/3Ah电池；由于所述便携式信标检测装置使用锂电池供电，因此需要对整个装置的功耗进行严格控制，为了提高电量的有效利用，本装置采用高效率开关电源芯片MP1593DN组成稳压电路进行电源降压稳压，进而产生5V电压和3.3V电压供所述ARM处理器和所述报警指示电路使用，产生4.2V电压供所述射频模块使用。
具体的，如图4、图5和图6所示，所述射频模块包括RFID集成芯片、单片机协处理器、功率放大电路、滤波电路、射频采集电路和射频电源电路，所述单片机协处理器用于初始化所述RFID集成芯片的控制参数；所述射频电源电路用于向所述RFID集成芯片、所述单片机协处理器、所述功率放大电路、所述滤波电路和所述射频采集电路提供工作电压；
所述RFID集成芯片、所述功率放大电路和所述滤波电路组成射频发射部分，所述RFID集成芯片产生所述射频信号并发送给所述功率放大电路进行功率放大；所述滤波电路滤除所述功率放大电路发送的射频信号中的高频干扰信号并通过所述天线4发射出去；
所述RFID集成芯片、所述射频采集电路组成射频接收部分，所述天线4接收被检测信标发送的射频数据，所述射频采集电路采集所述射频数据并发送给所述RFID集成芯片，所述RFID集成芯片对所述射频数据进行解码并通过所述单片机协处理器发送给所述ARM处理器进行数据解析。
具体的，如图7所示，所述ARM处理器通过串口和IO口控制所述射频模块产生所述射频信号，接收所述射频模块发送的射频数据，并利用IO口的中断方式对所述射频数据进行解析，获得所述信标数据。
优选的，所述RFID集成芯片为AS3992芯片，所述ARM处理器为STM32F407 ARM处理器，所述锂电池为12.6V/3Ah电池，所述单片机协处理器为C8051F340。
进一步的，为了更加直观的显示所述便携式信标检测装置的工作状态，所述便携式信标检测装置还包括与所述ARM控制器通信连接的声光报警装置；如图8所示，所述声光报警装置包括射频发射指示灯电路、射频接收指示灯电路和蜂鸣器报警电路，所述射频发射指示灯电路用于指示射频信号发射状态；所述射频接收指示灯用于指示射频数据接收状态；所述蜂鸣器报警电路用于指示被检测信标的好坏状态。为了便于区分所述便携式信标检测装置的多种工作状态，所述射频发射指示灯电路、所述射频接收指示灯电路和所述蜂鸣器报警电路分别采用不同颜色的指示灯进行状态指示。
更进一步的，所述天线4为可伸缩天线4。这样可以通过调节所述可伸缩天线4距离被检测信标的距离来模拟不同类型的机车，扩大所述便携式信标检测装置的适用范围。
为了提高检测效率，同时降低了检测人员的劳动强度，所述移动小车1为可拆卸式轨道推车，优选的，所述可拆卸式轨道推车包括轮轴和安装在所述轮轴两端的滑轮，所述轮轴中部可拆卸地安装有推杆，所述推杆上可拆卸地安装有安装板5，所述塑料防水盒3安装在所述安装板5上，所述天线4安装在所述安装板5底部。
为了实现所述可拆卸式轨道推车整体的稳定性，所述可拆卸式轨道推车采用3个滚轮支撑的方案，即所述轮轴的一端设置有第一滑轮和第二滑轮，其中所述第一滑轮安装在所述轮轴一端，所述第二滑轮通过连接板与所述滑轮连接；所述轮轴的另一端安装有第三滑轮。所述滑轮采用聚四氟乙烯材料制成，所述可拆卸式轨道推车的车身部分采用铝合金管材制成，能够检减轻整车重量，并且整车拆卸后可放置在一个手提工具包中，方便携带。
具体的，为了便于检测人员远程检测和控制所述便携式信标检测装置，所述便携式信标检测装置还包括无线通信模块和移动终端，所述ARM处理器通过所述无线通信模块连接所述移动终端，用于向所述移动终端发送所述信标数据以及接收所述移动终端发送的控制指令。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (4)
1.一种便携式信标检测装置，其特征在于：包括可沿钢轨行走的移动小车和信标检测设备，所述信标检测设备安装在所述移动小车上；
所述信标检测设备包括供电模块、ARM处理器、射频模块、显示模块以及天线，还包括与所述ARM处理器通信连接的声光报警装置，所述天线为可伸缩天线；所述射频模块通过所述天线向被检测信标发射射频信号或者接收被检测信标返回的射频数据；所述ARM处理器与所述射频模块通信连接，用于对所述射频数据进行解析处理以获得信标数据，根据所述信标数据判断被检测信标的好坏并通过所述显示模块显示；所述供电模块与所述ARM处理器、所述射频模块和所述显示模块连接，用于向所述ARM处理器、所述声光报警装置、所述射频模块和所述显示模块供电；
所述射频模块包括RFID集成芯片、单片机协处理器、功率放大电路、滤波电路、射频采集电路和射频电源电路；
所述RFID集成芯片与所述功率放大电路连接，产生所述射频信号并发送给所述功率放大电路进行功率放大；所述滤波电路与所述功率放大电路连接，滤除所述功率放大电路发送的射频信号中的高频干扰信号并通过所述天线发射出去；
所述天线接收被检测信标发送的射频数据，所述射频采集电路连接所述天线，采集所述射频数据并发送给所述RFID集成芯片；所述RFID集成芯片对所述射频数据进行解码并通过所述单片机协处理器发送给所述ARM处理器进行数据解析；
所述射频电源电路用于向所述RFID集成芯片、所述单片机协处理器、所述功率放大电路、所述滤波电路和所述射频采集电路提供工作电压；
所述供电模块包括锂电池和稳压电路，所述锂电池通过所述稳压电路向所述ARM处理器、所述声光报警装置和所述射频模块供电；
所述RFID集成芯片为AS3992芯片，所述ARM处理器为STM32F407 ARM处理器，所述锂电池为12.6V/3Ah电池，所述单片机协处理器为C8051F340；
所述信标检测设备还包括塑料防水盒，所述供电模块、所述ARM处理器、所述射频模块均封装在所述塑料防水盒内，所述显示模块和所述天线设置在所述塑料防水盒外壁；
所述移动小车为可拆卸式轨道推车，所述可拆卸式轨道推车包括轮轴和安装在所述轮轴两端的滑轮，所述轮轴中部可拆卸地安装有推杆，所述推杆上可拆卸地安装有安装板，所述塑料防水盒安装在所述安装板上，所述天线安装在所述安装板底部；
所述轮轴的一端设置有第一滑轮和第二滑轮，其中所述第一滑轮安装在所述轮轴一端，所述第二滑轮通过连接板与所述第一滑轮连接；所述轮轴的另一端安装有第三滑轮；
利用所述便携式信标检测装置进行信标检测的具体步骤为：
检测前，将所述便携式信标检测装置放置在轨道上；
检测时，所述便携式信标检测装置沿着轨道移动，同时所述便携式信标检测装置的射频模块通过所述天线向被检测信标发射射频信号，被检测信标在接收到所述射频信号后被激活，并通过所述天线向所述便携式信标检测装置的射频模块发射携带有信标数据的射频数据；所述便携式信标检测装置的射频模块接收所述射频数据并将所述射频数据发送给所述ARM处理器进行解析处理，获得被检测信标的信标数据；所述ARM处理器判断是否获得所述信标数据，若获得所述信标数据，则判断被检测信标为正常状态，若未获得所述信标数据，则判断被检测信标为异常状态，并通过所述显示模块显示被检测信标的状态结果；或者事先在所述ARM处理器中预存有标准信标数据，检测时，所述ARM处理器将被检测信标数据与标准信标数据进行比对，若一致,则判断被检测信标为正常状态，若不一致，则判断被检测信标为异常状态，并通过所述显示模块显示被检测信标的状态结果。
2.根据权利要求1所述的便携式信标检测装置，其特征在于:所述ARM处理器通过串口和IO口控制所述射频模块产生所述射频信号，接收所述射频模块发送的射频数据，并利用IO口的中断方式对所述射频数据进行解析，获得所述信标数据，根据所述信标数据判断被检测信标的好坏。
3.根据权利要求2所述的便携式信标检测装置，其特征在于:所述声光报警装置包括射频发射指示灯电路、射频接收指示灯电路和蜂鸣器报警电路，所述射频发射指示灯电路用于指示射频信号发射状态；所述射频接收指示灯用于指示射频数据接收状态；所述蜂鸣器报警电路用于指示被检测信标的好坏状态。
4.根据权利要求3所述的便携式信标检测装置，其特征在于:还包括无线通信模块和移动终端，所述ARM处理器通过所述无线通信模块连接所述移动终端，用于向所述移动终端发送所述信标数据以及接收所述移动终端发送的控制指令。
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