[发明专利]无线传感器网络的铁路编组场信息监测系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种铁路编组场信息监测技术，具体涉及一种基于无线传感器网络的铁路编组场信息监测系统。

(二)背景技术

由于大部分铁路编组站、中间站的站线和专用线在进行作业时，是由控制中心向机组人员下达作业命令，机组人员在接到命令后，在相应的轨道进行作业。监控中心并不不能够实时的了解编组场内机车的运行状态，不能够对下达命令的执行情况进行实时的监控和检查。只有通过到现场的实地检查才能够了解任务的执行状况。这种传统的作业方式不仅过程繁琐，而且由于人为因素会产生疏漏，影响铁路运输作业的正常进行。随着现有的铁路条件的复杂化，若要实现对所有轨道上的车辆信息监测，就需要更多的人力和物力，如何将编组场、中间站和专用线的车辆信息实时的采集到监控中心，这对提高铁路运输的安全和实现铁路运输的自动化程度具有重要的意义。

采用有线的方式建立铁路现场信息检测系统，这种系统在安装时，需要在铁路现场进行布线，不仅提高了系统的成本，而且在系统损坏时，由于众多的走线不便于维修检查。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种易于安装维护、通信数据量小、运行成本低、系统可靠性高的无线传感器网络的铁路编组场信息监测系统。

本发明的目的是这样实现的：它主要由监控中心、汇聚节点、无线传感器节点和路由节点组成，监控中心为工业控制计算机，和汇聚节点设置在一起，汇聚节点与监控中心采用USB接口或者RS232串口与计算机相连接，用于检测车轮信息的无线传感器节点安装在铁轨的内侧，路由节点安装在编组场、中间站和专用线处，无线传感器节点、路由节点和汇聚节点采用无线多跳组网进行无线通信。

本发明还有这样一些技术特征：

1、所述的无线传感器节点是由车轮传感器和无线收发模块组成，无线收发模块包括微处理器、无线收发模块、电源管理模块和电池，车轮传感器输出的是模拟信号时，经过A/D转换后再与微处理器相连接；输出数字脉冲信号时直接与微处理器的I/O口相连接，无线收发模块和电源模块分别与微处理器对应的端口进行连接；

2、所述的当传感器节点数量较少时，汇聚节点与工业控制计算机采用RS232串口进行连接，当传感器节点较多时，汇聚节点采用USB接口与工业控制计算机相连接。

3、所述的传感器节点采用通过检测车轮的个数和相邻车轮的时间间隔来实现对机车和车辆的识别的车轮传感器，车轮传感器两个一组分别与微处理器的相应端口相连接。

4、所述的传感器节点和路由节点采用蓄电池进行供电，汇聚节点和监控中心安装在有交流电供应的场所。

本发明系统主要由监控中心(主要是工业控制计算机)、汇聚节点、无线传感器节点、路由节点组成。工业控制计算机和汇聚节点位于监控中心。传感器节点安装在铁轨的内侧，用于检测车轮信息，即火车车轮的轮缘，通过对车轮轮缘的计数来完成对机车和车辆的统计。传感器节点采用的车轮传感器，通过检测车轮的个数和相邻车轮的时间间隔来实现对机车和车辆的识别，从而实现对轨道上运行车辆和机车数量的统计。路由节点安装在编组场、中间站和专用线的便于通信的位置；传感器节点用来检测微处理器将检测到的机车和车辆的数据由无线收发系统发送到监控中心，监控中心将接收到的数据在上位机进行整合，实现对编组场的机车和车辆的数量、速度值以及位置信息的检测，传感器节点是由车轮传感器和无线收发模块组成，车轮传感器输出的是模拟信号时，经过A/D转换后在与微处理器相连接；输出数字脉冲信号时直接与微处理器的I/O口相连接。无线收发模块和电源模块分别与微处理器对应的端口进行连接，当传感器节点数量较少时，汇聚节点与工业控制计算机采用RS232串口进行连接，当传感器节点较多时，汇聚节点采用USB接口与工业控制计算机相连接。传感器节点负责采集车轮信息，当火车车轮将过传感器上方时，传感器输出车轮脉冲信号，微处理器根据采集车轮的时间间隔来判断该次采集的车轮信息是机车车轮还是车辆的车轮。通过机车和车辆的车轮间距的特征差异来完成对机车数量和车辆数量的检测。传感器脉冲信号由微处理器经过基本信号处理后，由射频收发模块将检测到的车轮数量发送给汇聚节点，由汇聚节点将检测到的信息发送给工业控制计算机。由工业控制计算机根据汇聚节点传送的数据包中的有效数据来完成对整个编组场信息的实时监测。

本发明系统是利用近年来发展起来的无线传感器网络技术，利用大量的具有通信和计算能力的微小传感器节点布设在铁轨上，构成自治的无线传感器网络系统，是一种通过远程实现对铁路编组场、中间站和专用线内车辆信息监测和管理系统。