一种用于轨道交通的数据传输系统及方法与流程

本发明涉及轨道交通控制技术领域，具体涉及一种用于轨道交通的数据传输系统及方法。

背景技术：

在轨道交通中，需要对线路，轨旁设备等进行监测，防止出现安全事故。目前的监测技术，普遍使用有线的电缆进行数据传输或者使用基于无线数据传输技术，将数据向数据中心传输，这就造成了以下问题：

在现有通信网络覆盖差的地区，数据难以通过现有的网络进行传输，并且无论是有线的还是无线的数据通信，重新部署通信网络成本高，工作量大。

使用有线的传输方式还存在节点数据有限，增加新的监测设备困难的问题。

使用基于物联网技术的远距离无线数据传输，需要大发射功率。但是这些设备普遍使用电池供电，大发射功率造成了电池使用时间短，需要经常更换。如果使用太阳能电池等设备，一方面需要人工维护，另一方面如果设备出现破损，可能入侵轨道，影响行车安全。此外，在城市轨道交通领域中，由于电磁环境复杂，地下线路众多，通信距离和通信成功率都存在挑战。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明提供一种用于轨道交通的数据传输系统及方法。

具体地，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种用于轨道交通的数据传输系统，包括：用于监测轨道交通相关数据的监测设备、列车和数据中心；

所述监测设备在检测到列车靠近时，与列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车；

所述列车在运行至网络条件满足预设要求的区域时，将所述监测设备监测的数据发送给数据中心。

进一步地，所述监测设备包括：监测模块、定时模块、传感器、第一数据存储模块和第一无线传输模块；

所述监测模块用于在所述定时模块的触发下按照预设采集周期定期采集轨道交通相关数据，并将采集的数据存储在所述第一数据存储模块中；其中，所述监测设备每采集完一次数据后进入休眠状态；

所述传感器用于在感应到列车靠近所述监测设备时唤醒所述监测设备；

所述监测设备在被唤醒后通过所述第一无线传输模块与所述列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车。

进一步地，所述列车包括：嗅探信号发射器和第二无线传输模块；所述嗅探信号发射器用于在列车行进过程中发射无线嗅探信号；

相应地，所述监测设备还包括：第一数据处理模块；

所述第一数据处理模块，用于判断所述监测设备在被唤醒后的预设时间内是否接收到所述无线嗅探信号，若是，则通过所述第一无线传输模块与所述列车的第二无线传输模块建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车。

进一步地，所述第一数据处理模块，用于根据接收到的无线嗅探信号的信号强度判断所述监测设备与所述列车之间的距离，并根据监测数据与列车运行的相关程度，通过所述第一无线传输模块将不同的监测数据分别在距列车不同距离处发送给列车。

进一步地，所述列车还包括：第二数据存储模块和第二数据处理模块；

所述第二数据存储模块，用于将接收到的与列车运行不相关的数据进行存储；

所述第二数据处理模块，用于将接收到的与列车运行相关的数据进行处理以对列车进行相应控制。

进一步地，所述第一数据处理模块，在通过所述第一无线传输模块将不同的监测数据分别在距列车不同距离处发送给列车时，使用不同的发射功率进行数据传输。

第二方面，本发明还提供了一种用于轨道交通的数据传输方法，包括：

监测设备在检测到列车靠近时，与列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车；其中，所述监测设备用于监测轨道交通相关数据；

所述列车在运行至网络条件满足预设要求的区域时，将所述监测设备监测的数据发送给数据中心。

进一步地，所述方法还包括：

所述监测设备按照预设采集周期定期采集轨道交通相关数据，并将采集的数据进行存储，其中，所述监测设备每采集完一次数据后进入休眠状态；

相应地，所述监测设备在检测到列车靠近时，与列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车，包括：

设置在所述监测设备中的传感器在感应到列车靠近所述监测设备时唤醒所述监测设备；

所述监测设备在被唤醒后通过无线传输设备与所述列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车。

进一步地，所述方法还包括：

所述列车在行进过程中发射无线嗅探信号；

相应地，所述监测设备判断所述监测设备在被唤醒后的预设时间内是否接收到所述无线嗅探信号，若是，则通过无线传输设备与所述列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车。

进一步地，所述方法还包括：

所述监测设备根据接收到的无线嗅探信号的信号强度判断所述监测设备与所述列车之间的距离，并根据监测数据与列车运行的相关程度，通过所述第一无线传输模块将不同的监测数据分别在距列车不同距离处发送给列车。

由上述技术方案可知，本发明提供的用于轨道交通的数据传输系统，包括：用于监测轨道交通相关数据的监测设备、列车和数据中心；所述监测设备在检测到列车靠近时，与列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车；所述列车在运行至网络条件满足预设要求的区域时，将所述监测设备监测的数据发送给数据中心。可见，本发明提供的用于轨道交通的数据传输系统，通过列车作为中间承载介质，当列车经过监测设备时，这些监测设备将数据发送给列车，由列车在网络覆盖较好的区域将数据传输给数据中。可见，本发明不用部署全面覆盖的通信网络，或者由所有的节点组成的网状架构，而是使用列车作为移动的通信节点，实现各节点之间的联通，进而实现数据传输。此外，在本发明中，由于监测数据不再直接向远距离的数据中心传输，因此监测设备不再需要较大的发射功率，因此本发明能够延长监测设备的电池寿命，减少维护工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。

图1是本发明一实施例提供的用于轨道交通的数据传输系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的用于轨道交通的数据传输系统的细节结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的用于轨道交通的数据传输方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的用于轨道交通的数据传输系统及方法，使用列车作为移动的通信节点，实现各节点之间的联通，进而实现数据传输，因此不用部署全面覆盖的通信网络。此外，本发明中，由于监测数据不再直接向远距离的数据中心传输，因此监测设备不再需要较大的发射功率，故本发明能够延长监测设备的电池寿命，减少维护工作量。下面通过具体实施例对本发明提供的用于轨道交通的数据传输系统及方法进行详细介绍。

本发明一实施例提供了一种用于轨道交通的数据传输系统，参见图1，该系统包括：用于监测轨道交通相关数据的监测设备、列车和数据中心；

所述监测设备在检测到列车靠近时，与列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车；

所述列车在运行至网络条件满足预设要求的区域时，将所述监测设备监测的数据发送给数据中心。

在本实施例中，所述监测设备在检测到列车靠近时，可以通过设置在监测设备外部的无线传输设备与列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车。

在本实施例中，所述监测设备用于监测与轨道交通相关数据，如轨道温度变化、转撤机的动作电流、铁路桥梁的振动数据等。其中，这些数据中，部分数据与列车运行没有关系，如轨道温度变化(用于监测轨道热胀冷缩情况)等；部分数据与列车运行有关，如转撤机的动作电流(用于监测道岔是否完好)、铁路桥梁的振动数据(用于监测桥梁的健康状态)等。

在本实施例中，监测数据不直接向数据中心传输，而是通过列车作为中间承载介质，当列车经过监测设备时，这些监测设备将数据发送给列车，由列车暂时存储这些数据，当列车运行到网络覆盖良好的区域时，由列车将数据传输给数据中心，然后数据在数据中心进行处理，这样，既不需要进行有线数据传输，也不需要大功率的长距离无线通信传输。

由上述技术方案可知，本实施例提供的用于轨道交通的数据传输系统，包括：用于监测轨道交通相关数据的监测设备、列车和数据中心；所述监测设备在检测到列车靠近时，与列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车；所述列车在运行至网络条件满足预设要求的区域时，将所述监测设备监测的数据发送给数据中心。可见，本实施例提供的用于轨道交通的数据传输系统，通过列车作为中间承载介质，当列车经过监测设备时，这些监测设备将数据发送给列车，由列车在网络覆盖较好的区域将数据传输给数据中。可见，本实施例不用部署全面覆盖的通信网络，或者由所有的节点组成的网状架构，而是使用列车作为移动的通信节点，实现各节点之间的联通，进而实现数据传输。此外，在本实施例中，由于监测数据不再直接向远距离的数据中心传输，因此监测设备不再需要较大的发射功率，因此本实施例能够延长监测设备的电池寿命，减少维护工作量，能够满足使用电池作为供电方式的无线传输技术长工作时间的需求。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，参见图2，所述监测设备包括：监测模块、定时模块、传感器、第一数据存储模块和第一无线传输模块；

所述监测模块用于在所述定时模块的触发下按照预设采集周期定期采集轨道交通相关数据，并将采集的数据存储在所述第一数据存储模块中；其中，所述监测设备每采集完一次数据后进入休眠状态；

所述传感器用于在感应到列车靠近所述监测设备时唤醒所述监测设备；可见，所述传感器为能够检测到列车是否靠近的传感器，如振动传感器、声音传感器等；

所述监测设备在被唤醒后通过所述第一无线传输模块与所述列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车。

在本实施方式中，实施监测设备的监测模块按照预设采集周期定期采集数据，但是并不进行传输，而是存储在监测设备内部的第一数据存储模块中。其中，在进行数据存储时，将数据的实时性属性也一并存储，以便后续进行数据传输时，可以获知数据的实时性信息。需要说明的是。由于每一个监测设备采集的监测数据都是确定的，所以可以在监测设备内部对数据的实时性等属性进行设定。例如，与列车运行没有关系的数据，对传输实时性没有要求，如轨道温度数据；而与列车运行有关系的数据，对传输实时性有一定的要求，例如转辙机的动作电流数据等。

在本实施方式中，监测设备每采集完一次数据后进入休眠状态，当列车即将经过监测设备时，由监测设备内部的传感器唤醒监测设备，例如通过振动传感器唤醒监测设备，所述监测设备在被唤醒后通过所述第一无线传输模块与所述列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车。

需要说明的是，所述第一无线传输模块可以为集成在所述监测设备内部的无线传输模块，也可以为位于述监测设备外部的无线传输设备。

为防止监测设备内部的传感器被其他干扰信号误触发，基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，参见图2，所述列车包括：嗅探信号发射器和第二无线传输模块；所述嗅探信号发射器用于在列车行进过程中发射无线嗅探信号；

相应地，所述监测设备还包括：第一数据处理模块；

所述第一数据处理模块，用于判断所述监测设备在被唤醒后的预设时间内是否接收到所述无线嗅探信号，若是，则通过所述第一无线传输模块与所述列车的第二无线传输模块建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车。

在本实施方式中，在列车行进过程中，列车的嗅探信号发射器不断发出无线嗅探信号，无线嗅探信号的作用是防止传感器被其他干扰信号误触发(有些干扰信号会造成监测设备的误触发，所以采用了振动和嗅探两种信号同时存在确定采集设备是否可以真正的唤醒)，当监测设备被唤醒，并在预设时间内，例如1s内接收到嗅探信号，监测设备通过所述第一无线传输模块与列车的第二无线传输模块建立通信连接。也就是说同时具有振动唤醒和监测设备接收到嗅探信号才能认为可以建立监测设备与列车的通信。这里，嗅探信号和无线通信可以是蓝牙，zigbee等各种无线通信技术。

由于监测设备采集的部分数据是与列车运行相关的数据，因此，为便于列车能够直接且及时地处理影响列车安全的数据，保证行车安全，基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述第一数据处理模块，用于根据接收到的无线嗅探信号的信号强度判断所述监测设备与所述列车之间的距离，并根据监测数据与列车运行的相关程度，通过所述第一无线传输模块将不同的监测数据分别在距列车不同距离处发送给列车。

需要说明的是，由于监测数据在存储时，其实时性属性也一并进行了存储，因此，可以根据监测数据的实时性属性确定在距列车何种距离处将这些数据发送给列车。一般情况下，实时性要求越高(一方面表示数据对列车运行重要，另一方面也可能表示列车对这些数据进行处理所耗费的时间较长)的数据，越需要在距列车较远的地方发送给列车，以满足列车需要。而对列车运行没有影响数据，可以在距列车较劲的地方发送给列车。

可见，在本实施方式中，利用嗅探信号的强度进行与列车距离的判定，从而对于对实时性要求不同的数据，在距列车不同距离处发送给列车，以便于在满足节能的同时，也可以满足列车对这些数据的处理需求。例如，轨道焊缝检测数据由于会影响到行车安全，焊缝数据应当在比较远的距离上发送给列车，例如1千米，以车速80公里每小时计算，列车接收到数据到数据处理完毕大约有45秒的处理时间，这个时间足够列车对数据处理后，判断是否可以继续行进，如果不能继续行进，也具有足够的安全制动距离。而对于轨道温度数据，可以在比较近的距离上传输，这样可以节约监测设备和无线传输的电量。

其中，监测设备判断与列车的距离是基于列车发射的嗅探脉冲的信号强度实现的。例如轨道温度的监测设备监测到比较强的信号才发出应答信号，最终建立与列车的无线通信，例如采用低功耗蓝牙技术，在信号强度为-70dbm时。而焊缝检测设备监测到比较弱的信号就应当发出应答信号，例如采用低功耗蓝牙技术，在信号强度为-95dbm，建立与列车的无线通信。需要说明的是，这里的信号强度只用于举例说明，这种信号强度与不同的无线通信技术有关。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，参见图2，所述列车还包括：第二数据存储模块和第二数据处理模块；

所述第二数据存储模块，用于将接收到的与列车运行不相关的数据进行存储；

所述第二数据处理模块，用于将接收到的与列车运行相关的数据进行处理以对列车进行相应控制。

在本实施方式中，列车将接收到的与列车运行不相关的数据进行存储，而对与列车运行相关的数据进行处理以对列车进行相应控制。可见，在本实施方式中，列车能够直接处理影响行车安全的数据，保证安全行车。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述第一数据处理模块，在通过所述第一无线传输模块将不同的监测数据分别在距列车不同距离处发送给列车时，使用不同的发射功率进行数据传输。

在本实施方式中，可以在比较远的距离上以比较高的发射功率传输，以确保对实时性要求高的数据能够及时被列车接收到，而对实时性要求较低的数据，可以在比较近的距离上以比较低的发射功率传输，以节约监测设备和无线传输的电量。例如对实时性要求较低的数据，可以在10米的距离上，以-20dbm的功率发射数据，可以保证在0.5秒内完成数据传输，这样可以节约监测设备和无线传输的电量。可见，本实施方式对不同的数据，使用不同的发射功率进行传输，从而在完成数据传输任务的同时，也能够尽可能地节约监测设备和无线传输的电量。

本发明另一实施例提供了一种用于轨道交通的数据传输方法，参见图3，该方法包括如下步骤：

步骤101：监测设备在检测到列车靠近时，与列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车；其中，所述监测设备用于监测轨道交通相关数据。

步骤102：所述列车在运行至网络条件满足预设要求的区域时，将所述监测设备监测的数据发送给数据中心。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，在上述步骤101之前，所述方法还包括：

步骤100：所述监测设备按照预设采集周期定期采集轨道交通相关数据，并将采集的数据进行存储，其中，所述监测设备每采集完一次数据后进入休眠状态。

相应地，所述步骤101具体包括：

设置在所述监测设备中的传感器在感应到列车靠近所述监测设备时唤醒所述监测设备；

所述监测设备在被唤醒后通过无线传输设备与所述列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，在上述步骤101之前，所述方法还包括：

步骤100’：所述列车在行进过程中发射无线嗅探信号；

相应地，所述监测设备判断所述监测设备在被唤醒后的预设时间内是否接收到所述无线嗅探信号，若是，则通过无线传输设备与所述列车建立无线通信连接，并将监测的数据发送给列车。

基于上述实施例的内容，在一种可选实施方式中，所述方法还包括：

所述监测设备根据接收到的无线嗅探信号的信号强度判断所述监测设备与所述列车之间的距离，并根据监测数据与列车运行的相关程度，通过所述第一无线传输模块将不同的监测数据分别在距列车不同距离处发送给列车。

由于本实施例提供的用于轨道交通的数据传输方法可以采用上述实施例所述的用于轨道交通的数据传输系统实现，其工作原理和技术效果类似，此处不再详细，具体内容可参见上述实施例的描述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。