专利名称：应答式列车接近无线预警设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁路运输安全设备，具体涉及一种列车接近无线预警装置。
背景技术：
铁路的线路保养维护是确保列车运行的重要环节，一般情况下，其维护工作都是在列车运行的间隙进行的，因而对列车到来的预警就成为施工过程中必不可少的组成部分，按照当前列车的运行速度，要求离施工点3公里有列车到来，就应该通知施工人员及施工器械下线避让。长期以来普遍使用人工值守预警的方法，费时费力，可靠性不高，近年来也出现过一些自动预警装置，但相对于铁路沿线周边复杂的环境，其适用性受到一定限制。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种应答式列车接近无线预警设备，它能够在列车接近时以声光报警形式通知施工人员及施工器械下线避让。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为一种应答式列车接近无线预警设备，由报警主机、路由器和传感器终端组成，其中，报警主机包括Zigbee模块I、由 C8051F340组成的微控制器I、报警单元、显示单元，路由器包括Zigbee模块II，传感器终端包括Zigbee模块III、由C8051F340组成的微控制器111和路轨列车感知单元，所述Zigbee 模块I、Zigbee模块II、Zigbee模块III利用Zigbee技术组成个域网进行互相无线通信， 所述微控制器I在收到列车接近信号后通过Zigbee模块I、Zigbee模块II向转感器终端发送应答信号，同时该微控制器I分别向报警单元、显示单元发出列车接近指令，所述微控制器III在接到路轨列车感知单元检测到的列车接近信号后通过Zigbee模块IILZigbee 模块II向报警主机发送列车接近信号。优选的，所述路由器还包括由C8051F340组成的微控制器II，所述微控制器I还通过所述个域网分别向传感器终端、路由器发送检测信号，所述微控制器II、微控制器III在接到检测信号后通过该个域网分别向报警主机发送应答信号。本实用新型的有益效果是，通过基于Zigbee技术的Zigbee模块组成的个域网 (PAN)实现了传感器终端与报警主机的通信，通过设置由C8051F340组成的微控制器实现了对Zigbee模块的管理和控制，不但能够在列车接近时进行声光报警，还对本设备自身工作状态进行监控，所以可靠性高，安全性强。
图1是报警主机组成框图，图2是传感器终端组成框图，图3是路由器组成框图， 图4是报警主机程序流程图，图5是传感器终端程序流程图。图中1-微控制器I 2-Zigbee模块I 3_报警单元 4_电源管理I 5_显示单元 6-输入键盘 7-时钟电路 8-存储器 9-微控制器III IO-Zigbee模块III 11-路轨列车感知单元 12-电源管理III 13-运行试验转换开关I 14-微控制器II15-Zigbee模块II 16-电源管理II 17-运行试验转换开关II
具体实施方式
本实用新型由传感器终端、具有中继功能的路由器和报警主机三部分构成，通过基于Zigbee技术的Zigbee模块I 2、Zigbee模块II 15、Zigbee模块IIIlO组成的个域网(PAN)将其联系起来。传感器终端负责检测列车到来信号并以报警主机的64位模块地址为目标地址发送信息到报警主机，报警主机接收到列车到来信号后，用声光方式告知工作人员，并对报警开始时间和确认时间进行记录存储。考虑到本设备在单线的应用，主机可同时工作于上行和下行两个通道；在现场使用中遇到山包、隧道、强干扰导致通讯距离不够时，可在适当的地方增加路由器保证通讯的畅通；传感器终端和路由器可工作在实验和运行两种状态，实验状态主要是拉距离时可从讯响器的声音知道通信是否正常，这点对于决定路由器及传感器的放置点非常方便。其中，Zigbee模块是美国DIGI公司基于Zigbee技术，专为超远程、低数据传输率、高可靠性、低功耗应用而设计的无线数据传输模块，在工业自动化控制及电力配电系统中获得了广泛的应用，该模块主要性能如下工作频率2. 4G，通讯距离1.6公里(明视距离)，发射功率IOOmW (20dBm)，发射状态电流295mA (@3. 3V)，接收状态电流45mA (@3. 3V)，接收灵敏度_102dBm，RF数据传输率250，000bps，兼容TTL电平的异步通讯接口，模块可工作于基于AT命令的透明传输模式和基于帧结构的API传输模式。在由一定数目的模块构成的Zigbee网络中，必须指定一个模块为协调器才能启动该网络，其余模块可根据其在网络中的作用分别设定成路由器或设备终端，被称为路由器的模块具有中继功能。可通过DIGI 公司X-CTU软件将模块方便地设置成协调器、路由器或设备终端。报警主机作为报警网络的服务器协调与其它模块的通讯，主要功能如下(1)在开始布区时，接收路由器或传感器终端发来的test信号，并发送应答信号； 接收到路由器或传感器终端的运行信号后，若该报警器主机是第一次应用或是在网络复位情况下应用，则路由器或传感器终端在由test状态切换到运行状态时将该节点的64位模块地址依照其实验顺序进行记录，以供以后定位通讯故障做依据。当检测到上述状态的切换是传感器终端发出的，该路由布区状态进入监控报警状态。(2)在监控报警状态，当检测到传感器终端发来的列车到来信号后，启动高分贝讯响器及高亮度发光管报警，并记录列车到来的日期时间，报警时间持续到确认键按下结束。在没有列车到来信号时，报警主机每5秒给传感器终端发送一次心跳信号并等待返回信号，如果收到返回信号，表示通信链路正常，否则，查询是哪个路由器节点通讯不正常，最终在显示屏上显示出来并以声光信号报警。(3)存储5000点的报警数据，可在主机液晶屏上查询。(4)报警主机的硬件结构框图如1所示，考虑到系统运行在μ C-OS II，微控制器 I 1选用C8051F340，由于它内嵌64Κ程序存储器和4KRAM及丰富的外设功能，仅需少量的外部芯片即可满足设计要求，和无线模块即Zigbee模块I 2的通讯用UART0，显示单元5、 时钟电路7、存储器8都通过I2C线和微控制器Il交换数据。电源管理I 4主要完成系统中电源的调理，内容包括对单节锂电池的稳压和12V 升压，系统主电路所需电压为3. 3V，为了尽可能的提高电池的利用率，选用了压差为140mV的TC1262低压差稳压器为系统的主稳压器。升压用DC/DC变换器，给报警单元提供足够的功率保证有一定的响度。报警主机软件类似于服务器软件，除了对路由器、传感器终端进行管理外，还要分别对报警单元3、输入键盘6、显示单元5、存储器8等实时响应，考虑到应用的高可靠性，对通讯链路的工作状况实时监测，其方法是在系统进入正常报警状态后，每隔5秒钟由报警主机发送心跳信号给上下行传感器终端，传感器终端接到报警主机的心跳信号后返回相应的应答信号，报警主机收到应答信号表示通信链路正常，否则，报警主机会按照布区的路由器和传感器终端的顺序依次进行查询，最终找到不能通讯的节点，并在显示单元5上显示提示和报警单元3产生相关的报警声，对节点的查询也可手工查询，内容包括通讯链路是否正常，节点电池剩余电量等。报警主机可存储5000组报警数据，内容包括报警时的日期时间和报经确认的日期时间，这些数据可通过主机键盘操作查询，为了快速查询，除定义了普通上下翻页键外，还定义了一个X 10键提高查询速度，主机报警数据不能由用户删除， 5000条记录满后，新的报警数据将会覆盖早先的旧数据。报警主机的主要程序流程如图4。传感器终端主要完成对列车到来的信号的检测，并将该信号进行抗干扰处理，通过无线模块发送到报警主机。传感器终端的微控制器III9仍用C8051F340，内嵌DC/DC升压模块提供6V电压给路轨列车感知单元11供电，电原理框图如图2。列车到来信号发送给报警主机后，等待主机的确认信号，若收不到确认信号，则重发列车到来信号到主机直至主机返回确认信号，还对来自主机心跳信号进行应答。主要程序流程见图5。路由器硬件结构如图3，它主要由微控制器II 14、Zigbee模块II 15和电源管理模块II 16构成，在系统中主要作为中继模块使用，和传感器终端一样，它同样工作在试验和运行两种状态，拉距离在试验状态，正常工作在运行状态。此部分软件功能主要包含对报警主机查询的响应。
权利要求1.一种应答式列车接近无线预警设备，它由报警主机、路由器和传感器终端组成，其中，报警主机包括Zi gbee模块I、由C8051F340组成的微控制器I、报警单元、显示单元，路由器包括Zigbee模块II，传感器终端包括Zigbee模块III、由C8051F340组成的微控制器 III和路轨列车感知单元，其特征在于，所述Zigbee模块I、Zigbee模块II、Zigbee模块 III利用Zigbee技术组成个域网进行互相无线通信，所述微控制器I在收到列车接近信号后通过Zigbee模块I、Zigbee模块II向传感器终端发送应答信号，同时该微控制器I分别向报警单元、显示单元发出列车接近指令，所述微控制器III在接到路轨列车感知单元检测到的列车接近信号后通过Zigbee模块III、Zigbee模块II向报警主机发送列车接近信号。
2.根据权利要求1所述的应答式列车接近无线预警设备，其特征在于，所述路由器还包括由C8051F340组成的微控制器II，所述微控制器I还通过所述个域网分别向传感器终端、路由器发送检测信号，所述微控制器II、微控制器III在接到检测信号后通过该个域网分别向报警主机发送应答信号。
专利摘要本实用新型公开了一种应答式列车接近无线预警设备，能够在列车接近时以声光报警形式通知施工人员及施工器械下线避让。由报警主机、路由器和传感器终端组成，报警主机包括Zigbee模块I、微控制器I、报警单元、显示单元，路由器包括Zigbee模块II，传感器终端包括Zigbee模块III、微控制器III和路轨列车感知单元，所述Zigbee模块I、Zigbee模块II、Zigbee模块III利用Zigbee技术组成个域网进行互相无线通信，所述微控制器I在收到列车接近信号后通过Zigbee模块I、Zigbee模块II向传感器终端发送应答信号，同时该微控制器I分别向报警单元、显示单元发出列车接近指令，所述微控制器III在接到路轨列车感知单元检测到的列车接近信号后通过Zigbee模块III、Zigbee模块II向报警主机发送列车接近信号。
文档编号B61L23/06GK202225886SQ20112033577
公开日2012年5月23日 申请日期2011年8月27日 优先权日2011年8月27日
发明者赵广平, 陈增辉, 齐晓冰 申请人:天水铁路信号配件厂有限责任公司