CN109109907A - 信息控制装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种信息控制装置及系统，其中，该装置包括：处理单元，处理单元与至少一个终端设备通过无线网络连接，其中，终端设备用于采集列车的行车数据，处理单元用于根据行车数据生成控制指令，控制指令用于控制所述终端设备执行相应的处理。由于处理单元与终端设备之间是通过无线网络连接，无需大量的接口及线缆来进行各个设备间的连接，提高了列车控制系统的可扩展性。另外，处理单元与终端设备之间采用无线网络连接的方式，在终端设备出现故障时，更加方便维护。

Description

信息控制装置及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种信息控制装置及系统。

背景技术

列车是人们生活中一种极为重要的交通工具。通常，在列车运行过程中，可以通过列车控制系统实现对列车中的终端设备的监测以及控制，从而保证列车的行车安全。

现有的列车控制系统一般包括中央控制单元、交换机和多种终端设备等设备，各个设备之间通过硬线连接。由于列车控制系统冗余要求不同，硬线连接方式复杂程度不同，形成了多种形式的网络拓扑结构。

但上述通过硬线进行设备间连接的处理方式，导致列车控制系统的可扩展性较差。

发明内容

本发明提供一种信息控制装置及系统，以提高系统的可扩展性。

第一方面，本发明提供一种信息控制装置及系统，包括：

处理单元；

所述处理单元与至少一个终端设备通过无线网络连接，其中，所述终端设备用于采集列车的行车数据；所述处理单元用于根据所述行车数据生成控制指令，所述控制指令用于控制所述终端设备执行相应的处理。

进一步地，所述处理单元的数量为至少两个，所述至少两个处理单元之间相互连接。

进一步地，所述装置还包括：

网络通信主机，所述网络通信主机与至少一个终端设备通过无线网络连接，所述网络通信主机与所述处理单元通过线缆连接；

所述网络通信主机，用于对所述行车数据进行数据转换，并将转换后的行车数据发送至所述处理单元；

相应地，所述处理单元，用于根据所述转换后的行车数据生成所述控制指令。

进一步地，所述网络通信主机的数量为至少两个，所述至少两个网络通信主机之间相互连接。

进一步地，所述至少两个网络通信主机之间通过线缆连接。

进一步地，所述装置还包括：

综合控制台，所述综合控制台与所述处理单元连接，所述综合控制台用于根据所述处理单元发送的数据对列车的行车状态进行监测。

进一步地，所述综合控制台设置于所述列车的驾驶室。

进一步地，所述驾驶室是经过绝缘处理的驾驶室。

进一步地，所述终端设备包括以下一种或多种：

列车供电管理子系统、第一变流子系统、第二变流子系统、制动机子系统、安全子系统、充电机子系统、风速传感器、流量传感器、牵引风机轴温检测传感器。

第二方面，本发明还提供一种信息控制系统，包括第一方面所述的信息控制装置以及终端设备。

本发明提供一种信息控制装置及系统，其中，该装置包括：处理单元，处理单元与至少一个终端设备通过无线网络连接，其中，终端设备用于采集列车的行车数据，处理单元用于根据行车数据生成控制指令，控制指令用于控制所述终端设备执行相应的处理。由于处理单元与终端设备之间是通过无线网络连接，无需大量的接口及线缆来进行各个设备间的连接，提高了列车控制系统的可扩展性。另外，处理单元与终端设备之间采用无线网络连接的方式，在终端设备出现故障时，更加方便维护。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的信息控制装置实施例一的结构示意图；

图2为本发明提供的信息控制装置实施例二的结构示意图；

图3为本发明提供的信息控制系统实施例一的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

无线通信与控制技术目前已经比较成熟，远距离、大信息量、高保真的信息传输也已不再是技术难题，对于无线通信中存在的数字信号处理、多径效应等问题的处理，也已有了丰富的经验，因此，提出可将无线通信与控制技术应用于多种工业场所。例如，将无线通信与控制技术应用在港口的重型机器间。

由于列车的金属车体内部环境相对封闭，对外界无线信号的屏蔽效果较好，而列车内各电压等级的电气线路的工作频率远远小于无线通信信号的频率，不会对无线通信信号造成影响，因此，在列车内无线通信信号的质量有较好的保证前提下，列车内部建立无线通信控制网络具有很大优势。

另外，现有技术中的列车控制系统根据列车控制系统冗余要求的不同，各个设备之间连接方式也不同，硬线连接方式复杂程度不同。

具体地，现有技术中的列车控制系统为有线网络系统，且设备较多，为了达到一定的冗余度，需要增加大量的端口和硬线线路以满足冗余度。但是，硬线线路容易受到临近线路的电磁干扰，布线要求较高，然而列车内的空间紧张，增大了困难，导致通信质量较差。尤其是，当需要增加终端设备时，通过硬线连接的方式导致列车控制系统的可扩展性较差，且对于故障排查和列车控制系统的维护也带来较大的困难。

基于无线通信与控制技术的发展、列车内部特有的环境以及现有的列车控制系统中存在的缺陷，本发明提出一种信息控制装置及系统，以提高列车控制系统的可扩展性。

图1为本发明提供的信息控制装置实施例一的结构示意图。如图1所示，本实施例的装置10包括：处理单元11。

处理单元11与至少一个终端设备12通过无线网络连接。其中，终端设备12用于采集列车的行车数据。

无线网络(Wireless Network)是采用无线通信技术实现的网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代传统的网线，可以和有线网络互为备份。

因此，处理单元11与至少一个终端设备12之间通过无线网络连接，能够方便、灵活，无需如现有技术中的列车控制系统那样，考虑列车内的多个设备之间的连接方式，也无需设置大量的端口。

示例性地，终端设备12采集列车在行车过程中的行车速度、行车安全、行车过程中电机的温度状态，转速等等。终端设备12将采集到的行车数据通过无线网络发送至处理单元11。

可选地，终端设备12上设置有采集列车的行车状态的传感器。例如，为采集列车行车过程中电机的温度数据，终端设备12上设置有温度传感器，温度传感器能够感受温度，并将温度转换成可用输出信号，进一步终端设备12将该可用输出信号传输至处理单元11。当然，采集其他行车数据可使用其他类型的传感器，例如，压力传感器、加速度传感器、转矩传感器，或者终端设备12上也可设置有其他专用的采集列车行车数据的装置，本发明对此不做限制。

处理单元11用于根据行车数据生成控制指令，该控制指令用于控制终端设备12执行相应的处理。具体地，处理单元11对接收到的行车数据进行分析，根据分析结果生成控制指令。进一步，处理单元11将控制指令发送至对应的终端设备12，以使接收到该控制指令的终端设备12根据控制指令执行相应的操作，以保证列车在运行过程中的安全。

例如，处理单元11对终端设备12采集到的列车行车过程中电机的温度数据进行分析，温度高于预设阈值，则生成控制指令，并将控制指令发送至电机对应的降温系统，降温系统接收到控制指令后对电机温度进行降温处理，从而保证电机温度维持在正常范围内，保证电机的正常运作，降低电机的故障率。

需要说明的是，列车内的各个终端设备12包括无线网卡及通信天线，终端设备12通过通信天线以及无线网关，与处理单元11进行数据传输。其中，用于无线通信的无线信道可以是预先设定的，在数据传输过程中根据预先设定的多个无线信道的状态选择合适的无线信道。

可选地，由于终端设备12大多设置在列车的动力车厢内，因此，本实施例所提供的信息控制装置10可应用于列车的动力车厢，通过减小终端设备12与处理单元11之间的通信距离，提高通信速率，同时也能够减少其他线路的信号干扰，提高通信质量。具体地，若列车动力为集中型，则将信息控制装置10设置于电力设备集中的车厢内；若列车动力为动力分散型，则可在每节动力车厢内设置信息控制装置10。

本实施例中的信息控制装置，包括：处理单元，处理单元与至少一个终端设备通过无线网络连接，其中，终端设备用于采集列车的行车数据，处理单元用于根据行车数据生成控制指令，控制指令用于控制所述终端设备执行相应的处理。由于处理单元与终端设备之间是通过无线网络连接，无需大量的接口及线缆来进行各个设备间的连接，提高了列车控制系统的可扩展性。另外，处理单元与终端设备之间采用无线网络连接的方式，在终端设备出现故障时，更加方便维护。另外，本实施例的信息控制装置，由于处理单元与终端设备之间无需通过线缆连接，减轻了列车的整体重量，有利于列车的提速。

可选地，图1所示实施例中的终端设备12可以包括但不限于以下一种或多种：

列车供电管理子系统121、第一变流子系统122、第二变流子系统123、制动机子系统124、安全子系统125、充电机子系统126、风速传感器127、流量传感器128和牵引风机轴温检测传感器129。

其中，列车供电管理子系统121，用于根据列车的供电管理柜中的控制开关控制电能的开启与关闭。示例性地，列车供电管理子系统121可以包括：列车的多种电力设备以及供电管理柜，供电管理柜中包括与各个电力设备连接的控制开关，通过控制开关能够实现对电力设备的工作状态的控制。

第一变流子系统122可为主变流子系统，用于与外部电网连接，对电网电压进行转换处理，驱动列车的电机工作。

第二变流子系统123可为辅助变流子系统，用于在第一变流子系统122发生故障时，驱动列车的电机工作。

制动机子系统124用于在任何情况下，进行减速、停车或防止加速，确保行车安全。制动机子系统124的性能是提高铁路运输能力的重要因素，在列车的行车安全方面也极其重要。

安全子系统125用于对列车在行车过程中的安全进行监控。例如，安全子系统125包括摄像头，通过摄像头对列车内的轴承、火灾等进行监控，一旦出现安全问题时，可以发出警报。

充电机子系统126用于为列车上的蓄电池充电。蓄电池能够在列车为启动时向列车内的低压设备提供电能。例如，蓄电池可以为列车的照明灯提供电能。

风速传感器127可连续监测列车行车过程中的风速/风量大小，对所经路线的风速/风量进行实时显示。其中，风量可以为风速与列车所在风向方向的横截面积的乘积。

流量传感器128可为用于测定吸入发动机的空气流量的传感器。

牵引风机轴温检测传感器129，用于监测牵引风机的轴温。

当然，可以理解的是列车上还可设置有其它类似功能的终端设备，对于终端设备12的数量及类型，本发明实施例不予限制。

在图1所示结构的基础上，可选地，其中，处理单元11的数量可以至少为两个，至少两个处理单元11之间相互连接。

通过在信息控制装置10中设置至少两个处理单元11，并且该至少两个处理单元11之间相互连接，以使不同处理单元11之间具备互检监测以及故障冗余的功能，提高了信息控制装置10的可靠性。

一种可能的实现方式，至少两个处理单元11之间通过线缆连接。其中，线缆例如为光纤或其他工业线缆。与普通的线缆相比，光纤和工业线缆均具有频带宽、损耗低、抗干扰能力强、网络链接容量大等特点。至少两个处理单元11之间通过光纤或者其他工业线缆连接，能够提高数据传输的效率以及准确率。

由于至少两个或两个以上处理单元11设置在同一节车厢内，各个处理单元之间11的距离较近，因此，所需线缆长度较短，成本也较低。

图2为本发明提供的信息控制装置实施例二的结构示意图。需要说明的是，图2实施例中所示的信息控制装置20以包括两个处理单元21为例进行说明。可以理解的是，信息控制装置20也可以包括两个以上的处理单元21，包括两个以上的处理单元21的情况与此类似。

如图2所示，本实施例的信息控制装置20可以包括：处理单元21和网络通信主机22。

其中，网络通信主机22，与至少一个终端设备12通过无线网络连接，网络通信主机22与处理单元21通过线缆连接。网络通信主机22用于对行车数据进行数据转换，并将转换后的行车数据发送至处理单元21。

具体地，由于网络通信主机22与至少一个终端设备12之间进行数据传输时采用的是无线数据传输接口协议，例如，工作频段在2.4GHz-2.5GHz的无线技术。而网络通信主机22与处理单元21通过线缆连接，进行数据传输时采用的是有线数据传输接口协议。因此，需要通过网络通信主机22对接收到的行车数据进行协议转换，得到转换后的行车数据。

进一步地，网络通信主机22将转换后的行车数据通过光纤或者其他工业线缆传输至处理单元21。

相应地，处理单元21用于根据转换后的行车数据生成所述控制指令。

考虑到终端设备12采集的行车数据量可能较大，为了保证网络通信主机22处理行车数据的效率，因此，可设置至少两个网络通信主机22。即，信息控制装置20包括至少两个网络通信主机22，该至少两个网络通信主机22之间相互连接。

可选地，至少两个网络通信主机22之间通过线缆连接。示例性地，线缆可以具体为光纤或其他工业线缆。通过设置至少两个网络通信主机22之间相互连接，使其具备了互检监测的功能、故障冗余的功能。具体地，当需要增加终端设备12时，不必如现有技术中那样通过线缆及连接端口，设置至少两个网络通信主机22，并且至少两个网络通信主机22与终端设备12之间通过无线网络连接，保证了列车控制系统的冗余要求，有利于列车控制系统的扩展。

一种可能的实现方式，网络通信主机22与处理单元21之间一一对应连接。网络通信主机22将转换后的数据通过光纤发送至对应的处理单元21，相应地，处理单元21对接收到的转换后的数据按照预设先设定的规则进行分析，从而生成相应的控制指令。

当然，可以理解的是，当该信息控制装置20中包括一个处理单元21时，一个或多个网络通信主机22与均与该一个处理单元21连接。当该信息控制装置20中包括两个以上处理单元21时，网络通信主机22与处理单元21之间也可按照预先设定的规则连接，且各个处理单元21之间相互连接，使其具备互检监测的功能、故障冗余的功能。

可选地，本实施例中的信息控制装置20还可以包括：综合控制台23。其中，综合控制台23与处理单元21连接，综合控制台23可用于根据处理单元21发送的数据对列车的行车状态进行监测。

该信息控制装置20中包括的所有处理单元21均与综合控制台23连接。例如，当该信息控制装置20包括一个处理单元21时，该处理单元21与综合控制台23通过线缆连接。当该信息控制装置20包括两个或者两个以上处理单元21时，所有处理单元21均与综合控制台23通过线缆连接。

一种可能的实现方式，综合控制台23可以包括显示单元(未示出)以及控制单元(未示出)。其中，显示单元能够提供可视化的界面，对当前列车的行车状态进行显示，驾驶员或者其他工作人员可以根据显示单元的界面及时了解列车的行车状态。

进一步，若需要对列车的行车状态进行调整或控制，则可通过综合控制台23的控制单元发送控制指令。进一步地，接收到该控制指令的处理单元21对控制指令进行判断，若是正确指令，则将控制指令发送至网络通信主机22，网络通信主机22对接收到的指令进行数据转换，并通过无线网络将转换后的控制指令发送至相应的终端设备12；若是错误指令，则结束，不执行任何操作。

上述实施例中，通过综合控制台23不仅能够对列车的行车状态进行监测，还能够根据驾驶员或者其他工作人员的指令对列车的行车状态进行控制。并通过处理单元21对控制指令进行判断，只有正确的控制指令才会发送至对应的终端设备12，进一步保证了列车的行车安全。

当然，综合控制台23并不限定于上述本发明中根据处理单元21发送的数据对列车的行车状态进行监测的功能，还可以对列车中的其他设备或系统进行控制以及监测，例如，对列车的照明系统按照需求进行控制、对列车的空调系统的温度进行调整，等等。

可选地，综合控制台23设置于列车的驾驶室。将综合控制台23设置于驾驶室中，可以有利于驾驶员随时监测列车的行车状态，并能够根据行车状态发出正确的操作指令，提高了列车的行车安全。

可以理解的是，综合控制台23也可设置于列车的其他车厢中，例如，设置于列车的动力车厢。若列车动力为集中型，则将综合控制台23设置于电力设备集中的车厢内，若列车动力为动力分散型，则可将综合控制台23设置与任意一节动力车厢内。本发明对此不做限制。

可选地，驾驶室是经过绝缘处理的驾驶室。考虑到驾驶室车体的结构与列车的其他车厢车体的结构不同，为了提高驾驶室对于无线信号的电磁屏蔽效果，因此，将处理单元21与综合控制台23之间采用有线网络端口进行连接，同时对驾驶室进行绝缘处理。

通过对驾驶室进行绝缘处理，使得驾驶室相对外界隔离，可以减少驾驶室内的辐射，保证驾驶员的健康；另外，还可以减少通过驾驶室室后侧墙壁传送给机械间内部的无线信号干扰。

本实施例提供的信息控制装置，网络通信主机通过对终端采集到的行车数据进行数据转换，以使处理单元根据转换后的行车数据生成相应的控制指令。通过设置至少两个网络通信主机，保证冗余要求，提高了信息控制装置的可靠性。通过将至少两个网络通信主机与对应的处理单元连接，提高了数据处理的速率。通过将处理单元与综合控制台连接，并将综合控制台设置于驾驶室内，驾驶员或者其他工作人员通过综合控制台能够对列车进行全面的检测与控制，进一步保证了列车的行车安全。进一步，对驾驶室进行绝缘处理，保证了司机及工作人员的身体健康。

图3为本发明提供信息控制系统实施例一的结构示意图。如图3所示，该信息控制系统可以包括：信息控制装置31以及终端设备32。

其中，信息控制装置31可为图1或图2所示的信息控制装置。

可选地，终端设备32可以包括以下一种或者多种：列车供电管理子系统321、第一变流子系统322、第二变流子系统323、制动机子系统324、安全子系统325、充电机子系统326、风速传感器327、流量传感器328、牵引风机轴温检测传感器329。当然，可以理解的是，终端设备也可以是其他设备，并不限定于前述几种。

其中，终端设备32用于采集列车的行车数据，并将行车数据发送至信息控制装置31。

信息控制装置31与终端设备32之间通过无线网络进行数据传输。其中，信息控制装置31可以根据行车数据生成相应的控制指令，并将控制指令发送至对应的终端设备31执行相应的处理。

本实施例所示的信息控制系统中，由于信息控制装置与终端设备之间是通过无线网络连接，无需大量的接口及线缆来进行各个设备间的连接，提高了信息控制系统的可扩展性。另外，信息控制装置与终端设备之间采用无线网络连接的方式，在终端设备出现故障时，更加方便维护。另外，本实施例的信息控制装置，由于处理单元与终端设备之间无需通过线缆连接，减轻了列车的整体重量，有利于列车的提速。

进一步地，本发明还提供一种信息控制方法，该方法包括以下步骤：

通过无线网络获取终端设备采集的行车数据；

对所述行车数据进行数据转换，得到转换后的行车数据；

根据所述转换后的行车数据生成控制指令，所述控制指令用于控制所述终端设备执行相应的处理。

本实施例的方法可通过图1或图2所示装置来执行，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种信息控制装置，其特征在于，应用于列车，包括：处理单元；

所述处理单元与至少一个终端设备通过无线网络连接，其中，所述终端设备用于采集列车的行车数据；所述处理单元用于根据所述行车数据生成控制指令，所述控制指令用于控制所述终端设备执行相应的处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理单元的数量为至少两个，所述至少两个处理单元之间相互连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

网络通信主机，所述网络通信主机与至少一个终端设备通过无线网络连接，所述网络通信主机与所述处理单元通过线缆连接；

所述网络通信主机，用于对所述行车数据进行数据转换，并将转换后的行车数据发送至所述处理单元；

相应地，所述处理单元，用于根据所述转换后的行车数据生成所述控制指令。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述网络通信主机的数量为至少两个，所述至少两个网络通信主机之间相互连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少两个网络通信主机之间通过线缆连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

综合控制台，所述综合控制台与所述处理单元连接，所述综合控制台用于根据所述处理单元发送的数据对列车的行车状态进行监测。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述综合控制台设置于所述列车的驾驶室。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述驾驶室是经过绝缘处理的驾驶室。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述终端设备包括以下一种或多种：

列车供电管理子系统、第一变流子系统、第二变流子系统、制动机子系统、安全子系统、充电机子系统、风速传感器、流量传感器、牵引风机轴温检测传感器。

10.一种信息控制系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的信息控制装置以及终端设备。