列車信息網絡系統的製作方法

2023-05-13 04:12:21

專利名稱：列車信息網絡系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信技術。
背景技術：
近20多年來，在運輸市場激烈競爭的壓力下，各國鐵路，特別是發達國家鐵路為實現提速、高速和重載運輸，積極引進採用新技術，大幅度提高了現代化通信信號設備的裝備水平，新型技術系統不斷湧現。以信息化帶動鐵路產業現代化，是鐵路發展的必然趨勢。 全面、準確獲得線路上的信息是高速列車安全運行的保證。因而現代鐵路信號系統採用了許多先進的通信技術，如光纖通信、無線通信、衛星通信與定位技術等。在國內，鐵路承擔大部分的旅客運輸業務，全國鐵路每年完成旅客發送量為14億人左右，列車乘務人員工作內容繁雜，很多內容都是通過人工方式進行操作完成。鐵路旅客運輸是整個鐵路運輸的重要組成部分。國民經濟保持快速發展、國家奔向全面小康，預計 「十一五」末期，鐵路客運量增長速度將達到12%，標誌著鐵路客運發展跨入新的時代。為此，構建一種綜合型的、共享型的信息平臺，通過科學、高效的信息化管理和服務手段來全面提升客運服務質量和組織效率，同時降低乘務人員的作業強度是非常必要的。目前國內外還未見這種列車客運專用的綜合型信息化服務和管理系統的實際應用，僅有少量的車廂視頻監控和基於GPRS/CDMA Xl或MMS的特定專用業務信息交互系統的應用案例。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種支持列車無線辦公管理的具有良好擴展性的列車信息網絡系統。本實用新型解決所述技術問題採用的技術方案是，列車信息網絡系統，包括地面部分、車載部分和移動終端；其中，地面部分包括地面伺服器和與地面伺服器連接的地面無線通信裝置；車載部分包括車載伺服器和與車載伺服器連接的車載無線通信裝置，還包括與車載伺服器連接的視頻輸出裝置；移動終端包括用於與車載無線通信裝置建立通信的移動終端通信模塊。視頻輸出裝置設置於各車廂。還包括視頻採集裝置與車載伺服器連接。車載部分包括分布於各車廂的節點裝置，所述節點裝置連接有視頻輸出裝置、視頻採集裝置和與移動終端通信的內部通信裝置，以及與車載伺服器通信的外部通信裝置。所述移動終端包括文本輸入裝置、顯示屏、無線通信裝置和處理器。還包括揚聲器與節點裝置連接。本實用新型採用成熟、先進的無線網絡覆蓋技術，可以實現列車與站臺之間的快捷信息傳輸，並構建旅客列車內部的無線寬帶網絡以滿足生產作業數據和服務信息的無線傳輸需求，包括智能生產作業信息處理、業務系統、多媒體數據、監控、日常辦公應用數據傳輸等，實現整個客運環節各項工作的動態信息化管理。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明。

圖1是本實用新型的系統構成示意圖。圖2是本實用新型的車載系統結構示意圖。圖3是車廂內部系統結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1 3。本實用新型的列車信息網絡系統包括地面部分1、車載部分和移動終端3 ；其中， 地面部分1包括地面伺服器11和與地面伺服器11連接的地面無線通信裝置12 ；車載部分包括車載伺服器21和與車載伺服器21連接的車載無線通信裝置22，還包括與車載伺服器 21連接的視頻輸出裝置23 ；移動終端3包括用於與車載無線通信裝置建立通信的移動終端通信模塊。顯示器作為視頻輸出裝置23設置於各車廂。本實用新型還包括視頻採集裝置M 與車載伺服器21連接。視頻採集裝置M即攝像頭。車載部分包括分布於各車廂的節點裝置，所述節點裝置連接有視頻輸出裝置23、視頻採集裝置M和與移動終端通信的內部通信裝置，以及與車載伺服器通信的外部通信裝置25。揚聲器與節點裝置連接。所述移動終端3包括文本輸入裝置、顯示屏、無線通信裝置和處理器。更具體的實施例如下地面部分包括面向路局、車站/段客運管理和統計業務的各種設備、設施。一般由伺服器或PC機、數據交換設備和通信設備構成，主要用於路局、站段客運管理部門對車上系統的遠程管理。地面部分的主要功能為生成列車子系統運行需要的初始數據，包括列車設備清單、列車人員編組等等，以及將每個列車運行完畢後記錄的數據進行管理，包括信息存儲、 查找、異常記錄等等。車載部分由固定安裝在車廂上的無線設備、PC伺服器和無線攝像頭構成，無線設備用於構建列車內部的無線寬帶網絡，PC伺服器用於承載各項業務，如乘務管理業務、統計業務、視頻監控業務及面向旅客的娛樂服務業務。無線攝像頭用於對車廂圖像信號的採集， 同時將採集到的圖像信號進行壓縮編碼處理。移動終端即是列車工作人員配備的手持型裝置，主要適用於乘務員、列車長、列車值班員乘警和播音員，用於實施軟體系統所具的各項功能。地面部分負責生成每次列車運行需要的初始數據，在每發列車運行結束，列車長交班時，將列車子系統中生成數據交回地面子系統進行存儲。列車在結構上相對穩定的最小單位是車廂，根據列車運行的狀況和車輛的特殊結構，在各車廂之間採用傳統的網絡布線方式進行連接將存在如下問題列車運行時的顛簸和晃震，使有線傳輸線路在車廂兩頭的連接存在很大隱患，較難保證整列傳輸線路長期穩定、可靠工作。列車根據運營需要隨時可能重新編組，每列車的車廂和車廂數量不固定，重新編組和加掛車廂時有線傳輸電纜的切換及用戶接入點數量的變化將是一個大難題。為此，採用無線傳輸方式，可以有效解決上述問題。採用無線網絡方式，可以在不破壞車廂原有結構的情況下，方便地將各個車廂的用戶接入點與服務管理中心連接起來，迅速建立起無線網絡鏈路。無線網絡搭建具有很高的靈活性，當需要臨時更換或增減車廂時，可以方便地在最短的時間內增加或減少業務覆蓋點。列車內部無線寬帶網的結構拓撲如圖2所示。除服務管理車廂外，其餘每節車廂配置一套相同的設備，包括1臺無線寬帶橋接器、1臺無線寬帶接入裝置和2臺無線網絡攝像機。服務管理車廂除上述設備外，需額外配置一臺PC機作為業務伺服器，並增加1臺無線寬帶橋接器和1臺路由交換設備以提供充分的數據吞吐帶寬。為保障多路視頻傳輸對網絡帶寬的要求，設計採用54M的寬帶橋接和接入設備來構建無線網絡。無線寬帶橋接器配備高增益、小體積、低風阻天線，固定於車廂外頂棚適當位置。無線網絡信號覆蓋範圍內，具有相同SSID設置的無線寬帶橋接器將自動判別並認證對端的無線設備，符合組網條件的無線寬帶橋接器將自動連接成點對點或者點對多點的網絡，不必事先將對端設備的參數設置到本機，這樣便能很好地滿足車廂重新編組後，系統無需人工幹預而自動重新建立的要求。車廂內採用2. 4G頻段的802. Ilg接入設備覆蓋，方便移動終端接入，車對地及車廂與車廂間採用5. 8G頻段的802. Ila寬帶橋接器進行連結，其無線鏈路可達到約54Mbps 的高網絡帶寬，考慮到惡劣環境條件下對信號傳輸質量的影響和傳輸協議方面的開銷，距離服務管理車廂最遠的車廂應該可獲得15 20Mbps的有效數據帶寬，完全滿足系統的需要。在列車高速行進中，經常出現轉彎的情況。為了保證彎道行駛時系統仍然可以正常工作，本系統特別設計採用寬輻射角度的高增益低風阻天線，在水平和垂直角度都可以滿足列車在大角度轉彎等其它行進變化中通訊鏈路的暢通，以保證無線信號的穩定連接，並能完全適應列車運行環境下的系統使用要求。車廂內部無線設備的配置結構如圖3所示。無線通訊鏈路分為兩部分，中心點和其它各從點。以中間的主控車廂作為中心。在主控車廂安裝2臺寬帶橋接器向全車的從節點進行覆蓋。從節點的每節車都安裝1臺寬帶橋接器，與主控車廂上的主站橋接。這樣設計可支持車廂組合的變化列車在增加、減少車廂時不受數量的限制，而且除主控車廂外， 其他車廂位置的隨意變化，無需做任何配置即可保證網絡的正常連接。移動終端是列車工作人員直接使用的裝置，為方便攜帶，設計為手持式數據終端， 基於WINCE平臺構建，將「ALL IN ONE」的設計理念貫穿整個設計，將人機信息交換、無線通訊、條碼掃描器等功能集成到一個專為適應全天候苛刻環境應用而設計的單一設備中，滿足移動工作人員在任何環境下的全天候使用，便於更加高效、準確地採集數據和業務管理。 該設備應具有以下特性中央處理器32位ARM9高速微處理器，主頻> 400MHz ；顯示解析度單色或6 色 IXD，解析度彡160X160點(漢字10行10列)；手觸式防水按鍵彡16個，分別為數字/ 字母鍵、功能鍵、開關鍵；數據存儲器超低功耗大容量RAM彡64Mbit ；FlashMemory 16 144Mbit ； (16M bits為標準配置)；電池鋰離子電池，待機時間彡5天；通訊功能UART、 Wi-Fi和藍牙；實時時鐘，帶備用電池；可讀一維條碼/ 二維條碼信息。本實施例還包括列車視頻監控系統，主要由兩部分組成車內監控和傳輸、地面控制中心兩個部分。第一部分實現列車內部對每節車廂的實時視頻集中監控，以利於乘務人員對車廂內出現的突發情況迅速做出反應；第二部分由地面控制中心和鄰近車站所組成， 通過無線視頻傳輸技術實現對運行中的列車車廂內的實時監控，使控制中心能夠在第一時間內了解現場情況，並迅速做出總體指令和解決措施。由於列車是由多節車廂連接而成，車廂之間的視頻信號傳輸可通過跨接電纜連接器實現，但設備安裝工作量太大，故用無線的方式進行傳輸更利於工程實現。而要實現地面控制中心對運行中的列車車廂內的實時監控，將行駛中列車車廂內的視頻監控圖像實時傳輸至控制中心，則採用公共無線網絡進行傳輸更方便實現。能夠實現視頻無線傳輸技術有多種，如3G移動通信、無線區域網(Wi-Fi)、寬帶無線網絡(WiMAX)等等。通過綜合比較，選擇3G移動通信與無線區域網(Wi-Fi)相結合的方式，是比較成熟的解決方案，一方面在列車內部進行無線區域網(Wi-Fi)的建設，實現列車內部無線網絡信號的無縫覆蓋，達到無線視頻信號的接入和匯總。另一方面在列車運行線路沿線藉助移動運營商成熟的3G網絡覆蓋，進行3G信號的視頻信號傳輸，節省基站基礎建設的成本。針對列車視頻監控系統的研製與應用，目前主要研發方向為視頻壓縮技術和無線傳輸技術的應用、信息安全技術的研發和應用、以及專用短程通訊技術的應用。本實施例中的列車視頻監控系統是一套完善的、高效率的、性價比極高的網絡多媒體視頻監控系統。它整合了無線數據通訊功能和數字視頻編碼功能，並且採用嵌入式一體化設計，集成度高，安裝維護方便。高清晰度攝像機採集到的圖像由視頻壓縮編碼模塊進行壓縮，再由智能無線通訊終端通過Wi-Fi與3G無線網絡相結合的網絡組成方式，將實時視頻信號傳輸到WLAN上和hternet上，實現視頻數據的交互、發送/接收、加解密、加解碼等功能。乘務人員可以在整列車的任意一節車廂通過WLAN查看任意一節車廂的實時視頻。地面監控中心可通過 Internet從系統終端得到實時圖像信息。該系統整合了無線網絡和網際網路的優勢，在空間和距離上實現了突破性拓展。視頻監控系統主要由前端設備、傳輸網絡、監控中心和監控終端組成前端設備高清晰度攝像機採集前端視頻；車載機編碼加密模塊進行視頻數據的編碼壓縮及加密；再通過信號傳輸模塊進行視頻壓縮數據的傳輸發送；傳輸網絡通過Wi-Fi與3G無線網絡相結合方式，將視頻壓縮加密信號傳輸到公網上，實現視頻遠程傳輸；監控中心接入到hternet網絡的中心伺服器，它需要具有獨立、固定不變的IP 地址或者域名，這樣前端無線傳輸設備和監控終端都可以在nternet網絡上訪問到它；監控終端辦公電腦、筆記本、PDA通過網際網路訪問伺服器，以實時、多樣化的監控方式來調取監控畫面。
權利要求1.列車信息網絡系統，其特徵在於，包括地面部分(1)、車載部分和移動終端(3)；其中，地面部分(1)包括地面伺服器(11)和與地面伺服器(11)連接的地面無線通信裝置 (12)；車載部分包括車載伺服器和與車載伺服器連接的車載無線通信裝置(22)， 還包括與車載伺服器連接的視頻輸出裝置03)；移動終端( 包括用於與車載無線通信裝置建立通信的移動終端通信模塊。
2.如權利要求1所述的列車信息網絡系統，其特徵在於，視頻輸出裝置03)設置於各車廂。
3.如權利要求1所述的列車信息網絡系統，其特徵在於，還包括視頻採集裝置04)與車載伺服器連接。
4.如權利要求1所述的列車信息網絡系統，其特徵在於，車載部分包括分布於各車廂的節點裝置，所述節點裝置連接有視頻輸出裝置(23)、視頻採集裝置04)和與移動終端通信的內部通信裝置，以及與車載伺服器通信的外部通信裝置05)。
5.如權利要求1所述的列車信息網絡系統，其特徵在於，所述移動終端(3)包括文本輸入裝置、顯示屏、無線通信裝置和處理器。
6.如權利要求4所述的列車信息網絡系統，其特徵在於，還包括揚聲器與節點裝置連接。
專利摘要列車信息網絡系統，涉及通信技術。本實用新型包括地面部分、車載部分和移動終端；其中，地面部分包括地面伺服器和與地面伺服器連接的地面無線通信裝置；車載部分包括車載伺服器和與車載伺服器連接的車載無線通信裝置，還包括與車載伺服器連接的視頻輸出裝置；移動終端包括用於與車載無線通信裝置建立通信的移動終端通信模塊。本實用新型可以實現列車與站臺之間的快捷信息傳輸。
文檔編號H04L29/08GK202009406SQ20112009372
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者周翟, 孫維集, 張玉興, 方佶祺, 王昕 , 董建明 申請人:成都廣成電子技術有限公司, 昆明鐵路局昆明客運段