一种低功耗铁路货车车载监控装置的制作方法

本公开一般涉及铁路货运设备技术领域，具体涉及一种低功耗铁路货车车载监控装置。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，铁路运输效率日益提高，铁路货车车载设备直接作用于铁路货车关键位置，实现铁路货车运行参数的实时在线检测、监测等功能。

目前，铁路货车车载设备在检测、监测铁路货车运行指标、保障铁路运输安全及铁路货车的相关研究等方面发挥着至关重要的作用。由于铁路货车车辆没有电源供应，无法满足设备的电力需求，因此，目前所应用的铁路货车车载设备均采用电池供电方式；现有的车载设备安装于货车车体底部，主要检测、监测铁路货车运行过程中各关键部件指标的变化情况，设备安装后一直处于工作模式，直至电量耗尽。电池是车载设备唯一的电力来源，车载设备的功耗直接决定了车载设备的使用寿命及设备的维护成本。

因此，我们提出一种低功耗铁路货车车载监控装置，用以解决上述的车载设备功耗大，使用寿命短，设备维护成本高的问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种有效降低铁路货车车载设备的功耗，延长车载设备的使用寿命，降低车载设备的维护成本，结构简单且易于实现的低功耗铁路货车车载监控装置。

第一方面，本申请提供一种低功耗铁路货车车载监控装置，包括：信号发射单元、与所述信号发射单元通讯连接的控制单元以及与所述控制单元电连接的传感器单元；

所述信号发射单元，用于发射唤醒通讯命令或者低功耗通讯命令；

所述控制单元，用于接收所述唤醒通讯命令或者所述低功耗通讯命令，并控制所述传感器单元的工作状态；

所述传感器单元，用于采集监控数据。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制单元包括：车载通信单元和集成在所述车载通信单元上的rfid标签模块；

所述车载通信单元，用于接收所述低功耗通讯命令，并控制所述rfid标签模块与所述传感器单元进入低功耗模式；

所述rfid标签模块，用于接收所述唤醒通讯命令，并控制所述车载通信单元与所述传感器单元进入工作模式。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述车载通信单元通过第一总线通讯模块分别与第一控制模块和低功耗蓝牙通讯模块连接；

所述第一控制模块，用于接收所述唤醒通讯命令或者所述低功耗通讯命令，并控制所述传感器单元的工作状态；

所述低功耗蓝牙通讯模块，用于接收所述唤醒通讯命令，并将此命令传输至所述第一控制单元。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括：设置在所述车载通信单元上的无线高速数传模组；

所述无线高速数传模组，用于辅助所述低功耗蓝牙通讯模块进行通讯传输。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述传感器单元包括：第二控制模块和传感器模块；

所述第二控制模块，用于接收所述控制单元的唤醒通讯命令或低功耗通讯命令，并控制所述传感器模块的工作状态；

所述传感器模块，用于采集监控数据。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二控制模块设置有第二总线通讯模块，用于与所述控制单元和所述传感器模块连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二控制模块设置有sd卡存储模块，用于存储所述传感器模块采集的监控数据。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括：与所述控制单元、所述传感器单元电连接的电源单元；

所述电源单元，用于为所述控制单元与所述传感器单元提供电能。

综上所述，本技术方案具体地公开了一种低功耗铁路货车车载监控装置及工作监控方法的具体结构，本申请具体地设计信号发射单元、控制单元以及传感器单元，形成此车载监控装置，利用信号发射单元发出的命令控制控制单元以及传感器单元的工作状态，使得车载监控装置的工作状态得到控制，实现有效降低车载监控装置功耗，延长使用寿命，降低维护成本的目的；

本申请将信号发射单元与控制单元建立通讯连接，信号发射单元向控制单元发出低功耗通讯命令；控制单元接收到低功耗通讯命令后，先向传感器单元发出低功耗通讯命令，第二控制模块进入低功耗模式，传感器模块以及第二总线通讯模块进入停机模式；然后控制单元再控制无线高速数传模组、rfid标签模块、sd卡存储模块、第一总线通讯模块关闭，使其进入停机模式，将低功耗蓝牙通讯模块进入低功耗模式，最后第一控制模块进入低功耗模式，至此车载设备进入低功耗模式；

进一步地，当控制单元处于低功耗模式时，控制单元的低功耗蓝牙通讯模块处于低功耗模式的广播模式，在该模式下蓝低功耗蓝牙通讯模块以极低的频率监测外部设备的连接信号；

当信号发射单元通过蓝牙设备与控制单元的低功耗蓝牙通讯模块成功建立连接时，信号发射单元向低功耗蓝牙通讯模块发出唤醒通讯命令，低功耗蓝牙通讯模块会发送一个脉冲信号唤醒控制单元的第一控制模块，第一控制模块进入工作模式；然后，第一控制模块再依次控制无线高速数传模组、rfid标签模块、sd卡存储模块、第一总线通讯模块进入工作模式，进行完以上操作之后，控制单元完成由低功耗模式向工作模式的切换；控制单元进入工作模式后，向传感器单元发送一个脉冲信号唤醒传感器单元的第二控制模块，第二控制模块进入工作模式，第二控制模块再依次控制传感器模块及第二总线通讯模块进入工作模式，至此车载设备进入工作模式；

或者，在控制单元处于低功耗模式下，

当此车载监控装置经过rf天线时，控制单元内部的rfid标签模块接收到rf天线的信号，rfid标签模块会发送一个脉冲信号唤醒控制单元的第一控制模块，第一控制模块进入工作模式，第一控制模块再依次控制无线高速数传模组、sd卡存储模块、第一总线通讯模块进入工作模式；进行完以上操作之后，控制单元完成由低功耗模式向工作模式的切换；控制单元进入工作模式后，向传感器单元发送一个脉冲信号唤醒传感器单元的第二控制模块，第二控制模块进入工作模式，第二控制模块再依次控制传感器模块及第二总线通讯模块进入工作模式，至此车载设备进入工作模式。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一种低功耗铁路货车车载监控装置的结构原理图。

图2为本车载监控装置由工作模式切换至低功耗模式的结构原理图。

图3、图4为本车载监控装置由低功耗模式切换至工作模式的结构原理图。

图中标号：1、信号发射单元；2、控制单元；3、传感器单元；5、rfid标签模块；6、第一总线通讯模块；7、第一控制模块；8、低功耗蓝牙通讯模块；9、无线高速数传模组；10、第二控制模块；11、传感器模块；12、第二总线通讯模块；13、sd卡存储模块；14、电源单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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申请。

实施例一

请参考图1所示的本申请提供的一种低功耗铁路货车车载监控装置的第一种实施例的结构示意图，包括：信号发射单元1、与所述信号发射单元1通讯连接的控制单元2以及与所述控制单元2电连接的传感器单元3；

所述信号发射单元1，用于发射唤醒通讯命令或者低功耗通讯命令；

所述控制单元2，用于接收所述唤醒通讯命令或者所述低功耗通讯命令，并控制所述传感器单元3的工作状态；

所述传感器单元3，用于采集监控数据。

在本实施例中，设计信号发射单元1、控制单元2以及传感器单元3，形成此车载监控装置，利用信号发射单元1发出的命令控制控制单元2以及传感器单元3的工作状态，使得车载监控装置的工作状态得到控制，实现有效降低车载监控装置功耗，延长使用寿命，降低维护成本的目的；

信号发射单元1，用于发射唤醒通讯命令或者低功耗通讯命令；此处，信号发射单元1的类型，可选地，例如支持蓝牙或wifi通讯的手机、平板电脑、笔记本电脑；或者是rf天线。

在任一优选的实施例中，所述控制单元2包括：车载通信单元和集成在所述车载通信单元上的rfid标签模块5；

所述车载通信单元，用于接收所述低功耗通讯命令，并控制所述rfid标签模块5与所述传感器单元3进入低功耗模式；

所述rfid标签模块5，用于接收所述唤醒通讯命令，并控制所述车载通信单元与所述传感器单元3进入工作模式。

在本实施例中，rfid标签模块5集成在车载通信单元上，实现集电子标签与车载监控装置控制中心功能与结构一体化设计；

车载通信单元，用于接收所述低功耗通讯命令，并控制所述rfid标签模块5与所述传感器单元3进入低功耗模式；此处，车载通信单元的类型，可选地，例如为ocu控制设备，其型号为以低功耗微处理器为控制核心开发的嵌入式控制设备，例如为stm32l4系列微控制器、stm32l1系列微控制器、stm32l0系列微控制器。

rfid标签模块5，用于接收所述唤醒通讯命令，并控制所述车载通信单元与所述传感器单元3进入工作模式；此处，rfid标签模块5的类型，可选地，例如为aei电子标签。

在任一优选的实施例中，所述车载通信单元通过第一总线通讯模块6分别与第一控制模块7和低功耗蓝牙通讯模块8连接；

所述第一控制模块7，用于接收所述唤醒通讯命令或者所述低功耗通讯命令，并控制所述传感器单元3的工作状态；

所述低功耗蓝牙通讯模块8，用于接收所述唤醒通讯命令，并将此命令传输至所述第一控制单元7。

在本实施例中，第一控制模块7，通过第一总线通讯模块6与车载通信单元4连接，用于接收所述唤醒通讯命令或者所述低功耗通讯命令，并控制所述传感器单元3的工作状态；此处，第一控制模块7的类型，可选地，例如为低功耗微处理器，其型号，例如为stm32l431；

第一总线通讯模块6的类型，可选地，例如为以max485芯片为核心搭建的串行485通讯总线；

低功耗蓝牙通讯模块8，通过第一总线通讯模块6与车载通信单元4连接，用于接收所述唤醒通讯命令，并将此命令传输至所述第一控制单元7；

此处，低功耗蓝牙通讯模块8的型号，可选地，例如为hc-08v4.0蓝牙模块。

在任一优选的实施例中，还包括：设置在所述车载通信单元上的无线高速数传模组9；

所述无线高速数传模组9，用于辅助所述低功耗蓝牙通讯模块8进行通讯传输。

在本实施例中，无线高速数传模组9，设置在所述车载通信单元上，用于辅助所述低功耗蓝牙通讯模块8进行通讯传输，从而弥补蓝牙传输速度慢的问题；

此处，无线高速数传模组9的型号，可选地，例如为mt8266-wifi模组，mt7603u-wifi模组，mt7681-wifi模组，mt7688k-模组或rt5350-wifi模组。

在任一优选的实施例中，所述传感器单元3包括：第二控制模块10和传感器模块11；

所述第二控制模块10，用于接收所述控制单元2的唤醒通讯命令或低功耗通讯命令，并控制所述传感器模块11的工作状态；

所述传感器模块11，用于采集监控数据。

在本实施例中，第二控制模块10，用于接收所述控制单元2的唤醒通讯命令或低功耗通讯命令，并控制所述传感器模块11的工作状态；此处，第二控制模块10的类型，可选地，例如为低功耗微处理器，其型号，例如为stm32l431；

传感器模块11，用于采集监控数据；此处，传感器模块11的类型，可选地，例如为ms5541c或ms5803-14ba。

在任一优选的实施例中，所述第二控制模块10设置有第二总线通讯模块12，用于与所述控制单元2和所述传感器模块11连接。

在本实施例中，第二总线通讯模块12，用于将第二控制模块10分别与所述控制单元2和所述传感器模块11连接；第二总线通讯模块12的类型，可选地，例如为以max485芯片为核心搭建的串行485通讯总线。

在任一优选的实施例中，所述第二控制模块10设置有sd卡存储模块13，用于存储所述传感器模块11采集的监控数据。

在本实施例中，sd卡存储模块13，设置在所述第二控制模块10，用于存储所述传感器模块11采集的监控数据；此处，sd卡存储模块13的型号，可选地，例如为mini-sd存储卡、sd存储卡或tf存储卡。

在任一优选的实施例中，还包括：与所述控制单元2、所述传感器单元3电连接的电源单元14；

所述电源单元14，用于为所述控制单元2与所述传感器单元3提供电能。

在本实施例中，电源单元14，所述控制单元2、所述传感器单元3电连接，用于为所述控制单元2与所述传感器单元3提供电能；此处，电源单元14的型号，可选地，例如为er341245、cr26500e或cr17505e。

当此车载监控装置无需工作时：

将车载监控装置由工作模式切换至低功耗模式；

信号发射单元1与控制单元2建立通讯连接，信号发射单元1利用wifi或蓝牙设备的无线通讯方式，向控制单元2发出低功耗通讯命令；

控制单元2接收到低功耗通讯命令后，先向传感器单元3发出低功耗通讯命令，第二控制模块10进入低功耗模式，传感器模块11以及第二总线通讯模块12进入停机模式；

然后控制单元2再控制无线高速数传模组9、rfid标签模块5、sd卡存储模块13、第一总线通讯模块6关闭，使其进入停机模式，将低功耗蓝牙通讯模块8进入低功耗模式，最后第一控制模块7进入低功耗模式，至此车载设备进入低功耗模式；

当此车载监控装置需要工作时：

将车载监控装置由低功耗模式切换至工作模式；

当控制单元2处于低功耗模式时，控制单元2的低功耗蓝牙通讯模块8处于低功耗模式的广播模式，在该模式下蓝低功耗蓝牙通讯模块8以极低的频率监测外部设备的连接信号；

当信号发射单元1通过蓝牙设备与控制单元2的低功耗蓝牙通讯模块8成功建立连接时，信号发射单元1向低功耗蓝牙通讯模块8发出唤醒通讯命令，低功耗蓝牙通讯模块8会发送一个脉冲信号唤醒控制单元2的第一控制模块7，第一控制模块7进入工作模式；

然后，第一控制模块7再依次控制无线高速数传模组9、rfid标签模块5、sd卡存储模块13、第一总线通讯模块6进入工作模式，进行完以上操作之后，控制单元2完成由低功耗模式向工作模式的切换；

控制单元2进入工作模式后，向传感器单元3发送一个脉冲信号唤醒传感器单元3的第二控制模块10，第二控制模块10进入工作模式，第二控制模块10再依次控制传感器模块11及第二总线通讯模块12进入工作模式，至此车载设备进入工作模式；

或者，

在控制单元2处于低功耗模式下，

当此车载监控装置经过rf天线时，控制单元2内部的rfid标签模块5接收到rf天线的信号，rfid标签模块5会发送一个脉冲信号唤醒控制单元2的第一控制模块7，第一控制模块7进入工作模式，第一控制模块7再依次控制无线高速数传模组9、sd卡存储模块13、第一总线通讯模块6进入工作模式；进行完以上操作之后，控制单元2完成由低功耗模式向工作模式的切换；

控制单元2进入工作模式后，向传感器单元3发送一个脉冲信号唤醒传感器单元3的第二控制模块10，第二控制模块10进入工作模式，第二控制模块10再依次控制传感器模块11及第二总线通讯模块12进入工作模式，至此车载设备进入工作模式。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。