专利名称：供防盗报警系统使用的车载设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及铁路货运领域，更具体而言，涉及一种利用3GI (GPS、GIS、GSM、 INTERNET)技术对铁路货运棚车/集装箱实时监控的防盗报警方法、系统以及车载设备。
背景技术：
铁路运输部门对所运输的货物，负责从发站承运时起至到站交付完毕时整个过程的安全。目前，在铁路货运过程中采用传统的发站机械施封(例如铅封)、中间站验封、补封和到站解封、验货的操作流程来保证所运货物的安全。然而，对于这种操作流程而言，由于铁路货运棚车/集装箱在施封、运输和解封等过程中都缺乏严格的信息化监控，所以在棚车/集装箱货物被盗时，发现不及时，反应不灵敏，责任不明确，常常导致事后相互扯皮，对破案造成许多困难。每年，货物被盗案件对铁道部造成上亿元的经济损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用3GI技术对铁路货运棚车/集装箱实时监控的防盗报警方法、系统以及车载设备，以便能够解决上述问题。根据本发明的一个方面，提供一种对铁路货运棚车/集装箱实时监控的防盗报警方法，包括以下步骤
51使得在棚车/集装箱上安装的车载设备开始监视所述棚车/集装箱的已关上的车门是否被非法打开；
52在步骤Sl之后一直到所述棚车/集装箱到达货运的终点站期间，如果所述棚车 /集装箱的车门被非法打开，则所述车载设备记录下包括当时所述棚车/集装箱的地理坐标、速度以及时间的状态信息，并实时地将所述状态信息与车门被非法打开的报警信息通过移动通信网络发送给中央监控装置。根据本发明的另一方面，提供一种利用3GI技术对铁路货运棚车/集装箱实时监控的防盗报警系统，包括在每个棚车/集装箱上安装的车载设备，所述车载设备用于监视其所位于的棚车/集装箱的已关上的车门是否被非法打开，利用GPS技术获取棚车/集装箱的地理坐标、速度、时间；位于各车站处的车站终端；位于各车站处的供操作者使用的手持机；中央监控装置，其中，在同一车站处，手持机与车站终端之间以及手持机与车载设备之间利用近距离无线通信技术进行通信；车载设备与中央监控装置之间通过移动通信网络进行通信；各车站终端与中央监控装置通过因特网/铁路内部网进行通信。根据本发明的又一方面，提供一种供利用3GI技术对铁路货运棚车/集装箱实时监控的防盗报警系统使用的车载设备，包括电源模块，用于为车载设备供电；中央处理器；存储器；实时时钟；GPS模块，用于获取棚车/集装箱的地理坐标、速度、时间；远距离无线通信模块，用于通过移动通信网络收发信息；近距离无线通信模块，用于利用近距离无线通信技术收发信息；门开关状态传感器，用于监视所述棚车/集装箱的已关上的车门是否被非法打开。通过应用本发明，能够有效监控棚车/集装箱的状态，有效地区分事故责任，提高工作效率，降低铁路货运偷盗率，并且也可以为未来建立高精度的货车动态监管系统奠定 ■石出。
图1是根据本发明一个实施例的铁路货运棚车/集装箱防盗报警系统的架构的示意图。图2是说明在图1所示的系统中的车载设备的结构的框图。图3是说明在图1所示的系统中的施封过程的流程图。图4是说明在图1所示的系统中的验封过程的流程图。图5是说明在图1所示的系统中的补封过程的流程图。图6是说明在图1所示的系统中的解封过程的流程图。图7是说明在图1所示的系统中的防盗报警过程的流程图。
具体实施例方式下面将结合附图详细说明本发明的实施例。参考图1，其中示出根据本发明一个实施例的铁路货运棚车/集装箱防盗报警系统100的架构。由于本发明对于棚车的应用方式也适用于集装箱，所以下文仅以棚车为例进行说明。在货运的每个棚车102上安装车载设备104。车载设备104与手持机106进行近距离通信。手持机106与位于铁路车站处的车站终端108进行近距离通信。车站终端 108以及中央监控装置114、路局终端116、报警处理终端118通过因特网/铁路内部网110 互连并进行信息交互。中央监控装置114与车载设备104通过移动通信网络112进行信息交互。手持机106是车载设备104与车站终端108之间进行信息交互的桥梁，它是供铁路系统的现场工作人员例如货运员使用的手持设备，用于与车载设备104配合进行施封、 解封、验封、补封等操作。车站终端108是位于车站处的终端设备，它安装有包括以下模块的软件货单信息管理模块、手持机信息管理模块、授权模块、交帐模块、报警处理模块、系统管理模块、系统日志模块以及本地数据库。货单信息管理模块用于将要运输的货单信息录入车站终端、 保存到本地数据库中、并通过本地数据库与中央监控装置114的中心数据库的同步操作将货单信息更新到中心数据库，并且还用于对已有货单信息进行修改、查询、删除等。手持机信息管理模块用于实现对手持机的管理。授权模块用于从中央监控装置114的中心数据库接收施封、解封信息，并将这些信息发送给手持机，对手持机追加授权时间等。交帐模块用于从手持机接收施封、验封、补封、解封的结果信息并保存到本地数据库中，并且通过本地数据库与中央监控装置114的中心数据库的同步操作将这些信息更新到中心数据库。报警处理模块用来显示、处理报警信息，并且用于将报警信息在数字地图上实时显示出来。系统管理模块用于添加、修改、查询、删除系统用户、手持机用户，将手持机用户与指定的手持机进行绑定，设置手持机的系统时间，修改手持机上的操作用户等。系统日志模块用于记录系统用户所做出的所有操作以及施封信息、解封信息、报警信息等。本地数据库用于存储在车站终端本地处与系统的操作相关的信息，例如货单信息、施封信息、解封信息等等。路局终端116是位于路局处的终端设备，它安装有包括领导管理模块的软件。领导管理模块能够提供收发命令、查询施封、解封、报警等信息等功能，从而使得路局领导可以查询、统计货单信息、棚车信息、报警信息等等。报警终端118是位于任何需要显示报警信息的位置处的终端设备，它安装有包括报警处理模块的软件。报警处理模块用于处理、显示报警信息等等。中央监控装置114是安装有管理软件和中心数据库的数据处理设备。管理软件用于负责中心数据库与各车站终端的本地数据库的同歩，接收、处理通过移动通信网络112 接收到的报警信息等，向各车载设备发送控制命令，分发报警信息，记录系统操作日志等。 中心数据库用于存储重要的数据信息。在根据本发明的该实施例中，手持机106与车站终端108之间的通信以及手持机 106与车载设备104之间的通信都是利用蓝牙技术实现的。当然，还可以使用其他近距离无线通信技木，例如Wi-Fi技木、Zigbee技木，或者使用无线数传模块加上专用通信协议等方法。在根据本发明的该实施例中，移动通信网络112可以是GSM/GPRS网络、CDMA网络、 或者其他移动通信网络。中央监控装置114与车载设备104之间的通信可以利用GSM/GPRS 网络或CDMA网络的短消息收发功能或者移动IP功能。在图1所示的系统中的车载设备104的结构如图2所示。车载设备104包括电源模块202、存储器204、实时时钟206、中央处理器208、GSM/GPRS模块210、GPS模块212、蓝牙模块214、门开关状态传感器216、以及接ロ转换模块218。电源模块202对车载设备104的各个模块进行供电。考虑到目前棚车上没有提供电源的现状，本发明采用可充电电池和太阳能接收板相结合的方式来提供电源。作为选择， 还可以使用风カ发电以及摩擦发电等方法来提供电源。在操作中尽可能地降低功耗，以便保证电池的持久性。另外，由于不同的模块需要不同的电压，所以在电源模块202中需要通过不同的电源稳压芯片来产生不同的电压。存储器204存储系统的相关信息，例如施封信息、解封信息、报警信息等。实时时钟206为车载设备提供日历信息。中央处理器208负责车载设备104的信号处理和逻辑控制。注意，这里所述的中央处理器208包括单片机、数字信号处理器、嵌入式处理器等。GSM/GPRS模块210用于实现车载设备104与中央监控装置114之间的远距离无线通信。当然也可以采用CDMA模块来实现上述功能。GPS模块212用于实现地理坐标信息、 速度信息、时间信息等的获取。蓝牙模块214用于实现车载设备104与手持机106之间的近距离无线通信。为了解决大部分中央处理器的UART ロ不够用的问题，还使用了接ロ转换模块218来将SPI接ロ转换为UART接ロ。门开关状态传感器216检测车门被非法打开的触发信号，并将其传送至中央处理器208。另外，考虑到新型棚车车门多而原有棚车车门少的情况，还使得能够扩展检测信号的给出。图1所示系统的基本工作流程是基于铁路系统现有的业务操作流程，下面參考图 3—图6对其进行详细说明。图3说明了在图1所示的系统中的施封过程。施封过程的操棚车的车门已被关上。首先，在步骤 302把货主要运输的货物的货单信息录入到始发站的车站终端108的本地数据库中。货单信息例如包括货单号、发站名称、到站名称、货主名称、货主联系方式、货物名称、货物重量、 货物数量等等。然后，车站终端108通过因特网/铁路内部网110将货单信息发送到中央监控装置114。具体而言，通过本地数据库与中央监控装置114的中心数据库的同步操作将货单信息更新到中心数据库，该同步操作是自动进行的。在步骤304，车站终端108基于货单信息产生施封信息。具体而言，根据具体应用的要求，车站终端108从货单信息中提取全部或部分信息，并将所提取的信息以适当的格式构成施封信息。为了确保信息传输的安全性，然后对施封信息进行加密，从而产生已加密的施封信息。应当认识到，在本发明中对于信息进行加密所用的所有加密算法既可以是通用算法，例如DES加密算法、RSA加密算法等；也可以是专有加密算法。在步骤304的上述操作是在车站终端108上进行的，并且在货单信息录入完成后即可完成。已加密的施封信息被存入本地数据库。然后，车站终端108通过因特网/铁路内部网110将已加密的施封信息发送到中央监控装置114。具体而言，通过本地数据库与中心数据库的同步操作将已加密的施封信息更新到中心数据库，该同步操作是自动进行的。在步骤306，手持机106从车站终端108接收已加密的施封信息。优选地，手持机一次可以接收多条已加密的施封信息。手持机对所接收的已加密的施封信息不作任何处理。 在步骤308，手持机106将已加密的施封信息发送给安装在棚车102上的车载设备104。在步骤310，车载设备104在接收到已加密的施封信息之后对其进行解密，然后记录解密后得到的施封信息，并且执行施封操作。应当注意，在此所执行的施封操作与铁路系统现有的施封是不同的此处的施封是指通过电子方式使得车载设备开始监视棚车的车门是否被非法打开；而现有的施封是通过机械方式将车门封住，例如利用施封锁、施封环或铅制封饼进行施封。然后，车载设备104基于施封操作的结果产生施封结果信息，并对施封结果信息进行加密，最后将已加密的施封结果信息发送给手持机106。应当认识到，在本发明中，车载设备对信息进行加密所用的加密算法与车站终端对信息进行加密所用的加密算法可以相同，也可以不同，这取决于具体的应用。优选地，车载设备对信息进行加密所用的加密算法与车站终端对信息进行加密所用的加密算法是相同的。在步骤312，车站终端108从手持机106读取已加密的施封结果信息，然后对所读取的已加密的施封结果信息进行解密，并将解密后得到的施封结果信息存入本地数据库。 然后，车站终端108通过因特网/铁路内部网110将施封结果信息发送到中央监控装置 114。具体而言，通过本地数据库与中心数据库的同步操作将施封结果信息更新到中心数据库，该同步操作是自动进行的。在步骤314，车站终端108基于施封信息、施封结果信息产生解封信息。具体而言， 根据具体应用的要求，车站终端108从施封信息、施封结果信息中提取全部或部分信息，并将所提取的信息以适当的格式构成解封信息。为了确保信息传输的安全性，然后对解封信息进行加密，从而产生已加密的解封信息。已加密的解封信息被存入本地数据库。然后，车站终端108通过因特网/铁路内部网110将已加密的解封信息发送到中央监控装置114。 具体而言，通过本地数据库与中心数据库的同步操作将已加密的解封信息更新到中心数据库，该同步操作是自动进行的。
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图4说明了在图1所示的系统中的验封过程。验封过程的操作发生在铁路货运的中间站处。本文的中间站是指货运棚车从始发站到终点站所经过的、并且具备铁路系统要求有验封、补封需求的中途车站。首先，在步骤402，手持机106从车站终端108接收验封授权命令。优选地，手持机可以对所有到站棚车进行验封操作。手持机106对所接收的验封授权命令进行解析，并激活验封、补封功能。在步骤404，手持机106将验封命令发送给安装在要验封的棚车102上的车载设备104。在步骤406，车载设备104在接收到验封命令之后执行验封操作。应当注意，在此所执行的验封操作与铁路系统现有的验封是不同的此处的验封是指通过电子方式读取关于棚车的车门是否被非法打开的结果；而现有的验封是人工检查机械施封例如铅封的状况。然后，车载设备104基于验封操作的结果产生验封结果信息，并对验封结果信息进行加密，最后将已加密的验封结果信息发送给手持机。在步骤408，车站终端108从手持机106读取已加密的验封结果信息，然后对所读取的已加密的验封结果信息进行解密，并将解密后得到的验封结果信息存入本地数据库。 然后，车站终端108通过因特网/铁路内部网110将验封结果信息发送到中央监控装置 114。具体而言，通过本地数据库与中心数据库的同步操作将验封结果信息更新到中心数据库，该同步操作是自动进行的。如果在步骤406执行验封操作时发现棚车102的车门被非法打开，则随后在上述中间站进行图5所示的补封过程。在步骤502，手持机106将补封命令发送给安装在要补封的棚车102上的车载设备104。在步骤504，车载设备104在接收到补封命令后执行补封操作。应当注意，在此所执行的补封操作与铁路系统现有的补封是不同的此处的补封是指通过电子方式记录补封信息；而现有的补封是重新通过机械方式将车门封住。最后，车载设备 104对补封操作的结果信息进行加密，并将已加密的补封结果信息发送给手持机106。在步骤506，车站终端108从手持机106读取已加密的补封结果信息，然后对所读取的已加密的补封结果信息进行解密，并将解密后得到的补封结果信息存入本地数据库。 然后，车站终端108通过因特网/铁路内部网110将补封结果信息发送到中央监控装置 114。具体而言，通过本地数据库与中心数据库的同步操作将补封结果信息更新到中心数据库，该同步操作是自动进行的。图6说明了在图1所示的系统中的解封过程。解封过程的操作发生在铁路货运的终点站处。首先，在步骤602，中央监控装置114将在步骤314所产生的已加密的解封信息发送到终点站的车站终端108的本地数据库中。这一操作在步骤314之后即被执行。在步骤604，手持机106从车站终端108接收已加密的解封信息。优选地，手持机一次可以接收多条已加密的解封信息。手持机106对所接收的已加密的解封信息不作任何处理。在步骤 606，手持机106将已加密的解封信息发送给安装在要解封的棚车102上的车载设备104。在步骤608，车载设备104在接收到已加密的解封信息之后对其进行解密，然后记录解密后得到的解封信息，并且执行解封操作。应当注意，在此所执行的解封操作与铁路系统现有的去除铅封有所不同此处的解封是指通过电子方式使得车载设备不再监视棚车的车门是否被非法打开；而去除铅封是指将铅封彻底破坏。最后，车载设备104对解封操作的结果信息进行加密，并将已加密的解封结果信息发送给手持机106。
在步骤610，车站终端108从手持机106读取已加密的解封结果信息，然后对所读取的已加密的解封结果信息进行解密，并将解密后得到的解封结果信息存入本地数据库。 然后，车站终端108通过因特网/铁路内部网110将解封结果信息发送到中央监控装置 114。具体而言，通过本地数据库与中心数据库的同步操作将解封结果信息更新到中心数据库，该同步操作是自动进行的。以上參考图3 —图6详细说明了通过电子的方式对棚车进行施封、验封、补封、解封的操作。下面參考图7说明在图1所示的系统中的防盗报警过程。在货运的始发站对货运棚车102进行施封之后，位于棚车102上的车载设备104 就始终处于监视棚车102的车门是否被非法打开的状态。这样，在步骤702，在货运棚车从始发站开往终点站的路途中，一旦棚车102的车门被非法打开，车载设备104上的中央处理器就会检测到门开关状态传感器发送来的触发信号。中央处理器的检测可以采用中断方式，也可以采用查询方式。然后，在步骤704，中央处理器根据由GPS模块获得的当时棚车的地理坐标、速度、时间等信息以及车载设备中所记录的施封信息等来产生报警信息。为了信息传输的安全性，中央处理器对报警信息进行加密。在步骤706，车载设备104使用GSM/GPRS模块将已加密的报警信息通过移动通信网络112发送给中央监控装置114。注意，这里的移动通信网络112可以是GSM/GPRS网络、 CDMA网络、或者其他移动通信网络。在步骤708，中央监控装置114在接收到已加密的报警信息后对其进行解密，并将解密后得到的报警信息发送给各相关车站与部门。例如，中央监控装置114可以使用GSM/ GPRS调制解调器将报警信息发送给货运列车车头的GSM/GPRS调制解调器，然后通过声、光等方式通知列车司机。中央监控装置114还可以通过因特网/铁路内部网110将报警信息发送给货运的始发站、终点站、发生报警的位置的前ー站和后ー站、路局领导、距发生报警的位置最近的派出所等等。位于以上位置的终端在接收到报警信息之后通过显示装置将发生报警的位置在地图上实时显示出来，并提醒相关人员采取最及时的抓捕工作以及补救措施。除了对棚车车门被非法打开进行报警之外，为了保证系统的正常工作，车载设备还进行电量低报警和车载设备被破坏报警。车载设备的中央处理器每隔一定时间查询车载设备的供电电池的电量。当电量低于某个设定的阈值吋，系统采取与棚车车门被非法打开后所采取的动作相同的动作进行报警。同样，车载设备的中央处理器每隔一定时间查询车载设备是否工作正常。当发现异常吋，例如当发现用于检测车门状态的连接电缆被非法剪断，太阳能接收板被非法破坏时，系统采取与棚车车门被非法打开后所采取的动作相同的动作进行报警。以上參考附图示出并描述了本发明的实施例，但是本发明不限于此。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改、变型和替换而不脱离本发明的精神范围。因此，只要本发明的这些修改、变型和替换属于本发明的权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些修改、变型和替换。
权利要求
1.一种供利用3GI技术对铁路货运棚车/集装箱实时监控的防盗报警系统使用的车载设备，包括电源模块(202)，用于为车载设备供电； 中央处理器(208)； 存储器(204)； 实时时钟(206)；GPS模块(212)，用于获取棚车/集装箱的地理坐标、速度、时间； 远距离无线通信模块(210)，用于通过移动通信网络(112)收发信息； 近距离无线通信模块(214)，用于利用近距离无线通信技术收发信息；以及门开关状态传感器(216)，用于检测所述棚车/集装箱的已关上的车门是否被非法打开。
2.根据权利要求1所述的车载设备，其中，所述移动通信网络包括下列网络的其中之一 :GSM/GPRS 网络、CDMA 网络。
3.根据权利要求2所述的车载设备，其中，所述远距离无线通信模块利用了GSM/GPRS 网络或CDMA网络的短消息收发功能或者移动IP功能来收发信息。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的车载设备，其中，所述近距离无线通信技术是下列技术的其中之一蓝牙、Wi-Fi、Zigbee、以及无线数传模块与专用通信协议的结合。
5.根据权利要求1-3中任何一项所述的车载设备，其中，所述电源模块利用下列之一或其组合来提供可充电电池、太阳能接收板、风力发电、摩擦发电。
6.根据权利要求1-3中任何一项所述的车载设备，还包括接口转换模块(218)，用于将SPI接口转换为UART接口。
全文摘要
本发明公开了供防盗报警系统使用的车载设备。一种防盗报警方法包括以下步骤S1)使得在所述棚车/集装箱上安装的车载设备(104)开始监视所述棚车/集装箱的已关上的车门是否被非法打开；S2)在步骤S1之后一直到所述棚车/集装箱到达货运的终点站期间，如果所述棚车/集装箱的车门被非法打开，则所述车载设备记录下包括当时所述棚车/集装箱的地理坐标、速度以及时间的状态信息，并实时地将所述状态信息与车门被非法打开的报警信息通过移动通信网络(112)发送给中央监控装置(114)。通过应用本发明，能够有效地区分事故责任，提高工作效率，降低铁路货运偷盗率，有效监控棚车/集装箱的状态。
文档编号G08B25/10GK102542713SQ201110449610
公开日2012年7月4日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年12月29日
发明者刘卓炎, 张强, 李元景, 林津, 梁俊, 王衡, 罗平安, 苗高峰 申请人:同方威视技术股份有限公司, 清华大学