一种铁路货车车载监测系统的列车网的制作方法

1.本技术涉及轨道交通车辆技术领域，特别是涉及一种铁路货车车载监测系统的列车网。


背景技术：

2.为了对铁路货车实现运维，通常需要对铁路货车进行状态监测。因此，需要对铁路货车加装车载监测系统。由于铁路货车常常面临列车组网、解网、制动试验、数据收发的需求，这要求铁路货车车载监测系统的列车网能够具备联合各车辆以及各平台满足上述需求的能力。在已有技术中，尚不具备成熟的列车网，如何实现车载监测系统的列车网成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.基于上述问题，本技术提供了一种铁路货车车载监测系统的列车网，以构建出车载监测系统为整列铁路货车服务的列车网。
4.本技术实施例公开了如下技术方案：
5.本技术提供了一种铁路货车车载监测系统的列车网，所述铁路货车包括多节车辆；所述列车网包括：主机和定位装置，以及各车辆上分别设置的网关；主机和定位装置位于铁路货车的同一节车辆上；各车辆上的网关均与所述主机绑定；
6.所述主机用于接收所述定位装置发来的定点抵达信息并发送给各个网关；
7.各个网关用于将所述定点抵达信息发送给所在车辆上的传感器，以使传感器进行定点监测获得监测数据；各个网关还用于获得监测数据并转发给所述主机；
8.所述主机用于缓存各个网关发送的监测数据，以及用于将监测数据发送到第一数据平台。
9.可选地，所述主机还用于通过网关获得传感器报警数据，将所述传感器报警数据发送到第二数据平台。
10.可选地，所述主机还用于在所述铁路货车全列组网时，初始化以及收发列检平板和网关的组网信息；以及，所述主机还用于在所述铁路货车解网时，接收所述列检平板信息，以及向网关发出解网信息。
11.可选地，所述主机包括：存储器、处理器、远距离无线电lora收发装置、wifi收发装置、移动网络收发装置、外壳和电池；
12.其中，所述lora收发装置用于与网关通信；
13.所述wifi收发装置用于与所述第一数据平台通信；
14.所述移动网络收发装置用于与所述第二数据平台通信。
15.可选地，所述存储器、所述lora收发装置、所述wifi收发装置、所述移动网络收发装置和所述电池均与所述处理器连接。
16.可选地，所述主机和所述定位装置位于所述铁路货车的机车后的第一节车辆上。
17.可选地，所述存储器采用atmel公司研发at24c512型存储器或sanddisk公司研发extreme128g型存储器；
18.所述处理器采用意法半导体公司研发的stm32l496型处理器；
19.所述lora收发装置采用semtech公司研发的sax1278型收发器；
20.所述wifi收发装置采用乐鑫公司研发的esp
‑
01型收发器；
21.所述移动网络收发装置采用中科微公司研发的m8312型收发器；
22.所述外壳采用材料为尼龙材质的非金属外壳；
23.所述电池采用锂亚硫酰氯型的er34615h电池。
24.可选地，所述主机待机的额定功率小于3mw，所述lora收发装置发送数据的额定功率小于100mw，所述wifi收发装置发送数据的额定功率小于100mw；所述移动网络收发装置发送数据的额定功率小于1500mw；
25.所述主机的额定电压为3.3v；
26.所述主机待机的额定电流小于1ma，所述lora收发装置发送数据的额定电流小于50ma，所述wifi收发装置发送数据的额定电流小于100ma；所述移动网络收发装置发送数据的额定电流小于500ma。
27.可选地，所述存储器的存储容量为128gb；所述存储容量为依据整列所述铁路货车的监测数据的数据量选定的；
28.所述电池的容量为38000mah；所述电池的容量为根据所述主机在6年内免维护以及所述主机各功能的耗电量计算得到的。
29.可选地，所述lora收发装置中接收装置和发射装置的最大传输速率都为1.25kb/s；所述最大传输速率为依据理想的数据传输效率确定的。
30.可选地，所述外壳的长为284mm，宽为200m，高为105mm；所述外壳的长、宽和高为根据安装空间的大小确定的；
31.所述传感器对应的传感器接口之间的安装尺寸为258mm
×
174mm；
32.所述电池的直径为61.5mm，高为34.2mm，共计20节。
33.可选地，所述lora收发装置包括第一天线和第二天线，其中所述第一天线用作备用，所述第二天线用于所述主机组网时使用。
34.相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：
35.一种铁路货车车载监测系统的列车网，铁路货车包括多节车辆；列车网包括：主机和定位装置，以及各车辆上分别设置的网关；主机与定位装置位于同一节车辆，各车辆上的网关均与主机绑定；主机用于接收定位装置发来的定点抵达信息并发送给各个网关；各个网关用于将定点抵达信息发送给所在车辆上的传感器，以使传感器进行定点监测获得监测数据；各个网关还用于获得监测数据并转发给主机；主机用于缓存各个网关发送的监测数据，以及用于将监测数据发送到第一数据平台。本方案提供的列车网能够具备联合各车辆以及各平台满足列车组网、解网、制动试验、数据收发等需求的能力，并将数据传输给数据平台以实现远程数据收集和对铁路列车的整车监控，使得车载监测系统能够为整列铁路货车服务。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本技术实施例提供的一种铁路货车车载监测系统的列车网的结构示意图；
38.图2为本技术实施例提供的一种主机的结构示意图；
39.图3为本技术实施例提供的一种主机的外壳扣合后的立体示意图；
40.图4为本技术实施例提供的一种主机内部剖面示意图。
具体实施方式
41.正如前文描述，目前铁路货车车载监测系统的列车网是尚未实现的一大难点、一大课题。而本技术中，发明人经过研究提供了在车载监测系统中可以服务于整列铁路货车的列车网的实现方案。
42.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
43.在本技术实施例中，车载监测系统具体装设在铁路货车上。铁路货车包括多节车辆。如图1所示的铁路货车车载监测系统的列车网100包括：位于铁路货车的同一节车辆上的主机101和定位装置102，以及各车辆上分别设置的网关103；各车辆上的网关103均与主机101绑定。网关103和定位装置102均与主机101通信连接。需要说明的是，图1中仅以3个网关103为示例，且以每个网关103通信连接3个传感器为例。实际使用中网关103的数量与车辆数量相关，而传感器数量与监测需求相关，故从数量上不加以限定。
44.作为一示例方式，主机101和定位装置102设置在铁路货车机车后的第一节车辆(后文简称第一车辆)上。
45.定位装置102可以对第一辆车进行定位，在已知铁路货车运行路线上的定点位置信息情况下，定位装置还可以确定第一车辆与每一个定点的相对位置。
46.主机101用于接收定位装置102发来的定点抵达信息并发送给各个网关103。其中，定点抵达信息表示主机101所在的第一辆车已经到达定点或者到达定点附近区域。主机101根据定点抵达信息可以明确第一辆车和定点的位置关系，从而触发网关103所在的车辆启动数据监测。
47.各个网关103用于将定点抵达信息发送给所在车辆上的传感器，以使传感器进行定点监测获得监测数据；各个网关103还用于获得监测数据并转发给主机101。传感器可以为：制动缸行程传感器、制动缸压力传感器、制动管压力传感器、车钩纵向力传感器和振动传感器等。不同的传感器能够监测到车辆不同类型的数据。每一辆车上设有网关103和传感器，网关103与传感器可以通过远距离无线电(long range radio,lora)技术通信，此外，网关103与主机101也可以具体采用lora技术通信。
48.主机101收到各个网关103发送的监测数据后，可以对这些监测数据进行缓存，以
在需要的时机将这些缓存的监测数据上传。
49.在本技术实施例中涉及两个数据平台，分别为第一数据平台和第二数据平台。其中，第一数据平台又可称为“雾平台”，第二数据平台可称为“云平台”。对于上述原始监测到的车辆运行期间的状态数据，主机101发送给第一数据平台。一些传感器还可以基于监测到的异常数据进行报警提示，主机101还用于通过网关103获得传感器报警数据，将传感器报警数据发送到第二数据平台。其中第一数据平台位于车辆段，例如设置在列车经过的某个车站；第二数据平台位于云端，例如可以是统一的一个监控平台，用于监控车辆的报警数据，统筹列车运行工况以及做出相关的数据分析工作。
50.本方案提供的列车网能够具备联合各车辆以及各平台满足列车组网、解网、制动试验、数据收发等需求的能力，并将数据传输给数据平台以实现远程数据收集和对铁路列车的整车监控，使得车载监测系统能够为整列铁路货车服务。
51.主机101的功能不局限于上述功能。例如，主机101还可配合列检人员完成列车组网、解网、列车全部制动试验、列车简略制动试验。主机101还用于在铁路货车全列组网时，初始化以及收发列检平板和网关103的组网信息；以及，主机101还用于在铁路货车解网时，接收列检平板信息，以及向网关103发出解网信息。其中列检平板为列检人员可控的平板电脑。列检平板具有配套开发的软件和程序，列检人员通过操控列检平板可以控制主机101配合完成相关的列检试验(不限于制动试验)以及控制解网。解网时，主机101可以处于休眠状态，休眠状态下，主机101仍可以接收列检平板发送的消息，并转告各网关103解网消息。网关103再向所在车辆的传感器。
52.下面结合图2介绍主机101的结构。
53.参见图2，该图为本技术实施例提供的一种主机的结构示意图。如图2所示的主机101包括：存储器201、处理器202、远距离无线电lora收发装置203、wifi收发装置204、移动网络收发装置205、外壳206和电池207。
54.其中，主机101中的lora收发装置203用于与网关103通信。wifi收发装置204用于主机101与第一数据平台通信，因为第一数据平台建在车辆段，与列车距离较近。移动网络收发装置205用于主机101与第二数据平台通信，因为第二数据平台与列车相距较远。结合图2示意，主机101中存储器201、lora收发装置203、wifi收发装置204、移动网络收发装置205和电池207均与处理器202连接。处理器202、lora收发装置203、wifi收发装置204、移动网络收发装置205可以焊接在同一线路板上，节省空间占用，便于线路管理。可选地，lora收发装置203包括第一天线和第二天线，其中第一天线用作备用，第二天线用于主机101组网时使用。当第二天线故障损坏，可以启用第一天线完成相应的收发功能。
55.其中，处理器202可运行主机101所有实现功能的程序，当程序运行时，主机即可实现相应的功能。
56.具体实现时，可以根据对主机101的使用需求对其内部组件进行选型。在一种可能的实现方式中，选型如下：
57.存储器201采用atmel公司研发at24c512型存储器或sanddisk公司研发extreme128g型存储器；前者性能稳定，后者功耗低、寿命长。处理器202采用意法半导体公司研发的stm32l496型处理器。该处理器具有低功耗的优势。lora收发装置203采用semtech公司研发的sax1278型收发器，该型号的收发器功耗低、性能较高。wifi收发装置204采用乐
鑫公司研发的esp
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01型收发器，该型号的收发器功耗低、性能高。移动网络收发装置205采用中科微公司研发的m8312型收发器。外壳206采用材料为尼龙材质的非金属外壳，结实耐热，并且非金属材质可降低通信干扰。电池207采用锂亚硫酰氯型的er34615h电池，具有较高的容量和较长的使用寿命。
58.下面介绍主机101的各项参数。通过配置上述型号的组件，主机101待机的额定功率小于3mw，lora收发装置203发送数据的额定功率小于100mw，wifi收发装置204发送数据的额定功率小于100mw；移动网络收发装置205发送数据的额定功率小于1500mw。主机101的额定电压为3.3v。主机101待机的额定电流小于1ma，lora收发装置203发送数据的额定电流小于50ma，wifi收发装置204发送数据的额定电流小于100ma；移动网络收发装置205发送数据的额定电流小于500ma。
59.需要说明的是，在本技术实施例提供的列车网100中，主机101的部分参数还和实际应用需求相关。例如，存储器201的存储容量为128gb；存储容量为依据整列铁路货车的监测数据的数据量选定的。每一辆车都会产生监测数据，因此，总的监测数据量还和车辆数有关。例如，如果整列铁路货车的车辆总数较大，还可以适当增加存储器201的存储容量；反之，则可以适当减小存储器201的存储容量。
60.电池207的容量为38000mah；电池207的容量为根据主机101在6年内免维护以及主机101各功能的耗电量计算得到的。在实际应用中，基于不同的理想维修周期，还可以选用其他容量的电池。此处均不进行限定。另外，本技术实施例中，还依据理想的数据传输效率确定了lora收发装置203中接收装置和发射装置的最大传输速率都为1.25kb/s，即10kbps。
61.本技术实施例中，依据主机101安装空间的大小设计了外壳206。其中，外壳206的长为284mm，宽为200m，高为105mm。传感器对应的传感器接口之间的安装尺寸为258mm
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174mm。选用的电池207的直径为61.5mm，高为34.2mm，共计用了20节。如果为了提供更多的电能，还可以选用更多节电池206。
62.作为可选的实现方式，lora收发装置203以频率430mhz通信；wifi收发装置204采用2.4g频段通信；移动网络收发装置205则以4g tdd lte方式通信。
63.图3为本技术实施例提供的一种主机的外壳扣合后的立体示意图。图4为本技术实施例提供的一种主机内部剖面示意图。如图3所示，主机101的外壳206可以通过螺钉锁紧固定，保持相对密闭的状态。如图4所示，主机101的外壳206中容纳有电池207，每节电池207排列整齐，被装卡在外壳206所构成的空腔内。
64.本技术中还可以将外壳206视为两部分，一部分是上盖，另一部分是底板，上盖与底板组装成图示的外壳206。通过图4还可观察到位于电池207上方的线路板400，图4中未示出的处理器、lora收发装置、wifi收发装置、移动网络收发装置和存储器均可以焊接或者插接在该线路板400上，进而节省空间，保证各器件连接的稳固性。结合上文介绍，本技术实施例中，主机101具备自供电和模块化的特点，使车载监测系统中列车100的实现更加可靠和稳定。
65.此外，本技术实施例中提供的列车网100还有如下特点：
66.主机101是铁路货车车载智能监测系统的主要组成部分，可根据用户的实际痛点需求，配合安装到车辆上的传感器和网关实现铁路货车装备的智能化、数字化；数字化列车与已建成的雾平台(放置于车辆段)相结合，可以提高列车节点(车辆段)工作效率，减少列
车在车辆段的停留时间，与移动闭塞技术联合，可有效提向线上车辆密度，最终达到提高运能的目标。
67.数字化的智能列车通过监测，可向大数据中心提供车辆关键系统和大部件的运用数据，大数据中心合成数学模型后，可预测车辆故障的发生时间，到寿命时间再更换，可有效地减少不必要的预防性维修，降低维护成本，最终达到车辆维护状态修理的目标。降低了维护成本。
68.此外，通过在车辆装备上安装智能传感器等监测和计算部件，使列车中的所有车辆关键性能和部件处于监测中，在出现故障前便可根据监测数据预测到风险，可有效提高运用安全性。
69.以上所述，仅为本技术的一种具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。