铁路货物运输在途监控装置的制作方法

1.本实用新型涉及铁路运输领域，尤其涉及一种铁路货物运输在途监控装置。


背景技术：

2.我国铁路货运年发送量为40亿吨左右，其中，危险货物年运量为1亿吨左右，全路危险货物每天装车数近万辆，平均每公里就有3辆运载危险货物的铁路货车在运行。铁路货车容量大、载重大，且是编组成列运行，危险货物运输安全保障至关重要又相对复杂。随着我国调整运输结构、提高铁路运量以及总公司货运增量方案的制定，大宗货物长距离铁路运输比例将得到进一步提升，货物运输的安全保障变得更加迫切。
3.铁路危险货物90％为液体货物，用作运输工具的铁路货车的类型主要是铁路罐车和罐式集装箱。全国有11万余辆铁路罐车，约占铁路货车总量的15％；罐式集装箱也随着集装化运输的发展趋势大量涌现。液体危险货物运输中，罐车、罐式集装箱的罐体处于密闭状态，发生异常时压力、温度、液位可能会出现较大变化。因此，液体危险货物运输监控是提高危险货物运输安全性的一项重要措施。
4.目前，铁路货车多为无源无电子设备，铁路货物运输过程中缺乏有效的在途安全监测手段，现有检测方式是在装卸站点、铁路站场的人为静态检测，在长距离复杂运输过程中，不了解在途运输的危险货物状态，难以发现安全隐患；且当运输货物在途中处于危险状态时不能及时开展有效的防止、控制措施，导致事故发生产生较大影响。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种铁路货物运输在途监控装置，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种铁路货物运输在途监控装置，包括：传感器模块、温度调节模块、与所述传感器模块连接的车载盒以及与所述传感器模块和所述车载盒供电的供电模块，所述传感器模块用于采集铁路货物状态信号并传输至所述车载盒；
7.所述温度调节模块设置在铁路货车外壁，用于在铁路货车内部温度或者环境温度超过预设阈值时，调节铁路货车温度；
8.所述车载盒包括：通信模块、定位模块、存储模块，所述定位模块用于感测位置信号，所述存储模块用于存储所述铁路货物状态信号以及所述位置信号，所述通信模块用于将所述铁路货物状态信号以及所述位置信号传输至远程终端。
9.进一步地，所述供电模块包括：车载电池盒以及安装在所述车载电池盒内的电池组；
10.所述车载电池盒安装于铁路货车外壁，包括：壳体、连接结构、防震结构、调温结构和防盗结构；
11.其中，所述壳体上设有电池盒门；所述连接结构设置于所述壳体内部的底部，用于固定连接所述电池组；所述防震结构设置于所述连接结构的底部，用于给所述电池组减震；
所述调温结构设置于所述壳体上，用于调节所述壳体内部的温度；所述防盗结构设置于所述壳体上，用于锁紧所述电池盒门。
12.进一步地，所述传感器模块包括：温度传感器、压力传感器、液位传感器、气体传感器以及密度传感器；
13.所述温度传感器包括内部温度传感器以及外部温度传感器，所述内部温度传感器设置在所述铁路货车内部，用于感测货物温度；所述外部传感器设置在所述铁路货车外壁，用于感测环境温度；
14.所述压力传感器设置在所述铁路货车内部，用于感测铁路货车内部气压；
15.所述液位传感器设置在所述铁路货车内部，用于感测铁路货车内的液位；
16.所述气体传感器设置在所述铁路货车外部人孔处，用于感测铁路货车人孔外弥漫的装载货物气体浓度，从而监测货物是否泄漏；
17.所述密度传感器设置在所述铁路货车内部，用于感测铁路货车内货物密度。
18.进一步地，所述气体传感器包括：苯传感器、甲烷气体传感器、可燃气体传感器。
19.进一步地，还包括：盖体开闭监测装置；所述盖体开闭监测装置设置在铁路货车的人孔处，用于监测人孔盖的开闭。
20.进一步地，还包括：压力调节模块；所述压力调节模块设置在所述铁路货车上，用于在铁路货车内部压力超过预设阈值时，调节铁路货车内部压力。
21.进一步地，所述车载盒内还包括：电源监控模块；所述电源监控模块连接所述电池组，用于监测所述电池组的剩余电量。
22.进一步地，所述通信模块包括：移动通信单元以及zigbee通信单元。
23.进一步地，所述车载盒内还包括：声光报警器；所述声光报警器用于在所监控的铁路货物状态信号异常时进行声光报警。
24.进一步地，所述车载盒内还包括：控制模块；所述控制模块连接所述通信模块、所述定位模块、所述存储模块，用于控制各模块工作。
25.本实用新型提供的铁路货物运输在途监控装置，包括：传感器模块、与该传感器模块连接的车载盒以及为该传感器模块以及该车载盒供电的供电模块，该传感器模块用于采集铁路货物状态信号并传输至该车载盒；该车载盒包括：通信模块、定位模块、存储模块，该定位模块用于感测位置信号，该存储模块用于存储该铁路货物状态信号以及该位置信号，该通信模块用于将该铁路货物状态信号以及该位置信号传输至远程终端，能够在长距离复杂运输过程中实时监测铁路货物运输情况，以便准确掌握在途运输的危险货物状态，及时发现安全隐患。
26.另外，本实用新型通过采用包括壳体、连接结构、防震结构、调温结构和防盗结构的车载电池盒，能够在方便电池组拆卸的基础上，提高了电池组安装牢固度，并与电池组拆卸更换。
27.再者，本实用新型通过设置温度调节模块以及压力调节模块，以便在温度或压力超过一定阈值时主动调节铁路货车温度以及铁路货车内部压力，以当运输货物在途中处于危险状态时及时开展有效的防止、控制措施，避免事故发生产生较大影响。
28.为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
29.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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
30.图1为本实用新型一实施例中铁路货物运输在途监控装置的结构框图；
31.图2为本实用新型另一实施例中铁路货物运输在途监控装置的结构框图；
32.图3为本实用新型另一实施例中铁路货物运输在途监控装置的结构框图；
33.图4示出了采用本实用新型实施例提供的铁路货物运输在途监控装置的列车图；
34.图5示出了本实用新型实施例中供电模块的结构图。
具体实施方式
35.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，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
36.以下在实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员，了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图式，任何本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本实用新型的观点，但非以任何观点限制本实用新型的范畴。
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
38.目前，铁路货车多为无源无电子设备，铁路货物运输过程中缺乏有效的在途安全监测手段，现有检测方式是在装卸站点、铁路站场的人为静态检测，在长距离复杂运输过程中，不了解在途运输的危险货物状态，难以发现安全隐患；且当运输货物在途中处于危险状态时不能及时开展有效的防止、控制措施，导致事故发生产生较大影响。
39.为至少部分解决现有技术存在的上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种铁路货物运输在途监控装置，能够在长距离复杂运输过程中实时监测铁路货物运输情况，以便准确掌握在途运输的危险货物状态，及时发现安全隐患。
40.图1为本实用新型一实施例中铁路货物运输在途监控装置的结构框图；如图1所示，该铁路货物运输在途监控装置利用物联网、传感器技术实现对铁路运输货物的动态监控，保障铁路运输安全，可以包括：传感器模块100、与该传感器模块100连接的车载盒200以及为该传感器模块100以及该车载盒200供电的供电模块300，该传感器模块100用于采集铁路货物状态信号并传输至该车载盒200；
41.该车载盒200为该铁路货物运输在途监控装置的中控台，具体包括：通信模块210、定位模块230、存储模块220，该定位模块230用于感测位置信号，该存储模块220用于存储该铁路货物状态信号以及该位置信号，该通信模块210用于将该铁路货物状态信号以及该位置信号传输至远程终端。
42.值得说明的是，车载盒提供通用格式传感器接口，可集成扩展，供多种类型传感器接入，有线传感器可以以rs232、rs485或其他线路连接，无线传感器可以以zigbee、蓝牙、wia等方式实现无线互联。
43.另外，该车载盒可根据需要调整监控频率，受上级指令控制；在非监控阶段，处于睡眠模式，降低系统功耗。
44.具体地，该传感器模块与该车载盒可以采用有线传输方式，例如导线连接、信号线连接、光纤连接、总线连接等，也可以采用无线传输方式，如wifi通信、gprs通信模块、蓝牙通信等。
45.该定位模块可采用北斗导航系统实现位置定位，也可采用北斗导航系统和gps定位系统的双模定位模式。
46.通信模块可采用gprs通信技术或窄带物联网技术(emtc、lora、nb-iot)等对采集的数据进行远程传输，其中，该远程传输可以为定时传输，也可以为实时传输，取决于监控需求。该远程终端可为运维人员使用，也可是监控调度中心的服务器等，如智能手机、平板电子设备、便携式计算机、台式电脑等。
47.该存储模块可采用sd存储卡实现，用于本地存储该传感器模块所采集的数据，也包括用于存储货物装载量信息和车辆信息的电子标签，以防在山洞、群山等信号较弱地区监测数据远传失败，并待网络恢复后可择机重新上传。
48.供电模块实现方式有两种，第一种为机车供电，该供电方式可实现持久供电；第二种为电池供电，包括蓄电池和干电池，所述蓄电池留有充电接口，为集中型车载监控装置供电，可与采用太阳能发电、风力发电的车载装置匹配充电，也可取下与电网连接充电；所述干电池为无线传感器和集成型车载监控装置的供电方式；供电模块电池容量的选用可以是车辆运行周期更换电池或长寿命电池供电策略。蓄电池采用dc24v供电。
49.综上，本实用新型实施例提供的铁路货物运输在途监控装置，通过传感器模块采集货物状态，由车载盒中的模块进行存储或传输，以在长距离复杂运输过程中实时监测铁路货物运输情况，使运维人员准确掌握在途运输的危险货物状态，及时发现安全隐患，即货物运输途中及装卸作业线等全过程的货物状态、车辆状态监测、控制，并能将监控信息上传至远程平台，有效保障货物运输安全，可用于以铁路危险货物运输为主的货物状态、车辆状态监控，也可用于其他运输货物、车辆等系统适用的监控需求中去。
50.在一个可选的实施例中，监控装置考虑防爆减隔震进行设计，通过采用防爆电路、防爆传感器和加装防爆外壳方式达到防爆要求；通过加装减隔震装置和填充减隔震材料等方式达到减隔震要求。
51.在一个可选的实施例中，该传感器模块100具体可以包括：温度传感器、压力传感器、液位传感器、气体传感器以及密度传感器等。
52.其中，温度传感器包括内部温度传感器以及外部温度传感器，内部温度传感器设置在铁路货车内部，用于感测货物温度。该外部传感器设置在所述铁路货车外壁，用于感测环境温度。其中，对于铁路运输的危险液体，温度是一个监控危险液体状态的重要指标，通过监控铁路货车内部温度能够感知危险液体的温度是否异常，另外，铁路货车内部温度与车辆运行过程中的颠簸碰撞、密封等有关系，也与环境温度有关系，因此，及时观测环境温度，能够为运维人员掌握线路环境情况以及环境温度与货物温度之间的关联性提供依据。
53.其中，该内部温度传感器可采用接触式温度传感器，型号为北京昆仑海岸传感技术有限公司的jwb系列防爆一体化温度变送器、传感器。该外部温度传感器可为防爆式电子温度计。
54.压力传感器设置在铁路货车内部，用于感测铁路货车内部气压。值得说明的是，在运输危险液体时，由于挥发等原因，在没有装满液体的空间中，气压会随着液体的挥发、液体的温度等情况发生变化，因此，通过压力传感器监测气压，能够帮助运维人员及时了解铁路货车内部气压，防止气压过高造成爆炸。
55.其中，压力传感器采用jyb-ko-p系列防护型压力变送器。
56.液位传感器设置在铁路货车内部，用于感测铁路货车内的液位。
57.值得说明的是，液位传感器也为设置铁路货车内部顶部的距离传感器，其发射的超声波遇到液面之后反射回来，通过计算感测到反射的超声波的时间可以得知液面距离车顶的距离。另外，该液位传感器也可以是设置在铁路货车内部侧壁的多个传感器，以测量液面高度。
58.该液位传感器可采用flowline(氟莱)防爆超声波液位计echotouch系列lu20/lu20-is实现。
59.气体传感器设置在所述铁路货车外部人孔处，用于感测铁路货车人孔外弥漫的装载货物气体浓度，从而监测货物是否泄漏。
60.值得说明的是，该气体传感器可包括：苯传感器、甲烷气体传感器、可燃气体传感器等危险货物气体传感器，通过在铁路货车外壁人孔出感测空气中弥漫的苯、甲烷、甲烷、可燃气体等装载货物挥发到空气中的浓度，能够侧面反映出液体货物的泄漏情况。
61.密度传感器设置在所述铁路货车内部，用于感测铁路货车内货物密度。
62.其中，通过利用密度传感器感测铁路货车内货物密度，结合铁路货车实时液位，通过计量软件估算出货物质量，能够防止虚报货物质量、超载等问题。
63.值得说明的是，本实用新型实施例中所采用的所有传感器均为防爆式传感器。
64.在一个可选的实施例中，该铁路货物运输在途监控装置还可以包括：盖体开闭监测装置；盖体开闭监测装置设置在铁路货车的人孔处，用于监测人孔盖的开闭。
65.在一个进一步地实施例中，盖体开闭监测装置可采用本质安全型霍尔效应传感器，其中传感头安装在人孔盖上，脉冲盘或拼合环安装在罐体人孔壁上，通过传感器接收到脉冲信号的有无判断人孔盖的开启或关闭，实现了人孔盖开闭监测，以此，能够一方面防止车辆运行过程中由于振动等原因导致的人孔盖打开，避免货物泄漏，也能够防止人为原因忘记关闭人孔盖导致货物泄漏，还能够避免偷盗货物等问题。
66.在一个可选的实施例中，参见图2，该铁路货物运输在途监控装置还可以包括：执行模块400，该执行模块400可以在传感器模块100所监测的参数异常时，对铁路货车进行调节，调整处于临界状态下的危险货物状态回到重回正常。
67.具体地，该执行模块400可以为温度调节模块和/或压力调节模块。
68.温度调节模块设置在铁路货车外壁，用于在铁路货车内部温度或者环境温度超过预设阈值时，调节铁路货车温度；具体地，温度调节模块可为挂在铁路货车外壁的制冷结构，通过罐壁传到，以降低铁路货车内货物的温度。
69.压力调节模块设置在铁路货车上，用于在铁路货车内部压力超过预设阈值时，调
节铁路货车内部压力。具体地，该压力调节模块可以为设置在铁路货车外壁(优选上侧)的泄压阀，通过打开泄压阀能够调节铁路货车内部压力。
70.在一个可选的实施例中，参见图2，该铁路货物运输在途监控装置的车载盒内还可以设有：电源监控模块240；电源监控模块连接供电模块300中的电池组，用于监测电池组300的剩余电量，在剩余电量低于一定值时，通过通信模块将该信息传输至远程终端，以防止由于供电模块供电不足导致的监控中断。
71.在一个可选的实施例中，参见图2，该铁路货物运输在途监控装置的车载盒内还可以设有：控制模块250；控制模块250连接通信模块210、定位模块230、存储模块220、电源监控模块240以及执行模块400，用于控制各模块工作。
72.其中，该控制模块可为远程终端单元(rtu)，实现对传感器的动态采集、模式控制和各模块之间的协调运用，同时为车载盒执行的指令提供计算支持。
73.值得说明的是，控制模块可采用单片机、arm等微处理器或处理器实现，控制模块的例子包括但不限于以下微控制器：arc 625d、atmel at91sam、microchip pic18f26k20以及silicone labs c8051f320。
74.在一个可选的实施例中，参见图3，该铁路货物运输在途监控装置的车载盒内还可以设有：分别与控制模块250连接的加密模块260、计时校时模块270及采样模块280。其中，该加密模块260用于将货物状态信息等进行加密后进行传输，该计时校时模块270用于使车载盒时间和官方时间保持一致，该采样模块280用于为传感器变频采样。
75.在一个可选的实施例中，该铁路货物运输在途监控装置的车载盒内还可以设有：声光报警器，该声光报警器连接该控制模块250，用于在所监控的铁路货物状态信号异常时进行声光报警，以进一步提升铁路货车运行安全性。
76.在一个可选的实施例中，参见图4，一列运输车上的每节车厢上均设置一个监控装置，该监控装置的通信模块包括：移动通信单元，如gprs或窄带物联网技术(emtc、lora、nb-iot))，以及zigbee通信单元。其中，若干节车厢中，部分车厢将需要上传的数据通过zigbee跳转自组网集中传输至几节车厢，再由这几节车厢通过移动通信网络(如gprs)远程传输。由于通过移动通信网络远程传输数据时的耗电量较高，对各监控装置的电量要求高，导致对各监控装置的维护比较复杂，通过采用上述方式，能够将耗电量较大的远传工作集中在几节特定的车厢上的监控装置，其他监控装置的电池容量要求较低，集中维护几节特定车厢的电量即可，利于维护和运营。
77.在一个可选的实施例中，参见图5，该供电模块300包括：车载电池盒以及安装在车载电池盒内的电池组6；
78.车载电池盒安装于铁路货车外壁，包括：壳体1、连接结构2、防震结构3、调温结构4和防盗结构5；
79.其中，壳体1上设有电池盒门；连接结构2设置于壳体1内部的底部，用于固定连接电池组6；防震结构3设置于连接结构2的底部，用于给电池组6减震；调温结构3设置于壳体1上，用于调节壳体1内部的温度；防盗结构5设置于壳体1上，用于锁紧电池盒门。
80.具体地，连接结构包括：支撑座、挡板和挡块，其中，支撑座设置于所述壳体内腔的下部，用于支撑电池组；挡板设置于支撑座的两侧和上部，用于限制电池组的移动范围；挡块设置于电池盒门上，用于防止所述电池组撞击电池盒门。
81.电池组底部设置有电刷，支撑座上设置有导电部件，电刷与导电部件接触形成电源接触面，用于传导电能。
82.值得说明的是，该电池盒还具有线柱，线柱与导电部件电路连接，线柱用于连接外部用电设备，通过导电部件传递电池组的电能。
83.通过采用上述的供电模块结构，一方面利于将电池组安装于铁路货车外壁，方便于电池组的拆卸，另外，在保障电池组的运转安全性等方面均有很大帮助，利于进一步提高监控装置的鲁棒性。
84.综上所述，本实用新型提供的监控装置，采用低功耗设计，满足列车长周期运行需求，其中集中型车载监控装置采用通用接口设计，兼容市场上常用传感器，故可根据需求添加传感器，实现多项目监测，统一采集和上传；集成型车载监控装置深度集成各模块，实现超低功耗、超长待机，尺寸小便于安装。
85.另外，本实用新型提供的监控装置，监控模式可控，根据货物状态调节监控周期，实现非监控阶段装置静默，有效降低系统功耗。
86.第三，本实用新型提供的监控装置，采用北斗导航技术，对运输危险货物的铁路货车实时定位，获得车辆运行轨迹；可统计分析车辆运行规律、提高车辆利用效率，有效判断车辆、货物状态并能协助救援人员及时准确到达现场。
87.第四，本实用新型提供的监控装置，通过设置执行模块，能接受远程终端命令对预警、报警状态下的货物通过执行模块进行有效控制，保障货物状态正常，以在实现货物状态的动态监测的基础上有效进行控制处理，提高运输安全性。
88.第五，本实用新型提供的监控装置分为集中性和集成型两种监控方式，车载盒为车载监控单元的中继平台，具有通用规范的接口，可与市场上常用的有线或无线传感器连接组成系统，也可根据监控项目需求添加或减少连接传感器，有线传感器和车载盒由供电模块统一供电，无线传感器由自身电池供电，可采用深度融合的低功耗优化电路连接，达到尺寸小便安装，低功耗长寿命的性能优势。其中，传感器与车载盒相连，其中有线传感器的连接方式以rs232、rs485为主，无线传感器以zigbee、蓝牙、wia等方式实现无线互联。
89.值得说明的是，该监控装置分为集中型和集成型两种实现方式。集中型监控装置以多个传感器对接一个车载盒并通过供电模块为装置供电，实现多个参数同时监控上传，多个传感器分散的各个部位，适用于多项目监控需求的车辆；集成型车载监控装置集成传感器、车载盒、供电为一个模块，实现单一或少数几个监控项目的采集上传，体积小便安装且功耗低供电周期长。
90.本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
91.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
92.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
93.以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。