本發(fā)明屬于車輛工程領(lǐng)域，尤其涉及一種基于RFID射頻識別技術(shù)的隨車鐵鞋監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

機車車輛、軌道車或者自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備開車前撤除鐵鞋、停車后安設(shè)鐵鞋防溜,均由人為操作控制，難免會因為司乘人員操作失誤，造成未撤除鐵鞋“壓鞋開車”或不安設(shè)鐵鞋使車輛溜逸，存在較大安全隱患。

目前國內(nèi)的隨車鐵鞋監(jiān)測方案，多是在駕駛室內(nèi)增設(shè)一個鐵鞋柜，鐵鞋柜內(nèi)安裝接近開關(guān)或者行程開關(guān)，用于檢測鐵鞋是否放入柜內(nèi)，僅僅以此來判定隨車的幾只鐵鞋是否從車輪下撤除或者已安設(shè)至車輪下；或者，對現(xiàn)有鐵鞋進行改造，在鐵鞋內(nèi)增加電子感應(yīng)裝置和無線收發(fā)模塊，通過有線或無線方式將鐵鞋所處的位置和狀態(tài)信息發(fā)送至車上的監(jiān)控主機，以此判斷鐵鞋的操作是否正確合理。

對于僅靠鐵鞋柜來監(jiān)測隨車鐵鞋的方案，無法確切知道鐵鞋是否正確的安設(shè)在車輪下，因此存在鐵鞋監(jiān)測的盲區(qū)；開車前，即便檢測到足夠數(shù)量的鐵鞋放入到鐵鞋柜中，也無法判定車輪下的鐵鞋是否全部撤除，仍然存在壓鞋開車的風(fēng)險；收車后，無法監(jiān)測鐵鞋是否按要求安設(shè)在車輪下，存在車輛溜逸的隱患。另外，該方式無法判別鐵鞋是否為本車配屬的鐵鞋，無法知道本車配屬鐵鞋是否丟失或錯用。

對于將鐵鞋進行改造的方案，由于目前配發(fā)的鐵鞋種類繁多，外形尺寸存在差異，部分鐵鞋沒有足夠的空間加裝電路板和電池，這給既有鐵鞋改造帶來了困難。鐵鞋內(nèi)的電池需要定期充電或者更換，這增加了鐵鞋維護的工作量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于RFID射頻識別技術(shù)的隨車鐵鞋監(jiān)控系統(tǒng)，通過在隨車配屬的鐵鞋上粘貼RFID無源標簽，標簽內(nèi)寫入與鐵鞋對應(yīng)的唯一標簽信息，在指定車輪附近和車上專用鐵鞋監(jiān)控機柜內(nèi)的鐵鞋插口旁邊安裝RFID讀寫器和RFID讀寫模塊，將RFID讀寫距離設(shè)置在指定距離內(nèi)，通過對RFID無源標簽數(shù)據(jù)的讀取，來判定鐵鞋是否按要求放置在相應(yīng)位置，以及所放置鐵鞋是否為本車配屬鐵鞋；同時，根據(jù)鐵鞋操作情況和車輛當前狀態(tài)，給予相應(yīng)聲光提示，開車時控制車輛檔位/換向控制回路，確保司機操作失誤時無法動車，收車時給予鐵鞋安設(shè)提示，防止司機忘記安設(shè)鐵鞋。

為此，本發(fā)明提供一種基于RFID射頻識別技術(shù)的隨車鐵鞋監(jiān)控系統(tǒng)，包括信號連通的RFID無源標簽、RFID讀寫器、監(jiān)控機柜和報警狀態(tài)指示燈；

RFID無源標簽粘貼于隨車配屬的鐵鞋上，且預(yù)設(shè)與鐵鞋對應(yīng)的唯一標簽信息；

監(jiān)控機柜安裝于車輛駕駛室內(nèi)，包括鐵鞋插口、天線、RFID讀寫模塊、主控板、備用電池、喇叭、鐵鞋狀態(tài)指示燈、電源指示燈和故障指示燈，鐵鞋由上向下插入鐵鞋插口內(nèi)，天線和RFID讀寫模塊電連接，RFID讀寫模塊和主控板電連接，且RFID讀寫模塊和主控板均安裝于機柜內(nèi)部的側(cè)壁上，天線安裝于各鐵鞋插口的左側(cè)，鐵鞋狀態(tài)指示燈、電源指示燈和故障指示燈安裝于機柜的前面板；RFID讀寫模塊通過天線接收鐵鞋上RFID無源標簽的標簽信息并傳送至主控板，主控板根據(jù)RFID讀寫模塊讀取到的標簽信息判斷是否有鐵鞋插入和插入的鐵鞋是否為隨車配屬的鐵鞋；

RFID讀寫器安設(shè)于車輛車輪的內(nèi)側(cè)，并與監(jiān)控機柜內(nèi)的主控板信號連接，用于檢測對應(yīng)車輪下是否有鐵鞋安設(shè)或者撤除并反饋信號至主控板；

報警狀態(tài)指示燈與監(jiān)控機柜電連接，且安裝于I端/II端司機操縱臺上，用于根據(jù)鐵鞋的實時狀態(tài)向駕駛室內(nèi)的駕乘人員提供鐵鞋預(yù)警信號。

進一步地，所述主控板內(nèi)置CPU主控單元及分別與CPU主控單元信號連接的通訊模塊、電源模塊、檔位/換向控制模塊、報警輸出模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲模塊，所述檔位/換向控制模塊控制車輛的啟動，所述通訊模塊用于接收分別設(shè)于車輪內(nèi)側(cè)的RFID讀寫器和設(shè)于監(jiān)控機柜內(nèi)的RFID讀寫模塊讀取到的鐵鞋實時標簽信息并將信號傳輸至CPU主控單元，數(shù)據(jù)記錄模塊內(nèi)預(yù)設(shè)隨車鐵鞋的標簽信息，CPU主控單元將接收到的實時標簽信息和數(shù)據(jù)記錄模塊內(nèi)預(yù)設(shè)的標簽信息進行比對并通過報警輸出模塊和指示燈輸出判斷結(jié)果，且通過檔位/換向控制模塊控制車輛的啟動。

所述電源模塊包括連接至車輛電源的24V電源單元和備用電池控制單元；CPU主控單元將所有與鐵鞋相關(guān)的操作全部記入數(shù)據(jù)記錄模塊，并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲模塊外接U盤將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲至計算機進行分析。

優(yōu)選地，所述RFID無源標簽為抗金屬RFID標簽。

優(yōu)選地，所述RFID讀寫器為兩個，分別通過安裝支架固定于車輛前后端分居兩側(cè)的車輪內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)向架端梁上。

優(yōu)選地，所述RFID讀寫器的感應(yīng)距離為0.3～0.5米，設(shè)置位置高于鋼軌表面150mm，距車輪內(nèi)側(cè)150mm，且位于鐵鞋放置處的側(cè)上方。

所述鐵鞋插口采用1*N橫向方式排列。

所述指示燈包括鐵鞋狀態(tài)指示燈、電源指示燈、故障指示燈和報警狀態(tài)指示燈。

進一步地，所述監(jiān)控機柜的前面板上還設(shè)有報警解除按鈕和切換開關(guān)。

優(yōu)選地，所述監(jiān)控機柜表面采用不銹鋼材料制作，機柜內(nèi)的承重橫梁與側(cè)壁采用高強度的鋼材制作，且鋼材厚度不小于4mm；監(jiān)控機柜的四個腳設(shè)有固定安裝孔，通過螺釘固定于駕駛室的地板上以防止其隨意移動。

車輛上電后，安裝于車輪內(nèi)側(cè)的RFID讀寫器持續(xù)讀取鐵鞋上的標簽信息，以判定車輪下是否安設(shè)有鐵鞋，同時，監(jiān)控機柜內(nèi)各RFID模塊也會持續(xù)讀取鐵鞋上的標簽信息，以判定各鐵鞋插口是否有鐵鞋放入；當檢測到車輪下安設(shè)有鐵鞋，或者監(jiān)控機柜內(nèi)某些鐵鞋插口沒有放入鐵鞋，系統(tǒng)會輸出“動車前請撤除鐵鞋！”的語音提示，報警狀態(tài)指示燈閃爍，同時通過檔位/換向控制模塊切斷車輛的檔位或換向回路；若此時，司機操作進檔或換向，系統(tǒng)會發(fā)出報警音并提示“鐵鞋未撤走，嚴禁動車！”；當檢測到車輪下沒有安設(shè)鐵鞋，且本車配屬的所有鐵鞋全部放入鐵鞋監(jiān)控機柜內(nèi)，報警狀態(tài)指示燈熄滅，通過檔位/換向控制模塊接通車輛的檔位或換向回路，同時提示一次“注意防溜！”，此時，司機可以正常動車；若檢測到車輪下沒有安設(shè)鐵鞋，鐵鞋監(jiān)控機柜內(nèi)各鐵鞋插口均放入有鐵鞋，但某些鐵鞋不是本車配屬的鐵鞋，報警狀態(tài)指示燈閃爍，通過檔位/換向控制模塊接通車輛的檔位或換向回路，司機仍然可以正常動車，但會不斷提示“鐵鞋錯用！”；正常運行后，車輛中途停車超過30分鐘后，系統(tǒng)會每隔5分鐘進行一次防溜語音提示：“注意防溜！”。

車輛總電源關(guān)閉后，系統(tǒng)依靠自己的備用電池30分鐘內(nèi)持續(xù)檢測車下指定車輪下是否安設(shè)有鐵鞋；在鐵鞋沒有全部安設(shè)好前，報警狀態(tài)指示燈閃爍，系統(tǒng)每隔10秒進行一次語音提示：“請放置鐵鞋！”；當兩只鐵鞋都安設(shè)到指定位置后，報警狀態(tài)指示燈熄滅，系統(tǒng)停止語音提示并自動切斷備用電池。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、通過在指定車輪的附近安裝RFID讀寫器來判定鐵鞋是否按要求安設(shè)在車輪下，使得鐵鞋在車輪下的使用情況得以監(jiān)測，避免了鐵鞋監(jiān)測存在盲區(qū)的情況；

2、通過判斷鐵鞋放置情況和車輛當前狀態(tài)，控制車輛檔位或換向控制回路的通斷，規(guī)避了壓鞋開車的風(fēng)險；

3、由于系統(tǒng)自帶備用電池，使得車輛總電源關(guān)閉后系統(tǒng)仍能正常監(jiān)測，并提示司機安設(shè)鐵鞋，大大降低了鐵鞋漏設(shè)導(dǎo)致車輛溜逸的風(fēng)險；

4、RFID無源標簽內(nèi)設(shè)與鐵鞋對應(yīng)的唯一標簽信息，通過讀取鐵鞋對應(yīng)的RFID無源標簽，可以清楚的知道當前鐵鞋是否為本車配屬的鐵鞋，進而知道本車配屬鐵鞋是否錯用或者丟失；

5、由于只是在現(xiàn)有鐵鞋上粘貼一片RFID無源標簽，無需對鐵鞋內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行改造，節(jié)省了鐵鞋改造成本，后期無需對鐵鞋標簽經(jīng)常維護，節(jié)省了維護成本；

6、采用抗金屬RFID標簽可防止鐵鞋對信號的吸收和衰減。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明中鐵鞋與RFID無源標簽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的安裝連接示意圖；

圖4為本發(fā)明中監(jiān)控機柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中RFID讀寫器的安裝示意圖；

圖6為本發(fā)明的原理框圖，其中：

1-RFID無源標簽，2-左側(cè)RFID讀寫器，21-安裝支架，22-車輪，23-鋼軌，3-右側(cè)RFID讀寫器，4-監(jiān)控機柜，41-鐵鞋插口，42-天線，43-RFID讀寫模塊，44-主控板，441-CPU主控單元，442-通訊模塊，443-電源模塊，444-檔位/換向控制模塊，445-報警輸出模塊，446-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲模塊，447-數(shù)據(jù)記錄模塊，448-喇叭，449-備用電池，5-報警狀態(tài)指示燈，6-鐵鞋，7-U盤。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳述。

請參閱圖1和圖3，本發(fā)明提供一種RFID射頻識別技術(shù)的隨車鐵鞋監(jiān)控系統(tǒng)，包括信號連通的RFID無源標簽1、左側(cè)RFID讀寫器2、右側(cè)RFID讀寫器3、監(jiān)控機柜4和報警狀態(tài)指示燈5。

所述左側(cè)RFID讀寫器2和右側(cè)RFID讀寫器3分別固定于車輛前后端分居兩側(cè)的車輪內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)向架端梁上。

所述RFID無源標簽1為抗金屬RFID標簽，內(nèi)設(shè)與鐵鞋6對應(yīng)的唯一標簽信息，且用防水強力膠粘貼于每只鐵鞋6的右側(cè)，RFID無源標簽1粘貼位置如圖2所示。

請參閱圖4，所述監(jiān)控機柜4安裝于車輛駕駛室內(nèi)，包括鐵鞋插口41、天線42、RFID讀寫模塊43、主控板44、備用電池(本張圖未示意，請結(jié)合圖6)和喇叭(本張圖未示意，請結(jié)合圖6)。

監(jiān)控機柜4的前面板上設(shè)有報警解除按鈕和切換開關(guān)；監(jiān)控機柜4表面采用不銹鋼材料制作，機柜內(nèi)的承重橫梁與側(cè)壁采用高強度的鋼材制作，且鋼材厚度不小于4mm；監(jiān)控機柜4的四個腳設(shè)有固定安裝孔，通過螺釘固定于駕駛室的地板上以防止其隨意移動。

鐵鞋插口41采用1*N橫向方式排列，鐵鞋6由上向下插入鐵鞋插口41內(nèi)，RFID讀寫模塊43和主控板44電連接，天線42和RFID讀寫模塊43電連接，且RFID讀寫模塊43和主控板44均安裝于機柜內(nèi)部的側(cè)壁上，天線42安裝于各鐵鞋插口41的左側(cè)；RFID讀寫模塊43通過天線42接收鐵鞋6上RFID無源標簽1的標簽信息并傳送至主控板44，主控板44根據(jù)RFID讀寫模塊43讀取到的標簽信息判斷是否有鐵鞋6插入和插入的鐵鞋6是否為隨車配屬的鐵鞋6。

請參閱圖5，RFID讀寫器安設(shè)于車輛車輪22的內(nèi)側(cè)，并與監(jiān)控機柜4內(nèi)的主控板44信號連接，用于檢測對應(yīng)車輪下是否有鐵鞋6安設(shè)或者撤除并反饋信號至主控板44。

以左側(cè)RFID讀寫器2為例，其通過安裝支架21固定于車輪22內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)向架端梁上；所述RFID讀寫器的感應(yīng)距離為0.3～0.5米，設(shè)置位置高于鋼軌23表面150mm，距車輪22內(nèi)側(cè)150mm，且位于鐵鞋6放置處的側(cè)上方。

指示燈與監(jiān)控機柜4電連接，且安裝于監(jiān)控機柜4的前面板，用于根據(jù)鐵鞋6的實時狀態(tài)向駕駛室內(nèi)的駕乘人員提供鐵鞋預(yù)警信號，包括鐵鞋狀態(tài)指示燈、電源指示燈、故障指示燈和報警狀態(tài)指示燈，為方便司機直觀了解鐵鞋6當前狀態(tài)，單獨將報警狀態(tài)指示燈5安裝在駕駛室兩端司機操縱臺上；鐵鞋狀態(tài)指示燈分別對應(yīng)“鐵鞋1”、“鐵鞋2”、…“鐵鞋N”，若狀態(tài)指示燈點亮表示相應(yīng)鐵鞋已歸位放好，狀態(tài)指示燈熄滅則表示沒有鐵鞋放入。

請參閱圖6，所述主控板44內(nèi)置CPU主控單元441及分別與CPU主控單元441信號連接的通訊模塊442、電源模塊443、檔位/換向控制模塊444、報警輸出模塊445、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲模塊446和數(shù)據(jù)記錄模塊447，所述檔位/換向控制模塊444控制車輛的啟動，所述通訊模塊442用于接收分別設(shè)于車輪內(nèi)側(cè)的RFID讀寫器和設(shè)于監(jiān)控機柜4內(nèi)的RFID讀寫模塊43讀取到鐵鞋6的實時標簽信息并將信號傳輸至CPU主控單元441，數(shù)據(jù)記錄模塊447內(nèi)預(yù)設(shè)隨車鐵鞋1的標簽信息，CPU主控單元441將接收到的實時標簽信息和數(shù)據(jù)記錄模塊447內(nèi)預(yù)設(shè)的標簽信息進行比對并通過報警輸出模塊445和報警狀態(tài)指示燈輸出判斷結(jié)果，且通過檔位/換向控制模塊444控制車輛的啟動。

所述報警輸出模塊445分別與喇叭448和報警狀態(tài)指示燈5連接，用于完成鐵鞋6狀態(tài)的聲光報警。

所述電源模塊443包括連接至車輛電源的24V電源單元和備用電池控制單元；CPU主控單元441將所有與鐵鞋6相關(guān)的操作全部記入數(shù)據(jù)記錄模塊447，并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲模塊446外接U盤7將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲至計算機進行分析。

車輛上電后，安裝于車輪22內(nèi)側(cè)的RFID讀寫器(2、3)持續(xù)讀取鐵鞋6上的標簽信息，以判定車輪22下是否安設(shè)有鐵鞋，同時，監(jiān)控機柜4內(nèi)各RFID模塊43也會持續(xù)讀取鐵鞋6上的標簽信息，以判定各鐵鞋插口41是否有鐵鞋放入；當檢測到車輪22下安設(shè)有鐵鞋6，或者監(jiān)控機柜4內(nèi)某些鐵鞋插口41沒有放入鐵鞋，系統(tǒng)會輸出“動車前請撤除鐵鞋！”的語音提示，兩個報警狀態(tài)指示燈5閃爍，同時通過檔位/換向控制模塊444切斷車輛的檔位或換向回路；若此時，司機操作進檔或換向，系統(tǒng)會發(fā)出報警音并提示“鐵鞋未撤走，嚴禁動車！”；當檢測到車輪22下沒有安設(shè)鐵鞋6，且本車配屬的所有鐵鞋全部放入鐵鞋監(jiān)控機柜4內(nèi)，報警狀態(tài)指示燈5熄滅，通過檔位/換向控制模塊444接通車輛檔位或換向回路，同時提示一次“注意防溜！”，此時，司機可以正常動車；若檢測到車輪22下沒有安設(shè)鐵鞋6，鐵鞋監(jiān)控機柜4內(nèi)各鐵鞋插口41均放入有鐵鞋6，但某些鐵鞋6不是本車配屬的鐵鞋，報警狀態(tài)指示燈5閃爍，通過檔位/換向控制模塊444接通車輛的檔位或換向回路，司機可以正常動車，但會不斷提示“鐵鞋錯用！”；正常運行后，車輛中途停車超過30分鐘后，系統(tǒng)會每隔5分鐘進行一次防溜語音提示：“注意防溜！”。

車輛總電源關(guān)閉后，系統(tǒng)依靠自己的備用電池449在30分鐘內(nèi)持續(xù)檢測車下指定車輪22下是否安設(shè)有鐵鞋6；在鐵鞋6沒有全部安設(shè)好前，報警狀態(tài)指示燈5閃爍，系統(tǒng)每隔10秒進行一次語音提示：“請放置鐵鞋！”；當兩只鐵鞋6都安設(shè)到指定位置后，報警狀態(tài)指示燈5熄滅，系統(tǒng)停止語音提示并自動切斷備用電池449。

綜上，本發(fā)明通過在指定車輪的附近安裝RFID讀寫器來判定鐵鞋是否按要求安設(shè)在車輪下，使得鐵鞋在車輪下的使用情況得以監(jiān)測，避免了鐵鞋監(jiān)測存在盲區(qū)的情況；通過判斷鐵鞋放置情況和車輛當前狀態(tài)，控制車輛檔位或換向控制回路的通斷，規(guī)避了壓鞋開車的風(fēng)險；由于系統(tǒng)自帶備用電池，使得車輛總電源關(guān)閉后系統(tǒng)仍能正常監(jiān)測，并提示司機安設(shè)鐵鞋，大大降低了鐵鞋漏設(shè)導(dǎo)致車輛溜逸的風(fēng)險；RFID無源標簽內(nèi)設(shè)與鐵鞋對應(yīng)的唯一標簽信息，通過讀取鐵鞋對應(yīng)的RFID無源標簽，可以清楚的知道當前鐵鞋是否為本車配屬的鐵鞋，進而知道本車配屬鐵鞋是否錯用或者丟失；由于只是在現(xiàn)有鐵鞋上粘貼一片RFID無源標簽，無需對鐵鞋內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行改造，節(jié)省了鐵鞋改造成本，后期無需對鐵鞋標簽經(jīng)常維護，節(jié)省了維護成本；采用抗金屬RFID標簽可防止鐵鞋對信號的吸收和衰減。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。