一種智能鐵鞋及其系統的製作方法與工藝

2023-05-20 09:36:01

本發明涉及一種用於鐵路車站車輛防溜的裝置，具體地說，涉及一種智能鐵鞋及其系統。

背景技術：
車輛溜逸是鐵路行車常見的慣性事故，它是指在中間站線路上停留的車輛、車組、車列，在外力或自身重力作用下發生溜動而失去控制的現象。溜逸的車列或車輛一旦溜入正線，則會與高速行駛的列車發生衝突，造成重大行車事故。中間站車輛溜逸在各類行車事故中佔有相當大的比重，危害性極大。因此，有必要對車輛採取有效的防溜措施。為了落實防溜制度，規範防溜器具管理，各個路局都根據每個地區的作業特點和業務要求，根據《鐵路技術管理規程》、《鐵路調車作業標準》和《行車組織規則》等上級有關文電要求，結合車務段實際，制定了相關的防溜制度。貫徹和落實這些制度是確保行車安全的關鍵。目前常使用的防溜裝置是鐵鞋，它是鐵路車站車輛防溜，確保行車安全的必要工具，對車輛的安全起著至關重要的作用。但往往由於對鐵鞋的人為操作不當、監控不力、措施落實不到位，加之漫長鐵路線上時常發生的盜竊事故等不確定因素，造成溜逸事故屢屢發生，教訓深刻。

技術實現要素：
針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的是提供一種智能鐵鞋，可以對車站防溜起到實時監控的作用。本發明的智能鐵鞋，包括鞋體、接近傳感器、方向傳感器、無線通信模塊、微控制單元和電池，所述接近傳感器和方向傳感器檢測的信號經過所述微控制單元處理後，通過所述無線通信模塊發送至監控終端。作為上述技術方案的優選，智能鐵鞋還包括震動傳感器。作為上述技術方案的優選，智能鐵鞋還包括電源控制電路。本發明的另一個目的是提供一種智能鐵鞋系統，包括多個智能鐵鞋、無線接入點和上位機，其中所述智能鐵鞋包括鞋體、接近傳感器、方向傳感器、無線通信模塊、微控制單元和電池，所述接近傳感器和方向傳感器檢測的信號經過所述微控制單元處理後，通過所述無線通信模塊發送至監控終端。作為上述技術方案的優選，所述智能鐵鞋還包括震動傳感器。作為上述技術方案的優選，所述智能鐵鞋還包括電源控制電路。作為上述技術方案的優選，所述多個智能鐵鞋形成網狀網絡拓撲圖結構。作為上述技術方案的優選，所述智能鐵鞋系統的架構分為站無線採集接入點、站內區域網和路局內網。作為上述技術方案的優選，所述智能鐵鞋系統根據登錄的地址設置不同的操作權限。作為上述技術方案的優選，所述智能鐵鞋系統具有發送ID號、配置防溜參數、到位監測、被盜監測、放置狀態顯示、撤除狀態顯示、電量提示、圖形展示、生成防溜日誌、數據備份、報表列印、權限配置、遠程監控等功能中的一種或多種。本發明的智能鐵鞋及其系統，以無線通信網絡作用為基礎，可以對車站防溜起到實時監控的作用，具備有很強的擴展性和實用性，解決了防溜中經常出現的假防溜、檢查不到位等問題，並能實現防盜的功能，有力地保證了車站的行車安全。附圖說明圖1是本發明一實施例智能鐵鞋的結構示意圖；圖2是本發明一實施例智能鐵鞋的功能示意圖；圖3是本發明一實施例智能鐵鞋系統框架示意圖；圖4是本發明一實施例智能鐵鞋形成的網狀網絡拓撲圖；圖5和圖6分別是本發明一實施例智能鐵鞋系統在正常和異常情況下的工作流程圖。具體實施方式下面結合附圖，對本發明的具體實施方式作進一步的詳細說明。對於所屬技術領域的技術人員而言，從對本發明的詳細說明中，本發明的上述和其他目的、特徵和優點將顯而易見。圖1所示是本發明一實施例智能鐵鞋的結構示意圖。可以看出鐵鞋的整體結構緊湊輕便，在不改變標準鐵鞋外部結構的前提下，在內腔嵌入整體的智能模塊。本發明的智能鐵鞋包括：鞋體、接近傳感器、方向傳感器、無線通信模塊、微控制單元和電池，所述接近傳感器和方向傳感器檢測的信號經過所述微控制單元處理後，通過所述無線通信模塊發送至監控終端。作為優選，該鐵鞋還包括震動傳感器和/或電源控制電路。智能鐵鞋的功能示意圖如圖2所示，微控制單元(MCU)連接包括接近檢測、震動檢測、方向檢測的傳感電路，對各傳感器檢測的信號進行處理，並通過無線通信模塊(如天線)發送至監控終端。本發明的智能鐵鞋可以採用低功耗的處理器和高效的電源管理晶片(電源控制電路)，並可結合深度睡眠等技術。本發明申請人製造的智能鐵鞋，可以保證一個2000mAh的電池連續使用2-3年，這極大地方便了鐵鞋的使用、減輕了對鐵鞋的維護。接近傳感器採集數據準確，對於假防溜的檢測可以達到0.5cm的精度，這極大地方便了防溜不當的提醒，使得事故防範於未然。震動傳感器為了判決外部環境而設，功能有兩方面：(1)、當智能鐵鞋處於睡眠時是檢測到鐵鞋震動的時候，震動傳感立刻喚醒微控制單元，重新檢測鐵鞋與車輪的密貼情況，防止在休眠過程中人為或者非人為而導致鐵鞋不在原來位置的情況。(2)、當接近傳感器檢測到壓鞋情況，同時又檢測到震動傳感不斷地報警時，則說明鐵鞋已被車廂推著移動，此時可以實現車廂溜逸的自動報警。震動傳感器的靈敏度可以調整。由於初級震動放大的信號比較小，通過放大參數的設定，可以調節外部震動的觸發條件，從而適合於站場的應用。由於智能鐵鞋系統作為車站綜合自動化系統的一個子系統，其應保證自身工作的可靠性、穩定性以及操作和維護的方便性，此外，還應具有與其他系統聯網的能力。因此，將系統架構分為站無線採集接入點、站內區域網和路局內網。智能鐵鞋系統框架示意圖如圖3所示。作為優選，系統根據登陸的地址設計不同的操作權限。站內的監控人員權限最大，可以查看各種信息，在某些特殊的情況下，監控人員得到解鎖命令後，可以更改系統數據；車務段是車站的直屬管理單位，其權限稍比站內的權限小；路局只有某些信息的瀏覽權。本發明智能鐵鞋系統形成的無線網絡需要具有很好的擴展性和移動性，並且網絡覆蓋範圍廣，才能保證信號的完整性。優選採用如圖4的示意圖所示的網狀網絡拓撲圖結構。採用該結構後，智能鐵鞋能自動組網，可以根據周圍環境的情況，自動選擇一條最好的通信鏈路。即使鏈路中的一個設備損壞，智能鐵鞋網絡一樣可以自動尋網組合。網狀網類似於樹狀網絡配置，只是FFD可以直接把消息發送給其他的FFD而不用沿著樹來傳輸。來自FFD的消息依然要通過它的父節點來轉發。網狀網絡拓撲的優勢在於減少了消息傳輸的時延並且增加了可靠性。將網狀網絡拓撲結構圖應用於智能鐵鞋系統具有如下優缺點：優點：網狀網絡拓撲是一個自由設計的拓撲，具有很高的適應環境的能力。從圖4中可以看出，網絡中任意兩個節點的通信路徑不是唯一的。缺點：網狀網絡拓撲與星型網絡拓撲、樹型網絡拓撲相比，更加複雜，其路由拓撲是動態的，不存在一個固定可知的路由模式，在協議管理方面最負責，特別牽涉到移動節點的管理。圖5是本發明一實施例智能鐵鞋系統在正常情況下的工作流程圖。如圖5所示，正常情況下，鐵鞋開關閉合後，系統自動檢測電池信息，同時啟動接近傳感器，把檢測到的信號，經過處理再通過無線傳輸到上位機，發送完畢後，系統進入休眠定時狀態，當到達定時時間後，系統重新進入檢測狀態。圖6是本發明一實施例智能鐵鞋系統在異常情況下的工作流程圖。如圖6所示，當系統進入休眠後，如果外部檢測到方向傳感狀態觸發時，表示鐵鞋已經處於不當位置，系統立刻發送報警信號。如果當系統檢測到震動時，系統立刻從睡眠狀態喚醒，重新開啟接近檢測，把新的檢測狀態發送到上位機。此外，本發明的智能鐵鞋系統還可以在不用人員檢查的情況下自醒自檢，當鐵鞋突然發生狀態變化，系統立刻喚醒，重新檢測是否防溜得當。當鐵鞋被盜時，鐵鞋立刻發送被盜信息，上位機系統立刻警告。當系統檢測到工作的電源低於某個設定的值，上位機一樣發生警告，並且提示更換新的電池。本發明的智能鐵鞋系統可以運行在多個平臺，同時系統有站場示意圖展示和/或GIS圖展示，對於準確把握現場的信息具有重要的提示作用。本發明的智能鐵鞋系統可以實現以下功能中的一種或多種：(1)、具有發送ID號：每個鐵鞋都有自己的ID號，發送信息的時候同時把自己的標識ID發送到控制臺。(2)、配置防溜參數：可以根據現場的特殊情況配置合適的防溜數值。(3)、到位監測：檢查鐵鞋是否放置到位，當出現假防溜的時候，控制臺顯示相應的鐵鞋處於假防溜狀態；(4)、被盜監測：檢測鐵鞋是否被盜，當鐵鞋處於防溜的過程中，被非法拿走，控制臺顯示相應的鐵鞋被盜。(5)、放置狀態顯示：在示意圖和GIS圖顯示目前鐵鞋狀態，在什麼方向，在幾股道，同時顯示該鐵鞋由那個工作人員放置。(6)、撤除狀態顯示：撤除狀態顯示，把對應的什麼方向的，放在幾股道的鐵鞋表示在示意圖和GIS圖上去除，同時顯示該鐵鞋由那個工作人員撤除。(7)、電量提示：檢測鐵鞋的電量信息，每個鐵鞋都有電量提示，顯示鐵鞋電池的使用時間。(8)、圖形展示：展示有平面圖和GIS圖。(9)、生成防溜日誌：系統自動生成防溜日誌，免去人工填寫防溜日誌的煩瑣操作。(10)、數據備份：系統數據備份，所有的數據都實時傳入到資料庫中，系統有強大的事前提醒，事中警告，事後取證的功能。(11)、報表列印：可以選擇需要的數據直接列印查閱。(12)、權限配置：根據不同的員工，不同的階層，配置不同的瀏覽權限。(13)、遠程監控：只要有和車站的網絡連接，都可以通過大家熟悉的WEB瀏覽器實時查詢各項工作狀態，系統的操作簡單，為集團領導的檢查、監督起到的很大的作用。綜上所述，本發明的智能鐵鞋及其系統具有以下優點：(1)、通過利用無線網絡、先進可控的傳感器和可靠的電池供應系統，具備有很強的擴展性和實用性。(2)、起到了對車站防溜實時監控的作用，不用現場檢查而在監控終端上即可以監視鐵鞋所處的狀態，解決了防溜中經常出現的假防溜、檢查不到位等問題，並能實現防盜的功能。(3)、能大大提高作用的質量和日常的管理，減輕現場工作人員的壓力，有力地保證了車站的行車安全。因此，本發明的有益效果實現顯而易見的。還應當理解，本發明雖然已通過以上實施例及其附圖而清楚說明，然而在不背離本發明精神及其實質的情況下，所屬技術領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的變化和修正，但這些相應的變化和修正都應屬於本發明的權利要求的保護範圍。