CN110667655B - 一种基于5g通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统与方法，系统包括：智能控制中心、5G通信平台、列车安防系统、物联网监测系统、乘客服务系统。本发明针对永磁磁浮轨道交通系统移动速度快，而5G基站覆盖范围较小，即使采用波束赋形技术，也很难保障信号的无障碍传输的问题，采用多连接方案，由智能化控制中心依托线路的5G基站分布情况，同时选择两个5G基站做信号传输，一个5G基站为当前最近基站，另一个5G基站则为下一个将要接近的基站。通过接力式的基站传递方式，保障5G通信平台能够提供稳定可靠的通信链路。

Description

一种基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统与方法
技术领域
本发明涉及永磁磁浮轨道交通控制技术领域，具体涉及一种基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统与方法。
背景技术
近年来，第五代移动通信系统5G已经成为通信业和学术界探讨的热点。随着移动互联网的发展，越来越多的设备接入到移动网络中，新的服务和应用层出不穷，全球移动宽带用户在2018年有望达到90亿，到2020年，预计移动通信网络的容量需要在当前的网络容量上增长1000倍。移动数据流量的暴涨将给网络带来严峻的挑战。首先，如果按照当前移动通信网络发展，容量难以支持千倍流量的增长，网络能耗和比特成本难以承受；其次，流量增长必然带来对频谱的进一步需求，而移动通信频谱稀缺，可用频谱呈大跨度、碎片化分布，难以实现频谱的高效使用；此外，要提升网络容量，必须智能高效利用网络资源，例如针对业务和用户的个性进行智能优化，但这方面的能力不足；最后，未来网络必然是一个多网并存的异构移动网络，要提升网络容量，必须解决高效管理各个网络，简化互操作，增强用户体验的问题。为了解决上述挑战，满足日益增长的移动流量需求，亟需发展新一代5G移动通信网络。
永磁磁悬浮列车具有安全可靠、运维量小、耐候准点、噪音低、振动小的特点，是下一代高速地面运载工具的必然选择。现有磁浮技术可以简要分为电磁悬浮(常导)、超导磁浮和永磁磁浮三类。电磁悬浮有长沙磁悬浮线(中国自有技术)和上海磁悬浮线(德国技术)；超导磁浮以日本的山梨线为典型代表；永磁磁浮具有“零功率”悬浮的典型特征，但是加工难度大。近年来，随着永磁材料、电子信息、精密机械加工等技术的突飞猛进，永磁磁浮技术再次受到业内的广泛关注。
永磁磁悬浮列车移动速度快，运载量大，所处电磁环境复杂。因此，传统的通信技术应用到永磁磁悬浮列车时，存在信号质量差，通信延时高，数据传输质量低，通信不稳定等问题，这不仅严重影响了乘客乘车时的体验，同时对列车安全、可靠、稳定运行也提出了巨大挑战。而5G技术具有传输速度快、流量密度大、连接数量多、空中时延短、频谱效率高、移动性能好的优点。但是目前，在轨道交通领域关于5G的研究应用较少。因此，基于复合传感器、嵌入式系统、物联网、云计算、大数据、人工智能等新兴技术的深度融合，研究新一代磁悬浮列车运行控制系统，将5G技术引入永磁磁浮轨道交通系统对永磁磁浮轨道交通系统的正常安全运行，对我国的磁悬浮轨道交通发展具有非常重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统与方法，创新性地在永磁磁浮轨道交通系统中引入了5G通信技术，相比传统的通信手段，数据传输端对端延时、传输峰值速率、连接密度等均可获得极大提升。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统，包括智能控制中心和5G通信平台；
所述智能控制中心包括电气控制系统、数据交换设备、通信设备、中央服务器，所述电气控制系统、数据交换设备通讯连接于所述中央服务器，所述中央服务器通讯连接于所述通信设备；所述电气控制系统主要用于根据中央服务器的指令驱动永磁磁悬浮列车运行；所述数据交换设备包括数据存储阵列、数据管理单元、输入输出接口；所述数据存储阵列用于数据保存，并通过所述输入输出接口与所述数据管理单元相连，所述数据管理单元通讯连接于所述中央服务器；所述数据管理单元用于根据中央服务器的请求从数据存储列阵中选择对应的数据并传输给中央服务器；
所述5G通信平台包括5G基站和列车通信保障单元；所述5G基站沿永磁磁悬浮列车的运行线路布设；所述列车通信保障单元包括前端通信模块、后端通信模块、控制器、WiFi发射模块；所述前端通信模块、后端通信模块、WiFi发射模块均通讯连接于所述控制器；所述控制器和所述中央服务器通讯连接；所述前端通信模块与后端通信模块分别安装于永磁磁悬浮列车的前端和尾端，永磁磁悬浮列车的每节车厢中均布设有WiFi发射模块；所述通信设备通讯连接于所述5G基站；
所述5G基站用于与外界的以太网连接以提供无线通信服务，5G基站的安装等服务由运营商提供；所述列车通信保障单元中，所述控制器用于从中央服务器获取永磁磁悬浮列车的当前运行位置，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置以及5G基站的安装位置控制所述后端通信模块选择距离当前最近的5G基站进行通讯连接，以及控制所述前端通信模块选择与下一个将要接近的5G基站进行通讯连接；当永磁磁悬浮列车逐渐驶离最近的5G基站，接近下一个5G基站时，所述后端通信模块接收信号逐渐变弱而所述前端通信模块接收信号逐渐变强，当所述控制器检测到所述后端通信模块接收的信号弱于所述前端通信模块接收的信号时，即前端通信模块所连接的5G基站成为当前距离最近的5G基站，所述控制器控制所述后端通信模块断开与原有5G基站的通讯连接并选择与所述前端通信模块所连接的5G基站进行通讯连接；当所述控制器监测到所述后端通信模块与当前距离最近的5G基站建立稳定连接时，控制前端通信模块断开当前连接的5G基站，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置和5G基站的安装位置,控制前端通信模块选择与永磁磁悬浮列车即将接近的5G基站进行连接；所述WiFi发射模块用于通过和所述控制器的通讯连接发射出WiFi信号，从为车厢内的乘客以及设备提供无线通信信号。
进一步地，系统还包括有列车安防系统；所述列车安防系统包括人脸识别单元、站内监测单元、物品检测单元、通信单元、报警单元；所述人脸识别单元、站内监测单元、物品检测单元和报警单元均通讯连接于通信单元；所述通信单元通讯连接于所述5G基站；所述人脸识别单元用于获取乘客的人脸信息并通过通信单元发送至中央服务器进行实时的在线人脸识别，中央服务器根据识别结果向人脸识别单元发送是否放行乘客的指令；所述物品检测单元用于对乘客的行李和随身物品进行检测并将检测信息通过通信单元传输至中央服务器，由中央服务器进行识别是否有危险物品或可疑物品，当中央服务器发现有危险物品或可疑物品时，通过通信设备向报警单元发送报警控制信号，报警单元进行报警；所述站内监测单元用于对站台上的人员行为进行监控，并将监控信息通过通信单元发送至中央服务器，由中央服务器判断是否存在不安全、不文明或违法犯罪行为，如果存在，中央服务器通过通信设备向报警单元发送报警控制单元，报警单元发出警告。
更进一步地，所述人脸识别单元包括高清摄像头和通行闸机，所述高清摄像头和通行闸机均通讯连接于所述通信单元；所述高清摄像头用于采集乘客的人脸信息并通过通信单元实时传输至中央服务器，由所述中央服务器进行实时人脸特征提取；所述中央服务器将提取得到的人脸特征与所述数据交换设备中预存的本次车次的乘客的人脸特征进行比对，当比对成功时说明该乘客订购了本次车次的车票，中央服务器通过通信设备向通行闸机下达通过指令，所述通行闸机获取通过指令后开门，乘客通过。
更进一步地，所述物品检测单元包括X射线成像仪和金属检测门；所述X射线成像仪和所述金属检测门分别通讯连接于所述通信单元；所述X射线成像仪用于对乘客的行李进行检测，并将检测图像通过通信单元传输到所述中央服务器，由所述中央服务器对检测图像进行特征提取，并通过数据管理单元从数据存储阵列中调取预存的危险物品和可疑物品的特征和所提取的特征进行比对，当发现危险物品或可疑物品时，中央服务器通过通讯设备向报警单元报警控制信号，报警单元进行报警；当乘客通过所述金属检测门时，所述金属检测门检测乘客是否携带金属物品，并将检测到的金属物品信息传输到所述中央服务器，所述中央服务器通过数据管理单元从数据存储阵列中调取预存的危险物品和可疑物品信息与检测到的金属物品信息进行匹配，当发现危险物品或可疑物品时，中央服务器通过通讯设备向报警单元报警控制信号，报警单元进行报警。
更进一步地，所述站内监测单元包括监控探头、限位模块、警告模块；所述监控探头通讯连接于所述通信单元，所述限位模块和警告模块通讯连接；所述监控探头用于对站台进行监控并将监控信息通过所述通信单元传输到所述中央服务器，所述中央服务器对站内人员的行为进行分析，当站内人员出现不安全、不文明或违法犯罪行为时，中央服务器通过通信设备向报警单元发出报警控制信号，报警单元发出警报；所述限位模块分布于永磁磁悬浮列车的站台上各个不方便布设实体栏杆的地点，用于在乘客于站台上候车时对乘客位置作出限制，当乘客接近限位模块时，所述警告模块会对接近乘客发出警告，提醒乘客离开。
进一步地，还包括有物联网监测系统，所述物联网监测系统包括悬浮高度监测模块、行车位置监测模块、行车速度监测模块、消防监测模块、组网模块；所述行车速度监测模块和行车位置监测模块通过对应的组网模块通讯连接于5G基站，所述悬浮高度监测模块及消防监测模块则通过对应的组网模块通讯连接于所述WiFi发射模块；所述悬浮高度监测模块、行车位置监测模块、行车速度监测模块、消防监测模块分别用于对永磁磁悬浮列车的悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况进行监测，并将监测信息通过对应的组网模块发送至中央服务器，中央服务器通过数据管理单元存储在数据存储阵列中，并根据悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况实时监测永磁磁悬浮列车是否正常运行。
更进一步地，还包括有乘客服务系统，所述乘客服务系统包括列车服务平台和乘客服务app；所述列车服务平台安装在列车座位上，其通讯连接于所述中央服务器；所述列车服务平台用于提供人机交互界面，为乘客提供列车服务；所述乘客服务app用于安装在乘客的移动设备，为乘客提供线上服务；同时，当站内监测系统监测到乘客在站台上发生不安全、不文明或违法犯罪行为时，所述中央服务器会根据识别到的乘客人脸信息获得乘客的乘客服务app信息，向乘客的移动设备发送相应的提醒或警告信息，提醒乘客停止当前的不安全、不文明或违法犯罪行为。
本发明还提供一种利用上述基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通系统的方法，包括如下步骤：
基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统正常启动后，智能控制中心的电气控制系统开始根据中央服务器的指令驱动永磁磁悬浮列车运行；
5G通信平台中，所述5G基站外界的以太网连接以提供无线通信服务；所述列车通信保障单元中，所述控制器从中央服务器获取永磁磁悬浮列车的当前运行位置，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置以及5G基站的安装位置控制所述后端通信模块选择距离当前最近的5G基站进行通讯连接，以及控制所述前端通信模块选择与下一个将要接近的5G基站进行通讯连接；当永磁磁悬浮列车逐渐驶离最近的5G基站，接近下一个5G基站时，所述后端通信模块接收信号逐渐变弱而所述前端通信模块接收信号逐渐变强，当所述控制器检测到所述后端通信模块接收的信号弱于所述前端通信模块接收的信号时，即前端通信模块所连接的5G基站成为当前距离最近的5G基站，所述控制器控制所述后端通信模块断开与原有5G基站的通讯连接并选择与所述前端通信模块所连接的5G基站进行通讯连接；当所述控制器监测到所述后端通信模块与当前距离最近的5G基站建立稳定连接时，控制前端通信模块断开当前连接的5G基站，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置和5G基站的安装位置,控制前端通信模块选择与永磁磁悬浮列车即将接近的5G基站进行连接；WiFi发射模块通过和所述控制器的通讯连接发射出WiFi信号，从为车厢内的乘客以及设备提供无线通信信号。
进一步地，所述方法还包括：列车开出前，利用列车安防系统对将要进入站台的乘客进行识别和安全检查，并对站台上的乘客的行为进行安全监控；其中，所述人脸识别单元获取乘客的人脸信息并通过通信单元发送至中央服务器进行实时的在线人脸识别，中央服务器根据识别结果向人脸识别单元发送是否放行乘客的指令；所述物品检测单元对乘客的行李和随身物品进行检测并将检测信息通过通信单元传输至中央服务器，由中央服务器进行识别是否有危险物品或可疑物品，当中央服务器发现有危险物品或可疑物品时，通过通信设备向报警单元发送报警控制信号，报警单元进行报警；所述站内监测单元对站台上的人员行为进行监控，并将监控信息通过通信单元发送至中央服务器，由中央服务器判断是否存在不安全、不文明或违法犯罪行为，如果存在，中央服务器通过通信设备向报警单元发送报警控制单元，报警单元发出警告。
进一步地，所述方法还包括：在列车运行的过程中，利用物联网监测系统对永磁磁悬浮列车的运行参数进行监测；具体地，物联网监测系统中，悬浮高度监测模块、行车位置监测模块、行车速度监测模块、消防监测模块分别用于对永磁磁悬浮列车的悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况进行监测，并将监测信息通过对应的组网模块发送至中央服务器，由所述中央服务器通过数据管理单元存储在数据存储阵列中，并根据悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况实时监测永磁磁悬浮列车是否正常运行；
在列车开出前或列车运行过程中，利用乘客服务系统为乘客提供服务；其中，各个列车座位上均安装列车服务平台，乘客通过列车服务平台提供的人机交互界面选择所需的列车服务；所述乘客服务app安装在乘客的移动设备，乘客通过乘客服务app获取所需的线上服务，包括线上订票、查询列车到站情况；同时，当站内监测系统监测到乘客在站台上发生不安全、不文明或违法犯罪行为时，所述中央服务器会根据识别到的乘客人脸信息获得乘客的乘客服务app信息，向乘客移动设备发送相应的提醒或警告信息，提醒乘客停止当前的不安全、不文明或违法犯罪行为。
本发明的有益效果在于：
1、本发明针对永磁磁浮轨道交通系统移动速度快，而5G基站覆盖范围较小，即使采用波束赋形技术，也很难保障信号的无障碍传输的问题，采用多连接方案，由智能化控制中心依托线路的5G基站分布情况，同时选择两个5G基站做信号传输，一个5G基站为当前最近基站，另一个5G基站则为下一个将要接近的基站。通过接力式的基站传递方式，保障5G通信平台能够提供稳定可靠的通信链路。
2、实现乘客乘车体验的飞跃。通过5G通信平台，可为乘客提供高速稳定的网络服务，改变传统列车信号差，连接不稳定的现状，通过动态智能的基站分配原则，为乘客提供最优的通信网络，极大提升乘车体验，实现乘车对网络无影响。
3、系统采用云控制技术，将智能控制中心设置在云端，各检测设备通过快速可靠的5G通信与智能控制中心相连，降低了对检测设备性能的要求。各检测设备只需要将采集数据上传至云端，不必对数据进行过多的分析处理，因而设计成本大大降低。
4、在本发明中，通过高速率低延时的5G网络，物联网监测平台的各个传感器均可实现实时在线运行，并且可实现数据开放共享，通过5G通信平台将海量监测数据共享到系统其他平台，使系统各平台有机串联，保障列车的安全稳定运行；借助5G通信平台的低延时特性，监测数据时效性大大提高，实现对危险的提前监测，及时预防，将损失降到最低，实现物联网监测平台的高效运行；通过物联网监测平台直联控制中心，实现对监测数据的智能化化处理，对依托大数据分析，对检测数据未来趋势进行预测。
5、为安防平台赋能，实现智能化运行。通过高速率的5G通信平台，摆脱传统无线通信方式对监控分辨率的束缚，采用高清4K摄像头对列车站台进行监控，并为控制中心提供高清的多维人脸数据，极大提高人脸识别准确率，通过对列车乘客信息与人脸数据的对比，实现智能化检票，减少人员成本，提高通行速率；同时借助视频的实时传输性，实现对乘客行为的分析，对乘客危险行为进行预警，保障乘客的人身财产安全不受侵犯。
附图说明
图1为本发明实施例1的系统结构示意图；
图2为本发明实施例2的方法流程示意图；
图3为本发明实施例2中的参数自检流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
本实施例提供一种基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统，如图1所示，包括智能控制中心和5G通信平台；
所述智能控制中心包括电气控制系统、数据交换设备、通信设备、中央服务器，所述电气控制系统、数据交换设备通讯连接于所述中央服务器，所述中央服务器通讯连接于所述通信设备；所述电气控制系统主要用于根据中央服务器的指令驱动永磁磁悬浮列车运行；所述数据交换设备包括数据存储阵列、数据管理单元、输入输出接口；所述数据存储阵列用于数据保存，并通过所述输入输出接口与所述数据管理单元相连，所述数据管理单元通讯连接于所述中央服务器；所述数据管理单元用于根据中央服务器的请求从数据存储列阵中选择对应的数据并传输给中央服务器。
需要说明的是，所述电气控制系统包括整流装置、逆变装置、PLC模；所述整流装置用于将220V交流电转换成直流电，所述逆变装置用于将所述整流装置获得的直流电逆变为频率可控的交流电，进而通过控制频率控制永磁磁悬浮列车的运行速度；所述PLC模块和所述中央服务器通讯连接，用于按照中央服务器的指令有序地控制永磁磁悬浮列车的运行。
所述5G通信平台包括5G基站和列车通信保障单元；所述5G基站沿永磁磁悬浮列车的运行线路布设；所述列车通信保障单元包括前端通信模块、后端通信模块、控制器、WiFi发射模块；所述前端通信模块、后端通信模块、WiFi发射模块均通讯连接于所述控制器；所述控制器和所述中央服务器通讯连接；所述前端通信模块与后端通信模块分别安装于永磁磁悬浮列车的前端和尾端，永磁磁悬浮列车的每节车厢中均布设有WiFi发射模块；所述通信设备通讯连接于所述5G基站；
所述5G基站用于与外界的以太网连接以提供无线通信服务，5G基站的安装等服务由运营商提供；所述列车通信保障单元中，所述控制器用于从中央服务器获取永磁磁悬浮列车的当前运行位置，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置以及5G基站的安装位置控制所述后端通信模块选择距离当前最近的5G基站进行通讯连接，以及控制所述前端通信模块选择与下一个将要接近的5G基站进行通讯连接；当永磁磁悬浮列车逐渐驶离最近的5G基站，接近下一个5G基站时，所述后端通信模块接收信号逐渐变弱而所述前端通信模块接收信号逐渐变强，当所述控制器检测到所述后端通信模块接收的信号弱于所述前端通信模块接收的信号时，即前端通信模块所连接的5G基站成为当前距离最近的5G基站，所述控制器控制所述后端通信模块断开与原有5G基站的通讯连接并选择与所述前端通信模块所连接的5G基站进行通讯连接；当所述控制器监测到所述后端通信模块与当前距离最近的5G基站建立稳定连接时，控制前端通信模块断开当前连接的5G基站，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置和5G基站的安装位置,控制前端通信模块选择与永磁磁悬浮列车即将接近的5G基站进行连接；所述WiFi发射模块用于通过和所述控制器的通讯连接发射出WiFi信号，从为车厢内的乘客以及设备提供无线通信信号。
本实施例的列车通信保障单元通过如此的交替轮换的动态基站选择，并采用双通信模块，可以有效保障列车通信的稳定连接。所述控制器选择信号强度较强的5G基站信号，并通过所述后端通信模块(或前端通信模块)获取的所述5G基站信号，使列车通信保障单元始终处于以太网中。所述WiFi发射模块通讯连接于所述控制器，分布于每节列车车厢内，通过和控制器的通信连接，发射出WiFi信号，可供车内乘客以及设备使用，从而使得车内不具备5G通信功能的设备或者具有5G通信功能但由于车速过快及其他原因导致的通信不稳定的设备，都可以获得稳定可靠、低延时大容量的5G通信服务。
进一步地，在本实施例中，所述基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统还包括有列车安防系统；所述列车安防系统包括人脸识别单元、站内监测单元、物品检测单元、通信单元、报警单元；所述人脸识别单元、站内监测单元、物品检测单元和报警单元均通讯连接于通信单元；所述通信单元通讯连接于所述5G基站；所述人脸识别单元用于获取乘客的人脸信息并通过通信单元发送至中央服务器进行实时的在线人脸识别，中央服务器根据识别结果向人脸识别单元发送是否放行乘客的指令；所述物品检测单元用于对乘客的行李和随身物品进行检测并将检测信息通过通信单元传输至中央服务器，由中央服务器进行识别是否有危险物品或可疑物品，当中央服务器发现有危险物品或可疑物品时，通过通信设备向报警单元发送报警控制信号，报警单元进行报警；所述站内监测单元用于对站台上的人员行为进行监控，并将监控信息通过通信单元发送至中央服务器，由中央服务器判断是否存在不安全、不文明或违法犯罪行为，如果存在，中央服务器通过通信设备向报警单元发送报警控制单元，报警单元发出警告。
需要说明的是，列车安防系统分布在站厅(如人脸识别单元和物品检测单元)和站台(如站内监测单元)，彼此之间的距离也有所不同，所以报警单元和通信单元可以不止设置一个，具体可以根据具体的场景需要设置一个或多个，以起到相应的通讯和报警功能。
进一步地，所述人脸识别单元包括高清摄像头和通行闸机，所述高清摄像头和通行闸机均通讯连接于所述通信单元；所述高清摄像头用于采集乘客的人脸信息并通过通信单元实时传输至中央服务器，由所述中央服务器进行实时人脸特征提取；所述中央服务器将提取得到的人脸特征与所述数据交换设备中预存的本次车次的乘客的人脸特征进行比对，当比对成功时说明该乘客订购了本次车次的车票，中央服务器通过通信设备向通行闸机下达通过指令，所述通行闸机获取通过指令后开门，乘客通过。5G网络具有低延时、大容量的特点，因此可以快速、高效地实现人脸信息传输、识别、指令下达的整个过程。
进一步地，所述物品检测单元包括X射线成像仪和金属检测门；所述X射线成像仪和所述金属检测门分别通讯连接于所述通信单元；所述X射线成像仪用于对乘客的行李进行检测，并将检测图像通过通信单元传输到所述中央服务器，由所述中央服务器对检测图像进行特征提取，并通过数据管理单元从数据存储阵列中调取预存的危险物品和可疑物品的特征和所提取的特征进行比对，当发现危险物品或可疑物品时，中央服务器通过通讯设备向报警单元报警控制信号，报警单元进行报警；当乘客通过所述金属检测门时，所述金属检测门检测乘客是否携带金属物品，并将检测到的金属物品信息传输到所述中央服务器，所述中央服务器通过数据管理单元从数据存储阵列中调取预存的危险物品和可疑物品信息与检测到的金属物品信息进行匹配，当发现危险物品或可疑物品时，中央服务器通过通讯设备向报警单元报警控制信号，报警单元进行报警。通过物品检测单元可以对危险物品或可疑物品进行排查，保障列车安全运行，结合5G通信平台，可以解决传统人工检测成本高、速度慢、人员疲惫等问题，使行李通行速度提高。
进一步地，所述站内监测单元包括监控探头、限位模块、警告模块；所述监控探头通讯连接于所述通信单元，所述限位模块和警告模块通讯连接；所述监控探头用于对站台进行监控并将监控信息通过所述通信单元传输到所述中央服务器，所述中央服务器对站内人员的行为进行分析，当站内人员出现不安全、不文明或违法犯罪行为时，中央服务器通过通信设备向报警单元发出报警控制信号，报警单元发出警报；所述限位模块分布于永磁磁悬浮列车的站台上各个不方便布设实体栏杆的地点，用于在乘客于站台上候车时对乘客位置作出限制，当乘客接近限位模块时，所述警告模块会对接近乘客发出警告，提醒乘客离开。通过站内监测单元可以对站台上的情况进行有效的监测，限位模块使用灵活，方便布设，可有效防止乘客在不安全的位置候车。
更进一步地，所述监控探头可采用传统固定式监控探头和智能移动式监控探头中的一种或两种；所述传统固定式监控探头为广角镜头，拍摄范围广；所述智能移动式监控探头的镜头角度和间焦距可变化，当所述中央服务器监测到乘客的危险行为或可疑行为时，会根据各个智能移动式监控探头的位置，调整其监控角度和间距，使其自适应的调整到最佳监控状态，并可根据乘客的移动，智能地在不同智能移动式监控探头之间切换，动态地进行追踪。
进一步地，所述基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统还包括有物联网监测系统，所述物联网监测系统包括悬浮高度监测模块、行车位置监测模块、行车速度监测模块、消防监测模块、组网模块；所述行车速度监测模块和行车位置监测模块通过对应的组网模块通讯连接于5G基站，所述悬浮高度监测模块及消防监测模块则通过对应的组网模块通讯连接于所述WiFi发射模块；所述悬浮高度监测模块、行车位置监测模块、行车速度监测模块、消防监测模块分别用于对永磁磁悬浮列车的悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况进行监测，并将监测信息通过对应的组网模块发送至中央服务器，中央服务器通过数据管理单元存储在数据存储阵列中，并根据悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况实时监测永磁磁悬浮列车是否正常运行。所述物联网监测系统借助5G网络实时地将监测信息回传，使得所述智能控制中心对列车运行的关键信息进行实时监测，保障列车的稳定运行。
需要说明的是，对于所述物联网监测系统的组网模块，不仅仅只有一个，而是根据物联网监测系统的布设情况采用分布式的方式布设。由于物联网监测系统监测的参数较多，情况多变，单独的组网模块无法满足物联网监测系统的组网需求，因此组网模块是多个并行运行以为物联网监测系统中对应的部分模块提供网络连接。
在本实施例中，所述物联网监测系统分为两种情况，对于行车位置检测模块、行车速度检测模块等未布设于列车上、不需要随列车移动的模块，可直接通过对应的组网模块与5G基站连接，而对于悬浮高度监测模块、消防监测模块等安装在列车上的模块，则需要依托列车上的通信保障单元(WiFi发射模块)提供网络服务，即位于列车上的组网模块通信连接于所述列车通信保障单元，进而达到与5G基站相连的目的。
进一步地，所述基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统还包括有乘客服务系统，所述乘客服务系统包括列车服务平台和乘客服务app；所述列车服务平台安装在列车座位上，其通讯连接于所述中央服务器；所述列车服务平台用于提供人机交互界面，为乘客提供列车服务；所述乘客服务app用于安装在乘客的移动设备，为乘客提供线上订票、查询列车到站情况等线上服务；同时，当站内监测系统监测到乘客在站台上发生不安全、不文明或违法犯罪行为时，所述中央服务器会根据识别到的乘客人脸信息获得乘客的乘客服务app信息，向乘客的移动设备发送相应的提醒或警告信息，提醒乘客停止当前的不安全、不文明或违法犯罪行为。
所述列车服务可以包括乘客到站提醒、自助点餐、查看目的地天气信息、充电服务，控制空调温度等，为乘客提供方便快捷的体验。
实施例2
本实施例提供一种利用上述基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通系统的方法，如图2所示，包括如下步骤：
基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统正常启动后，智能控制中心的电气控制系统开始根据中央服务器的指令驱动永磁磁悬浮列车运行；
5G通信平台中，所述5G基站外界的以太网连接以提供无线通信服务；所述列车通信保障单元中，所述控制器从中央服务器获取永磁磁悬浮列车的当前运行位置，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置以及5G基站的安装位置控制所述后端通信模块选择距离当前最近的5G基站进行通讯连接，以及控制所述前端通信模块选择与下一个将要接近的5G基站进行通讯连接；当永磁磁悬浮列车逐渐驶离最近的5G基站，接近下一个5G基站时，所述后端通信模块接收信号逐渐变弱而所述前端通信模块接收信号逐渐变强，当所述控制器检测到所述后端通信模块接收的信号弱于所述前端通信模块接收的信号时，即前端通信模块所连接的5G基站成为当前距离最近的5G基站，所述控制器控制所述后端通信模块断开与原有5G基站的通讯连接并选择与所述前端通信模块所连接的5G基站进行通讯连接；当所述控制器监测到所述后端通信模块与当前距离最近的5G基站建立稳定连接时，控制前端通信模块断开当前连接的5G基站，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置和5G基站的安装位置,控制前端通信模块选择与永磁磁悬浮列车即将接近的5G基站进行连接；WiFi发射模块通过和所述控制器的通讯连接发射出WiFi信号，从为车厢内的乘客以及设备提供无线通信信号。
进一步地，所述方法还包括：列车开出前，利用列车安防系统对将要进入站台的乘客进行识别和安全检查，并对站台上的乘客的行为进行安全监控；其中，所述人脸识别单元获取乘客的人脸信息并通过通信单元发送至中央服务器进行实时的在线人脸识别，中央服务器根据识别结果向人脸识别单元发送是否放行乘客的指令；所述物品检测单元对乘客的行李和随身物品进行检测并将检测信息通过通信单元传输至中央服务器，由中央服务器进行识别是否有危险物品或可疑物品，当中央服务器发现有危险物品或可疑物品时，通过通信设备向报警单元发送报警控制信号，报警单元进行报警；所述站内监测单元对站台上的人员行为进行监控，并将监控信息通过通信单元发送至中央服务器，由中央服务器判断是否存在不安全、不文明或违法犯罪行为，如果存在，中央服务器通过通信设备向报警单元发送报警控制单元，报警单元发出警告。
更进一步地，人脸识别单元中，利用高清摄像头采集乘客的人脸信息并通过通信单元实时传输至中央服务器，由所述中央服务器进行实时人脸特征提取；所述中央服务器将提取得到的人脸特征与所述数据交换设备中预存的本次车次的乘客的人脸特征进行比对，当比对成功时说明该乘客订购了本次车次的车票，中央服务器通过通信设备向通行闸机下达通过指令，所述通行闸机获取通过指令后开门，乘客通过。
进一步地，所述物品检测单元中，利用X射线成像仪对乘客的行李进行检测，并将检测图像通过通信单元传输到所述中央服务器，由所述中央服务器对检测图像进行特征提取，并通过数据管理单元从数据存储阵列中调取预存的危险物品和可疑物品的特征和所提取的特征进行比对，当发现危险物品或可疑物品时，中央服务器通过通讯设备向报警单元报警控制信号，报警单元进行报警；当乘客通过所述金属检测门时，所述金属检测门检测乘客是否携带金属物品，并将检测到的金属物品信息传输到所述中央服务器，所述中央服务器通过数据管理单元从数据存储阵列中调取预存的危险物品和可疑物品信息与检测到的金属物品信息进行匹配，当发现危险物品或可疑物品时，中央服务器通过通讯设备向报警单元报警控制信号，报警单元进行报警。
进一步地，站内监测单元中，利用监控探头对站台进行监控并将监控信息通过所述通信单元传输到所述中央服务器，所述中央服务器对站内人员的行为进行分析，当站内人员出现不安全、不文明或违法犯罪行为时，中央服务器通过通信设备向报警单元发出报警控制信号，报警单元发出警报；所述限位模块分布于永磁磁悬浮列车的站台上各个不方便布设实体栏杆的地点，当乘客接近限位模块时，所述警告模块会对接近乘客发出警告，提醒乘客离开。
进一步地，所述方法还包括：在列车运行的过程中，利用物联网监测系统对永磁磁悬浮列车的运行参数进行监测；具体地，物联网监测系统中，悬浮高度监测模块、行车位置监测模块、行车速度监测模块、消防监测模块分别用于对永磁磁悬浮列车的悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况进行监测，并将监测信息通过对应的组网模块发送至中央服务器，由所述中央服务器通过数据管理单元存储在数据存储阵列中，并根据悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况实时监测永磁磁悬浮列车是否正常运行。
进一步地，所述方法还包括：在列车开出前或列车运行过程中，利用乘客服务系统为乘客提供服务；其中，各个列车座位上均安装列车服务平台，乘客通过列车服务平台提供的人机交互界面选择所需的列车服务；所述乘客服务app安装在乘客的移动设备，乘客通过乘客服务app获取所需的线上服务，包括线上订票、查询列车到站情况；同时，当站内监测系统监测到乘客在站台上发生不安全、不文明或违法犯罪行为时，所述中央服务器会根据识别到的乘客人脸信息获得乘客的乘客服务app信息，向乘客移动设备发送相应的提醒或警告信息，提醒乘客停止当前的不安全、不文明或违法犯罪行为。
进一步地，所述基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通系统在正常启动之后，先进行参数自检；如图3所示，所述物联网监测系统进行数据采集，主要包括：所述悬浮高度监测模块采集所述永磁磁浮列车的悬浮高度数据；所述行车位置监测模块对列车位置数据进行采集；列车速度监测模块对列车速度进行监控；消防监测模块对所述永磁磁浮轨道交通控制系统消防信息进行监控。所述物联网监测模块通过所述组网模块将本系统的其他模块采集的数据上传至所述智能控制中心，由所述中央服务器进行处理。同时，所述列车安防系统进行上电检测，所述列车安防系统各模块将数据回传至所述智能控制中心。当所述中央服务器判断出所述物联网监测系统以及列车安防系统各参数正常时，可进入下一环节，否则，系统报错，等待处理。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统，其特征在于，包括智能控制中心和5G通信平台；
所述智能控制中心包括电气控制系统、数据交换设备、通信设备、中央服务器，所述电气控制系统、数据交换设备通讯连接于所述中央服务器，所述中央服务器通讯连接于所述通信设备；所述电气控制系统主要用于根据中央服务器的指令驱动永磁磁悬浮列车运行；所述数据交换设备包括数据存储阵列、数据管理单元、输入输出接口；所述数据存储阵列用于数据保存，并通过所述输入输出接口与所述数据管理单元相连，所述数据管理单元通讯连接于所述中央服务器；所述数据管理单元用于根据中央服务器的请求从数据存储列阵中选择对应的数据并传输给中央服务器；
所述5G通信平台包括5G基站和列车通信保障单元；所述5G基站沿永磁磁悬浮列车的运行线路布设；所述列车通信保障单元包括前端通信模块、后端通信模块、控制器、WiFi发射模块；所述前端通信模块、后端通信模块、WiFi发射模块均通讯连接于所述控制器；所述控制器和所述中央服务器通讯连接；所述前端通信模块与后端通信模块分别安装于永磁磁悬浮列车的前端和尾端，永磁磁悬浮列车的每节车厢中均布设有WiFi发射模块；所述通信设备通讯连接于所述5G基站；
所述5G基站用于与外界的以太网连接以提供无线通信服务， 5G基站的安装由运营商提供；所述列车通信保障单元中，所述控制器用于从中央服务器获取永磁磁悬浮列车的当前运行位置，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置以及5G基站的安装位置控制所述后端通信模块选择距离当前最近的5G基站进行通讯连接，以及控制所述前端通信模块选择与下一个将要接近的5G基站进行通讯连接；当永磁磁悬浮列车逐渐驶离最近的5G基站，接近下一个5G基站时，所述后端通信模块接收信号逐渐变弱而所述前端通信模块接收信号逐渐变强，当所述控制器检测到所述后端通信模块接收的信号弱于所述前端通信模块接收的信号时，即前端通信模块所连接的5G基站成为当前距离最近的5G基站，所述控制器控制所述后端通信模块断开与原有5G基站的通讯连接并选择与所述前端通信模块所连接的5G基站进行通讯连接；当所述控制器监测到所述后端通信模块与当前距离最近的5G基站建立稳定连接时，控制前端通信模块断开当前连接的5G基站，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置和5G基站的安装位置,控制前端通信模块选择与永磁磁悬浮列车即将接近的5G基站进行连接；所述WiFi发射模块用于通过和所述控制器的通讯连接发射出WiFi信号，从为车厢内的乘客以及设备提供无线通信信号。
2.根据权利要求1所述的基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统，其特征在于，还包括有列车安防系统；所述列车安防系统包括人脸识别单元、站内监测单元、物品检测单元、通信单元、报警单元；所述人脸识别单元、站内监测单元、物品检测单元和报警单元均通讯连接于通信单元；所述通信单元通讯连接于所述5G基站；所述人脸识别单元用于获取乘客的人脸信息并通过通信单元发送至中央服务器进行实时的在线人脸识别，中央服务器根据识别结果向人脸识别单元发送是否放行乘客的指令；所述物品检测单元用于对乘客的行李和随身物品进行检测并将检测信息通过通信单元传输至中央服务器，由中央服务器进行识别是否有危险物品或可疑物品，当中央服务器发现有危险物品或可疑物品时，通过通信设备向报警单元发送报警控制信号，报警单元进行报警；所述站内监测单元用于对站台上的人员行为进行监控，并将监控信息通过通信单元发送至中央服务器，由中央服务器判断是否存在不安全、不文明或违法犯罪行为，如果存在，中央服务器通过通信设备向报警单元发送报警控制单元，报警单元发出警告。
3.根据权利要求2所述的基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统，其特征在于，所述人脸识别单元包括高清摄像头和通行闸机，所述高清摄像头和通行闸机均通讯连接于所述通信单元；所述高清摄像头用于采集乘客的人脸信息并通过通信单元实时传输至中央服务器，由所述中央服务器进行实时人脸特征提取；所述中央服务器将提取得到的人脸特征与所述数据交换设备中预存的本次车次的乘客的人脸特征进行比对，当比对成功时说明该乘客订购了本次车次的车票，中央服务器通过通信设备向通行闸机下达通过指令，所述通行闸机获取通过指令后开门，乘客通过。
4.根据权利要求2所述的基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统，其特征在于，所述物品检测单元包括X射线成像仪和金属检测门；所述X射线成像仪和所述金属检测门分别通讯连接于所述通信单元；所述X射线成像仪用于对乘客的行李进行检测，并将检测图像通过通信单元传输到所述中央服务器，由所述中央服务器对检测图像进行特征提取，并通过数据管理单元从数据存储阵列中调取预存的危险物品和可疑物品的特征和所提取的特征进行比对，当发现危险物品或可疑物品时，中央服务器通过通讯设备向报警单元报警控制信号，报警单元进行报警；当乘客通过所述金属检测门时，所述金属检测门检测乘客是否携带金属物品，并将检测到的金属物品信息传输到所述中央服务器，所述中央服务器通过数据管理单元从数据存储阵列中调取预存的危险物品和可疑物品信息与检测到的金属物品信息进行匹配，当发现危险物品或可疑物品时，中央服务器通过通讯设备向报警单元报警控制信号，报警单元进行报警。
5.根据权利要求2所述的基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统，其特征在于，所述站内监测单元包括监控探头、限位模块、警告模块；所述监控探头通讯连接于所述通信单元，所述限位模块和警告模块通讯连接；所述监控探头用于对站台进行监控并将监控信息通过所述通信单元传输到所述中央服务器，所述中央服务器对站内人员的行为进行分析，当站内人员出现不安全、不文明或违法犯罪行为时，中央服务器通过通信设备向报警单元发出报警控制信号，报警单元发出警报；所述限位模块分布于永磁磁悬浮列车的站台上各个不方便布设实体栏杆的地点，用于在乘客于站台上候车时对乘客位置作出限制，当乘客接近限位模块时，所述警告模块会对接近乘客发出警告，提醒乘客离开。
6.根据权利要求1所述的基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统，其特征在于，还包括有物联网监测系统，所述物联网监测系统包括悬浮高度监测模块、行车位置监测模块、行车速度监测模块、消防监测模块、组网模块；所述行车速度监测模块和行车位置监测模块通过对应的组网模块通讯连接于5G基站，所述悬浮高度监测模块及消防监测模块则通过对应的组网模块通讯连接于所述WiFi发射模块；所述悬浮高度监测模块、行车位置监测模块、行车速度监测模块、消防监测模块分别用于对永磁磁悬浮列车的悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况进行监测，并将监测信息通过对应的组网模块发送至中央服务器，中央服务器通过数据管理单元存储在数据存储阵列中，并根据悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况实时监测永磁磁悬浮列车是否正常运行。
7.根据权利要求2所述的基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统，其特征在于，还包括有乘客服务系统，所述乘客服务系统包括列车服务平台和乘客服务app；所述列车服务平台安装在列车座位上，其通讯连接于所述中央服务器；所述列车服务平台用于提供人机交互界面，为乘客提供列车服务；所述乘客服务app用于安装在乘客的移动设备，为乘客提供线上服务；同时，当站内监测系统监测到乘客在站台上发生不安全、不文明或违法犯罪行为时，所述中央服务器会根据识别到的乘客人脸信息获得乘客的乘客服务app信息，向乘客的移动设备发送相应的提醒或警告信息，提醒乘客停止当前的不安全、不文明或违法犯罪行为。
8.一种利用权利要求1-7任一所述的基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
基于5G通信技术的永磁磁浮轨道交通控制系统正常启动后，智能控制中心的电气控制系统开始根据中央服务器的指令驱动永磁磁悬浮列车运行；
5G通信平台中，所述5G基站外界的以太网连接以提供无线通信服务；所述列车通信保障单元中，所述控制器从中央服务器获取永磁磁悬浮列车的当前运行位置，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置以及5G基站的安装位置控制所述后端通信模块选择距离当前最近的5G基站进行通讯连接，以及控制所述前端通信模块选择与下一个将要接近的5G基站进行通讯连接；当永磁磁悬浮列车逐渐驶离最近的5G基站，接近下一个5G基站时，所述后端通信模块接收信号逐渐变弱而所述前端通信模块接收信号逐渐变强，当所述控制器检测到所述后端通信模块接收的信号弱于所述前端通信模块接收的信号时，即前端通信模块所连接的5G基站成为当前距离最近的5G基站，所述控制器控制所述后端通信模块断开与原有5G基站的通讯连接并选择与所述前端通信模块所连接的5G基站进行通讯连接；当所述控制器监测到所述后端通信模块与当前距离最近的5G基站建立稳定连接时，控制前端通信模块断开当前连接的5G基站，并依据永磁磁悬浮列车的当前运行位置和5G基站的安装位置,控制前端通信模块选择与永磁磁悬浮列车即将接近的5G基站进行连接；WiFi发射模块通过和所述控制器的通讯连接发射出WiFi信号，从为车厢内的乘客以及设备提供无线通信信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：列车开出前，利用列车安防系统对将要进入站台的乘客进行识别和安全检查，并对站台上的乘客的行为进行安全监控；其中，人脸识别单元获取乘客的人脸信息并通过通信单元发送至中央服务器进行实时的在线人脸识别，中央服务器根据识别结果向人脸识别单元发送是否放行乘客的指令；物品检测单元对乘客的行李和随身物品进行检测并将检测信息通过通信单元传输至中央服务器，由中央服务器进行识别是否有危险物品或可疑物品，当中央服务器发现有危险物品或可疑物品时，通过通信设备向报警单元发送报警控制信号，报警单元进行报警；站内监测单元对站台上的人员行为进行监控，并将监控信息通过通信单元发送至中央服务器，由中央服务器判断是否存在不安全、不文明或违法犯罪行为，如果存在，中央服务器通过通信设备向报警单元发送报警控制单元，报警单元发出警告。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在列车运行的过程中，利用物联网监测系统对永磁磁悬浮列车的运行参数进行监测；具体地，物联网监测系统中，悬浮高度监测模块、行车位置监测模块、行车速度监测模块、消防监测模块分别用于对永磁磁悬浮列车的悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况进行监测，并将监测信息通过对应的组网模块发送至中央服务器，由所述中央服务器通过数据管理单元存储在数据存储阵列中，并根据悬浮高度、行车位置、行车速度、消防情况实时监测永磁磁悬浮列车是否正常运行；
在列车开出前或列车运行过程中，利用乘客服务系统为乘客提供服务；其中，各个列车座位上均安装列车服务平台，乘客通过列车服务平台提供的人机交互界面选择所需的列车服务；乘客服务app安装在乘客的移动设备，乘客通过乘客服务app获取所需的线上服务，包括线上订票、查询列车到站情况；同时，当站内监测系统监测到乘客在站台上发生不安全、不文明或违法犯罪行为时，所述中央服务器会根据识别到的乘客人脸信息获得乘客的乘客服务app信息，向乘客移动设备发送相应的提醒或警告信息，提醒乘客停止当前的不安全、不文明或违法犯罪行为。
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