專利名稱：監(jiān)視和控制報警系統(tǒng)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種報警系統(tǒng)，特別涉及對報警系統(tǒng)的監(jiān)視和控制。
背景技術(shù)：
在鐵路--公路平交路口安裝有各種各樣的主動報警裝置來提醒汽車駕駛員注意接近的火車。典型的主動報警裝置包括例如響鈴、閃光燈(單個或多個)和欄桿。本地的單獨報警系統(tǒng)需要本地檢查來保證正確運行和維護，這需要時間并且成本很高。閃光燈警報系統(tǒng)需要定時檢查的特殊方面包括呈現(xiàn)給汽車駕駛員的光強度、閃光燈的閃光周期和閃光燈相對所接近的道路的正確定向。替換本地單獨報警系統(tǒng)的報警系統(tǒng)是中央控制報警系統(tǒng)，其包括能接收、處理和響應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)的中央控制器。中央控制報警系統(tǒng)安裝成本很高，并且不能在看到報警系統(tǒng)時提供本地信息(local intelligence)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，一種用來監(jiān)視和控制報警系統(tǒng)啟動的系統(tǒng)包括本地連接于報警系統(tǒng)的傳感器模塊，用來檢測和控制報警系統(tǒng)的閃光燈；響應(yīng)于微控制器的收發(fā)器；和連接在收發(fā)器和給報警系統(tǒng)供電的電線之間的電線接口。傳感器模塊包括用來檢測閃光燈的傳感器、連接到傳感器上的微控制器和用來向傳感器模塊供電的電源。
在另一個實施例中，一種用來監(jiān)視和控制報警系統(tǒng)的方法包括從電源接收電能；在微控制器處接收傳感器輸入；在微控制器處處理傳感器輸入；通過電線接口將傳感器輸入傳遞給設(shè)備間；并將來自傳感器輸入的傳感器數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)記錄器中。
在另一個實施例中，一種用來估算報警系統(tǒng)中閃光燈光強的方法包括處理傳感器信號，以在閃光燈循環(huán)的“ON”和“OFF”部分期間識別閃光燈光強；在閃光燈循環(huán)的“ON”和“OFF”部分之間比較光強值；并確定信號燈超過周圍光線處于“ON”狀態(tài)的光強。
在另一個實施例中，一種用來監(jiān)視和控制報警系統(tǒng)的系統(tǒng)包括用于供電的電源裝置以監(jiān)視和控制報警系統(tǒng)；用來控制報警系統(tǒng)的控制裝置；用來監(jiān)視報警系統(tǒng)并記錄相關(guān)信息的監(jiān)視和記錄裝置；將傳感器安裝在報警系統(tǒng)中的安裝裝置；將有關(guān)報警系統(tǒng)的檢測信息傳送給維修人員的通信裝置；用來檢測報警系統(tǒng)性能下降的檢測裝置；用來檢測報警系統(tǒng)狀態(tài)的狀態(tài)檢測裝置；用來檢測報警系統(tǒng)異常狀態(tài)的報警裝置；用來在報警系統(tǒng)中檢測來自周圍影響中的負(fù)面影響的檢測裝置；和獲取儲存在數(shù)據(jù)記錄器中的操作標(biāo)準(zhǔn)的通信裝置。


參照示例性附圖，其中在附圖中相同的部件采用相同的標(biāo)號圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)視和控制系統(tǒng)的示意圖；圖2是多個圖1中的監(jiān)視和控制系統(tǒng)的示意圖；圖3是在圖1的系統(tǒng)中使用的傳感器結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是圖3的傳感器的原理圖；圖5是在圖1中所使用的電源的原理圖；圖6是圖2的系統(tǒng)所使用的流程；圖7是在圖1的系統(tǒng)中估算控制閾值的流程；圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)視和控制系統(tǒng)的內(nèi)外關(guān)系圖的示意圖；和圖9是本發(fā)明的另一個實施例。
另外，對本發(fā)明的附圖標(biāo)記(128526-1GE5-0009)說明如下100系統(tǒng)，105監(jiān)視臺，110閃光燈系統(tǒng)，115燈柱和隔板，120傳感器模塊，125電壓輸入，130閃光燈(信號燈)，135本地電源，140傳感器，150其它傳感器，160微控制器，161通信線路，162開關(guān)，170電源，180收發(fā)器模塊，190收發(fā)器，200電源線接口，210電源線，220信號燈組，230其它燈組，240設(shè)備間，245廣域網(wǎng)，250傳感器集線器，260數(shù)據(jù)記錄器，270燈頭，280圓盤，290背板，300燈罩，310中央視線，320“beta(貝塔)”，330光電二極管電流輸入，340跨阻抗放大器，350輸出，360電阻器，370電容器，380電阻器，390電容器，400運算放大器，410參考電壓，420整流器電路，422交流電源，424直流電源，430能量存儲電路，440調(diào)節(jié)器，450輸出，460開關(guān)，470電阻器，480脈沖發(fā)生器，490電容器，500發(fā)射器，600接收器，505發(fā)射器電路，605接收器電路，705耦合電路，800處理(圖6)，805接收電能，810當(dāng)燈接通時接收傳感器輸入，815當(dāng)燈關(guān)閉時接收傳感器輸入，820處理傳感器輸入，825比較各輸入，830產(chǎn)生差分信號，835傳輸傳感器輸入和差分信號，840記錄代表所傳輸?shù)男畔⒌臄?shù)據(jù)，845傳輸控制信號，850控制光強，860處理(圖7)，862開始，864初始化，866初始化，868輸入傳感器輸出，869ADC，870設(shè)置，872確定，874設(shè)置，876設(shè)置，878確定，880設(shè)置，882確定，884設(shè)置，886返回，900系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，905控制裝置，910監(jiān)視和記錄裝置，915安裝裝置，920通信裝置，925檢測裝置，930檢測裝置，935報警裝置，940檢測裝置，945通信裝置，950確定。
具體實施例方式
本發(fā)明的一個實施例提供一種監(jiān)視和控制安裝在鐵路路口的可視報警系統(tǒng)的啟動的裝置和方法，例如閃光燈報警系統(tǒng)，鐵路路口還可以包括欄桿。雖然在這里的實施例描述的是閃光燈系統(tǒng)作為報警系統(tǒng)的例子，但是能夠理解所公開的發(fā)明也可以用于其它報警系統(tǒng)中，例如交通信號燈、火警報警器、有害煙霧報警器或者過熱報警器報警系統(tǒng)。本示范性的實施例從中央位置監(jiān)控遠(yuǎn)程路口報警系統(tǒng)，用傳感器來確定報警裝置的狀態(tài)和性能以及與預(yù)定工作點的一致性，這樣就可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程(本地獨立)報警系統(tǒng)的中央監(jiān)控而不僅僅是遠(yuǎn)程報警系統(tǒng)的中央控制。
圖1是用來監(jiān)視和控制報警系統(tǒng)110活動的系統(tǒng)100的示范性實施例，報警系統(tǒng)可以是例如鐵路路口閃光燈系統(tǒng)。系統(tǒng)100包括傳感器模塊120，其在本地與閃光燈系統(tǒng)110連接在一起來檢測和控制閃光燈(指示燈)130。閃光燈130是可以包括一個指示燈或者多個指示燈。通過在本地將傳感器模塊120和閃光燈系統(tǒng)110連接在一起，用經(jīng)由下面將詳細(xì)介紹的電力線通信接口集成的并聯(lián)系統(tǒng)，可以本地操作閃光燈130的監(jiān)視、分析和控制，從而建立分布式控制網(wǎng)絡(luò)。本地電源135為本地路口指示燈130提供電能。傳感器模塊120包括傳感器140，用來檢測閃光燈130；其他傳感器150，被選擇性的設(shè)置用來檢測例如額外的燈光、光校準(zhǔn)、溫度、噪音、欄桿位置或欄桿加速度；微控制器160，連接到傳感器140、150，用于接收傳感器輸入；以及寄生電源170，用來通過電壓輸入端Vs125來給傳感器模塊120供電。寄生電源170在信號燈啟動間隔期間提供傳感器模塊的連續(xù)工作，下面將參照附圖5對其進行詳細(xì)說明。微控制器160使用已知的微處理器技術(shù)，具有多個模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器(未示出)，這些轉(zhuǎn)換器可以支持多個傳感器140、150，還可以使用控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)協(xié)議或其它用于數(shù)據(jù)交換的串行總線協(xié)議。
在典型的路口結(jié)構(gòu)中，沒有本地電源，但是這里有一個或多個低壓電源，其由60赫茲公用電源而來，公用電源從110V降到10V，并給一個或多個電池充電。電池中的一個通常用來給火車檢測電路和閃光燈控制器供電，第二個電池通常給路口信號燈、響鈴和欄桿等供電。低壓電池的數(shù)量可以根據(jù)具體應(yīng)用來確定。當(dāng)檢測到接近的火車的時候，在平房240中的設(shè)備啟動信號燈130交替閃光，其包括斷開和閉合信號燈130的電源電路。這樣，信號燈130的一半顯示“ON(接通)”，同時另一半顯示“OFF(關(guān)斷)”，反之亦然。在本發(fā)明的實施例中，寄生電容電源170使得傳感器模塊120在顯示“ON”和“OFF”的整個程序上連續(xù)工作，因此就可以檢測“ON”和“OFF”的信號燈強度。在這種結(jié)構(gòu)中，在信號燈燈頭270中可以不需要本地電源來給信號燈130和傳感器140供電。而且，也不需要額外的定時信號來確定信號燈的“ON”條件。
系統(tǒng)100還包括具有收發(fā)器190和電力線接口200的收發(fā)器模塊180。收發(fā)器190與微控制器160和電力線接口200通信。電力線接口200連接了收發(fā)器190和用于閃光燈系統(tǒng)110的電力線210。電力線接口200提供了帶通濾波器響應(yīng)，其可以衰減AC或DC閃光燈電源信號，而同時使得所選擇的電力線通信頻率載波信號不受衰減地通過。屬于大約50KHz或大約100KHz數(shù)量級的頻率可以用作電力線載波信號。在另一個實施例中，收發(fā)器模塊180與傳感器模塊120制成一體。
參照附圖2，多個系統(tǒng)100用來表示與給定的電線210相連來作為特定的指示燈組220。其他的指示燈組230可以以類似的結(jié)構(gòu)配置，多個信號燈組220、230通過它們各自的電線接口200與設(shè)備間240聯(lián)接。設(shè)備間240包括用來處理從電線接口200接收到的信息的傳感器集線器250和用來記錄并管理從傳感器集線器250接收到的信息的數(shù)據(jù)記錄器260。傳感器集線器250對來自傳感器模塊120的多個數(shù)據(jù)流進行解調(diào)，包括使用傳感器120的信號燈130的地址，傳感器集線器將數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)記錄器260，數(shù)據(jù)記錄器例如可以是來自生產(chǎn)商通用電氣(GE)運輸系統(tǒng)全球信號的HAWK數(shù)據(jù)記錄器。數(shù)據(jù)記錄器260還可以處理函數(shù)算法和閾值，閾值可以分配到多個傳感器模塊120來進行后續(xù)的比較分析，算法和閾值存放在微控制器160內(nèi)的存儲器(未示出)中。通過使用用于多個信號燈組220、230的共用數(shù)據(jù)記錄器260，可以很容易地將獨立操作構(gòu)造與任意一個信號燈組220、230連通。性能閾值可以依據(jù)來自傳感器節(jié)點的經(jīng)過處理的傳感器數(shù)據(jù)而應(yīng)用于數(shù)據(jù)記錄器260中，或者性能閾值可以被發(fā)送到傳感器模塊120上以便本地應(yīng)用。在隨后的實施例中，傳感器模塊120將一個前進/不前進指示符發(fā)送到數(shù)據(jù)記錄器260中。
包括用于閃光燈系統(tǒng)110的每個閃光燈電路上的收發(fā)器190的傳感器集線器250是作為多路電線電路的合成器，并通過電線接口200與多路電線電路連接。一個路口通常具有兩個燈桿，每個燈桿都有四個燈。在特定燈稈上的一半燈閃動“ON”而另一半燈是“OFF”。這樣，每個燈桿上有兩個閃光燈電路。一個路口也可以有多個燈桿，并具有帶有另外閃光燈的架空懸臂結(jié)構(gòu)。為了避免在電線連通的時候在兩路電源之間發(fā)生短路，每個閃光燈電路都有獨立的收發(fā)器，它解調(diào)離開其對應(yīng)的電線通信電路的數(shù)據(jù)位并將結(jié)果信號發(fā)送給另一個微控制器或共享儲存器。這樣，傳感器集線器250就可以用作有源多路復(fù)用器。
在另一個實施例中，傳感器模塊120合并其他傳感器150一起來監(jiān)視燈桿上的所有四個燈。在這樣的結(jié)構(gòu)中，向燈桿供電的兩路電線電路中只有一路用來與傳感器模塊120交換傳感器數(shù)據(jù)。
在閃光燈系統(tǒng)110中用來監(jiān)視信號燈130的傳感器140的位置可以參照附圖3而最佳可視，其中表示了具有信號燈130的燈頭270(閃光燈系統(tǒng)110的部件)、根據(jù)所需的形式保護信號燈130并散射來自信號燈130的光線的圓盤280、繞著圓盤280的周長徑向伸展了距離“dr”的背板290、部分圍繞圓盤280并從背板290直線延伸了距離“dx”來保護信號燈130和圓盤280不受周圍光線和環(huán)境因素例如雨、雪和冰雹的影響的燈罩300以及傳感器140。傳感器140位于燈罩300的下面，距離背板290的直線距離等于或接近“dx”，并用指向圓盤280的中心的中心視線310定位。傳感器140具有繞著中心視線310的接近角“beta(貝塔)”320的視野，這樣下距離“dx”上，傳感器140的視野僅僅包括圓盤280。但是，因為有結(jié)構(gòu)和位置公差，傳感器140的視野可以超過圓盤280的直徑，在這種情況下，背板290就使得傳感器140不受周圍光線的影響。這樣，傳感器140具有接近角“beta”320的視野，該視野不能看到超出圓盤280和背板290的范圍的周圍光線。在一個實施例中，接近角“beta”320是40.6度±20度。
在圖4表示的實施例中，傳感器140是光傳感器，其具有光電二極管電流輸入端330、低通濾波器特性為截止頻率是大約15赫茲到大約25赫茲最好為20赫茲的跨阻抗放大器340(trans-impedance amplifier)和輸出端350，該輸出端350被提供給微控制器160的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器輸入端。放大器340的輸出被饋送到微控制器160的A/D輸入引腳?？缱杩狗糯笃?40包括具有大約270千歐(kohms)值的電阻380；具有大約30納法(nf)值的電容器390；和具有大約3.3伏(V)的單一電源電壓Vcc410的運算放大器400。電阻380的值確定跨阻抗放大器340的增益，并被選擇以便使得放大的強度傳感器信號的標(biāo)稱輸出與有效的A/D動態(tài)范圍的中間相對應(yīng)。例如，最大輸入電壓電平為3.0伏特的A/D轉(zhuǎn)換器建議選擇電阻380以提供足夠大的增益，以將光電流放大到1.5V的水平。
所示范的光電傳感器140對輻照度敏感，并且能間接測量信號燈130的光強。光電傳感器140所產(chǎn)生的光電流線性依賴于超過輻照度標(biāo)定范圍的入射輻照度。
輻射測量術(shù)是對光輻射的研究。測光法處理人對于光線的視覺反應(yīng)。這樣，輻射測量術(shù)測量注重于發(fā)光的總能量，而測光法關(guān)注的是人能夠看到的那部分輻射能量。輻射能量用輻射通量表示，而光通量用來量化可見光的能量。輻照度是每個單位面積的輻射通量的量度，或者也可以叫做通量密度。照度是對可見通量密度的測量。輻射強度是對每個單位立體角輻射能的測量，用瓦特每球面度來表示。類似的，照度是對每個單位立體角可見光能的測量，用坎德拉(每個球面度的流明)來表示。光強是與輻照度成平方反比關(guān)系，也可以通過下面的形式表示I＝E*d2。
如上所述，系統(tǒng)100包括寄生電源(PPS)170，如圖5所示。通常來說，在閃光燈處于ON狀態(tài)時，PPS170儲存來自電線210向閃光燈系統(tǒng)110供電的能量，而當(dāng)閃光燈130處于OFF狀態(tài)的時候向傳感器模塊120提供所儲存的能量。PPS170的例子包括整流電路420，用來給來自初級交流電源422或次級直流電源424的輸入電整流；蓄能電路430；調(diào)節(jié)器440；3.3伏輸出450，連接到傳感器模塊120的電壓輸入Vs125(如圖1所示)，表示33歐姆的電阻器470來模仿具有100毫安(mA)電流引入的偽負(fù)載。
開關(guān)460與本地路口信號燈電源135一起設(shè)置在設(shè)備間240中。在檢測到有接近的列車和路口報警裝置啟動的情況下，開關(guān)460交替地打開或者閉合，以將電源135與信號燈130連接來點亮信號燈。本地路口電源135可以是直流電源或者交流電源。當(dāng)開關(guān)460閉合的時候，電源135給傳感器模塊120供電并且在閃光燈130在ON狀態(tài)下給蓄能電路430提供電能。當(dāng)閃光燈130處于OFF狀態(tài)的時候，蓄能電路430通過輸出450和電壓輸入125向傳感器模塊120提供能量。蓄能電流430包括電容器490，其電容量適用于特殊閃光率。在一個實施例中，電容器490的電容為37.6微法(mF)，用于每分鐘閃動35次的閃動率。
電源135的供電電壓和路口信號燈130上被施加的電壓一般是在直流或交流的9.5到12伏之間。從電源170到傳感器模塊120的電壓輸出(450，圖5中用偽電阻470表示)在負(fù)載電流不大于100mA的情況下大約是3.3伏特。電源170可以切斷它所供應(yīng)的燈的電，或者也可以切斷在鐵路路口在一個閃光循環(huán)中的一對燈。
微控制器160被配置有用于從多個傳感器140、150中接收和管理輸入信號的功能。在一個實施例中，通過當(dāng)閃光燈130處于ON狀態(tài)的時候從傳感器140接收第一光強度信號，和當(dāng)閃光燈130處于OFF狀態(tài)的時候從傳感器140接收第二光強度信號，微控制器160感應(yīng)當(dāng)閃光燈130處于ON和OFF狀態(tài)時的光強度，該微控制器160用來消除周圍燈光與閃光燈光強度的偏離強度。然后調(diào)整后的閃光燈光強度被記錄在數(shù)據(jù)記錄器260中。
在一個實施例中，微控制器160被配置有用于與收發(fā)器190通信的嵌入功能，這樣就可以與設(shè)備間240中的數(shù)據(jù)記錄器260進行通信。數(shù)據(jù)記錄器260不僅記錄從微控制器160接收的數(shù)據(jù)，而且儲存預(yù)定的標(biāo)稱工作特性(例如閃光率)、閾值(例如最小和最大光強度)和指示燈組220、230中的多個指示燈130的邏輯地址。在傳感器140、150、微控制器160和數(shù)據(jù)記錄器260之間的通信連接使得微控制器160能分析從多個傳感器140、150傳來的輸入，以便與所存儲的標(biāo)稱工作特性和閾值進行比較。在另一個實施例中，微控制器160被配置有用于在本地測試閃光燈系統(tǒng)110是否符合標(biāo)稱工作特性的嵌入功能，測試結(jié)果通過電線接口200傳遞給位于設(shè)備間240中的數(shù)據(jù)記錄器260。如果檢測到了反常操作情況，微控制器160就可以通過電線接口200、設(shè)備間240和廣域網(wǎng)245，將反常狀態(tài)信號穿過電線210輸送到監(jiān)視臺105上，以便更正操作(見圖2)。廣域網(wǎng)245可以是互聯(lián)網(wǎng)或適用于這個目的的其它任何通信網(wǎng)絡(luò)，可以是有線的或無線的。
參照附圖6中的處理800，微控制器160的一個實施例可以實現(xiàn)監(jiān)視和控制閃光燈系統(tǒng)110的功能，首先從電原170在805接收能量，當(dāng)閃光燈130處于ON狀態(tài)的時候從向閃光燈130供電的電源135接收能量，當(dāng)閃光燈130處于OFF的時候，從蓄能電路430接收。然后微控制器160在810、815接收傳感器140、150中至少一個的傳感器輸入信號，其中包括當(dāng)閃光燈130處于ON狀態(tài)時的第一傳感器輸入(在810表示)和當(dāng)閃光燈130處于OFF狀態(tài)時候的第二傳感器輸入(在815表示)，當(dāng)閃光燈130處于OFF的時候，蓄能電路430給微控制器160供電。然后通過在825比較第一傳感器輸入信號和第二傳感器輸入信號，并據(jù)此在830產(chǎn)生差動信號，微控制器160在820處理傳感器輸入信號(來自810、815步驟)，差動信號表示除掉一切周圍燈光影響的閃光燈130的強度。然后在835，微控制器160通過電線接口200將傳感器輸入信號和差動信號傳送給設(shè)備間240，其中在840數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)記錄器260中。當(dāng)本地傳感器模塊120通過電線210從設(shè)備間240接收命令，以開始啟動閃光燈的時候，本地電源135接通，開關(guān)460或者不存在或者閉合，傳感器模塊120在本地控制向個別的燈130的供電。傳感器模塊120可以調(diào)節(jié)燈130的閃光率和電壓電平，這些都會間接影響信號燈130的目標(biāo)光強。傳感器模塊120還可以測量提供給它的電壓，來檢測由于電纜故障造成的損失并將這個異常報告給數(shù)據(jù)記錄器260。這樣，傳感器模塊120就不僅僅是監(jiān)視了燈，而且監(jiān)視了電線導(dǎo)線210和電源135提供的電壓。在這樣的實施例中，傳感器模塊120將很可能利用本地開關(guān)或繼電器使燈130閃光，還可以利用數(shù)字控制電位器來管理提供給信號燈130的電壓，將其保持在規(guī)定的電平。大體上，燈130現(xiàn)在是具有從設(shè)備間的列車檢測電路發(fā)出的啟動/停止命令的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
用來估算閃光燈130的閃光光強的子程序(處理)860在圖7中表示，其中表示了用來估算閃光光強的算法一個示例，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，也可以采用其他的算法。
通常來說，圖7表示的是估算閃光燈光強的近似方法。通過在閃光循環(huán)的“ON”和“OFF”部分期間處理傳感器信號來識別閃光燈光強，可以在絕對最大光強值之間進行比較，而且也可以在“ON”和“OFF”光強值之間進行比較，因此就可以確定超過周圍燈光的信號燈光強。用來表現(xiàn)閃光燈光強、被接收用于處理的傳感器信號通過數(shù)字低通濾波器(其截止頻率為大約1.5赫茲到2.5赫茲，最好為2赫茲)來去除噪音，并保留每分鐘大約35到65次閃光的慢閃光波形。這個數(shù)字低通濾波用來增加光電檢測器140硬件的低通濾波器特性。
現(xiàn)在參照附圖7，所示范的處理860從862開始，其中從主程序(未示出)開始進入子程序860。在進入子程序860時，例如最大(MAX)和最小(MIN)光強度值標(biāo)記的處理標(biāo)記、周期計數(shù)器(N)和平均光強(CZ)都在864被初始化，并且過程變量(K)在866被初始化。在步驟868，代表閃光燈130光強的傳感器輸入信號在869處通過A/D轉(zhuǎn)換器被接收和發(fā)送。
在步驟870，指數(shù)加權(quán)濾波器被應(yīng)用于具有上述2Hz的低通頻率特性的傳感器數(shù)據(jù)樣本。值En通過下面公式計算出來En＝K*(In-En-1)+En-1.Equa.4其中，下標(biāo)“n”和“n-1”分別表示當(dāng)前和上一個數(shù)據(jù)點。接著，在步驟872確定過濾數(shù)據(jù)值En是否大于最大值(MAX)。如果步驟872成立，那么MAX就在874設(shè)定成等于En并且閃光光強在876設(shè)定成等于MAX和MIN的差。
如果步驟872不成立，那么在878確定En是否小于MIN。如果步驟878成立，那么MIN在880設(shè)定成等于En并且閃光光強在876設(shè)定成等于MAX和MIN的差。
如果步驟878不成立，那么在882確定成En是否位于MAX加MIN的和除以2之后±20％之內(nèi)。如果步驟882成立，那么在884將CZ設(shè)置成等于(MAX+MIN)/2。
如果步驟882不成立，那么子程序860就在886返回主程序并不改變閃光光強。
在步驟876和884之后，子程序860帶有各自更新后的數(shù)據(jù)在步驟860轉(zhuǎn)換到程序“A”。
如果平均值(EMA)在(MAX+MIN)/2的20％之內(nèi)，就計算CZ的交點。這就保證了對抗數(shù)據(jù)波動的CZ有效性。
在程序“A”886的入口，在950確定En是否大于CZ。如果在950成立，那么在952，對ON樣本和ON閃光計數(shù)。因為抽樣率可以與閃光率不同，所以登記兩個計數(shù)。如果在950不成立，那么在954，對OFF樣本和OFF閃光計數(shù)。在956確定ON狀態(tài)是否存在。如果956成立，那么根據(jù)在方塊958中的公式來計算閃光率。如果956不成立，那么程序邏輯轉(zhuǎn)到路徑“B”960，然后程序邏輯進入方塊869。在方塊958之后，閃光參數(shù)寄存器在962被更新，在964設(shè)置良好數(shù)據(jù)標(biāo)志，在966，將閃光參數(shù)輸送到傳感器集線器250中。通常，在路徑“A”計算有效的閃光率，并增加合適的邏輯計數(shù)寄存器。
通過在微控制器160中使用控制器區(qū)域網(wǎng)(CAN)鏈路層協(xié)議(其可在多個可買到的微控制器(例如來自Microchip的PIC18C658設(shè)備)中實現(xiàn)為硬件)，以及具有調(diào)制載波頻率的ON/OFF信令電路(由CAN支持)作為物理層，數(shù)據(jù)可以通過收發(fā)器模塊180與在電線210上進行通信。
參照圖8，另一種用來監(jiān)視和控制閃光燈系統(tǒng)110的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)900的實施例通過內(nèi)外關(guān)系圖表示，顯示了通過功能鏈路所互連的功能元件，這里描述了將一個部件與另一個部件連接起來的功能裝置。閃光燈系統(tǒng)110被描述為被多個外圍功能部件包圍的中央元件，外圍部件通過功能連接件連接到閃光燈系統(tǒng)110中，這些連接件形成用來執(zhí)行規(guī)定功能的裝置。功能連接件包括從微控制器160和電源170出來的控制裝置905；從數(shù)據(jù)記錄器260出來的監(jiān)視和記錄裝置910；從閃光燈系統(tǒng)110的燈柱和隔板(橫臂)115中出來的安裝裝置915；從監(jiān)視臺105出來、可以由維修人員接近的通信裝置920；用來檢測由傳感器150獲得的性能下降的檢測裝置925；從傳感器140檢測閃光燈130狀態(tài)的狀態(tài)檢測裝置930；用來檢測由傳感器150獲得的異常路面狀態(tài)的報警裝置935；用來檢測由傳感器150獲得的環(huán)境因素的負(fù)面影響的檢測裝置940；和用來訪問存儲在數(shù)據(jù)記錄器260的操作標(biāo)準(zhǔn)的通信裝置945。
控制裝置905由微控制器160提供，其作用在傳感器140、150和收發(fā)器190之間，用來控制通過電線接口200到電線210和設(shè)備間240的數(shù)據(jù)流。微控制器160的電能是由電線210和電源170提供的，如上所述。監(jiān)視和記錄裝置910由位于設(shè)備間240中的數(shù)據(jù)記錄器260提供，其可通過微控制器160進行訪問。在閃光燈系統(tǒng)110上安裝傳感器140、150的裝置915是公知的技術(shù)，例如使用螺釘、螺栓、支架、焊接。安裝在閃光燈系統(tǒng)110中的傳感器140的實施例在圖3中表示，其中傳感器140通過螺栓(未示出)安裝在燈罩300的一端。位于閃光燈系統(tǒng)110和在監(jiān)視臺105的維修人員之間的通信裝置920由微控制器160提供。當(dāng)微控制器160檢測到異常狀況的時候，它就發(fā)出異常狀況信號，通過電線接口200、經(jīng)過電線210傳給監(jiān)視臺105用于更正操作。微控制器160也可以從數(shù)據(jù)記錄器260將預(yù)定狀態(tài)更新信息發(fā)送給監(jiān)視臺105，用于進行日常技術(shù)維護。配置用來檢測視線圖像變化的傳感器150提供用于檢測閃光燈系統(tǒng)110性能下降的檢測裝置925，這樣的性能下降可以是由于塵土或灰塵積累、鳥巢或蜂巢的堵塞或故意損壞、事故或其它事件等等造成的。如上述構(gòu)造用來感應(yīng)光強的傳感器140提供用于檢測閃光燈130狀態(tài)的裝置930。配置用來檢測例如在路口發(fā)信號的時候有車輛出現(xiàn)在鐵軌上的異常路面條件的傳感器150提供報警裝置935，該裝置935可以通過微控制器160與監(jiān)視臺105實時通信來進行避車動作。配置用來檢測負(fù)面環(huán)境影響的傳感器150提供一檢測裝置，用于將這些狀況發(fā)送給微控制器160來進行本地操作，或者發(fā)送給監(jiān)視臺105進行維護操作。這樣的傳感器150可以包括例如溫度傳感器、濕度傳感器、振動傳感器或者定時(工作時間)傳感器等。數(shù)據(jù)記錄器260通信裝置945，該裝置將操作標(biāo)準(zhǔn)(例如FRA(聯(lián)邦鐵路管理局))傳送給微控制器160，以便與所檢測到的工作情況進行比較和分析。操作標(biāo)準(zhǔn)可以在安裝的時候存儲在數(shù)據(jù)記錄器260中，通過在監(jiān)視臺105、電線210、電線接口200和設(shè)備間240之間的分布網(wǎng)絡(luò)通信進行上傳更新。
在圖9所表示的另一個實施例中，微控制器160包括用來本地控制任何閃光燈系統(tǒng)110中的閃光燈130的0N/OFF狀態(tài)和閃光率的嵌入功能，系統(tǒng)110通過開關(guān)162連接到電線網(wǎng)中，其可以通過通信線路161由微控制器160訪問和操作。圖9的實施例被稱為聯(lián)網(wǎng)設(shè)備閃光燈系統(tǒng)。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參照示范實施例進行了描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明范圍情況下，可以做出各種變化，也可以用多個等同技術(shù)來替換相應(yīng)的元件。此外，在不背離本發(fā)明實質(zhì)范圍的情況下，通過本發(fā)明的啟發(fā)，可以做出多個用于特殊用途或材料的變型。因此，需要注意的是本發(fā)明并不被所公開的特殊實施例所限定，該特殊實施例僅僅被認(rèn)為是實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方法，本發(fā)明包括落入后附的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的所有實施例。而且，第一、第二等術(shù)語的使用也不是指任何順序或重要性，而是用來將一個元件從其他元件中區(qū)分出來。
權(quán)利要求
1.一種用來監(jiān)視和控制報警系統(tǒng)(110)啟動的系統(tǒng)(100)，包括傳感器模塊(120)，本地連接于報警系統(tǒng)(110)，被配置來檢測和控制報警系統(tǒng)(110)的閃光燈(130)，所述傳感器模塊(120)包括配置用來檢測閃光燈(130)的傳感器(140)、連接到所述傳感器(140)的微控制器(160)和用于向所述傳感器模塊(120)供電的電源(170)；收發(fā)器(190)，響應(yīng)于所述微控制器(160)；和電線接口(200)，配置為接合在所述收發(fā)器(190)和為報警系統(tǒng)(110)供電的電線(210)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中所述傳感器(140)包括視野接近角貝塔(beta)，其使超出報警系統(tǒng)(110)的圓盤(280)和背板(290)的周圍光不可見。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中所述微控制器(160)包括被編程以接收和管理來自多個傳感器(150)的輸入的嵌入功能，所述傳感器(150)包括光傳感器、光校準(zhǔn)傳感器、溫度傳感器、噪音傳感器、位置傳感器和加速度傳感器中的至少一個；所述電源(170)包括寄生能量儲存部件(430)，被配置來響應(yīng)于閃光燈(130)處于ON(接通)狀態(tài)，從給報警系統(tǒng)(110)供電的電線(210)儲存電能，和響應(yīng)于閃光燈(130)處于OFF(關(guān)斷)時，將所儲存的能量提供給所述傳感器模塊(120)；以及所述傳感器(140)響應(yīng)于閃光燈(130)處于ON和OFF狀態(tài)來檢測光強。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，進一步包括在所述微控制器(160)和報警系統(tǒng)(110)的閃光燈(130)之間可操作通信的開關(guān)(460)，其中所述微控制器(160)包括被編程以本地控制閃光燈(130)的ON和OFF狀態(tài)的嵌入功能，閃光燈(130)處于本地報警系統(tǒng)(110)或者是通過通信線路(161)聯(lián)網(wǎng)的報警系統(tǒng)(110)中的至少一個中。
5.一種用來估算報警系統(tǒng)(110)中閃光燈(130)光強的方法(860)包括處理傳感器信號，以識別在閃光燈(130)循環(huán)的“ON”和“OFF”部分期間的閃光強度；在閃光燈(130)循環(huán)的“ON”和“OFF”部分之間比較光強度值；和確定信號燈超過周圍光線處于“ON”狀態(tài)的光強。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法(860)，進一步包括接收代表閃光燈(130)光強的傳感器信號；和將傳感器信號通過具有大約20赫茲截止頻率的低通濾波器進行濾波，以去除噪音和保持預(yù)定閃光波形，該預(yù)定閃光波形的閃光率為每分鐘35次到每分鐘65次。
7.一種用來監(jiān)視和控制由電線(210)供電的燈光系統(tǒng)(110)啟動的系統(tǒng)(100)，包括傳感器模塊(120)，本地連接于燈光系統(tǒng)(110)，被配置用來檢測和控制燈光系統(tǒng)(110)的燈(130)，所述傳感器模塊(120)包括用來檢測燈(130)的傳感器(140)和連接到所述傳感器(140)的微控制器(160)；收發(fā)器(190)，響應(yīng)于所述微控制器(160)；和電線接口(200)，被配置連接在所述收發(fā)器(190)和向燈光系統(tǒng)(110)供電的電線(210)之間；其中所述微控制器(160)用于將所述燈(130)從OFF狀態(tài)激活到ON狀態(tài)，和從ON狀態(tài)切換到OFF狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(100)，其中所述ON狀態(tài)包括具有穩(wěn)定照度的燈(130)；所述微控制器(160)包括嵌入功能，所述嵌入功能被編程以接收和管理來自用于檢測接近的列車的第二傳感器(150)的信號；所述微控制器(160)用來響應(yīng)于來自所述第二傳感器(150)的信號，將所述燈(130)從OFF狀態(tài)激活到ON狀態(tài)、從ON狀態(tài)切換到OFF狀態(tài)、或是它們的任意組合。
9.一種用來監(jiān)視和控制燈光系統(tǒng)(110)中燈(130)的啟動的方法(800)，包括通過電線接口(200)在微控制器(160)處接收命令，以啟動燈(130)的發(fā)光狀態(tài)；響應(yīng)于所述啟動命令來控制燈(130)的ON和OFF狀態(tài)；通過光傳感器(140)來檢測燈(130)的狀態(tài)，并提供表示這種狀態(tài)的信號；在微控制器(160)處接收和處理代表燈(130)的狀態(tài)的信號；和將所述信號的內(nèi)容通過電線接口(200)傳遞給設(shè)備間(240)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法(800)，其中所述控制進一步包括通過以下方式控制處于ON狀態(tài)的燈(130)的光強，即當(dāng)燈(130)處于ON時，在微控制器(160)處接收來自光傳感器(140)的第一光強信號，當(dāng)燈(130)處于OFF時，在微控制器(160)處接收來自光傳感器(140)的第二光強信號，在微控制器(160)處補償周圍光線偏離光強，并據(jù)此調(diào)整燈(130)的光強。
全文摘要
一種用來監(jiān)視和控制報警系統(tǒng)(110)啟動的系統(tǒng)(100)，包括本地連接于報警系統(tǒng)(110)的傳感器模塊(120)，用來檢測和控制報警系統(tǒng)(110)的閃光燈(130)；響應(yīng)于微控制器(160)的收發(fā)器(190)；和連接在收發(fā)器(190)和給報警系統(tǒng)(110)供電的電線(210)之間的電線接口(200)。上述傳感器模塊(120)包括用來檢測閃光燈(130)的傳感器(140)、連接到傳感器(140)的微控制器(160)和用來向傳感器模塊(120)供電的電源(170)。
文檔編號B61L29/00GK1695999SQ200410071458
公開日2005年11月16日 申請日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
發(fā)明者戴維·達(dá)文波特, 拉爾夫·霍克特, 威廉·哈特菲爾德, 庫納·基肖爾, 馬克什·索尼, 丹尼斯·丘薩諾 申請人:通用電氣公司