專利名稱：機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及使用GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))將機(jī)車沿線的地形、地貌、經(jīng)緯度及特殊點(diǎn)的信息，提前向機(jī)車乘務(wù)員進(jìn)行語(yǔ)音提示，并對(duì)乘務(wù)員值乘的作業(yè)過(guò)程實(shí)時(shí)錄像的語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
目前，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在鐵路上已得到應(yīng)用，如“GPS在電力機(jī)車用電計(jì)量中的應(yīng)用”，“GPS衛(wèi)星定位便攜式機(jī)車信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)”等，對(duì)于機(jī)車乘務(wù)員的語(yǔ)音提示機(jī)車信號(hào)的顯示及相關(guān)信息，如“機(jī)車信號(hào)語(yǔ)音提示器”、“T6688在機(jī)車信號(hào)語(yǔ)音提示方面的應(yīng)用”等，但是將GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)聲音圖像壓縮、語(yǔ)音提示及監(jiān)控相結(jié)合應(yīng)用在管理機(jī)車乘務(wù)員作業(yè)還未曾報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置，確定機(jī)車行駛位置，并及時(shí)準(zhǔn)確地將行車調(diào)度命令或沿線特殊信息提前向機(jī)車乘務(wù)員進(jìn)行語(yǔ)音提示，同時(shí)對(duì)機(jī)車乘務(wù)員值乘的作業(yè)過(guò)程及其了望的路況進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，便于管理部門日?？己思笆鹿屎蟮姆治觯行У靥岣咝熊嚨陌踩?，緩解司乘人員作業(yè)緊張程度，增加司機(jī)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的自覺(jué)性，為鐵路機(jī)務(wù)部門安全監(jiān)控提供了一種可靠的先進(jìn)設(shè)備。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置，包括計(jì)算機(jī)主機(jī)板、硬盤和GPS全球衛(wèi)星定位接收機(jī)，其特征是它還包括視頻采集卡、語(yǔ)音提示裝置，所述的GPS全球衛(wèi)星定位接收機(jī)、視頻采集卡、語(yǔ)音提示裝置和硬盤分別與計(jì)算機(jī)主機(jī)板相連，所述的GPS全球衛(wèi)星定位接收機(jī)包括檢測(cè)電路。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1)是一種采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行語(yǔ)音合成及圖象壓縮的綜合性語(yǔ)音提示與監(jiān)控設(shè)備，在機(jī)車上采用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，精度高、實(shí)時(shí)性好。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)使設(shè)備更具有智能性，易于升級(jí)提高。2)本實(shí)用新型能夠使機(jī)車乘務(wù)員更好地了解線路運(yùn)行狀況，并能及時(shí)準(zhǔn)確地收到行車調(diào)度命令，同時(shí)將機(jī)車乘務(wù)員值乘的作業(yè)過(guò)程及其了望的路況進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，便于管理部門日常考核及事故后的分析，可有效地提高行車的安全性，減少管理人員上車跟乘的次數(shù)，緩解司乘人員作業(yè)緊張程度，增加司機(jī)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的自覺(jué)性，為鐵路機(jī)務(wù)部門安全監(jiān)控提供了一種可靠的先進(jìn)設(shè)備。3)結(jié)合本機(jī)特點(diǎn)，采用了多種抗干擾和抗振措施，減少了故障率，使設(shè)備運(yùn)行更加可靠。如車載計(jì)算機(jī)硬盤采用移動(dòng)式硬盤改制，增加了抗振強(qiáng)度，DYNEEMA UD SB21是DSM公司生產(chǎn)的新型復(fù)合材料(膜)，用于制造柔性防彈衣，此材料既有一定的彈性，又具有極高的強(qiáng)度。車載計(jì)算機(jī)硬盤采用懸浮式安裝，外層用復(fù)合膜(SB21)固定，具有極高的抗振性。機(jī)殼底部安裝減振器，接插件全部采用螺釘緊固，非常適合鐵路現(xiàn)場(chǎng)使用。4)主控機(jī)軟件設(shè)計(jì)為全漢字菜單方式，界面友好、交接手續(xù)完備，操作簡(jiǎn)單。5)采用IC卡方式便于主機(jī)和分機(jī)(機(jī)車設(shè)備)信息傳遞。


圖1為本實(shí)用新型機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置總體框圖。
圖2為本實(shí)用新型電源電路框圖。
圖3為本實(shí)用新型主機(jī)程序流程圖。
圖4為本實(shí)用新型分機(jī)程序流程圖。
圖5為本實(shí)用新型電路原理圖。
圖6為本實(shí)用新型懸浮式防振硬盤主視剖視圖。
圖7為圖6的俯視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。
1.針對(duì)機(jī)車特定環(huán)境，專門設(shè)計(jì)了抗振方案，其結(jié)構(gòu)為硬盤3為懸浮式防振硬盤，包括殼體1、夾片2、復(fù)合材料4、托架5和螺栓6，所述的硬盤3用復(fù)合材料4固定，該復(fù)合材料4的上、下兩部分通過(guò)托架5支承，兩側(cè)面通過(guò)螺栓6和夾片2與殼體1相連，所述的硬盤3通過(guò)螺栓6置于復(fù)合材料4上。
2.車載計(jì)算機(jī)(分機(jī))電源車載計(jì)算機(jī)電源輸入電壓工作范圍設(shè)在80～130V，具有極性保護(hù)、短路保護(hù)等功能。針對(duì)機(jī)車110V直流電壓加載時(shí)不穩(wěn)的現(xiàn)象(最低約40V，上限脈沖接近200V)，專門設(shè)計(jì)了三級(jí)電源，第一級(jí)完成直流110V至交流220V的逆變，第二級(jí)完成交流220V至計(jì)算機(jī)主板各種直流電壓的變換。當(dāng)輸入電壓不穩(wěn)時(shí)，兩級(jí)電源分別承擔(dān)一定的波動(dòng)，將輸入電壓波動(dòng)的影響降至最小。當(dāng)輸入電壓嚴(yán)重不穩(wěn)時(shí)，第三級(jí)電源控制設(shè)備停機(jī)10分鐘，電源穩(wěn)定后再啟動(dòng)語(yǔ)音提示及監(jiān)控設(shè)備。
3.電源控制電路原理如(圖1、圖5所示)
電源取自機(jī)車110V(DC)電源，經(jīng)過(guò)B1整流，再經(jīng)過(guò)T1降壓到40V，經(jīng)DC-DC模塊變換成5V。以89C55 CPU(IC1)為控制中心，完成各項(xiàng)控制功能。
1)對(duì)機(jī)車電源的檢測(cè)。110VDC的機(jī)車電源經(jīng)過(guò)光電耦合器IC3隔離調(diào)整后送AD變換器ADC0804(IC4)，IC3為TLP512-2，由AD變換器將電壓值數(shù)字化后送CPU，如果機(jī)車電源電壓超出設(shè)定的工作范圍(80～130V)，CPU控制繼電器RLY110V切斷車載計(jì)算機(jī)供電電源，進(jìn)入延時(shí)十分鐘的等待程序，延時(shí)時(shí)間到再次讀取由ADC0804(IC4)采樣的機(jī)車電源數(shù)據(jù)如正?？刂评^電器RLY110V接通車載計(jì)算機(jī)供電電源，如不正常則繼續(xù)延時(shí)等待。U2為一隔離的DC-DC變換器，輸入為36～72VDC，輸出為+5VDC，使用DC-DC變換的目的是使計(jì)算機(jī)電源和機(jī)車電源隔離。將機(jī)車送來(lái)的110VDC先經(jīng)過(guò)一次線性調(diào)整，降壓到48V，再送到U2進(jìn)行隔離直流變換。
2)對(duì)GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)U1的檢測(cè)。控制中心CPU IC1和串行接口芯片IC2檢測(cè)GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)U1的輸出，以確定當(dāng)前機(jī)車的位置，只有當(dāng)機(jī)車行駛在預(yù)定的線路上時(shí)，CPU才控制車載計(jì)算機(jī)上電開機(jī)工作。串行接口芯片IC2為MAX202、GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)檢測(cè)電路U1為GN-79N。
3)由于計(jì)算機(jī)的音頻輸出信號(hào)功率太小，電路中有音頻功率放大器U3，該功放為BTL工作方式的單聲道音頻放大器，所述的音頻功率放大器U3為TDA2009。
4)完成信號(hào)的橋接，包括現(xiàn)場(chǎng)錄音的麥克風(fēng)MIC1和MIC2，揚(yáng)聲器輸出SPK1和SPK2。以及為外接麥克風(fēng)和攝像機(jī)的電源輸出。
5)其它RLYPON為開機(jī)按鈕繼電器，JKEY為小鍵盤檢測(cè)輸入端，LEDV為電源狀態(tài)指示燈，LEDW為工作狀態(tài)指示燈，LEDG為GPS坐標(biāo)位置指示燈。
4.視頻壓縮卡視頻應(yīng)用對(duì)主板的要求比較高，當(dāng)采用Via芯片的部分主板數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)不到要求或晶振不規(guī)范，都有可能造成視頻卡工作失效。視頻應(yīng)用對(duì)顯卡也有一定要求，某些板上集成的顯卡可能達(dá)不到要求。此外，要根據(jù)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)在視頻采集卡上編程完成兩路視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、壓縮存儲(chǔ)等功能。本系統(tǒng)使用視頻壓縮卡將來(lái)自攝像機(jī)的復(fù)合視頻信號(hào)和來(lái)自麥克風(fēng)的音頻信號(hào)按MPEG1的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)字化和壓縮，形成MPEG1的標(biāo)準(zhǔn)視頻文件。
壓縮卡為基于Winbond公司的視頻壓縮芯片W99200的產(chǎn)品，該產(chǎn)品需要占用較多的CPU時(shí)間，但獲得的圖象質(zhì)量較好，比較適合在該系統(tǒng)中使用。視頻壓縮卡接口2路復(fù)合視頻輸入；1路SVIDEO輸入，一路音頻輸入。
5.GPS(Global positioning System)全球定位系統(tǒng)是美國(guó)國(guó)防部開發(fā)的具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的衛(wèi)星系統(tǒng)。GPS通過(guò)接收衛(wèi)星廣播信息計(jì)算出用戶的位置速度和時(shí)間。機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控系統(tǒng)采用日本古野GPS接收板，其水平精度能達(dá)到10米左右(視收到衛(wèi)星信號(hào)的多少和強(qiáng)弱而定)，調(diào)試軟件簡(jiǎn)潔清楚，能夠非常方便地看出空中衛(wèi)星數(shù)量以及接收信號(hào)的信噪比。GPS每秒更新一次坐標(biāo)信息，可接收準(zhǔn)確到納秒級(jí)的時(shí)間信息。車載計(jì)算機(jī)根據(jù)GPS接收的信號(hào)可準(zhǔn)確地計(jì)算出機(jī)車的位置。此外，還可根據(jù)用戶需要開發(fā)出速度及海拔高度信號(hào)。
6.數(shù)據(jù)采集(COLLECTDATA)按每秒一次采集列車行使路線的經(jīng)緯度，以及特殊點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
7.機(jī)務(wù)段設(shè)置命令軟件(SETCOMMAND)在采集完數(shù)據(jù)后，用此軟件設(shè)置車載機(jī)播放的調(diào)度命令。
8.語(yǔ)音播報(bào)軟件(REAL_TIME PLAYVOICE)完成命令設(shè)置后，由IC卡保存數(shù)據(jù)，并傳至車載機(jī)，這樣此軟件自動(dòng)將IC卡中的數(shù)據(jù)讀入，并通過(guò)GPS接收的經(jīng)緯度，及時(shí)準(zhǔn)確地將行車調(diào)度命令或沿線特殊信息提前預(yù)報(bào)給機(jī)車乘務(wù)員，并將播報(bào)過(guò)的語(yǔ)音通過(guò)拾音器錄音，保存成文件，放在桌面上指定目錄(RECORD)下，文件名以當(dāng)前時(shí)間命名，以便于查詢。U3(TDA2009)是雙通道音頻功率放大器，將其接為BTL工作方式(2個(gè)放大器反相工作)，這樣可以以較低的電源電壓獲得較大的輸出功率。
9.視頻錄像軟件(KINESCOPE)通過(guò)兩個(gè)視頻壓縮卡和數(shù)字?jǐn)z像頭的硬件支持，此軟件完成兩路實(shí)時(shí)錄像，能同時(shí)完成駕駛室機(jī)車乘務(wù)員值乘的作業(yè)過(guò)程以及對(duì)前方路況的實(shí)時(shí)錄像，錄像的內(nèi)容保存成文件，放在桌面上指定目錄(VIDEO)下，每5分鐘一個(gè)文件，以當(dāng)前時(shí)間命名以便查詢。
10.主要技術(shù)指標(biāo)1)GPS OEM板(GN＝79N)技術(shù)參數(shù)見下表



2)供電電壓直流110V±10％；3)視頻部分機(jī)車設(shè)備錄像路數(shù)2路。
采用VCD格式進(jìn)行錄像。
視頻制式PAL制。
視頻比特率1150。
音頻比特率224，采樣頻率44100。
視頻大小SIF類型。
亮度45，對(duì)比度75，飽和度64，色調(diào)0。
在錄像時(shí)按定時(shí)(5分鐘)存儲(chǔ)的方式保存視頻圖象。
機(jī)車設(shè)備錄像時(shí)間≥15小時(shí)，每分鐘存儲(chǔ)容量約為10M。
存儲(chǔ)在專門的文件夾(VIDEO)下并以當(dāng)前時(shí)間為文件名，以便于查詢所需內(nèi)容。
4)主機(jī)指標(biāo)Pentium200/MMX CPUPCI聲卡WINDOWS98Direct Media 6.0版本。
VCD2000 MPEG-1視頻壓縮卡(兩個(gè))數(shù)字彩色攝像頭兩個(gè)(SAERIM)COLOR CCD CAMERA自動(dòng)聚焦，可定位距離。DF2102 COLOR CAMERA(紅外攝像頭)適應(yīng)在光線暗的環(huán)境中使用。系統(tǒng)采用高質(zhì)量的彩色視頻攝像機(jī)，攝制機(jī)車行駛過(guò)程中信號(hào)燈的情況，由于攝像機(jī)全天候工作，要求有很好的自動(dòng)增益控制，具體選用1/3”SONY CCD彩色攝像機(jī)，其工作在PAL制式時(shí)的最高分辨率為500(水平)X582(垂直)，水平清晰度可達(dá)到420線。最低照度為1.0Lux，采用12VDC供電，實(shí)際測(cè)試效果達(dá)到使用要求。
權(quán)利要求1.機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置，包括計(jì)算機(jī)主機(jī)板、硬盤(3)和GPS全球衛(wèi)星定位接收機(jī)，其特征是它還包括視頻采集卡、語(yǔ)音提示裝置，所述的GPS全球衛(wèi)星定位接收機(jī)、視頻采集卡、語(yǔ)音提示裝置和硬盤(3)分別與計(jì)算機(jī)主機(jī)板相連，所述的GPS全球衛(wèi)星定位接收機(jī)包括檢測(cè)電路(U1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置，其特征是所述的語(yǔ)音提示裝置包括音箱和聲音卡，所述的聲音卡與計(jì)算機(jī)主機(jī)板相連，所述的GPS全球衛(wèi)星定位接收機(jī)的檢測(cè)電路(U1)通過(guò)控制中心CPU(IC1)和串行接口芯片(IC2)檢測(cè)其輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置，其特征是它還包括機(jī)車電源檢測(cè)電路，所述的機(jī)車電源檢測(cè)電路包括光電耦合器(IC3)、變換器(IC4)和控制繼電器(RLY110V)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置，其特征是所述的硬盤(3)為懸浮式防振硬盤，包括殼體(1)、夾片(2)、復(fù)合材料(4)、托架(5)和螺栓(6)，所述的硬盤(3)用復(fù)合材料(4)固定，該復(fù)合材料(4)的上、下兩部分通過(guò)托架(5)支承，兩側(cè)面通過(guò)螺栓(6)和夾片(2)與殼體(1)相連，所述的硬盤(3)通過(guò)螺栓(6)置于復(fù)合材料(4)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置，其特征是它還包括開機(jī)按鈕繼電器(RLYPON)，小鍵盤檢測(cè)輸入端(JKEY)和音頻功率放大器(U3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置，其特征是所述的控制中心CPU(IC1)為89C55、所述的串行接口芯片(IC2)為MAX202、所述的光電耦合器(IC3)為TLP512-2，所述的交換器(IC4)為ADC0804、所述的GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)檢測(cè)電路(U1)為GN-79N、所述的音頻功率放大器(U3)為TDA2009。
專利摘要機(jī)車乘務(wù)員語(yǔ)音提示及監(jiān)控裝置，包括計(jì)算機(jī)主機(jī)板、硬盤(3)和GPS全球衛(wèi)星定位接收機(jī)，其特征是它還包括視頻采集卡、語(yǔ)音提示裝置，所述的GPS全球衛(wèi)星定位接收機(jī)、視頻采集卡、語(yǔ)音提示裝置和硬盤(3)分別與計(jì)算機(jī)主機(jī)板相連，所述的GPS全球衛(wèi)星定位接收機(jī)包括檢測(cè)電路(U1)。本實(shí)用新型能夠確定機(jī)車行駛位置，并及時(shí)準(zhǔn)確地將行車調(diào)度命令或沿線特殊信息提前向機(jī)車乘務(wù)員進(jìn)行語(yǔ)音提示，同時(shí)對(duì)機(jī)車乘務(wù)員值乘的作業(yè)過(guò)程及其了望的路況進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，便于管理部門日?？己思笆鹿屎蟮姆治?，有效地提高行車的安全性，緩解司乘人員作業(yè)緊張程度，增加司機(jī)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的自覺(jué)性，為鐵路機(jī)務(wù)部門安全監(jiān)控提供了一種可靠的先進(jìn)設(shè)備。
文檔編號(hào)B60R16/02GK2634588SQ0320695
公開日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者彭波, 周洪利, 孫健 申請(qǐng)人:彭波, 周洪利, 孫健