快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)和方法，用于對列車進(jìn)行監(jiān)控，包括主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)，在列車的車頭處設(shè)置主機(jī)，至少在一節(jié)列車車廂中設(shè)置至少一個路由器節(jié)點(diǎn)；其中，每個路由器節(jié)點(diǎn)包括與至少一個傳感器通信連接的控制器和與控制器通信連接的信號收發(fā)器；各個路由器節(jié)點(diǎn)以及主機(jī)之間通過紫蜂協(xié)議進(jìn)行無線通信，各個路由器節(jié)點(diǎn)之間通過直接發(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)采用無線自動組網(wǎng)的方式，不需要線纜，成本低，功耗低，自帶備用電源能夠保證繼續(xù)供電幾十個小時；增減車廂后能夠迅速恢復(fù)通信；通信距離可無限延長，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，丟包率低。
【專利說明】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)明涉及無線通信技術(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，無線通信技術(shù)越來越成熟，國防、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域都在廣泛應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)。目前應(yīng)用廣泛且技術(shù)成熟的無線通信技術(shù)包括:通用分組無線服務(wù)技術(shù)(GPRS)、無線保真(WIFI)、藍(lán)牙、紫蜂(Zigbee)、射頻識別(RFID)等。無線網(wǎng)絡(luò)正在把人們身邊的一切東西連接起來，通過網(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)雜度的無線通信技術(shù)。紫蜂具有如下的IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)無線物理層所規(guī)定的全部優(yōu)點(diǎn):省電、簡單和成本低。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、汽車自動化、家庭和樓宇自動化、以及醫(yī)用設(shè)備控制等。
[0004]紫蜂最大的優(yōu)勢在于自動組網(wǎng)，自動修復(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^程中，可以進(jìn)行加密校驗和自動應(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，由于缺乏對列車運(yùn)行狀態(tài)的在線實時監(jiān)控，沒辦法實時監(jiān)控車廂實時狀態(tài)(如軸溫、軸壓、振動狀態(tài)、平衡狀態(tài)以及運(yùn)輸貨物相關(guān)參數(shù)等)，所以無法對危險的信號進(jìn)行及時處理，從而造成巨大損失。
[0006]針對某些特殊的貨運(yùn)要求，需要在線實時檢測分析油氣壓力、油氣溫度以及轉(zhuǎn)向架的軸溫、壓力、平衡狀態(tài)等參數(shù)，以便及時預(yù)測貨物和轉(zhuǎn)向架的安全穩(wěn)定性能，對故障進(jìn)行智能預(yù)報，實現(xiàn)動態(tài)預(yù)測性維修。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:對列車進(jìn)行在線實時監(jiān)控。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種快捷貨運(yùn)智能監(jiān)控系統(tǒng)，用于對列車進(jìn)行監(jiān)控，包括主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)，在列車的車頭處設(shè)置主機(jī)，至少在一節(jié)列車車廂中設(shè)置至少一個路由器節(jié)點(diǎn)；
[0009]其中，每個路由器節(jié)點(diǎn)包括與至少一個傳感器通信連接的控制器和與控制器通信連接的信號收發(fā)器；各個路由器節(jié)點(diǎn)以及主機(jī)之間通過紫蜂協(xié)議進(jìn)行無線通信，各個路由器節(jié)點(diǎn)之間通過直接發(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，在各個路由器節(jié)點(diǎn)通過直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^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，在各個路由器節(jié)點(diǎn)通過直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^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:采用無線自動組網(wǎng)的方式，不需要連接任何線纜，成本低，功耗低，自帶備用電源能夠保證繼續(xù)供電幾十個小時；增減車廂后能夠迅速恢復(fù)通信；通信距離可無限延長，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，丟包率低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[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。
【具體實施方式】
[0026]下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0027]列車上的無線通信對信號穩(wěn)定性要求高。由于車頭車尾距離遠(yuǎn)，開動中的列車行駛速度快，所以普通無線通信設(shè)備達(dá)不到在列車上穩(wěn)定通信的要求，特別是當(dāng)列車在山洞隧道等特殊環(huán)境中行駛時，普通的在無障礙通信環(huán)境下無線通信距離可達(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)有列車經(jīng)常在中途車站更換車廂，并且重新配置無線網(wǎng)絡(luò)以便與新加入的車廂進(jìn)行通信。
[0028]本發(fā)明采用智能監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)列車上的無線通信。該智能監(jiān)控系統(tǒng)包括組成紫蜂網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)和至少一個路由器節(jié)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動組網(wǎng)和整車無線通信。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型的節(jié)點(diǎn):
[0030]協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)(Coordinator),在本文中稱為主機(jī):用來創(chuàng)建一個紫蜂網(wǎng)絡(luò),每個紫蜂網(wǎng)絡(luò)需要且僅需要一個主機(jī)；
[0031]路由器節(jié)點(diǎn)(Router)，也稱為紫蜂全功能節(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)，在列車的車頭處設(shè)置主機(jī)，至少在一節(jié)列車車廂中設(shè)置至少一個路由器節(jié)點(diǎn)；其中，每個路由器節(jié)點(diǎn)包括與至少一個傳感器通信連接的控制器和與控制器通信連接的信號收發(fā)器；各個路由器節(jié)點(diǎn)以及主機(jī)之間通過紫蜂協(xié)議進(jìn)行無線通信，各個路由器節(jié)點(diǎn)之間通過直接發(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)始終沿一個方向傳輸，即沿著從車尾向車頭方向或沿著從車頭向車尾方向發(fā)送信號，靠中途節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0035]可以將主機(jī)設(shè)置在列車的車頭處，每節(jié)車廂處設(shè)置一個路由器節(jié)點(diǎn)。主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)可以位于列車內(nèi)部或列車外部。
[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)。一個路由器節(jié)點(diǎn)不僅可以發(fā)送通過連接到該路由器節(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)。每個路由器節(jié)點(diǎn)的無線通訊距離是100到200米，各個路由器節(jié)點(diǎn)接力式的傳輸數(shù)據(jù)，能夠通過增加路由器節(jié)點(diǎn)來延長數(shù)據(jù)傳輸范圍。
[0037]每個路由器節(jié)點(diǎn)均包括信號收發(fā)器和與信號收發(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)，在無障礙通信的情況下，無線通信距離可以達(dá)到一千米，在高速行進(jìn)的火車上也可以達(dá)到100米到200米。
[0038]為每個路由器節(jié)點(diǎn)配置唯一網(wǎng)絡(luò)地址，在列車更換車廂時，可以在新加入車廂處設(shè)置路由器節(jié)點(diǎn)，位于車頭處的主機(jī)可以自動為每個新加入的路由器節(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)功能將各個傳感器采集到的數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到位于車頭處主機(jī)。主機(jī)可以通過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，列車上設(shè)置8V-80V的超寬電壓輸入，該超寬電壓輸入在過流過壓等多級防護(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)計關(guān)鍵技術(shù)有兩個，一個是由紫蜂協(xié)議保證的系統(tǒng)的自動組網(wǎng)，新的節(jié)點(diǎn)可以自動加入到已經(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，通過增加新的路由器節(jié)點(diǎn)來延長通信距離；另一個就是網(wǎng)絡(luò)的健壯性，通過節(jié)點(diǎn)上的控制器實現(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，對于大量數(shù)據(jù)同一時間爆發(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:在信號很好的時候比如車廂比較少的時候采用；位于車頭處的主機(jī)直接與位于最后一節(jié)車廂的“路由器節(jié)點(diǎn)6”通信。
[0057]方式二:在信號較差比如列車較長或者列車穿過隧道時采用；此時，“路由器節(jié)點(diǎn)6”信號不能直接與位于車頭的主機(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)給位于車頭的主機(jī)。
[0058]方式三:當(dāng)通信干擾更加嚴(yán)重時候采用，“路由器節(jié)點(diǎn)6”自身的數(shù)據(jù)在經(jīng)過“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“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)此過程全部由硬件自動計算，不需要人工參與，可在短時間內(nèi)完成。
[0060]其中，路由器節(jié)點(diǎn)的控制器可以在列車運(yùn)行的不同地段或時段采用不同的數(shù)據(jù)傳輸方式。在利用紫蜂網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行列車整車無線通信領(lǐng)域內(nèi)沒有根據(jù)列車運(yùn)行時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)會向發(fā)送數(shù)據(jù)的路由器節(jié)點(diǎn)反饋響應(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 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]實例測驗
[0062]1、測試環(huán)境
[0063]為了取得最接近實際情況的測試數(shù)據(jù)，我們選擇了鄭州到洛陽的特快列車，特快列車速度比貨車快一倍速度，最高時速為162公里/小時，并且在途中穿越數(shù)條穿山隧道，可以達(dá)到測試環(huán)境需求。
[0064]2、測試系統(tǒng)說明
[0065]參與測試的系統(tǒng)包括:1臺主機(jī)，9個路由器節(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；待測試特快列車的車頭為I號車廂，車尾為N號車廂(N為自然數(shù))，例如N為9，則按照從車頭到車尾的順序依次為I號車廂、2號車廂、3號車廂、……9號車廂。每個路由器節(jié)點(diǎn)均與至少一個傳感器連接，傳感器采集列車的軸溫、軸壓、振動狀態(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)后會發(fā)送數(shù)據(jù)，每個路由器節(jié)點(diǎn)每秒發(fā)送一次數(shù)據(jù)。
[0066]3、測試方式
[0067]包括兩種測試方式，一種是測試單個路由器節(jié)點(diǎn)的最遠(yuǎn)傳輸距離，另一種是組網(wǎng)傳輸測試。路由器節(jié)點(diǎn)均放置在車廂窗戶邊的桌子上。
[0068](I)對單個路由器節(jié)點(diǎn)的測試:主機(jī)放在I號車廂，一個人同時帶9個路由器節(jié)點(diǎn)從車頭向車尾移動，測試每個路由器節(jié)點(diǎn)單獨(dú)與主機(jī)通信的結(jié)果。
[0069](2)組網(wǎng)傳輸測試:主機(jī)放在I號車廂，其余每節(jié)車廂僅放置一個無線路由器節(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進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。連續(xù)通訊一段時間，記錄所有路由器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量，計算丟包率(因為測試通訊質(zhì)量，所以取消掉丟包重發(fā)，只記錄實際接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)量)。
[0070]4、待測試的數(shù)據(jù)
[0071]在列車運(yùn)行中:計算單個路由器節(jié)點(diǎn)的可靠傳輸距離和最遠(yuǎn)傳輸距離，計算組網(wǎng)傳輸測試中各個路由器節(jié)點(diǎn)的丟包率，列車進(jìn)入隧道時的通訊狀態(tài)，重啟單個路由器節(jié)點(diǎn)后網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)通信時間，重啟主機(jī)后網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)通信時間，長時間通訊穩(wěn)定性?？煽總鬏斁嚯x是路由器節(jié)點(diǎn)與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過程中或兩個路由器節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過程中，在無丟包現(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，兩個路由器節(jié)點(diǎn)之間的最遠(yuǎn)距離為兩個路由器節(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)傳輸過程中或兩個路由器節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過程中，在不計丟包率的情況下能夠進(jìn)行通信的最遠(yuǎn)距離。
[0072]5、測試結(jié)果
[0073](I)單個路由器節(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)。在列車行進(jìn)過程中，當(dāng)路由器節(jié)點(diǎn)與主機(jī)相距4個車廂以上時開始出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，到相距8個車廂時只能偶爾接收到數(shù)據(jù)，相距8個車廂時主機(jī)接收不到路由器節(jié)點(diǎn)發(fā)送到的數(shù)據(jù)包，也就是說在列車行進(jìn)過程中單個路由器節(jié)點(diǎn)的可靠通訊距離為4節(jié)車廂，約100米，最遠(yuǎn)傳輸距離小于200米。靜止列車的測試結(jié)果:在列車靜止?fàn)顟B(tài)下實測的可靠通訊距離是200米至1000米。
[0075](2)組網(wǎng)傳輸:
[0076]在列車行進(jìn)過程中，主機(jī)放置在I號車廂，9個路由器節(jié)點(diǎn)分別放置在2到11號車廂，沿途分時間段記錄主機(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，測試結(jié)果見表1。
[0077]其中5號路由器節(jié)點(diǎn)放置在11號車廂，7號車廂沒有放置路由器節(jié)點(diǎn)，從2號車廂至11號車依次為I號路由器節(jié)點(diǎn)、8號路由器節(jié)點(diǎn)、9號路由器節(jié)點(diǎn)、2號路由器節(jié)點(diǎn)、7號路由器節(jié)點(diǎn)、6號路由器節(jié)點(diǎn)、3號路由器節(jié)點(diǎn)、4號路由器節(jié)點(diǎn)、5號路由器節(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)，用于對列車進(jìn)行監(jiān)控，其特征在于:包括主機(jī)和路由器節(jié)點(diǎn)，在列車的車頭處設(shè)置主機(jī)，至少在一節(jié)列車車廂中設(shè)置至少一個路由器節(jié)點(diǎn)； 其中，每個路由器節(jié)點(diǎn)包括與至少一個傳感器通信連接的控制器和與控制器通信連接的信號收發(fā)器；各個路由器節(jié)點(diǎn)以及主機(jī)之間通過紫蜂協(xié)議進(jìn)行無線通信，各個路由器節(jié)點(diǎn)之間通過直接發(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:在各個路由器節(jié)點(diǎn)通過直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^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:在各個路由器節(jié)點(diǎn)通過直接發(fā)送或轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^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】H04W40/20GK103796274SQ201410056209
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】魏社穩(wěn), 劉斌, 郭帥, 李小杰 申請人:鄭州科達(dá)自動化工程有限公司