專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及列車到站預(yù)告系統(tǒng)，尤其涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)展軌道交通是解決城市交通問題的重要舉措?，F(xiàn)有技術(shù)中，地鐵列車到站預(yù)告依靠事先設(shè)定的列車運行時刻表，這種預(yù)告方式準(zhǔn)確性差，特別是高峰期間地鐵列車上、下乘客多，時常造成列車車門關(guān)不上，導(dǎo)致列車滯留站內(nèi)，延長列車運行時間，因此，站內(nèi)預(yù)告牌無法準(zhǔn)確預(yù)告下一班列車的預(yù)計到達(dá)時間。實時準(zhǔn)確地確定列車的具體位置和速度對軌道交通的安全運行非常重要，而目前確定列車的具體位置和速度基于列車本身(如確定列車的速度依靠列車內(nèi)部的速度儀)， 一旦列車本身出現(xiàn)故障，列車是無法將自身的信息傳遞到控制中心的，這樣會造成非常嚴(yán)重的后果。由上可知，目前的軌道交通還無法實時全面掌控列車的運行狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，實時檢測列車位置，確定列車速度，準(zhǔn)確預(yù)測列車到站時間。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，用于軌道交通，該系統(tǒng)包括無線傳感器節(jié)點、網(wǎng)關(guān)模塊和中心控制臺；所述無線傳感器節(jié)點與所述網(wǎng)關(guān)模塊無線連接；所述網(wǎng)關(guān)模塊與所述中心控制臺連接；所述無線傳感器節(jié)點對進(jìn)入檢測區(qū)域的列車進(jìn)行檢測，并將采集的檢測數(shù)據(jù)通過所述網(wǎng)關(guān)模塊發(fā)送給所述中心控制臺，由所述中心控制臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。上述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其中，所述無線傳感器節(jié)點設(shè)置在軌道線路上，所述網(wǎng)關(guān)模塊和中心控制臺設(shè)置在站臺內(nèi)。上述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其中，所述網(wǎng)關(guān)模塊還設(shè)置在列車控制室內(nèi)，與列車控制中心連接，實時提供檢測數(shù)據(jù)。上述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其中，所述無線傳感器節(jié)點包括光電傳感器模塊、無線發(fā)射模塊、微處理模塊和電池模塊；所述光電傳感器模塊、無線發(fā)射模塊和微處理模塊采用電池模塊或外部電源供電；所述光電傳感器模塊與所述微處理模塊連接；所述光電傳感器模塊、無線發(fā)射模塊、微處理模塊和電池模塊集成在一塊電路板上。上述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其中，所述光電傳感器模塊和無線發(fā)射模塊在列車進(jìn)入檢測區(qū)域時處于運行狀態(tài)，其余時間處于待機(jī)狀態(tài)。上述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其中，所述網(wǎng)關(guān)模塊與所述中心控制臺無線連接或者有線連接。
上述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其中，所述檢測數(shù)據(jù)包括所述無線傳感器節(jié)點的編號、從列車車頭進(jìn)入檢測區(qū)域到列車車尾駛出檢測區(qū)域所花費的時間、所述無線傳感器節(jié)點的狀態(tài)、所述無線傳感器節(jié)點到下一站臺的距離、以及當(dāng)前所述無線傳感器節(jié)點的硬件位址。上述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其中，還包括顯示器， 所述顯示器與所述中心控制臺連接，顯示所述中心控制臺傳輸來的數(shù)據(jù)。上述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其中，所述中心控制臺對所述網(wǎng)關(guān)模塊傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理過程包含數(shù)據(jù)正確性校驗、有效性判斷， 并通過數(shù)據(jù)運算獲得列車速度和列車預(yù)計到站時間。本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)通過無線傳感器節(jié)點對列車進(jìn)行精確檢測，無線傳感器節(jié)點所接檢測到的初始數(shù)據(jù)通過無線的方式發(fā)送到網(wǎng)關(guān)模塊，網(wǎng)關(guān)模塊負(fù)責(zé)接收來自不同無線傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)并傳送至中心控制臺，通過中心控制臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可精確確定列車的位置、行駛速度和預(yù)計到站時間；本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)模塊將無線傳感器節(jié)點采集的檢測數(shù)據(jù)實時發(fā)送給中心控制臺，必要時同時發(fā)送給設(shè)置在列車控制室中控制設(shè)備，使得中心控制臺和駕駛員能實時全面掌控列車的運行狀態(tài)，增強了軌道交通的應(yīng)變能力；本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)中各硬件部件體積小、成本低、安裝簡單、靈活方便；本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)中無線傳感器節(jié)點和網(wǎng)關(guān)模塊可以根據(jù)需要進(jìn)行合理配置，組成不同級別的自愈網(wǎng)和冗余網(wǎng)，即可根據(jù)需要自動組網(wǎng)，大大增強了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自愈能力和冗余度；本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)中采用外部電源和電池模塊兩種方式為無線傳感器節(jié)點供電，可防止軌道出現(xiàn)異常情況，外部電源突然斷電將不會影響本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)的正常工作，增強了本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)的應(yīng)變能力；本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)采用分散和集中相結(jié)合的監(jiān)控方式，可靠性高，效率高，準(zhǔn)確性高；本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)中光電傳感器模塊采用檢測精度高的光電傳感器，采集的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)全面，提高了檢測和預(yù)告的精確度；本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)中無線發(fā)射模塊只有在有列車進(jìn)入檢測區(qū)域時才進(jìn)入運行狀態(tài)，其余時間均處于待機(jī)狀態(tài)，可降低能耗。


本發(fā)明的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)由以下的實施例及附圖給出。圖1是本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中無線傳感器節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合圖1 圖2對本發(fā)明的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)包括無線傳感器節(jié)點、網(wǎng)關(guān)模塊和中心控制臺；所述無線傳感器節(jié)點與所述網(wǎng)關(guān)模塊無線連接；所述網(wǎng)關(guān)模塊與所述中心控制臺連接；所述無線傳感器節(jié)點對進(jìn)入檢測區(qū)域的列車進(jìn)行檢測，并將采集的檢測數(shù)據(jù)通過所述網(wǎng)關(guān)模塊發(fā)送給所述中心控制臺，由所述中心控制臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)通過無線傳感器節(jié)點對列車進(jìn)行精確檢測，通過中心控制臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可精確確定列車的位置、行駛速度和預(yù)計到站時間；本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)模塊將無線傳感器節(jié)點采集的檢測數(shù)據(jù)實時發(fā)送給中心控制臺，使得中心控制臺能實時全面掌控列車的運行狀態(tài)，增強了軌道交通的應(yīng)變能力。本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)中各硬件部件體積小、成本低、安裝簡單、靈活方便?，F(xiàn)以一具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)參見圖1，本實施例的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)包括多個無線傳感器節(jié)點100、網(wǎng)關(guān)模塊200、中心控制臺300和顯示器400 ；沿每條軌道線路、在軌道兩側(cè)設(shè)置多個所述無線傳感器節(jié)點100 ；在軌道交通的每個站臺設(shè)置一所述網(wǎng)關(guān)模塊200、一所述中心控制臺300和一所述顯示器400，每個站臺的所述網(wǎng)關(guān)模塊200負(fù)責(zé)接收與該站臺有密切關(guān)系的所述無線傳感器節(jié)點100采集的檢測數(shù)據(jù)，這些所述無線傳感器節(jié)點100通過無線方式與所述網(wǎng)關(guān)模塊200連接；列車上也可設(shè)置所述網(wǎng)關(guān)模塊200，負(fù)責(zé)接收與該列車有密切關(guān)系的所述無線傳感器節(jié)點100采集的檢測數(shù)據(jù)，這些所述無線傳感器節(jié)點100通過無線方式與所述網(wǎng)關(guān)模塊200連接；所述無線傳感器節(jié)點100和網(wǎng)關(guān)模塊200可以根據(jù)需要進(jìn)行合理配置，組成不同級別的自愈網(wǎng)和冗余網(wǎng)，即所述網(wǎng)關(guān)模塊200可根據(jù)需要自動組網(wǎng)，大大增強了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自愈能力和冗余度；所述網(wǎng)關(guān)模塊200與所述中心控制臺300無線連接或者有線連接；所述顯示器400與所述中心控制臺300連接，該顯示器400用于顯示所述中心控制臺300傳輸來的數(shù)據(jù)，例如列車預(yù)計到達(dá)時間；所述中心控制臺300可以采用PC機(jī)，所述顯示器400可以采用LED顯示屏。在軌道線路上設(shè)置無線傳感器節(jié)點，在每個站臺設(shè)置網(wǎng)關(guān)模塊、中心控制臺和顯示器，采用分散和集中相結(jié)合的監(jiān)控方式，可靠性高，效率高，準(zhǔn)確性高。
參見圖2，所述無線傳感器節(jié)點100包括光電傳感器模塊110、無線發(fā)射模塊120、 微處理模塊130和電池模塊140 ；所述電池模塊140在外部電源停止供電時為所述電傳感器模塊110、無線發(fā)射模塊120和微處理模塊130供電；采用外部電源和電池模塊兩種方式為所述無線傳感器節(jié)點100供電，可防止軌道出現(xiàn)異常情況，外部電源突然斷電影響本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)的正常工作，增強了本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)的應(yīng)變能力；所述光電傳感器模塊110與所述微處理模塊130以及所述無線發(fā)射模塊120通過連接裝置安裝在同一塊電路板上，所述電池模塊140也安裝在同一塊電路板上負(fù)責(zé)供電。在所述無線傳感器節(jié)點100工作期間，所述無線傳感器節(jié)點100自動通電，所述光電傳感器模塊110實時檢測是否有列車進(jìn)入檢測區(qū)域，所述無線發(fā)射模塊120有待機(jī)和運行兩種工作狀態(tài)；所述無線傳感器節(jié)點100通電后，所述微處理模塊130進(jìn)行初始化設(shè)置，所述光電傳感器模塊110啟動運行，所述無線發(fā)射模塊120處于待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)所述光電傳感器模塊 110檢測到列車車頭進(jìn)入檢測區(qū)域時，向所述微處理模塊130發(fā)送高平電信號，所述微處理模塊130控制所述無線發(fā)射模塊120進(jìn)入運行狀態(tài)，同時，所述微處理模塊130內(nèi)計時器啟動并開始計時，當(dāng)所述傳感器模塊110檢測到列車車尾駛出檢測區(qū)域時，向所述微處理模塊130發(fā)送電信號，所述微處理模塊130停止計時，并組成數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包包含有5個參數(shù) 所述無線傳感器節(jié)點100的編號ID、從列車車頭進(jìn)入檢測區(qū)域到列車車尾駛出檢測區(qū)域所花費的時間TIME、所述無線傳感器節(jié)點100的狀態(tài)STATE、所述無線傳感器節(jié)點100到下一站臺的距離DISTANCE、以及當(dāng)前所述無線傳感器節(jié)點100的硬件位址MAC (Medium/Media Access Control)等；所述無線發(fā)射模塊120只有在有列車進(jìn)入檢測區(qū)域時才進(jìn)入運行狀態(tài)，其余時間均處于待機(jī)狀態(tài)，可降低能耗；所述網(wǎng)關(guān)模塊200接收到所述無線發(fā)射模塊120發(fā)送的數(shù)據(jù)包后，按最佳路徑將該數(shù)據(jù)包通過無線方式或者有線方式發(fā)送給所述中心控制臺300，所述中心控制臺300對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得列車位置、列車速度、列車預(yù)計到站時間等相關(guān)信息，處理公式如下 LENGTH/TIME = SPEED, DISTANCE/SPEED = TIMEC0ST，其中，LENGTH 為已知的列車身長，TIME 為從列車車頭進(jìn)入檢測區(qū)域到列車車尾駛出檢測區(qū)域所花費的時間，SPEED為列車的行駛速度，DISTANCE為所述無線傳感器節(jié)點100到下一站臺的距離，TIMEC0ST為列車預(yù)計到達(dá)時間；所述中心控制臺300將獲得的部分相關(guān)信息(如列車預(yù)計到站時間)傳輸給所述顯示器400，由所述顯示器400顯示出來，供乘客了解。在現(xiàn)有軌道交通中安裝本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，不需要對現(xiàn)有設(shè)施做改動，適配性強。
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，用于軌道交通，其特征在于，包括無線傳感器節(jié)點、網(wǎng)關(guān)模塊和中心控制臺；所述無線傳感器節(jié)點與所述網(wǎng)關(guān)模塊無線連接；所述網(wǎng)關(guān)模塊與所述中心控制臺連接；所述無線傳感器節(jié)點對進(jìn)入檢測區(qū)域的列車進(jìn)行檢測，并將采集的檢測數(shù)據(jù)通過所述網(wǎng)關(guān)模塊發(fā)送給所述中心控制臺，由所述中心控制臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
2.如權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳感器節(jié)點設(shè)置在軌道線路上，所述網(wǎng)關(guān)模塊和中心控制臺設(shè)置在站臺內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)模塊還設(shè)置在列車控制室內(nèi)，與列車控制中心連接，實時提供檢測數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳感器節(jié)點包括光電傳感器模塊、無線發(fā)射模塊、微處理模塊和電池模塊；所述光電傳感器模塊、無線發(fā)射模塊和微處理模塊采用電池模塊或外部電源供電；所述光電傳感器模塊與所述微處理模塊連接；所述光電傳感器模塊、無線發(fā)射模塊、微處理模塊和電池模塊集成在一塊電路板上。
5.如權(quán)利要求4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其特征在于，所述光電傳感器模塊和無線發(fā)射模塊在列車進(jìn)入檢測區(qū)域時處于運行狀態(tài)，其余時間處于待機(jī)狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求1或4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)模塊與所述中心控制臺無線連接或者有線連接。
7.如權(quán)利要求1或4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測數(shù)據(jù)包括所述無線傳感器節(jié)點的編號、從列車車頭進(jìn)入檢測區(qū)域到列車車尾駛出檢測區(qū)域所花費的時間、所述無線傳感器節(jié)點的狀態(tài)、所述無線傳感器節(jié)點到下一站臺的距離、以及當(dāng)前所述無線傳感器節(jié)點的硬件位址。
8.如權(quán)利要求1或4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示器，所述顯示器與所述中心控制臺連接，顯示所述中心控制臺傳輸來的數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求1或4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)，其特征在于，所述中心控制臺對所述網(wǎng)關(guān)模塊傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理過程包含數(shù)據(jù)正確性校驗、有效性判斷，并通過數(shù)據(jù)運算獲得列車速度和列車預(yù)計到站時間。
全文摘要
本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)用于軌道交通，包括無線傳感器節(jié)點、網(wǎng)關(guān)模塊和中心控制臺；所述無線傳感器節(jié)點與所述網(wǎng)關(guān)模塊無線連接；所述網(wǎng)關(guān)模塊與所述中心控制臺連接；所述無線傳感器節(jié)點對進(jìn)入檢測區(qū)域的列車進(jìn)行檢測，并將采集的檢測數(shù)據(jù)通過所述網(wǎng)關(guān)模塊發(fā)送給所述中心控制臺，由所述中心控制臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的列車實時檢測和到站預(yù)告系統(tǒng)可實時檢測列車位置，確定列車速度，準(zhǔn)確預(yù)測列車到站時間。
文檔編號B61L25/02GK102176786SQ20111000025
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月4日
發(fā)明者卞興豹, 王瀟驍, 胡蘭馨 申請人:上海電機(jī)學(xué)院