快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)和方法，用于對(duì)列車(chē)進(jìn)行監(jiān)控，包括主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)，在列車(chē)的車(chē)頭處設(shè)置主機(jī)，至少在一節(jié)列車(chē)車(chē)廂中設(shè)置至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)；其中，每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)包括與至少一個(gè)傳感器通信連接的控制器和與控制器通信連接的信號(hào)收發(fā)器；各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)以及主機(jī)之間通過(guò)紫蜂協(xié)議進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；主機(jī)用于為路由器節(jié)點(diǎn)分配通信地址并且與路由器節(jié)點(diǎn)通信。本發(fā)明的快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)采用無(wú)線(xiàn)自動(dòng)組網(wǎng)的方式，不需要線(xiàn)纜，成本低，功耗低，自帶備用電源能夠保證繼續(xù)供電幾十個(gè)小時(shí)；增減車(chē)廂后能夠迅速恢復(fù)通信；通信距離可無(wú)限延長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，丟包率低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，尤其涉及應(yīng)用紫蜂技術(shù)的快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代高速網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和普及，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)越來(lái)越成熟，國(guó)防、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域都在廣泛應(yīng)用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。目前應(yīng)用廣泛且技術(shù)成熟的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)包括:通用分組無(wú)線(xiàn)服務(wù)技術(shù)(GPRS)、無(wú)線(xiàn)保真(WIFI)、藍(lán)牙、紫蜂(Zigbee)、射頻識(shí)別(RFID)等。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)正在把人們身邊的一切東西連接起來(lái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以獲取需要的數(shù)據(jù)，方便快捷。
[0003]紫蜂是一種新興的短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、低復(fù)雜度的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。紫蜂具有如下的IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線(xiàn)物理層所規(guī)定的全部?jī)?yōu)點(diǎn):省電、簡(jiǎn)單和成本低。紫蜂的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括:工業(yè)控制、消費(fèi)性電子設(shè)備、汽車(chē)自動(dòng)化、家庭和樓宇自動(dòng)化、以及醫(yī)用設(shè)備控制等。
[0004]紫蜂最大的優(yōu)勢(shì)在于自動(dòng)組網(wǎng)，自動(dòng)修復(fù)功能。紫蜂網(wǎng)絡(luò)中的任何路由器節(jié)點(diǎn)都可作為路由器轉(zhuǎn)發(fā)附近路由器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，新路由器節(jié)點(diǎn)能自動(dòng)加入現(xiàn)有紫蜂網(wǎng)絡(luò)，已加入的路由器節(jié)點(diǎn)掉電時(shí)紫蜂網(wǎng)絡(luò)能自我修復(fù)。在利用紫蜂進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，可以進(jìn)行加密校驗(yàn)和自動(dòng)應(yīng)答，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br> [0005]在目前的鐵路貨運(yùn)中，由于缺乏對(duì)列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，沒(méi)辦法實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)廂實(shí)時(shí)狀態(tài)(如軸溫、軸壓、振動(dòng)狀態(tài)、平衡狀態(tài)以及運(yùn)輸貨物相關(guān)參數(shù)等)，所以無(wú)法對(duì)危險(xiǎn)的信號(hào)進(jìn)行及時(shí)處理，從而造成巨大損失。
[0006]針對(duì)某些特殊的貨運(yùn)要求，需要在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)分析油氣壓力、油氣溫度以及轉(zhuǎn)向架的軸溫、壓力、平衡狀態(tài)等參數(shù)，以便及時(shí)預(yù)測(cè)貨物和轉(zhuǎn)向架的安全穩(wěn)定性能，對(duì)故障進(jìn)行智能預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)性維修。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:對(duì)列車(chē)進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)，用于對(duì)列車(chē)進(jìn)行監(jiān)控，包括主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)，在列車(chē)的車(chē)頭處設(shè)置主機(jī)，至少在一節(jié)列車(chē)車(chē)廂中設(shè)置至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)；
[0009]其中，每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)包括與至少一個(gè)傳感器通信連接的控制器和與控制器通信連接的信號(hào)收發(fā)器；各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)以及主機(jī)之間通過(guò)紫蜂協(xié)議進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；主機(jī)用于為路由器節(jié)點(diǎn)分配通信地址并且與路由器節(jié)點(diǎn)通信。
[0010]優(yōu)選地，在各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)通過(guò)直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的操作方法如下:
[0011]步驟1:待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)判斷自身的可靠傳輸距離內(nèi)是否存在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果存在，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟2 ;
[0012]步驟2:將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到自身的可靠傳輸距離內(nèi)的距離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)，并且將該節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；
[0013]步驟3:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)判斷自身的可靠傳輸距離內(nèi)是否存在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果存在，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟4 ;
[0014]步驟4:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到自身的可靠傳輸距離內(nèi)的距離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最近的新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，并且由這個(gè)新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行步驟3。
[0015]優(yōu)選地，所述的可靠傳輸距離為100米至150米。
[0016]優(yōu)選地，在各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)通過(guò)直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的操作方法如下:
[0017]步驟1:待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)判斷在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果是，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟2 ;
[0018]步驟2:待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)，并且將該節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；
[0019]步驟3:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)判斷在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果是，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟4;
[0020]步驟4:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)，并且由該節(jié)點(diǎn)作為新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)來(lái)執(zhí)行步驟3。
[0021]本發(fā)明還提供了一種快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控方法，包括使用權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)在主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:采用無(wú)線(xiàn)自動(dòng)組網(wǎng)的方式，不需要連接任何線(xiàn)纜，成本低，功耗低，自帶備用電源能夠保證繼續(xù)供電幾十個(gè)小時(shí)；增減車(chē)廂后能夠迅速恢復(fù)通信；通信距離可無(wú)限延長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，丟包率低。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的第一種操作方法的流程圖；
[0024]圖2是待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的第二種操作方法的流程圖；
[0025]圖3是路由器節(jié)點(diǎn)與主機(jī)通信的方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0027]列車(chē)上的無(wú)線(xiàn)通信對(duì)信號(hào)穩(wěn)定性要求高。由于車(chē)頭車(chē)尾距離遠(yuǎn)，開(kāi)動(dòng)中的列車(chē)行駛速度快，所以普通無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備達(dá)不到在列車(chē)上穩(wěn)定通信的要求，特別是當(dāng)列車(chē)在山洞隧道等特殊環(huán)境中行駛時(shí)，普通的在無(wú)障礙通信環(huán)境下無(wú)線(xiàn)通信距離可達(dá)上千米的設(shè)備則只能在幾十米范圍內(nèi)通信。另外，現(xiàn)有列車(chē)經(jīng)常在中途車(chē)站更換車(chē)廂，并且重新配置無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以便與新加入的車(chē)廂進(jìn)行通信。
[0028]本發(fā)明采用智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)列車(chē)上的無(wú)線(xiàn)通信。該智能監(jiān)控系統(tǒng)包括組成紫蜂網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)和至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)組網(wǎng)和整車(chē)無(wú)線(xiàn)通信。所有路由器節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送自身采集的數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
[0029]本發(fā)明的紫蜂網(wǎng)絡(luò)通常包括以下三種類(lèi)型的節(jié)點(diǎn):
[0030]協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)(Coordinator),在本文中稱(chēng)為主機(jī):用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)紫蜂網(wǎng)絡(luò),每個(gè)紫蜂網(wǎng)絡(luò)需要且僅需要一個(gè)主機(jī)；
[0031]路由器節(jié)點(diǎn)(Router)，也稱(chēng)為紫蜂全功能節(jié)點(diǎn):用于收發(fā)或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，起到路由器的作用；
[0032]終端節(jié)點(diǎn)(End Device):通常用于周期性發(fā)送數(shù)據(jù)，不接收數(shù)據(jù)。
[0033]上述節(jié)點(diǎn)可以組成網(wǎng)狀(Mesh)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)樹(shù)狀(Mesh-Tree)網(wǎng)絡(luò)。另外，本發(fā)明的紫蜂網(wǎng)絡(luò)可以不包括終端節(jié)點(diǎn)。
[0034]本發(fā)明的快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)包括主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)，在列車(chē)的車(chē)頭處設(shè)置主機(jī)，至少在一節(jié)列車(chē)車(chē)廂中設(shè)置至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)；其中，每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)包括與至少一個(gè)傳感器通信連接的控制器和與控制器通信連接的信號(hào)收發(fā)器；各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)以及主機(jī)之間通過(guò)紫蜂協(xié)議進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；主機(jī)用于為路由器節(jié)點(diǎn)分配通信地址并且與路由器節(jié)點(diǎn)通信。本發(fā)明中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)為:數(shù)據(jù)始終沿一個(gè)方向傳輸，即沿著從車(chē)尾向車(chē)頭方向或沿著從車(chē)頭向車(chē)尾方向發(fā)送信號(hào)，靠中途節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0035]可以將主機(jī)設(shè)置在列車(chē)的車(chē)頭處，每節(jié)車(chē)廂處設(shè)置一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)。主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)可以位于列車(chē)內(nèi)部或列車(chē)外部。
[0036]主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)均可以分別與互相獨(dú)立的備用電源和/或傳感器連接?？梢詫⑴c路由器節(jié)點(diǎn)連接的傳感器認(rèn)為是終端節(jié)點(diǎn)。一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)不僅可以發(fā)送通過(guò)連接到該路由器節(jié)點(diǎn)的傳感器采集到的數(shù)據(jù)，也可以轉(zhuǎn)發(fā)其他路由器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)通訊距離是100到200米，各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)接力式的傳輸數(shù)據(jù)，能夠通過(guò)增加路由器節(jié)點(diǎn)來(lái)延長(zhǎng)數(shù)據(jù)傳輸范圍。
[0037]每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)均包括信號(hào)收發(fā)器和與信號(hào)收發(fā)器連接的控制器?？刂破骺梢圆捎肅C2530型控制芯片。信號(hào)收發(fā)器包括功率放大模塊，用于加大發(fā)射功率，放大后的發(fā)射功率可以達(dá)到20dbm (分貝毫瓦)，在無(wú)障礙通信的情況下，無(wú)線(xiàn)通信距離可以達(dá)到一千米，在高速行進(jìn)的火車(chē)上也可以達(dá)到100米到200米。
[0038]為每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)配置唯一網(wǎng)絡(luò)地址，在列車(chē)更換車(chē)廂時(shí)，可以在新加入車(chē)廂處設(shè)置路由器節(jié)點(diǎn)，位于車(chē)頭處的主機(jī)可以自動(dòng)為每個(gè)新加入的路由器節(jié)點(diǎn)分配新的網(wǎng)絡(luò)地址。屬于同一列車(chē)的主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)被分配的網(wǎng)絡(luò)地址互相通信，這樣可以保證分屬于不同列車(chē)的路由器節(jié)點(diǎn)間互不干擾。
[0039]上述系統(tǒng)利用路由器節(jié)點(diǎn)的發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)功能將各個(gè)傳感器采集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到位于車(chē)頭處主機(jī)。主機(jī)可以通過(guò)GPS (全球定位系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到地面接收系統(tǒng)。
[0040]如果上述紫蜂網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)路由路由器節(jié)點(diǎn)移除，可以由其他路由接替被移除節(jié)點(diǎn)的工作，不需人工干預(yù)。[0041]圖1是待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的第一種操作方法的流程圖，如圖1所示，待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)(例如主機(jī)或目標(biāo)節(jié)點(diǎn)以外的任一路由器節(jié)點(diǎn))將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)(目標(biāo)節(jié)點(diǎn)也可以是主機(jī))的第一種操作方法如下:
[0042]步驟1:待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)判斷自身的可靠傳輸距離內(nèi)是否存在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果存在，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟2 ;
[0043]步驟2:將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到自身的可靠傳輸距離內(nèi)的距離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)，并且將該節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；
[0044]步驟3:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)判斷自身的可靠傳輸距離內(nèi)是否存在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果存在，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟4 ;
[0045]步驟4:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到自身的可靠傳輸距離內(nèi)的距離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最近的新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，并且由這個(gè)新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行步驟3。
[0046]這樣的操作可以在利用預(yù)先設(shè)定的可靠傳輸距離(例如100米至150米)保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性的基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
[0047]圖2是待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)(例如主機(jī)或目標(biāo)節(jié)點(diǎn)以外的任一路由器節(jié)點(diǎn))將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的第二種操作方法的流程圖，如圖2所示，待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)(目標(biāo)節(jié)點(diǎn)也可以是主機(jī))的第二種操作方法如下:
[0048]步驟1:待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)判斷在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果是，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟2 ;
[0049]步驟2:待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)，并且將該節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；
[0050]步驟3:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)判斷在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果是，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟4;
[0051]步驟4:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)，并且由該節(jié)點(diǎn)作為新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)來(lái)執(zhí)行步驟3。
[0052]這種操作方法可以更好的保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕苊饩W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在可靠傳輸距離內(nèi)由于意外干擾而丟包的現(xiàn)象。
[0053]為主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)配置的備用電源可以保證在紫蜂網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)工作。在通常情況下，列車(chē)上設(shè)置8V-80V的超寬電壓輸入，該超寬電壓輸入在過(guò)流過(guò)壓等多級(jí)防護(hù)處理和濾波處理后產(chǎn)生穩(wěn)定的5V電源，并提供給主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)。在停電情況下，備用電池提供的電力在經(jīng)過(guò)TPS70033芯片處理后產(chǎn)生3.3V電源，并提供給主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)。
[0054]系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)有兩個(gè)，一個(gè)是由紫蜂協(xié)議保證的系統(tǒng)的自動(dòng)組網(wǎng)，新的節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)加入到已經(jīng)組建的紫蜂網(wǎng)絡(luò)中，所有路由器節(jié)點(diǎn)都可以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，通過(guò)增加新的路由器節(jié)點(diǎn)來(lái)延長(zhǎng)通信距離；另一個(gè)就是網(wǎng)絡(luò)的健壯性，通過(guò)節(jié)點(diǎn)上的控制器實(shí)現(xiàn):上述待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的兩種操作方式混合使用，即一部分?jǐn)?shù)據(jù)采用一種操作方式傳輸而另一部分?jǐn)?shù)據(jù)采用另一種操作方式傳輸，對(duì)于大量數(shù)據(jù)同一時(shí)間爆發(fā)式傳輸?shù)忍厥馇闆r，可以將要求快速發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)以第一種操作方法發(fā)送，其余數(shù)據(jù)采用第二種操作方法發(fā)送，從而保證系統(tǒng)能穩(wěn)定的運(yùn)行。[0055]圖3是路由器節(jié)點(diǎn)與主機(jī)通信的方式的示意圖，包括如下的通信方式:
[0056]方式一:在信號(hào)很好的時(shí)候比如車(chē)廂比較少的時(shí)候采用；位于車(chē)頭處的主機(jī)直接與位于最后一節(jié)車(chē)廂的“路由器節(jié)點(diǎn)6”通信。
[0057]方式二:在信號(hào)較差比如列車(chē)較長(zhǎng)或者列車(chē)穿過(guò)隧道時(shí)采用；此時(shí)，“路由器節(jié)點(diǎn)6”信號(hào)不能直接與位于車(chē)頭的主機(jī)通信，而是與“路由器節(jié)點(diǎn)4”通信，“路由器節(jié)點(diǎn)4”將“路由器節(jié)點(diǎn)6”的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給位于車(chē)頭的主機(jī)。
[0058]方式三:當(dāng)通信干擾更加嚴(yán)重時(shí)候采用，“路由器節(jié)點(diǎn)6”自身的數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)“路由器節(jié)點(diǎn)3”和“路由器節(jié)點(diǎn)2”的轉(zhuǎn)發(fā)后被發(fā)送到主機(jī)。
[0059]方式四:在通信干擾最嚴(yán)重的時(shí)候，“路由器節(jié)點(diǎn)6”將自身的數(shù)據(jù)以接力的方式依次通過(guò)“路由器節(jié)點(diǎn)5”、“路由器節(jié)點(diǎn)4”、“路由器節(jié)點(diǎn)3”、“路由器節(jié)點(diǎn)2”和“路由器節(jié)點(diǎn)I”的轉(zhuǎn)發(fā)后被發(fā)送到主機(jī)此過(guò)程全部由硬件自動(dòng)計(jì)算，不需要人工參與，可在短時(shí)間內(nèi)完成。
[0060]其中，路由器節(jié)點(diǎn)的控制器可以在列車(chē)運(yùn)行的不同地段或時(shí)段采用不同的數(shù)據(jù)傳輸方式。在利用紫蜂網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行列車(chē)整車(chē)無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域內(nèi)沒(méi)有根據(jù)列車(chē)運(yùn)行時(shí)段或地段采用不同數(shù)據(jù)傳輸方式的先例。為了保證數(shù)據(jù)發(fā)送的成功率，采用重發(fā)機(jī)制，發(fā)送數(shù)據(jù)的路由器節(jié)點(diǎn)向與自身距離最近的一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，接收到數(shù)據(jù)的路由器節(jié)點(diǎn)會(huì)向發(fā)送數(shù)據(jù)的路由器節(jié)點(diǎn)反饋?lái)憫?yīng)數(shù)據(jù)，如果發(fā)送數(shù)據(jù)的路由器節(jié)點(diǎn)接收到了響應(yīng)數(shù)據(jù)則表示發(fā)送成功，如果在規(guī)定時(shí) 間內(nèi)未接收到響應(yīng)數(shù)據(jù)則向另一路由器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)直到收到響應(yīng)數(shù)據(jù)為止。
[0061]實(shí)例測(cè)驗(yàn)
[0062]1、測(cè)試環(huán)境
[0063]為了取得最接近實(shí)際情況的測(cè)試數(shù)據(jù)，我們選擇了鄭州到洛陽(yáng)的特快列車(chē)，特快列車(chē)速度比貨車(chē)快一倍速度，最高時(shí)速為162公里/小時(shí)，并且在途中穿越數(shù)條穿山隧道，可以達(dá)到測(cè)試環(huán)境需求。
[0064]2、測(cè)試系統(tǒng)說(shuō)明
[0065]參與測(cè)試的系統(tǒng)包括:1臺(tái)主機(jī)，9個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)，主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)組成紫蜂網(wǎng)絡(luò)；路由器節(jié)點(diǎn)上安裝有2dBi內(nèi)置天線(xiàn)；待測(cè)試特快列車(chē)的車(chē)頭為I號(hào)車(chē)廂，車(chē)尾為N號(hào)車(chē)廂(N為自然數(shù))，例如N為9，則按照從車(chē)頭到車(chē)尾的順序依次為I號(hào)車(chē)廂、2號(hào)車(chē)廂、3號(hào)車(chē)廂、……9號(hào)車(chē)廂。每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)均與至少一個(gè)傳感器連接，傳感器采集列車(chē)的軸溫、軸壓、振動(dòng)狀態(tài)、平衡狀態(tài)等參數(shù)，路由器節(jié)點(diǎn)收集傳感器采集到的數(shù)據(jù)后會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)，每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)每秒發(fā)送一次數(shù)據(jù)。
[0066]3、測(cè)試方式
[0067]包括兩種測(cè)試方式，一種是測(cè)試單個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)的最遠(yuǎn)傳輸距離，另一種是組網(wǎng)傳輸測(cè)試。路由器節(jié)點(diǎn)均放置在車(chē)廂窗戶(hù)邊的桌子上。
[0068](I)對(duì)單個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)的測(cè)試:主機(jī)放在I號(hào)車(chē)廂，一個(gè)人同時(shí)帶9個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)從車(chē)頭向車(chē)尾移動(dòng)，測(cè)試每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)單獨(dú)與主機(jī)通信的結(jié)果。
[0069](2)組網(wǎng)傳輸測(cè)試:主機(jī)放在I號(hào)車(chē)廂，其余每節(jié)車(chē)廂僅放置一個(gè)無(wú)線(xiàn)路由器節(jié)點(diǎn)或不放置路由器節(jié)點(diǎn)。采用待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的第二種操作方法來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。連續(xù)通訊一段時(shí)間，記錄所有路由器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量，計(jì)算丟包率(因?yàn)闇y(cè)試通訊質(zhì)量，所以取消掉丟包重發(fā)，只記錄實(shí)際接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)量)。
[0070]4、待測(cè)試的數(shù)據(jù)
[0071]在列車(chē)運(yùn)行中:計(jì)算單個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)的可靠傳輸距離和最遠(yuǎn)傳輸距離，計(jì)算組網(wǎng)傳輸測(cè)試中各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)的丟包率，列車(chē)進(jìn)入隧道時(shí)的通訊狀態(tài)，重啟單個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)后網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)通信時(shí)間，重啟主機(jī)后網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)通信時(shí)間，長(zhǎng)時(shí)間通訊穩(wěn)定性。可靠傳輸距離是路由器節(jié)點(diǎn)與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中或兩個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，在無(wú)丟包現(xiàn)象出現(xiàn)的條件下，路由器節(jié)點(diǎn)與主機(jī)的最遠(yuǎn)距離為路由器節(jié)點(diǎn)與主機(jī)之間的可靠傳輸距離，兩個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)之間的最遠(yuǎn)距離為兩個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)之間的可靠傳輸距離；最遠(yuǎn)傳輸距離是路由器節(jié)點(diǎn)與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中或兩個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，在不計(jì)丟包率的情況下能夠進(jìn)行通信的最遠(yuǎn)距離。
[0072]5、測(cè)試結(jié)果
[0073](I)單個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)可靠傳輸距離和最遠(yuǎn)傳輸距離:
[0074]這里以主機(jī)與路由器節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果作為衡量單個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)可靠傳輸距離和最遠(yuǎn)傳輸距離的標(biāo)準(zhǔn)。在列車(chē)行進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)路由器節(jié)點(diǎn)與主機(jī)相距4個(gè)車(chē)廂以上時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，到相距8個(gè)車(chē)廂時(shí)只能偶爾接收到數(shù)據(jù)，相距8個(gè)車(chē)廂時(shí)主機(jī)接收不到路由器節(jié)點(diǎn)發(fā)送到的數(shù)據(jù)包，也就是說(shuō)在列車(chē)行進(jìn)過(guò)程中單個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)的可靠通訊距離為4節(jié)車(chē)廂，約100米，最遠(yuǎn)傳輸距離小于200米。靜止列車(chē)的測(cè)試結(jié)果:在列車(chē)靜止?fàn)顟B(tài)下實(shí)測(cè)的可靠通訊距離是200米至1000米。
[0075](2)組網(wǎng)傳輸:
[0076]在列車(chē)行進(jìn)過(guò)程中，主機(jī)放置在I號(hào)車(chē)廂，9個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)分別放置在2到11號(hào)車(chē)廂，沿途分時(shí)間段記錄主機(jī)接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)量，每一段均為20分鐘內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)量，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0077]其中5號(hào)路由器節(jié)點(diǎn)放置在11號(hào)車(chē)廂，7號(hào)車(chē)廂沒(méi)有放置路由器節(jié)點(diǎn)，從2號(hào)車(chē)廂至11號(hào)車(chē)依次為I號(hào)路由器節(jié)點(diǎn)、8號(hào)路由器節(jié)點(diǎn)、9號(hào)路由器節(jié)點(diǎn)、2號(hào)路由器節(jié)點(diǎn)、7號(hào)路由器節(jié)點(diǎn)、6號(hào)路由器節(jié)點(diǎn)、3號(hào)路由器節(jié)點(diǎn)、4號(hào)路由器節(jié)點(diǎn)、5號(hào)路由器節(jié)點(diǎn)。
[0078]表1:
【權(quán)利要求】
1.一種快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)，用于對(duì)列車(chē)進(jìn)行監(jiān)控，其特征在于:包括主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)，在列車(chē)的車(chē)頭處設(shè)置主機(jī)，至少在一節(jié)列車(chē)車(chē)廂中設(shè)置至少一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)； 其中，每個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)包括與至少一個(gè)傳感器通信連接的控制器和與控制器通信連接的信號(hào)收發(fā)器；各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)以及主機(jī)之間通過(guò)紫蜂協(xié)議進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；主機(jī)用于為路由器節(jié)點(diǎn)分配通信地址并且與路由器節(jié)點(diǎn)通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:在各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)通過(guò)直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的操作方法如下: 步驟1:待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)判斷自身的可靠傳輸距離內(nèi)是否存在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果存在，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟2 ； 步驟2:將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到自身的可靠傳輸距離內(nèi)的距離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)，并且將該節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)； 步驟3:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)判斷自身的可靠傳輸距離內(nèi)是否存在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果存在，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟4 ； 步驟4:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到自身的可靠傳輸距離內(nèi)的距離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最近的新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，并且由這個(gè)新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行步驟3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的可靠傳輸距離為100米至150米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:在各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)通過(guò)直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中，將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的操作方法如下: 步驟1:待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)判斷在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果是，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟2 ； 步驟2:待發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)，并且將該節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)； 步驟3:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)判斷在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；如果是，則直接將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，此時(shí)操作結(jié)束；否則執(zhí)行步驟4 ; 步驟4:數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送到在自身與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的、與自身距離最近的節(jié)點(diǎn)，并且由該節(jié)點(diǎn)作為新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)來(lái)執(zhí)行步驟3。
5.一種快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控方法，其特征在于:包括使用權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)在主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04W40/20GK103796274SQ201410056209
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
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