CN111179637A - 一种基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警系统和方法，系统包括主组件和至少一个副组件，主组件和副组件均包括控制器、感应器和报警器，感应器包括Zigbee自组网模块，主组件与所述副组件之间通过Zigbee自组网模块完成无线信号的传输，副组件仅接收所述主组件发送的无线信号；控制器发送控制命令到感应器，感应器通过Zigbee自组网模块向外发送全向无线信号，同时监测是否收到无线信号并控制报警器是否工作；本发明能够在其有效工作半径范围内，不依赖任何形式的传输网络，可以相互感知，依靠接收、发射器的实时检测，判断目标和自己的距离，并以此值与设定阈值做比较，从而判断是否发出报警，起到防撞预警的作用。

Description

一种基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警系统和方法

技术领域

本发明属于报警监测领域，具体地，涉及一种基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警系统和方法。

背景技术

近年来随着城市的发展和人民对地铁出行需求的不断增加，地铁建设得以飞速发展，其施工安全问题逐渐受到了重视，对隧道施工安全问题提出要求；轨行区铺轨作业时，隧道内无通讯信号、照明不足、车辆行驶环境狭窄、各施工单位交叉作业，行车安全和作业人员人身安全没有保障。

现有轨行区防撞接近报警利用RFID超高频无线识别通信技术，隧道内全程部署电子标签，依次定长排列并按规划设置好ID，轨道车上的高频读写一体机随着车身移动读取电子标签，这些信息由网络传送到服务器，经过计算得出轨道车的位置信息，如果车与车、车与人、车与防护区之间的距离小于系统设定的阈值，调度室和轨道车司机室都会触发报警信息，从而保障施工安全。

利用RFID超高频无线识别通信技术实现接近报警，需要在隧道内全程等距，一般每隔25米部署电子标签，但是地铁项目一般有20~30km的长度，这样成本价格高，而且施工部署和维护都需要花费很大的人力物力。

发明内容

本发明针对上述现有存在的问题，提供一种基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警系统和方法，包括控制器、感应器和报警器，感应器包括Zigbee自组网模块；本系统能够在其有效工作半径范围内，可以相互感知，依靠接收、发射器的实时检测，判断目标和自己的距离，并以此值与设定阈值做比较，从而判断是否发出报警，起到防撞预警的作用，并且独立设置的控制器及感应器能够实现数据传输在本地完成，不依赖任何形式的传输网络，做到离网状态下实现接近报警。

本发明为了解决现有技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警系统，包括主组件和至少一个副组件，所述主组件和副组件均包括控制器、感应器和报警器，所述感应器包括Zigbee自组网模块，所述控制器分别与所述感应器和报警器连接；所述主组件与所述副组件之间通过所述Zigbee自组网模块完成无线信号的传输，所述副组件仅接收所述主组件发送的无线信号；主要通过主组件和副组件中无线信号的定义，实现副组件仅接收主组件发出的无线信号。

进一步地，所述副组件包括移动防护报警器和/或人员防护标签，即副组件包括移动防护报警器和人员防护标签，或者仅包括移动防护报警器，或者仅包括人员防护标签；能够实现多个单位与主组件之间的无线信号传输和监控，完成预警工作。

进一步地，所述主组件与所述移动防护报警器通过Zigbee自组网模块发送的无线信号频率相同。

具体的，所述人员防护标签仅接收无线信号，所述人员防护标签的报警器为震动器；人员防护标签在接收到主组件信号后，与之自组网联通，主组件将发送报警信号给到人员防护标签，人员防护标签的震动器接收到此信号后发出震动报警，提醒相关人员。

进一步地，所述移动防护报警器的控制器和感应器集成设置在主控板上，所述移动防护报警器的报警器包括报警灯和扬声器。

更进一步地，所述移动防护报警器还包括箱体和箱盖，所述箱体与所述箱盖通过合页连接；所述箱体一面开口，所述开口一面外沿设有凸起状配合部，所述凸起配合部形成折角，所述箱盖内侧沿边缘设有密封带，所述密封带与所述凸起配合部在箱盖闭合状态下抵接；所述主控板设置于所述箱体内。

进一步地，所述主组件为车载报警装置，所述车载报警装置的控制器和感应器集成设置在主控板上，所述车载报警装置的报警器包括报警灯和扬声器。

更进一步地，所述车载报警装置还包括壳体，所述壳体包括上壳体、下壳体和连接板，所述上壳体和下壳体截面均呈“[”状，包括面板部和侧部一和侧部二，所述上壳体和下壳体内侧沿“[”状方向均设有凹槽；所述连接板个数为2，与所述侧部一和侧部二垂直设置，且位于所述上壳体和下壳体两侧，所述上壳体和下壳体通过所述凹槽与连接板卡接，形成所述壳体。

本发明还提供了一种基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警方法，所述方法基于所述系统，具体为：所述控制器将发送控制命令到感应器，感应器通过Zigbee自组网模块向外发送全向无线信号，同时监测是否收到无线信号；

如果没有监测到无线信号，则进入下一个监测时序；

如果监测到无线信号，则反馈信号到控制器，控制器将控制报警器工作。

进一步地，本发明的报警机制为：所述报警器根据所述监测到的无线信号的距离，控制报警等级；

当主组件和副组件距离达到设定的第一阈值时，所述车载报警装置的报警灯与所述人员防护标签震动器和/或移动防护报警器的报警灯工作；

当主组件和副组件距离达到设定的第二阈值时，所述车载报警装置的报警灯和扬声器与所述人员防护标签震动器和/或移动防护报警器的报警灯和扬声器工作，同时扬声器做出“橙色警报”语音提示；

当主组件和副组件距离达到设定的第三阈值时，所述车载报警装置的报警灯和扬声器与所述人员防护标签震动器和/或移动防护报警器的报警灯和扬声器工作，同时扬声器做出“红色警报”语音提示。

本发明有益效果如下：

1.离网工作：该装置在其有效工作半径范围内可相互感知，数据传输在本地完成，不依赖任何形式的传输网络，做到离网状态下实现接近报警。

2.高时效性：传感探测时间不大于30ms，报警传动时间不大于25ms，避免了因中间传输网络的延迟而产生延误报警。

3.灵活配对：任意两套装置都可灵活配对，实现轨道车与轨道车、轨道车与移动防护牌、轨道车与小推车、轨道车与施工人员的接近报警。

4.高抗干扰力：Zigbee无线射频的特性，可有效避开WIFI、蓝牙等无线电波的干扰，确保数据传输稳定可靠。

附图说明

图1为本实施例报警系统示意图；

图2为移动防护报警器箱体内部示意图；

图3为移动防护报警器主视图；

图4为移动防护报警器立体图；

图5为移动防护报警器箱体结构示意图；

图6为移动防护报警器箱盖结构示意图；

图7为车载报警主机内部视图；

图8为车载报警主机立体图；

图9为上壳体结构示意图；

图10为车载报警主机主视图；

图11为本实施例报警系统工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警系统，包括主组件和至少一个副组件，主组件和副组件均包括控制器、感应器和报警器，感应器包括Zigbee自组网模块，控制器分别与感应器和报警器连接；主组件与副组件之间通过所述Zigbee自组网模块完成无线信号的传输，副组件仅接收主组件发送的无线信号；主要通过主组件和副组件中无线信号的定义，实现副组件仅接收主组件发出的无线信号。

本实施例中，副组件包括移动防护报警器和人员防护标签，主组件与移动防护报警器，通过Zigbee自组网模块发送的无线信号频率相同能够实现多个单位与主组件之间的无线信号传输和监控，完成预警工作。

人员防护标签的报警器为震动器，人员防护标签仅接收无线信号，人员防护标签在接收到主组件信号后，与之自组网联通，主组件将发送报警信号给到人员防护标签，人员防护标签的震动器接收到此信号后发出震动报警，提醒相关人员。

如图2~6所示，移动防护报警器的控制器和感应器集成设置在主控板3上，移动防护报警器的报警器包括报警灯4和扬声器5，感应器为Zigbee自组网模块，控制器分别与感应器和报警器通信连接。

移动防护报警器还包括箱体1和箱盖2，箱体1与箱盖2通过合页连接；箱体1一面开口，开口一面外沿设有凸起状配合部10，凸起配合部10形成折角，箱盖2内侧沿边缘设有密封带20，密封带20与凸起配合部10在箱盖2闭合状态下抵接；主控板设置于箱体1内。

扬声器5安装在箱体1上，扬声器5与控制器连接。

箱体1内还设有支架6，支架6用于放置电源7，电源7与主控板和报警器分别连接。

箱体1外部还设有天线8，天线8与感应器连接。

箱体1内还设有声控板9，声控板9与控制器连接。

箱体1顶部设有报警灯4，报警灯4与控制器连接。

箱盖2上设有开口，开口安装有开关按钮12，开关按钮12与控制器连接。

还包括挂耳13，挂耳13焊接设于箱体1上。

箱体1与箱盖2闭合状态下，通过锁扣14锁紧。

还包括提手15，提手15设置于箱体1上。

如图7~10所示，主组件为车载报警装置，车载报警装置的控制器和感应器集成设置在主控板30上，车载报警装置的报警器包括报警灯24和扬声器25，感应器为Zigbee自组网模块，控制器分别与感应器和报警器通信连接。

还包括壳体，所述壳体包括上壳体21、下壳体22和连接板23，上壳体21和下壳体22截面均呈“[”状，包括面板部210和侧部一211和侧部二212，上壳体21和下壳体22内侧沿“[”状方向均设有凹槽26；连接板23个数为2，与侧部一211和侧部二212垂直设置，且位于上壳体21和下壳体22两侧，上壳体21和下壳体22通过凹槽26与连接板23卡接，形成壳体。

其中一个连接板20上设有圆孔200，扬声器25安装在与圆孔200位置对应的连接板23内侧，扬声器25与控制器连接。

另一个连接板23上设有航空插头27，航空插头27一端与主控板30和报警器分别连接。

下壳体22侧部一211上设有圆形孔道，用于安装天线28，天线28与感应器连接；天线28位于壳体外部。

下壳体22面板部210内侧还设有声控板29，声控板29与控制器连接。

下壳体22面板部210外侧还设有橡胶底座31，用于与接触面稳定放置。

上壳体21面板部210安装设置有报警灯24和消音按钮32，报警灯24和消音按钮32分别于控制器连接。

侧部一211和侧部二212上均匀设有螺孔33，用于上壳体21、连接板23和下壳体22之间的锁紧。

本实施例中，车载接近报警主机还有一个休眠功能，即机车停机断电后，因其无电池供电，控制模块和报警装置停止工作，但感应模块切换到休眠模式，休眠模式开启后，其感应器内置的小块电池可持续为感应器供电，但因为电池容量很小，感应器此时切换到只接收不发送信号，工作模式和人员防护标签相同，这样当机车停车断电在线路上，当有机车接近此车时，该装置也能提供人员防护标签一样的功能，让接近机车发出报警。

如图11所示，本实施例还提供了一种基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警方法，具体流程包括：控制器将发送控制命令到感应器，感应器通过Zigbee自组网模块向外发送全向无线信号，同时监测是否收到无线信号；

如果没有监测到无线信号，则进入下一个监测时序；

如果监测到无线信号，则反馈信号到控制器，控制器将控制报警器工作。

本实施例的报警机制为：所述报警器根据所述监测到的无线信号的距离，控制报警等级；

当主组件和副组件距离达到设定的第一阈值时，所述车载报警装置的报警灯与所述人员防护标签震动器和移动防护报警器的报警灯工作；

当主组件和副组件距离达到设定的第二阈值时，所述车载报警装置的报警灯和扬声器与所述人员防护标签震动器和移动防护报警器的报警灯和扬声器工作，同时扬声器做出“橙色警报”语音提示；

当主组件和副组件距离达到设定的第三阈值时，所述车载报警装置的报警灯和扬声器与所述人员防护标签震动器和移动防护报警器的报警灯和扬声器工作，同时扬声器做出“红色警报”语音提示。

本实施例中，通过三方之间的无线信号传输，能够在其有效工作半径范围内，可以相互感知，依靠接收、发射器的实时检测，判断目标和自己的距离，并以此值与设定阈值做比较，从而判断是否发出报警，起到防撞预警的作用，并且独立设置的控制器及感应器能够实现数据传输在本地完成，不依赖任何形式的传输网络，做到离网状态下实现接近报警。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警系统，其特征在于，包括主组件和至少一个副组件，所述主组件和副组件均包括控制器、感应器和报警器，所述感应器包括Zigbee自组网模块，所述控制器分别与所述感应器和报警器连接；所述主组件与所述副组件之间通过所述Zigbee自组网模块完成无线信号的传输，所述副组件仅接收所述主组件发送的无线信号。

2.根据权利要求1所述轨道车防撞离网接近报警系统，其特征在于，所述副组件包括移动防护报警器和/或人员防护标签。

3.根据权利要求2所述轨道车防撞离网接近报警系统，其特征在于，所述主组件与所述移动防护报警器通过Zigbee自组网模块发送的无线信号频率相同。

4.根据权利要求2所述轨道车防撞离网接近报警系统，其特征在于，所述人员防护标签仅接收无线信号，所述人员防护标签的报警器为震动器。

5.根据权利要求3所述轨道车防撞离网接近报警系统，其特征在于，所述移动防护报警器的控制器和感应器集成设置在主控板上，所述移动防护报警器的报警器包括报警灯和扬声器。

6.根据权利要求3所述轨道车防撞离网接近报警系统，其特征在于，所述移动防护报警器还包括箱体和箱盖，所述箱体与所述箱盖通过合页连接；所述箱体一面开口，所述开口一面外沿设有凸起状配合部，所述凸起配合部形成折角，所述箱盖内侧沿边缘设有密封带，所述密封带与所述凸起配合部在箱盖闭合状态下抵接；所述主控板设置于所述箱体内。

7.根据权利要求1所述轨道车防撞离网接近报警系统，其特征在于，所述主组件为车载报警装置，所述车载报警装置的控制器和感应器集成设置在主控板上，所述车载报警装置的报警器包括报警灯和扬声器。

8.根据权利要求7所述轨道车防撞离网接近报警系统，其特征在于，所述车载报警装置还包括壳体，所述壳体包括上壳体、下壳体和连接板，所述上壳体和下壳体截面均呈“[”状，包括面板部和侧部一和侧部二，所述上壳体和下壳体内侧沿“[”状方向均设有凹槽；所述连接板个数为2，与所述侧部一和侧部二垂直设置，且位于所述上壳体和下壳体两侧，所述上壳体和下壳体通过所述凹槽与连接板卡接，形成所述壳体。

9.一种基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警方法，其特征在于，基于权利要求1~8任意一项所述系统，所述控制器将发送控制命令到感应器，感应器通过Zigbee自组网模块向外发送全向无线信号，同时监测是否收到无线信号；

如果没有监测到无线信号，则进入下一个监测时序；

如果监测到无线信号，则反馈信号到控制器，控制器将控制报警器工作。

10.根据权利要求9所述基于Zigbee的轨道车防撞离网接近报警方法，其特征在于，所述报警器根据所述监测到的无线信号的距离，控制报警等级；

当主组件和副组件距离达到设定的第一阈值时，所述车载报警装置的报警灯与所述人员防护标签震动器和/或移动防护报警器的报警灯工作；

当主组件和副组件距离达到设定的第二阈值时，所述车载报警装置的报警灯和扬声器与所述人员防护标签震动器和/或移动防护报警器的报警灯和扬声器工作，同时扬声器做出“橙色警报”语音提示；

当主组件和副组件距离达到设定的第三阈值时，所述车载报警装置的报警灯和扬声器与所述人员防护标签震动器和/或移动防护报警器的报警灯和扬声器工作，同时扬声器做出“红色警报”语音提示。

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