铁路监测数据收发器和铁路监测数据收发方法与流程

本发明涉及铁路基础设施健康状态监测技术。

背景技术：

近年来，随着物联网技术的发展，铁路沿线基础设施健康状态自动化监测得到越来越多的关注。然而铁路沿线通常位于野外尤其是山区铁路，监测环境相对复杂，存在通信信号不畅、设备安装与维护困难等特点。因此采用一种无线通信形式，收集监测区域环境数据不仅能够减少布线，节约成本降低设备安装与维护难度，同时还能实时的将采集到环境数据通过gprs移动网络的形式上传至远程服务器端，并最终供用户分析使用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，在于提供一种铁路监测数据收发器和数据收发方法，以解决现场设备布线困难，最大限度降低无线数据传输丢包及误码率。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，铁路监测数据收发器，其特征在于，包括控制单元和与其连接的局域网无线通信单元、广域网无线通信单元、数据存储单元、定时发送判断单元和指令发送判断单元。

本发明的铁路监测数据收发方法包括下述步骤：

a、判断以下两项条件是否成立：

a1)当前时间是否为符合预设发送频率的时间，a2)是否收到来自局域网的报警指令，

若二者皆成立或二者之任一成立，则进入步骤b，若二者皆不成立则进入步骤c；

b、从局域网接收信号数据，打包后经广域网向远程服务器发送信号数据；若发送成功则进入步骤c，若失败则将信号数据存储于本地存储器；

c、判断是否接收到来自广域网的变频指令，若是则根据指令改变预设发送频率并返回步骤a，若否就进入步骤d；

d、判断本地存储器中是否有发送失败后保存的信号数据，若否就进返回步骤a，若是则从本地存储器读取信号数据并再次发送，然后重复步骤d。

进一步的，还包括步骤c1：判断是否接收到来自远程服务器的程序更新指令，若是则进入更新程序，若否则进入步骤d。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明结合现场数据采集器现场监测区域无线局域网络，替代通过总线等有线方式进行数据收集，同时采用的为433mhz频率附件的无线通信频道，相较于2.4ghz频率的zigbee模块，其障碍物绕射能力更强，更适应于野外作业；

2、本发明收集完区域数据采集器数据进行融合处理后，通过gprs模块将最终数据上传至远程服务器。相较于每个采集器接外接一个gprs模块将数据上传至远程服务器的方式，本发明不仅大量的减少了gprs模块的使用，降低施工成本，同时由于一个监测工点对应一个gprs模块，远程服务器数据管理难度得到极大降低。

3、本发明采用主、被动相结合的无线数据收集方式，确保及时的发现灾害报警信息。一般情况下，本发明采用定时的方法收集监测区域采集器数据，然而当其中任意一采集器发生数值超限报警时，本发明将及时的收集所有采集器数据并上传至远程服务器。

附图说明

图1为本发明的模块结构示意图。

图2为本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

参见图1。铁路监测数据收发器包括控制单元和与其连接的局域网无线通信单元、广域网无线通信单元、数据存储单元、定时发送判断单元和指令发送判断单元。

参见图2，本发明的铁路监测数据收发方法包括下述步骤：

a、判断以下两项条件是否成立：

a1)当前时间是否为符合预设发送频率的时间，a2)是否收到来自局域网的报警指令，

若二者皆成立或二者之任一成立，则进入步骤b，若二者皆不成立则进入步骤c；

b、从局域网接收信号数据，打包后经广域网向远程服务器发送信号数据；若发送成功则进入步骤c，若失败则将信号数据存储于本地存储器；

c、判断是否接收到来自广域网的变频指令，若是则根据指令改变预设发送频率并返回步骤a，若否就进入步骤d；

d、判断本地存储器中是否有发送失败后保存的信号数据，若否就进返回步骤a，若是则从本地存储器读取信号数据并再次发送，然后重复步骤d。

进一步的，还包括步骤c1：判断是否接收到来自远程服务器的程序更新指令，若是则进入更新程序，若否则进入步骤d。

从硬件实现上，本发明的数据收发器包括cpu控制模块、内存外扩模块、rf模块、接口电路模块、稳压模块和电源模块。cpu控制模块与内存外扩模块、rf模块、接口电路模块、稳压模块相连接。所述稳压模块和电源模块相连接。所述接口电路模块包括在线调试接口模块、sd卡存储模块、rs232串口模块。

在收发器工作过程中，首先需人工的接入10v～18v电源至电源模块，经稳压电路稳压后，提供稳定电源至cpu控制模块等其他模块使用。当cpu控制模块开始工作时，默认定时半小时通过rf模块轮询向星状网络的采集器从节点收集采集到的传感器，将数据融合后，通过gprs模块将数据上传至远程服务器。同时远程服务器可通过gprs网络向本发明gprs模块发送变频上传数据等指令，由gprs模块将接收到的数据发送至cpu控制模块进行解析，然后实现改变轮询星状网络从节点数据并上传远程服务器时间。

本发明不仅能够主动的定时收集星状网络的从节点数据，同时还能接收到星状网络中任意一台从节点发送的传感器数值超标报警信息，并在收到报警后立即轮询所有从节点采集到的传感器数据融合后上传至远程服务器，实现灾害发生第一时间数据采集。

本发明主要应用场景为铁路沿线、山体等野外复杂环境条件下，经gprs模块上传的数据易受到gprs网络信号不稳造成无法上传。为确保收集到的数据尽可能不丢失，将网络原因造成的无法上传数据自动的存储至调试电路的sd卡存储模块，等待gprs网络恢复正常后，自动的又将存储在sd卡的数据上传至远程服务器。

本发明时钟模块实时计算当前时间，并可通过gprs模块接收远程服务器指令，实现时钟校准。

本发明可实现在线远程程序升级。在服务器上将编译好的新程序bin文件，经gprs网络分别发送至gprs模块，经cpu控制模块解析后存储至内存外扩模块，待接收完所有分包bin文件后，进行地址检验，最终将新程序bin文件拷贝至cpu控制模块内部flash中。

本发明采用基于433mhz可调rf模块收集星状网络的采集器数据。为了更够尽可能降低无线数据传输丢包率及误码率，采用以下形式通信协议格式：

协议中前三字节，表示命令接收者无线地址及信道，用于准确的区分命令是发送至星状网络中指定的采集器从节点，同时采用2字节校验码作为结尾，降低数据包误码率。在减少传输丢包率方面，本发明与采集器从节点的无线数据通信均采用三次重传方式。

技术特征：

技术总结
铁路监测数据收发器和铁路监测数据收发方法，涉及铁路基础设施健康状态监测技术。本发明的铁路监测数据收发器包括控制单元和与其连接的局域网无线通信单元、广域网无线通信单元、数据存储单元、定时发送判断单元和指令发送判断单元。本发明采用主、被动相结合的无线数据收集方式，确保及时的发现灾害报警信息。

技术研发人员：袁焦;王珣;潘兆马;杨学峰;姚书琴;刘勇;伏坤;李刚;邹文露;徐鑫;黎明
受保护的技术使用者：中铁二院工程集团有限责任公司
技术研发日：2018.07.28
技术公布日：2018.11.06