專利名稱：基于ZigBee的鐵路貨車無線報警方法及報警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種基于ZigBee的鐵路貨車無線報警方法及報警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
長期以來，鐵路貨車被盜一直是鐵路上多發(fā)的刑事案件，它不僅嚴重侵害了廣大貨主的財產(chǎn)安全，給鐵路企業(yè)造成非常大的經(jīng)濟損失，損害了鐵路企業(yè)的聲譽，有時甚至對國家的軍事、科技、外交等產(chǎn)生惡劣影響，特別是有些貨車被盜的后果會嚴重危及列車行車安全。防范鐵路貨車盜竊事件發(fā)生的方法有采用值班人員巡檢、安裝防盜門鎖或電子監(jiān)控裝置等。在鐵路貨車電子監(jiān)控裝置中有采用視頻監(jiān)控方式的，即在貨車的某些位置安裝監(jiān)控攝像頭，通過對列車員對畫面的監(jiān)視或視頻圖像的自動分析識別有無偷盜現(xiàn)象的發(fā)生。此種方法安裝復雜、成本高、易出現(xiàn)漏報、誤報現(xiàn)象。此外，還有采用有線或無線通信方式傳送報警信號，如通過DTMF產(chǎn)生的雙音編碼正弦波送入無線電話進行發(fā)射，接收端將無線電話機接受到的DTMF信號送入DTMF解調(diào)器來實現(xiàn)信號解碼，及時報警并顯示車箱號等。但由于鐵路貨車的移動性，在不同的?？空緯胸浳锏脑鰷p、車廂的增減、車廂號變動等現(xiàn)象，使得上述的監(jiān)控方式均有不便之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適合車廂隨意增減的情況，便于非專業(yè)人員操作，車廂號修改方便，安全可靠，能及時發(fā)現(xiàn)非法人員侵入貨車車廂，并報警提醒鐵路工作人員采取措施處理，能大大節(jié)省人力和物力，提高打擊盜竊犯罪的效率，維護鐵路部門的良好形象和廣大貨主的財產(chǎn)安全的基于ZigBee的鐵路貨車無線報警方法及報警系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種基于ZigBee的鐵路貨車無線報警方法，其特殊之處是
1、在各個貨車車廂門上方安裝車廂ZigBee設備節(jié)點，各ZigBee設備節(jié)點自動組建無線傳感器網(wǎng)絡，采用射頻卡將即將運輸貨物出站的各車廂上安裝的ZigBee節(jié)點的MAC地址寫入到射頻卡；
2、進行車廂號與ZigBee設備節(jié)點的MAC地址進行靜態(tài)綁定用來在手持終端上正確顯示車廂號；
3、各車廂門上安裝門磁傳感電路采集門狀態(tài)開關(guān)量信號，對貨車車廂門的狀態(tài)進行實時監(jiān)測；
4、當車廂門被非法打開時，通過門磁傳感電路使對應被打開的車廂門的ZigBee設備節(jié)點產(chǎn)生報警信息，該ZigBee設備節(jié)點的報警信息通過無線網(wǎng)絡上傳到ZigBee協(xié)調(diào)器，該 ZigBee協(xié)調(diào)器通過串口與手持終端進行通信，在手持終端界面上顯示報警信息，提醒押運人員采取安全保護措施。上述的基于ZigBee的鐵路貨車無線報警方法，在手持終端界面上顯示報警信息的同時，通過GPRS網(wǎng)絡連接地面的遠距離監(jiān)控PC進行實時監(jiān)控?！N基于ZigBee的鐵路貨車無線報警系統(tǒng)，其特殊之處是是由以下單元組成 具有多個安裝在各個貨車車廂門上方并可自動組建無線傳輸網(wǎng)絡的ZigBee設備節(jié)
點
可將運輸貨物出站的各車廂上安裝的ZigBee設備節(jié)點的MAC地址寫入的射頻卡； 將車廂號與ZigBee設備節(jié)點的MAC地址進行靜態(tài)綁定并用來正確顯示車廂號及顯示報警信息的手持終端；
安裝在手持終端上用來將對應的ZigBee設備節(jié)點的報警信息通過無線網(wǎng)絡上傳到手持終端的ZigBee協(xié)調(diào)器；
安裝在各車廂門上用來對貨車車廂門的狀態(tài)進行實時監(jiān)測使對應被打開的車廂門的 ZigBee設備節(jié)點產(chǎn)生報警信息的門磁傳感電路。上述的基于ZigBee的鐵路貨車無線報警系統(tǒng)，還具有與手持終端通過GPRS網(wǎng)絡連接的遠距離監(jiān)控PC。上述的ZigBee協(xié)調(diào)器模塊通過串口與手持終端進行通信。上述的ZigBee協(xié)調(diào)器作為一個模塊組件與手持終端集成在一起。上述的ZigBee協(xié)調(diào)器是由作為主控芯片的無線MCU，與無線MCU連接的外圍擴展射頻發(fā)射電路、晶振電路、復位電路、電池供電電路、GPIO引出口和編程下載電路組成。上述的手持終端是由處理器、與處理器連接的外圍擴展存儲器、SDRAM、IC卡射頻模塊、IXD顯示模塊、晶振電路組成。本發(fā)明可用于站停、待編、待卸和運行途中的施封車(棚車)運輸物質(zhì)的防盜監(jiān)控， 其有益效果如下
UZigBee技術(shù)具有自組網(wǎng)的特點，非常適合貨車等具有移動性、車廂號隨意設置、車廂節(jié)點隨意增添等情況，具有節(jié)點可隨意增添、組網(wǎng)方便、維護簡單的特點，使貨車押運人員對車廂物品安全的管理更加簡便，高效，從而使鐵路貨車的安全系數(shù)大大提高，鐵路貨車防盜實時、可靠。同時ZigBee技術(shù)在系統(tǒng)復雜性、安全性、可靠性、功耗等方面更為靈活、更有利于控制系統(tǒng)成本。2、為了解決鐵路貨車運輸過程中的移動性和車廂號隨意設置性等實際情況，采用射頻技術(shù)直接在手持終端輸入車廂號進行設置，適合非專業(yè)人員的操作，車廂號修改方便。 在始發(fā)站貨車發(fā)送貨物之前使用手持設備上的射頻卡讀寫模塊進行貨車臨時車廂號的設置。在中途?？空救粼黾迂涇嚮蛐遁d貨車，再次運行射頻卡讀寫程序進行臨時車廂號的修改和增添，使得每次設置和修改都能使車廂號和安裝在車廂上的ZigBee設備節(jié)點MAC地址 (全球唯一)的一一映射，從而解決了鐵路貨車運輸過程中隨意設置臨時車廂號的難題。3、與傳統(tǒng)的打擊貨車盜竊手段相比，能及時發(fā)現(xiàn)非法人員侵入貨車車廂，并報警提醒鐵路工作人員采取措施處理，能大大節(jié)省人力和物力，提高打擊盜竊犯罪的效率，維護鐵路部門的良好形象和廣大貨主的財產(chǎn)安全。因此在防范鐵路貨車運輸物品被盜方面，此系統(tǒng)有著潛在的應用和實用價值。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框構(gòu)圖；圖2是圖1中ZigBee設備節(jié)點電路方框圖； 圖3圖1中手持終端電路方框圖； 圖4是ZigBee協(xié)調(diào)器程序流程圖； 圖5是ZigBee設備節(jié)點程序流程圖中門磁傳感電路1，ZigBee設備節(jié)點2，ZigBee協(xié)調(diào)器3，射頻卡4，手持終端5， GPRS網(wǎng)絡6，遠距離監(jiān)控PC7，無線微處理器201，復位電路202，晶振電路203，電池供電電路204，GPIO引出口 205，編程下載電路206，外圍擴展射頻發(fā)射電路207，處理器501，IC卡射頻模塊502，晶振電路503，IXD顯示模塊504，外圍擴展存儲器505，SDRAM506組成。
具體實施例方式如圖所示，該基于ZigBee的鐵路貨車無線報警系統(tǒng)，是由以下單元組成具有多個安裝在各個貨車車廂門上方的ZigBee設備節(jié)點2，可將運輸貨物出站的各車廂上安裝的 ZigBee設備節(jié)點2的MAC地址寫入的射頻卡4，將車廂號與ZigBee設備節(jié)點2的MAC地址進行靜態(tài)綁定并用來正確顯示車廂號及顯示報警信息的手持終端5，安裝在手持終端5上用來將對應的ZigBee設備節(jié)點2的報警信息通過無線網(wǎng)絡上傳到ZigBee協(xié)調(diào)器3，安裝在各車廂門上用來對貨車車廂門的狀態(tài)進行實時監(jiān)測使對應被打開的車廂門的ZigBee設備節(jié)點2產(chǎn)生報警信息的門磁傳感電路1，根據(jù)實際需要，還可設置與手持終端通過GPRS網(wǎng)絡 6連接的遠距離監(jiān)控PC7。所述的ZigBee設備節(jié)點2是由作為主控芯片的無線微處理器201(采用JN5139)， 與無線微處理器201連接的外圍擴展射頻發(fā)射電路207、晶振電路203、復位電路202、電池供電電路204、GPIO引出口 205和編程下載電路206組成。所述的ZigBee協(xié)調(diào)器3作為一個采用電池供電的模塊組件與手持終端5進行集成，主要處理各個ZigBee設備節(jié)點2發(fā)來的報警數(shù)據(jù)；ZigBee協(xié)調(diào)器3是ZigBee網(wǎng)絡中的主控制器，一個ZigBee網(wǎng)絡設有一個ZigBee協(xié)調(diào)器，負責ZigBee網(wǎng)絡的建立和數(shù)據(jù)上傳，ZigBee協(xié)調(diào)器3取得各個現(xiàn)場節(jié)點發(fā)來的報警數(shù)據(jù)后，通過串口與手持終端5進行通信。而ZigBee設備節(jié)點2主要是加入無線網(wǎng)絡、實時監(jiān)測報警信號、進行數(shù)據(jù)路由中繼和將報警信息上傳到ZigBee協(xié)調(diào)器3。所述的手持終端5是由處理器501 (Inter Xscale) ,IC卡射頻模塊502、晶振電路 503、LCD顯示模塊504、外圍擴展存儲器505和SDRAM506組成。所述的門磁傳感電路1，可使用紅外釋熱傳感器檢測人的移動，或使用干簧管檢測門的打開狀態(tài)，也可使用霍爾元器件檢測門的打開狀態(tài)等。考慮到傳感電路的穩(wěn)定性、靈敏性和成本等多方面的因素，本實施例中采用由干簧管和磁鐵組成的門磁傳感電路。一旦磁鐵與干簧管分離到一定距離(即車廂門打開時)，干簧管彈開，給ZigBee設備節(jié)點2中無線微處理器201高電平信號，這時進入中斷產(chǎn)生報警。該基于ZigBee的鐵路貨車無線報警方法，具體過程如下
1、各ZigBee設備節(jié)點2自動組建無線傳感器網(wǎng)絡，采用射頻卡4將即將運輸貨物出站的各車廂上安裝的ZigBee設備節(jié)點2的MAC地址寫入到射頻卡4 ；
2、進行車廂號與ZigBee設備節(jié)點2的MAC地址進行靜態(tài)綁定用來在手持終端5上正確顯示車廂號；3、利用門磁傳感電路1采集門狀態(tài)開關(guān)量信號，對貨車車廂門的狀態(tài)進行實時監(jiān)測；
4、當車廂門被非法打開時，通過門磁傳感電路1送無線微處理器201進行處理使對應被打開的車廂門的ZigBee設備節(jié)點2產(chǎn)生報警信息，該ZigBee設備節(jié)點2的報警信息通過外圍擴展射頻發(fā)射電路207無線傳輸?shù)绞殖纸K端5處的ZigBee協(xié)調(diào)器3，該ZigBee協(xié)調(diào)器3通過串口與手持終端5進行通信，在手持終端5界面上顯示報警信息，提醒押運人員采取安全保護措施。系統(tǒng)軟件由ZigBee協(xié)調(diào)器軟件、Zigbee設備節(jié)點軟件和手持終端軟件組成。如圖4所示，ZigBee協(xié)調(diào)器3的程序流程如下
ZigBee協(xié)調(diào)器3主要用來建立一個無線ZigBee網(wǎng)絡。當ZigBee協(xié)調(diào)器3上電后，首先配置網(wǎng)絡參數(shù)，包括網(wǎng)絡通道號、PAN ID (個人局域網(wǎng)ID)等，根據(jù)所配置的網(wǎng)絡參數(shù)建立傳感器網(wǎng)絡，建網(wǎng)成功后，執(zhí)行協(xié)議棧調(diào)度模塊、判斷是否有數(shù)據(jù)事件，如有就開始運行處理網(wǎng)絡事件(比如等待其他節(jié)點加入網(wǎng)絡)、數(shù)據(jù)事件(處理其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù))、硬件中斷事件(處理硬件產(chǎn)生的中斷)等；如沒有繼續(xù)判斷。如圖5所示，ZigBee設備節(jié)點2程序流程如下
ZigBee設備節(jié)點2主要完成車廂安全狀況的檢測和供電檢測，數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)。ZigBee設備節(jié)點2上電后首先配置網(wǎng)絡參數(shù)，實現(xiàn)路由功能，最大節(jié)點數(shù)為100 ；然后搜索可用網(wǎng)絡， 請求加入網(wǎng)絡并設置網(wǎng)絡的PAN I D、允許子節(jié)點加入等。然后執(zhí)行協(xié)議棧調(diào)度模塊，判斷是否有中斷事件。當門磁傳感電路1采集到車門打開狀態(tài)時觸發(fā)中斷，處理硬件中斷事件， 然后執(zhí)行協(xié)議棧調(diào)度模塊將報警信息通過無線傳輸發(fā)送到ZigBee協(xié)調(diào)器3 ；如沒有中斷事件，繼續(xù)執(zhí)行協(xié)議棧調(diào)度模塊。
權(quán)利要求
1.一種基于ZigBee的鐵路貨車無線報警方法，其特征是(1).在各個貨車車廂門上方安裝車廂ZigBee設備節(jié)點，各ZigBee設備節(jié)點自動組建無線傳感器網(wǎng)絡，采用射頻卡將即將運輸貨物出站的各車廂上安裝的ZigBee設備節(jié)點的 MAC地址寫入到射頻卡；(2).進行車廂號與ZigBee設備節(jié)點的MAC地址進行靜態(tài)綁定用來在手持終端上正確顯示車廂號；(3).各車廂門上安裝門磁傳感電路采集門狀態(tài)開關(guān)量信號，對貨車車廂門的狀態(tài)進行實時監(jiān)測；(4)當車廂門被非法打開時，通過門磁傳感電路使對應被打開的車廂門的ZigBee設備節(jié)點產(chǎn)生報警信息，該ZigBee設備節(jié)點的報警信息通過無線網(wǎng)絡上傳到ZigBee協(xié)調(diào)器，該 ZigBee協(xié)調(diào)器通過串口與手持終端進行通信，在手持終端界面上顯示報警信息，提醒押運人員采取安全保護措施。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee的鐵路貨車無線報警方法，其特征是在手持終端界面上顯示報警信息的同時，通過GPRS網(wǎng)絡連接地面的遠距離監(jiān)控PC進行實時監(jiān)控。
3.一種基于ZigBee的鐵路貨車無線報警系統(tǒng)，其特征是由以下單元組成 具有多個安裝在各個貨車車廂門上方并可自動組建無線傳感器網(wǎng)絡的ZigBee設備節(jié)占.^ \\\ 可將運輸貨物出站的各車廂上安裝的ZigBee設備節(jié)點的MAC地址寫入的射頻卡； 將車廂號與ZigBee設備節(jié)點的MAC地址進行靜態(tài)綁定并用來正確顯示車廂號及顯示報警信息的手持終端；安裝在手持終端上用來將對應的ZigBee設備節(jié)點的報警信息通過無線網(wǎng)絡上傳到手持終端的ZigBee協(xié)調(diào)器；安裝在各車廂門上用來對貨車車廂門的狀態(tài)進行實時監(jiān)測使對應被打開的車廂門的 ZigBee設備節(jié)點產(chǎn)生報警信息的門磁傳感電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于ZigBee的鐵路貨車無線報警系統(tǒng)，其特征是還具有與手持終端通過GPRS網(wǎng)絡連接的遠距離監(jiān)控PC。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于ZigBee的鐵路貨車無線報警系統(tǒng)，其特征是=ZigBee協(xié)調(diào)器模塊通過串口與手持終端進行通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于ZigBee的鐵路貨車無線報警系統(tǒng)，其特征是所述的 ZigBee協(xié)調(diào)器作為一個模塊組件與手持終端集成在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于ZigBee的鐵路貨車無線報警系統(tǒng)，其特征是所述的 ZigBee設備節(jié)點是由作為主控芯片的無線MCU，與無線MCU連接的外圍擴展射頻發(fā)射電路、 晶振電路、復位電路、電池供電電路、GPIO引出口和編程下載電路組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于ZigBee的鐵路貨車無線報警系統(tǒng)，其特征是所述的手持終端是由處理器、與處理器連接的外圍擴展存儲器、SDRAM、IC卡射頻模塊、IXD顯示模塊、晶振電路組成。
全文摘要
一種基于ZigBee的鐵路貨車無線報警方法，在各個貨車車廂門上方安裝車廂ZigBee設備節(jié)點，組建無線傳感器網(wǎng)絡；采用射頻卡將各車廂上安裝的ZigBee設備節(jié)點的MAC地址寫入到射頻卡；將車廂號與ZigBee設備節(jié)點的MAC地址進行靜態(tài)綁定并在手持終端上正確顯示車廂號；各車廂門上安裝門磁傳感電路采集門狀態(tài)開關(guān)量信號；當車廂門被非法打開時，使對應被打開的車廂門的ZigBee設備節(jié)點產(chǎn)生報警信息，通過無線網(wǎng)絡上傳到ZigBee協(xié)調(diào)器，在手持終端界面上顯示報警信息。該方法適合車廂隨意增減的情況，便于非專業(yè)人員操作，車廂號修改方便，安全可靠，能及時發(fā)現(xiàn)非法人員侵入貨車車廂，并報警提醒鐵路工作人員采取措施處理，能大大節(jié)省人力和物力，提高打擊盜竊犯罪的效率。
文檔編號B61L23/00GK102320315SQ20111018551
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者劉春玲, 張健, 曹景勝, 趙立輝, 霍春寶 申請人:遼寧工業(yè)大學