专利名称：铁路机车乘务员可视远程无线传输监控记录系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用视频手段对机车全程进行监控及对机车乘务员实现在 行车过程中的酒精监测抽查、监管的铁路机车乘务员可视远程无线传输监控记录系统。
背景技术：
铁路是国民经济的大动脉，因而，铁路行车安全是关系到国家经济、人民生命财产 的大事。随着国民经济的发展，铁路大提速，大密度的发展方向和生产力布局的调整，机务 部门站多合并、长交路、跨区段、单司机、轮乘制的发展趋势，对机务段列车管理和如何加强 机车乘务人员在机乘过程中的作业，提出了新的标准和要求。因此，必须杜绝乘务人员在运 行中发生的各种隐患，如个别乘务员的违章作为；各站段合并后管理分散个别作业失控 现象；机车乘务员出勤后，个别人员在异地接班后私自饮酒问题；个别机车乘务员在站内 等待(因线路信号施工、行车事故等原因造成时间过长、借故外出吃饭、饮酒)；防止人为的 故意破坏，造成乘务人员及行车的公共安全等问题；各种情况下造成的事故现场，无法在第 一时间保留或记录等等。这些问题，严重影响到铁路大提速的安全和有效地解决措施、手段 和方法。鉴于此，有效寻求能够解决上述问题的控制手段，已成为目前急需解决的一个迫切 问题。发明内容鉴于上述现状，本实用新型提供了一种铁路机车乘务员可视远程无线传输监控记 录系统，其具有可视远程无线传输、机车测酒，机车电台录音查询，预防和消灭运行中发生 的各种隐患达到行车安全的目的。本实用新型的技术解决方案是通过以下措施来完成的。一种铁路机车乘务员可视 远程无线传输监控记录系统，包括摄像头、呼唤应答麦克风分别连接信息采集卡，由信息采集卡接于工控处理机输 入端；具有酒精检测装置，该酒精检测装置接于数模转换卡，由数模转换卡接于工控处 理机输入端；所述工控处理机输出端连接数字量输出板；具有一个TAX箱接于工控处理机。因此，通过监控记录装置对整个行车过程中乘 务员的所有操作进行监控，保存在工控处理机中；乘务员按规定进行酒精检测，其检测数据 通过传感器传送到机车工控处理机中，由工控处理机对监测数据进行整合同步，在行车结 束后通过无线传输将数据传送到地面控制中心，由地面控制中心软件对机车传回的数据进 行处理形成行车记录，再由地面控制软件对行车记录实现查询及录像回放，从而实现对整 个机车行车过程的监控。本系统所提及的工控处理机是指工业控制微型计算机，适应机车震动和强电磁 干扰恶劣的工作环境；其作用是对各类信息进行处理分析，输出监控机车的数字信号，记录 相应信息及下载各种信息数据。[0009]本系统所提及的信息采集卡是将摄像头和呼唤应答麦克风输出的电信号转换成 图像和声音数据格式送至工控处理机数据总线。本系统所提及的数模转换卡是将酒精传感器输出的模拟信号变换成232电平数 字信号，送入工控处理机的串行口。本系统所提及的TAX箱是从监控装置采集机车运行速度、线路公里坐标、时间、 车次、司机代码等信息，送入工控处理机串行口，保证时间、公里坐标的统一。本系统所提及的数字量输出板是将工控处理机输出的切断机车动力的数据信号 转换成驱动继电器信号。在本系统中，所涉及的酒精检测装测其酒精检测装置的检测电路由酒精传感器 的输出端接于三极管T1的基极，集电极分别通过连接三极管T2、T9的集电极接于数模转换 模块U6的1脚；发射极接于三极管T3的发射极，T3的集电极接于T5的集电极，T5的发射极 分别通过连接T6、T7通过电阻礼、T8, T10的集电极接于数模转换模块U6的4脚；Τ2的基极 接于数模转换模块U6的3脚，T2的发射极接于T4的发射极，T4的基极接于T3的基极，T4的 集电极分别接于T7的基极和T6的集电极，T6的基极接于T5的基极；Τ9的基极通过串接的 二极管DpD2接于T8的集电极，T8的基极接于T7的发射极与电阻队的接点；Τ9的发射极与 T10的发射极连接后接于数模转换模块U6的2脚；数模转换模块U6的5、6、7、8脚通过数据 线接于CPU处理器U1的11-14脚；通讯模块U5的输入端8脚通过串接的电阻I-R4与电阻 R5并接接地；通讯模块U5的输入端4脚接于CPU处理器U1的9脚；通讯模块U5的输出端 的1脚接CPU处理器U1的10脚；CPU处理器U1输出端的15-23脚与数据锁存器U4输入端 的3-18脚通过数据线一路接于程序存储器U3输出端的11-19脚；另一路接于数据存储器 U2输出端的11-19脚；数据锁存器U4输出端的2-19脚与数据存储器U2输入端的10-3脚接 于数据线。由酒精传感器输出信号送入U11,通过三极管Ti-Tltl调理后送入数模转换模块U6 的2脚，实现电压信号模拟量转换成数字信号送至数据线，供系统CPU读取数据。CPU根据 数值大小的变化判断酒精浓度是否超标；将饮酒超标或未按照规定测试判断结果通过通讯 模块U5转变成RS-485串行通讯方式送入工控处理机串行口和数字量输出板。程序存储器 U3为程序存储器；数据存储器U2为数据存储器，用于存储酒精浓度、计算结果数据。本系统中所指的程序存储器U3型号为27C256 ；通讯模块U5型号为MAX487 ；数据 存储器U2型号为27C64。在系统中，所涉及的数字量输出板其数字量输出板的电路由CPU送出数据信号 至CPU处理器U1输入端的3脚，其输出端的2脚一路通过电阻&接三极管T1的基极、发射 极接地、集电极接于并接的二极管V3和继电器RL1 ；另一路通过连接的发光二极管HL1A、电 阻&与CPU处理器U1的6脚通过发光二极管HL1B、电阻R7并接接地；其中CPU处理器U1 的6脚通过电阻R7接于三极管V2的基数、发射极接地、集电极接于并接的二极管V4和继电 器RL2。在酒精检测电路中的CPU读取酒精浓度数据，当酒精浓度超标时，CPU送出数据信 号至V1的3脚，第2、6脚输出正电单，使继电器\、\导通，继电器的触点PL1JL2吸合，其 接点接通或断开机车动力电路，切除机车动力。本系统中所指的CPU型号为MAX487。在本系统中，所涉及的TAX2箱其TAX2箱的通讯电路由数据通讯接口芯片D15输 入端的1、2、8、10、14脚连接电源5V和并接的电容Cn、电解电容C8接地；数据通讯接口芯片D15输入端的9脚通过电阻&接输入模块D2A输入端的3脚，输入模块D2A输出端的1、2 脚接程序驱动接口 ；数据通讯接口芯片D15输入端的13脚接于电阻&与反向器模块D14BA 的1脚连接的接点，反向器模块D14BA输出端的2脚接程序驱动接口，数据通讯接口芯片D15 输出端的15脚通过电阻R11接M脚；数据通讯接口芯片D15输出端的20、16脚一路通过电 阻R14接COM2 ；另一路通过电阻R39合25脚连接接于C0M2B ；数据通讯接口芯片D15输出端 的23脚一路接C0M2A ；另一路通过电阻R38接于沈脚；数据通讯接口芯片D15输出端的25 脚通过电阻R35接电阻R38 —端；数据通讯接口芯片D15输出端的22、19脚通过接电阻R13与 21,17脚通过电阻R12并接端分别接于电阻R38的一端和18脚连接。数据通讯接口芯片D15 的型号为MAX1480B是一种电气隔离的、半双工的、RS-485/RS-422数据通讯接口芯片。CPU 发出的监控装置年月日、时分秒、公里标、运行速度、机车号、车次、车种、区段号、车站号、司 机号、副司机号、列车编组等信息通过输入模块D2A、电阻&和数据通讯接口芯片D15输入端 的9脚，经过C0M2A和C0M2B与工控处理机通讯；由工控处理机发出的信息经过C0M2A和 C0M2B、反向器模块D14BA送给CPU的RXD端。在本系统中，所涉及的呼唤应答麦克风其麦克风电路由话筒J1的5脚通过连接 电容Cp电阻R1、可调电阻VR1、电容C3、电阻K3接于运放器NlA输入端的3脚；由运放器NlA 输出端1脚通过连接电容C8、电阻Rn、运放器NlB输入端的6脚，其输出端的7脚通过连接 电容Cn、电阻R13接工控处理机录音口 J3的1脚J2的5脚通过连接电容C2、电阻R2、可调 电阻V&、电容C4、电阻R4接运放器WA的3脚作为其它电台或呼唤应答麦克风另一通道。 呼唤应答即为电台录音信号，录音信号经过J1的5脚、CpR1 JRpC^R3输入NlA的3脚，经 过C8, Rn、NlB的6脚、NlB的7脚、C11, R13输入工控处理机录音口。总之，本实用新型提供的铁路机车乘务员可视远程无线传输监控记录系统在实际 应用中所具有的积极效果是1、便于乘务人员在运行中监控操纵端司机室和机械间(电力机车走廊)状态，能 提出预防和消灭运行中发生的各种隐患；2、机车单机及出入段运行时，能将调车信号的显示状态录制；3、能控制个别乘务员的违章行为保证行车安全，减少和避免行车事故；4、便于各级领导掌握机车列车运行情况，以适应站段合并后形成管理分散、个别 作业失控现象；5、可减少(或取消)干部添乘抽查(可查看录像)。节约资金支出，提高经济效益。 6、适应于指导司机制改为监查制，适用于长交路、轮乘制跨区段轮乘管理的需 要；7、有利于事后对各种行车中的问题分析和研制，能够澄清事实真相；8、在线路设有专用网时，为车辆和线路发生故障时，可利用车载电源线，使用工控 机。机车乘务人员在第一时间把事故现场实况(利用摄像装置)保留现场记录，以备做好 事后对事故分析的依据。同时传输到各级指挥机关(部、局、站段)有利于各级领导了解现 场情况，提前有效的作出决策，较少事故损失；9、实施全程监控能防止人为的事故破坏，保证乘务人员及行车的公共安全；10、利用地面实行无线传输，减轻劳动强度。
图1是本实用新型的系统框图；图2是图1的酒精检测装置电路图；图3是图1的数字量输出板电路图；图4是图1的TAX2箱通讯电路图；图5是图1的呼唤应答麦克风合成板电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例详细说明本实用新型和具有的有益效果，旨在更好地 理解本实用新型的实质内容，但并非用于限制本实用新型的实施和保护范围。由图1所示的铁路机车乘务员可视远程无线传输监控记录系统，包括摄像头1和 呼唤应答麦克风2分别通过连接信息采集卡3接于工控处理机4的输入端；具有一酒精检 测装置5，该酒精检测装置5通过连接数模转换卡6后接于工控处理机4的输入端；具有一 TAX箱通讯装置7接于工控处理机4 ；该工控处理机4的输出端连接一个数字量输出板装置 8。其主要功能是在机车出库前对所有监控设备进行初始化检测，设备检测正常机车出库； 司机上车前首次对酒精浓度进行检测，合格后方能发动机车；由机载监控设备对机车内司 机所有操作流程及酒精检测过程进行全部监控，并形成数据库记录，以便于事后事故的分 析；同时在行车过程中所产生的视频监测记录，酒精检测记录TAX箱的机车行车记录、电台 录音，统一在工控处理机中进行数据同步形成数据库文件；当机车在回到段内通过段内的 无线网络将数据传输到地面数据监控中心，由数据监控中心的服务器对数据实现检索查找 浏览等功能。上述中的工控处理机是采用研华IPC-6608 ；其特点带8槽ISA和ISA/PCI底板， 可以支持8块全长卡；研华双端口高速通讯卡PCL-745B ；其特点双端口高速RS-422/485接口卡含 3000VDC隔离保护；可选。
2个独立的RS-422/485串行接口，带16字节FIFD日/6C550UARTI/0地址和中断上述中摄像头的选取型号Kannic Kc_681c 影像传感器 四分之一寸(夏普机芯)彩色转黑白传感器、定焦 像数 清晰度 最底照度 信噪比 电子快门 视频输出 镜头红外灯波长512*492(NTSC)582*512(PAL) 彩色420电视线/黑白480电视线彩色1. 0勒克斯/黑白0勒克斯 大于等于48分贝自动方式1/50(1/60)到1/100000秒 1. 0WP-P75 欧姆 6毫米53度850纳米[0051]红外灯自动开启红外照射距离使用电源使用电流照度低于10自动开启勒克斯 15米直流12伏 750毫米工控处理机软件对TAX箱提供的信息按照车次、司机代码、时间、公里标分别把 图像、声音信息、酒精浓度信息记录。对超过门限值的信号处理输出到数字量输出板控制机 车，切断机车动力。例如测量司机酒精浓度大于250微克/升时，工控处理机输出控制信号 切断机车动力。1、为了机车录音、录像、酒精浓度记录特点的需要，通过机车运行监控记录装置获 得的相关信息，如运行时间、公里标、司机号、机车号等作为录音、录像、酒精浓度记录实际 运行中的标记；依次来分段各个录音、录像、酒精浓度记录条。2、按车次形成文件；司机名、车次、机车号作为记录的文件名。如车次+司机代码。3、酒精浓度的记录间隔；从收到记录电平开始每1秒记录一次。4、酒精浓度控制门限制；记录酒精浓度数据中心最大值前5秒的平均值作为控制 门限制。地面主力软件对下载的数据信息进行处理分析，可通过输入车次、司机代码、时 间、公里标分别查询图像、声音、酒精浓度记录信息。查询条件司机号、车次、日期；分类查询分别按日期、车次、司机编号、检测酒精、机车联控查询；司机人名库使用“机车运行监控记录系统”地面处理数据中心的人名，即*. BST 文件。图2给出了酒精检测装置的电路，该酒精检测电路其酒精检测装置的检测电路由 一个酒精传感器JC的输出端接于三极管T1的基极，集电极分别通过连接三极管τ2、τ9的集 电极接于数模转换模块U6的1脚；发射极接于三极管T3的发射极，T3的集电极接于T5的 集电极，T5的发射极分别通过连接T6、T7通过电阻礼、T8、T10的集电极接于数模转换模块U6 的4脚；Τ2的基极接于数模转换模块U6的3脚，T2的发射极接于T4的发射极，T4的基极接 于T3的基极，T4的集电极分别接于T7的基极和T6的集电极，T6的基极接于T5的基极；τ9的 基极通过串接的二极管Dp D2接于T8的集电极，T8的基极接于T7的发射极与电阻R1的结 点；Τ9的发射极与Tltl的发射极连接接于数模转换模块U6的2脚；数模转换模块U6的5、6、 7、8脚通过数据线接于CPU处理器U1的11-14脚；通讯模块U5的输入端8脚通过串接的电 阻I-R4与电阻&并接接地；通讯模块U5的输入端4脚接于CPU处理器U1的9脚；通讯模 块U5的输出端的1脚接CPU处理器U1的10脚；CPU处理器U1输出端的15-23脚与数据锁 存器U4输入端的3-18脚通过数据线一路接于程序存储器U3输出端的11-19脚；另一路接 于数据存储器队输出端的11-19脚；数据锁存器U4输出端的2-19脚与数据存储器队输入 端的10-3脚接于数据线。由酒精传感器输出信号送入R1，通过三极管Ti-Tltl调理后送入 数模转换模块U6的2脚，实现电压信号模拟量转换成数字信号送至数据线，供系统CPU读 取数据。处理器CPU根据数值大小的变化判断酒精浓度是否超标；将饮酒超标或未按照规 定测试判断结果通过通讯模块U5转变成RS-485串行通讯方式送入工控处理机串行口和数 字量输出板。程序存储器U3为程序存储器；数据存储器队为数据存储器，用于存储酒精浓度、计算结果数据。图3给出了数字量输出板，其数字量输出板的电路由CPU送出数据信号至 UJ74HC273)输入端的3脚，其输出端的2脚一路通过电阻&接三极管T1的基极，发射极接 地，集电极接于并接的二极管V3和继电器RL1 ；另一路通过连接的发光二极管HL1A、电阻& 与CPU处理器U1的6脚通过发光二极管HL1B、电阻R7并接接地；其中CPU处理器U1的6脚 通过电阻R7接于三极管V2的基数，发射极接地，集电极接于并接的二极管V4和继电器I L2。 在酒精检测电路中的CPU(MAX487)读取酒精浓度数据，当酒精浓度超标时，CPU送出数据信 号至V1的3脚，第2、6脚输出正电单，使继电器\、\导通，继电器的触点PLp I^L2吸合，其 接点接通或断开机车动力电路，切除机车动力。图4给出了 TAX2箱，其TAX2箱的通讯电路由数据通讯接口芯片D15输入端的1、 2、8、10、14脚连接电源5V和并接的电容Cn、电解电容C8接地；数据通讯接口芯片D15输入 端的9脚通过电阻&接输入模块D2A输入端的3脚，输入模块D2A输出端的1、2脚接程序 驱动接口 ；数据通讯接口芯片D15输入端的13脚接于电阻&与反向器模块D14BA的1脚连 接的接点，反向器模块D14BA输出端的2脚接程序驱动接口 ；数据通讯接口芯片D15输出端 的15脚通过电阻R11接M脚；20、16脚一路通过电阻R14接COM2 ；另一路通过电阻R39合25 脚连接接于C0M2B ；23脚一路接C0M2A ；另一路通过电阻R38接于沈脚；25脚通过电阻R35 接电阻R38 —端；22、19脚通过接电阻R13与21、17脚通过电阻R12并接端分别接于电阻R38 的一端和18脚连接。数据通讯接口芯片D15的型号为MAX1480B是一种电气隔离的、半双工 的、RS-485/RS-422数据通讯接口芯片。CPU发出的监控装置年月日、时分秒、公里标、运行 速度、机车号、车次、车种、区段号、车站号、司机号、副司机号、列车编组等信息通过输入模 块D2A、电阻&和数据通讯接口芯片D15输入端的9脚，经过C0M2A和C0M2B与工控处理机 通讯；由工控处理机发出的信息经过C0M2A和C0M2B、反向器模块D14BA送给CPU的RXD端。图5给出了呼唤应答麦克风，其呼唤应答麦克风电路由话筒J1的5脚通过连接电 容C1、电阻R1、可调电阻VR1、电容C3、电阻R3接于运放器NlA输入端的3脚；由运放器NlA 输出端1脚通过连接电容C8、电阻Rn、运放器NlB输入端的6脚，其输出端的7脚通过连接 电容Cn、电阻R13接工控处理机录音口 J3的1脚J2的5脚通过连接电容C2、电阻&、可调电 阻V&、电容C4、电阻R4接运放器WA的3脚作为其它电台或呼唤应答麦克风另一通道。呼 唤应答即为电台录音信号，录音信号经过J1的5脚、C1、R1、VR1、C3、民输入附A的3脚，经过 C8^R11,NlB的6脚、NlB的7脚、C11、R13输入工控处理机录音口。该运放器NlA选用LM833。
权利要求1.一种铁路机车乘务员可视远程无线传输监控记录系统，其特征在于，包括具有一摄 像头(1)、呼唤应答麦克风(2)分别连接信息采集卡(3)，由信息采集卡(3)接于工控处理 机⑷输入端；具有酒精检测装置(5)，该酒精检测装置连接数模转换卡(6)，由数模转换卡(6)接于 工控处理机(4)输入端，所述工控处理机(4)输出端连接数字量输出板(8)；具有一个TAX箱(7)接于工控处理机(4)。
2.根据权利要求1所述的铁路机车乘务员可视远程无线传输监控记录系统，其特征在 于，所述酒精检测装置(5)的检测电路由酒精传感器的输出端接于三极管T1的基极，集电 极分别通过连接三极管T2、T9的集电极接于数模转换模块U6的1脚；发射极接于三极管T3 的发射极，T3的集电极接于T5的集电极，T5的发射极分别通过连接T6、T7通过电阻礼、T8, T10的集电极接于数模转换模块U6的4脚；Τ2的基极接于数模转换模块U6的3脚，T2的发射 极接于T4的发射极，T4的基极接于T3的基极，T4的集电极分别接于T7的基极和T6的集电 极，T6的基极接于T5的基极；Τ9的基极通过串接的二极管Dp D2接于T8的集电极，T8的基 极接于T7的发射极与电阻R1的接点；Τ9的发射极与Tltl的发射极连接接于数模转换模块U6 的2脚；数模转换模块U6的5、6、7、8脚通过数据线接于CPU处理器U1的11-14脚；通讯模 块U5的输入端8脚通过串接的电阻I-R4与电阻&并接接地；通讯模块U5的输入端4脚接 于CPU处理器U1的9脚；通讯模块U5的输出端的1脚接CPU处理器U1的10脚；CPU处理 器U1输出端的15-23脚与数据锁存器U4输入端的3-18脚通过数据线一路接于程序存储器 U3输出端的11-19脚；另一路接于数据存储器U2输出端的11-19脚；数据锁存器U4输出端 的2-19脚与数据存储器U2输入端的10-3脚接于数据线。
3.根据权利要求1所述的铁路机车乘务员可视远程无线传输监控记录系统，其特征在 于，所述数字量输出板(8)的电路由CPU送出数据信号接CPU处理器仏输入端的3脚，其 输出端的2脚一路通过电阻&接三极管T1的基极，发射极接地，集电极接于并接的二极管 V3和继电器RL1 ；另一路通过连接的发光二极管HL1A、电阻&与仏的6脚通过发光二极管 HL1B、电阻R7并接接地；其中U1的6脚通过电阻R7接于三极管V2的基数，发射极接地，集 电极接于并接的二极管V4和继电器RL2。
4.根据权利要求1所述的铁路机车乘务员可视远程无线传输监控记录系统，其特征在 于，所述TAX2箱(7)的通讯电路由数据通讯接口芯片D15输入端的1、2、8、10、14脚连接电 源5V和并接的电容Cn、电解电容C8接地；数据通讯接口芯片D15输入端的9脚通过电阻& 接输入模块D2A输入端的3脚，输入模块D2A输出端的1、2脚接程序驱动接口 ；数据通讯接 口芯片D15输入端的13脚接于电阻&与反向器模块D14BA的1脚连接的接点，反向器模块 D14BA输出端的2脚接程序驱动接口 ；数据通讯接口芯片D15输出端的15脚通过电阻R11接 24脚；20、16脚一路通过电阻R14接COM2 ；另一路通过电阻R39合25脚连接接于C0M2B ；23 脚一路接C0M2A ；另一路通过电阻R38接于沈脚；25脚通过电阻R35接电阻R38 —端；22、19 脚通过接电阻R13与21、17脚通过电阻R12并接端分别接于电阻R38的一端和18脚连接。
5.根据权利要求1所述的铁路机车乘务员可视远程无线传输监控记录系统，其特征在 于，所述呼唤应答麦克风电路由话筒J1的5脚通过连接电容Cp电阻队、可调电阻VRp电容 C3、电阻K3接于运放器NlA输入端的3脚；由运放器NlA输出端1脚通过连接电容C8、电阻 R11、运放器NlB输入端的6脚，其输出端的7脚通过连接电容C11、电阻R13接工控处理机(4)录音口 J3的1脚J2的5脚通过连接电容C2、电阻&、可调电阻VR2、电容C4、电阻R4接运放 器mA的3脚作为其它电台或呼唤应答麦克风另一通道。
专利摘要本实用新型提供了一种铁路机车乘务员可视远程无线传输监控记录系统，具有一摄像头、呼唤应答麦克风分别连接信息采集卡后接于工控处理机输入端；和酒精检测装置，该酒精检测装置连接数模转换卡后接于工控处理机输入端，所述工控处理机输出端连接数字量输出板；和具有一个TAX箱接于工控处理机。该系统具有可视远程无线传输、机车测酒，机车电台录音查询，预防和消灭运行中发生的各种隐患达到行车安全的目的。
文档编号G01N27/00GK201830386SQ20102055092
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者张辉, 朱春伟, 赵文贵 申请人:秦皇岛科普铁科实用技术开发中心