一种基于3G、北斗的地铁环境数据监控终端的制作方法

本发明涉及一种地铁环境监测系统，尤其是一种基于3g、北斗双模网络通信的地铁环境数据监控系统。

背景技术：

地铁建于地下、环境相对封闭，同时承担着大量旅客的运输任务，一旦出现事故或灾害必将产生严重的后果，威胁到旅客的生命财产安全。因此，对地铁运行的环境监控就显得格外重要。

地铁环境监控过程的数据传输面临着地铁线路长、覆盖地区广而采集终端又分布广泛。采用现有的有线数据采集传输方式面临着总线过长，布置方式不够灵活，容易造成单点故障等问题。而传统的无线传输受网络环境影响大，一旦传输环境不佳，如天气状况较差、或者在地铁工作的地下环境，传输往往会出现数据丢包、传输延时变大等情况。因此能够保证在复杂环境下的数据高效传输显得十分重要。

技术实现要素：

为了克服以上问题，本发明提供了一种采用3g和北斗双模通信方式，通过不同情况下的网络选择实现高效实时无盲区的数据传输的环境监测终端。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于3g、北斗双模通信的地铁环境控制远程实时监测系统。本系统包括地铁环境监控终端和地铁运行监控中心。

其中，所述地铁环境监控终端包括：

数据采集模块，用于进行各类型数据采集、测量；

处理模块，连接数据采集模块，用于将采集的数据进行编码压缩，并根据信号强度的强弱对通信方法进行选择；

第一通信模块，包括3g与北斗两个通信元件，连接处理模块，根据处理模块的选择确定通信方式；

所示地铁运行监控中心包括：

第二通信模块，用于建立监控终端与运行监控中心终端之间的无线连接；

监控模块，用于将接收到的信息进行监控。

其中，数据采集模块包括单片机、数模转换器、被测环境传感器、电源以及传输总线接口，通过被测环境传感器采集环境数据，经数模转换器转换为数字信号后发送到单片机进行预处理，处理完成后通过传输总线接口传输至处理模块。

其中，处理模块包括arm核心板、外部存储器、电源及传输接口；arm核心板接收传感器采集的数据，进行编码压缩，存储于外部存储器中，同时分析数据，对通信方法进行选择；电源连接arm核心板进行供电，传输接口连接arm核心板和数据采集模块；其中，通信方法包括：使用3g网络通信、使用北斗双模网络通信和使用3g、北斗双模网络通信，若处理模块判定采集的数据信号强度大于-100dbm，则选择3g通信方式，若处理模块判定采集的数据信号强度小于-100dbm，则选择北斗通信方式。

其中，arm核心板结构为arm最小系统，由cpu、电源电路、晶体振荡器电路、复位电路和jtag接口电路组成。

其中，处理模块利用arm处理器根据当前的信号情况，确定其所采用的通信方式，并对数据进行相应的处理进行传输。

其中，监控模块包括监控arm核心板、存储器、电源、lcd显示屏、蜂鸣器；lcd显示屏用于显示从处理模块接收到的数据；蜂鸣器用于在出现异常信息进行报警。

其中，监控模块的监控arm核心板通过udp协议与服务器建立连接进行通讯，进一步增加系统可扩展性。

区别于现有技术，本发明的基于3g、北斗的地铁环控机柜远程实时监控系统，包括地铁环境监控终端和地铁运行监控中心终端，所述环境监控终端包括环境数据采集终端、通过总线与arm连接，选择使用3g、北斗双模通信方式进行数据传输；所述地铁运行监控中心终端可选择3g、北斗两种通信方式进行数据回传，显示和储存回传数据。通过本发明，能够根据通信环境对通信模块的通信方式进行选择，从而提高通信传输效率。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于3g、北斗双模通信的地铁环境控制远程实时监测系统的结构示意图。

图2是本发明提供的一种基于3g、北斗双模通信的地铁环境控制远程实时监测系统的arm核心板的结构示意图。

图3是本发明提供的一种基于3g、北斗双模通信的地铁环境控制远程实时监测系统的地铁运行监控中心的外观结构示意图。

图4是本发明提供的一种基于3g、北斗双模通信的地铁环境控制远程实时监测系统的运行流程示意图。

图5是本发明提供的一种基于3g、北斗双模通信的地铁环境控制远程实时监测系统的北斗通信元件的运行流程示意图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参阅图1，本发明提供了一种基于3g、北斗双模通信的地铁环境控制远程实时监测系统，该系统包括地铁环境监控终端和地铁运行监控中心。

其中，所述地铁环境监控终端包括：

数据采集模块，用于进行各类型数据采集、测量；

处理模块，连接数据采集模块，用于将采集的数据进行编码压缩，并根据信号强度的强弱对通信方法进行选择；

第一通信模块，包括3g与北斗两个通信元件，连接处理模块，根据处理模块的选择确定通信方式；

所示地铁运行监控中心包括：

第二通信模块，用于建立监控终端与运行监控中心终端之间的无线连接；

监控模块，用于将接收到的信息进行监控。

其中，数据采集模块包括单片机、数模转换器、被测环境传感器、电源以及传输总线接口，通过被测环境传感器采集环境数据，经数模转换器转换为数字信号后发送到单片机进行预处理，处理完成后通过传输总线接口传输至处理模块。

其中，处理模块包括arm核心板、外部存储器、电源及传输接口；arm核心板接收传感器采集的数据，进行编码压缩，存储于外部存储器中，同时分析数据，对通信方法进行选择；电源连接arm核心板进行供电，传输接口连接arm核心板和数据采集模块；其中，通信方法包括：使用3g网络通信、使用北斗双模网络通信和使用3g、北斗双模网络通信，若处理模块判定采集的数据信号强度大于-100dbm，则选择3g通信方式，若处理模块判定采集的数据信号强度小于-100dbm，则选择北斗通信方式。

其中，arm核心板结构为arm最小系统，由cpu、电源电路、晶体振荡器电路、复位电路和jtag接口电路组成。

其中，处理模块利用arm处理器根据当前的信号情况，确定其所采用的通信方式，并对数据进行相应的处理进行传输。

其中，监控模块包括监控arm核心板、存储器、电源、lcd显示屏、蜂鸣器；lcd显示屏用于显示从处理模块接收到的数据；蜂鸣器用于在出现异常信息进行报警。

其中，监控模块的监控arm核心板通过udp协议与服务器建立连接进行通讯，进一步增加系统可扩展性。

本发明中，通过通信模块的3g/北斗通信元件进行数据的储存和发送；通信模块的3g/北斗通信元件与处理模块的arm核心板上对应芯片引脚相连。arm核心板根据当前数据传输环境的数据强度对通信模块的3通信方式进行选择并进行数据传输。数据传输至服务器进行储存，以用作监控中心对于地铁环境的监控、分析、决策使用。

arm核心板的具体工作要求是能对采集到的信息进行简单的处理，同时要求核心板能够与3g模块、北斗通信元件通过arm核心板的相应端口进行连接，根据具体情况，通过信号强度进行选择，完成通信，在信号强度大于-100dbm时，选用3g通信元件进行通信，在信号强度小于-100dbm时，选用北斗通信元件进行通信。信息采集系统采集的数据在传输到arm核心板的过程中，需要根据不同的数据协议要求进行填充，完成数据传输。

3g通信元件和北斗通信元件在整个传输系统中的工作方式如下，北斗通信元件在整个数据传输系统中不间断的提供位置信息，3g通信元件进行数据传输工作，但是在3g网络较差的情况下，即信号强度低于-100dbm时，北斗通信元件也可以担负数据传输任务，传输环境数据采集终端的工作信息。在整个传输系统中，数据传输采用主动上传数据方式，3g通信元件有internet接入功能，客户端在联网情况下，信息采集系统采集的现场数据将会主动传送至服务器，不需要服务器发出数据传输指令。

通信模块由3g通信元件、北斗通信元件组成。3g通信元件采用华为em770w，em770w与arm板相连采用usb接口。北斗通信元件由北斗一代射频收发芯片bn622、5w功放芯片bn161p，以及基带芯片和lna电路组成。通信模块分别外接sim卡和无源天线来实现短报文的通信功能和定位功能。通信模块采用3.3v电源供电。通过串口与核心板连接。按照其接口数据传输协议可将所需信息发送给监控中心。

图2为处理模块的arm核心板的结构图；核心板可选用各型号高性能核心板，以s3c640为例，其结构能够完成对采集到的信息进行处理。同时要求核心板能够通过通用异步收发器uart与3g通信元件、北斗通信元件相连并且选择通信。

图3中为地铁运行监控中心的外观示意图，其中各元件表示为：1开关、复位按键，2为指示灯，3、4为天线，5为固定螺丝孔，6为调试接口，7为主机体。

其中1为开关按键，包括监控模块复位按键与启动按键；2为指示灯，其指示灯包括电源指示灯与3g/北斗通信元件信号连接状况指示灯；3为3g模块天线，选择通用天线即可；4为北斗通信元件天线，选择通用天线即可；5为固定螺丝孔；6调试接口，该接口可为本发明进行供电；7为采集端外壳主体，可采用通用塑料或金属材料，用以在工作环境下保护芯片、电路板。

图4为本发明的整体工作原理图；传感器采集回来的数据需要根据监控中心与采集终端之间制定的数据协议填充至协议格式中，经通信网络传至服务器。北斗在整个系统中不间断的提供位置信息，同时在3g网络较差的情况下切换到北斗模式下，用来传输环境数据采集终端的工作信息。

图5北斗工作流程图；北斗在整个系统中不间断的提供位置信息，同时在3g网络较差的情况下切换到北斗模式下，用来传输地铁环境信息。北斗上电后首先要进行ic检测，s3c640核心板向北斗发送一条ic检测指令，北斗将当前用户机ic卡上包含的信息内容进行反馈；核心板收到反馈信息表示ic检测完成，接着s3c640向北斗发送一条功率检测指令，北斗接收到功率检测指令后会将其6个波束的功率信号反馈给核心板，理论情况下只要有一个波束的功率可以达到1就可以进行通信和定位。当满足上述条件后，arm核心板就可以对北斗通信元件进行发送定位和短报文通信的指令，在满足其数据传输协议的前提下，北斗会将自身计算出来的定位信息传送到核心板的串口上，或者将需要发送的数据发送给指定ic的北斗通信元件。

区别于现有技术，本发明的基于3g、北斗的地铁环控机柜远程实时监控系统，包括地铁环境监控终端和地铁运行监控中心终端，所述环境监控终端包括环境数据采集终端、通过总线与arm连接，选择使用3g、北斗双模通信方式进行数据传输；所述地铁运行监控中心终端可选择3g、北斗两种通信方式进行数据回传，显示和储存回传数据。通过本发明，能够根据通信环境对通信模块的通信方式进行选择，从而提高通信传输效率。

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。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。