专利摘要

一种实现列车完整性远程监控的系统和方法，涉及车载设备和地面控制中心两部分。包括列尾设备和机车设备：列尾设备，用于监控列尾风压检测装置的工作状态以及列尾位置信息，包括GPRS无线通信模块；微处理器，通过接口与无线通信装置相连接；GPS卫星定位模块；安全监控模块，包括无线通信装置；微处理器，通过接口与无线通信装置相连；GPS卫星定位模块；告警装置，通信控制器，获取车载设备通过GPRS传输来的数据，向车载设备转发控制台发来的指令；地面数据库服务器，存储通信控制器接收到的数据，供控制台用户软件使用。通过上述系统，可实现列车完整性的远程监控，还可以利用GPS信息辅助列车完整性检查，从而达到保障行车安全的目的。

权利要求

1、一种列车完整性远程监控系统，其特征在于该系统包括：

机车设备，安装在列车的机车驾驶室内，用于获取机车设备位置信息，将机车设备位置信息、列车完整性信息传送到地面上的多个GSM/GPRS通信基站；

列尾设备，安装在所述列车的最后一节车厢的尾部，用于获取列尾设备位置信息，将列尾设备位置信息、列车完整性信息传送到地面上的多个GSM/GPRS通信基站；

多个GSM/GPRS通信基站，用于接收机车设备位置信息、列尾设备位置信息、列车完整性信息之后，并将这些信息转送到因特网中，然后通过因特网转送到地面控制中心；以及

地面控制中心，设置在远程地面，用于对机车进行远程监控，其具体包括：通信控制器，接收多个GSM/GPRS通信基站转送的的机车设备位置信息、列尾位置信息和列车完整性信息，并将这些信息存储到数据库服务器，同时将控制台的监控指令转发给GSM/GPRS网络；控制台，提供操作界面和显示，供用户通过控制台获知列车完整性状态，并且向列车发送完整性监控指令；数据库服务器，用于保存列车完整性信息。

2、根据权利要求1的系统，其特征在于其中所述列尾设备包括：

列尾设备通信模块，与第一微处理器相连接，用于与外部通信网络进行无线通信；

第一微处理器，用于控制采集风压检测信息、GPS定位信息，并将这些信息通过所述列尾设备通信模块发送到地面控制中心；

列尾设备定位模块，与第一微处理器相连接，用于获取列尾设备位置信息；

列尾设备安全监控模块，与第一微处理器连接，用于检测列尾风管的空气压力；

列尾设备工作日志存储模块，与第一微处理器连接，用于存储列尾设备的工作日志；

列尾设备工作状态指示器，与第一微处理器连接，用于指示列尾设备的工作状态；

列尾设备配置信息存储模块，与第一微处理器连接，用于保存列尾设备的配置信息。

3、根据权利要求2的系统，其特征在于其中所述列尾设备安全监控模块是风压检测模块，所述列尾设备用于监测列尾风压，同时接收所述列尾设备定位模块发来的GPS信息，通过GPRS无线网络将列尾信息分别发送给地面控制中心和机车设备，并接收地面设备以及机车设备的控制指令。

4、根据权利要求1的系统，其特征在于其中所述机车设备包括：

机车设备通信模块，与第二微处理器相连接，用于与外部通信网络或者列尾设备进行无线通信；

第二微处理器，用于采集机车设备GPS定位数据，并将所述数据通过机车设备通信模块发送到地面控制中心；接收从机车设备通信模块发来的列尾设备的列车完整性信息和GPS位置信息，进行完整性辅助计算，将列车完整性信息发送给告警装置，发出报警；并且接收地面控制中心发送来的控制指令；

机车设备定位模块，与第二微处理器相连接，用于获取机车设备位置信息；

告警装置，与第二微处理器相连接，用于显示列车完整性信息并发出声光报警；

机车设备工作日志存储模块，与第二微处理器连接，用于存储机车设备的工作日志；

机车设备工作状态指示器，与第二微处理器连接，用于指示机车设备的工作状态；

机车设备配置信息存储模块，与第二微处理器连接，用于保存机车设备的配置信息。

5、根据权利要求4的系统，其特征在于其中所述机车设备用于接收机车设备定位模块的GPS定位数据，接收通过机车设备通信模块传来的列尾数据，进行列车长度辅助监视；机车设备通过GPRS无线网络向地面控制中心发送工作状态信息，并接收地面控制中心发来的控制指令；当机车设备收到列尾设备发来的完整性报警时，通过告警装置发出报警，同时通过GPRS无线网络向地面控制中心报警。

6、根据权利要求5的系统，其特征在于列车长度辅助监视的计算方式如下：

利用机车设备的机车设备位置信息和列尾设备的列尾设备位置信息，从机车设备获取机车设备的GPS位置为(X₁，Y₁，Z₁)，从列尾设备获取列尾设备的GPS位置为(X₂，Y₂，Z₂)，得出列车长度$L=\sqrt{{\{X_1-X_2\}}^2+{(Y_1-Y_2)}^2}.$

7、根据权利要求1的系统，其特征在于所述地面控制中心包括通信控制器、数据库服务器和多个控制台，其中：

通信控制器，用于接收列尾设备和机车设备通过GPRS网络转发到因特网的列车完整性信息，将用户从控制台发来的控制指令转发至GPRS网络；

数据库服务器，通过以太网与地面控制中心的其他设备相连接并且通信，用于将通信控制器传输的机车设备和列尾设备的信息进行分类，存储在数据库中，并提供查询和快速检索功能；

多个控制台，通过局域网或广域网访问数据库服务器，根据用户权限调用数据库中的数据，并以可视化形式表现给用户，并提供管理员客户对数据的处理与分析功能。

说明书

技术领域

本发明涉及铁路信号系统中的远程监控技术，特别涉及一种使用GPRS通信协议进行车辆定位远程监控的系统和方法。

背景技术

随着铁路提速，列车运行的安全问题越来越重视。及时而又准确地了解列车运行时区段的信息，可以更有效地使用各个区段，更有效率地进行列车的调度，保证列车运行的安全。

目前列车完整性是靠列尾设备来监测的。当列车分离，风管断开漏风，泄露量超过规定值时，列尾设备会及时向机车司机发出警示，提醒机车司机注意列车运行状态。但列尾设备在使用过程中还存在一些问题，如：目前列尾风压数据采用450MHz无线列调的无线传输通道进行传输，既有或新增的无线列调，没有列尾设备司机控制盒的预留接口，给安装和使用带来困难；无线列调的使用频率不当，造成枢纽内列尾设备与无线列调间相互干扰，影响列车的出发，传输距离受地理环境影响等诸多问题；列尾设备对风压的查询频率不够，有些一分钟甚至几分钟查询一次，这样不能保证完整性检查的实时性。

随着通信事业无线通信技术的发展，无线通信的传输带宽越来越高，传输速率越来越高，通信平台的搭建方式也越来越多。GPRS传输速率可达53.6K，理论峰值172.2K。移动通信网络的覆盖面较广，使用GPRS的通信方式几乎可以达到100％的覆盖，从而及时了解列尾的状况，进行安全监测。

GPS辅助列车完整性监测系统是一个能够远程监测运用中的列车完整性状态的系统。该系统利用GPS辅助，实时监测列车长度；向机车司机提供列车长度信息及完整性报警；地面监控中心支持对单个、多个列车的完整性实时监测，可以在监控中心对列车进行实时位置追踪；对列车完整性信息进行记录、回放、数据分析。

目前GPRS通信技术和GPS定位技术已经非常成熟，但是使用GPRS通信方式以及GPS定位技术相结合的方式在铁路上进行列车完整性远程监控的实际工程应用尚未出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种列车完整性远程监控系统，使之较为方便且节省成本。本发明将GPS定位技术和GPRS通信技术应用到列车完整性远程监控系统中，通过该系统和方法进行列车完整性信息和位置信息的获取，实现对列车运行状态的远程监控等。

本发明的优点在于：本发明的优点在于使用GPRS通信模块将列车完整性信息发送出去，使得地面控制中心(见图1)能够获取多个列车的信息，从而实现远程监控；同时列尾设备和机车设备都具备GPS模块，可以实现GPS辅助列车完整性检查。

根据本发明的一个方面，提供一种列车完整性远程监控系统，该系统包括：

机车设备，安装在列车的机车驾驶室内，用于获取机车设备位置信息，将机车设备位置信息、列车完整性信息传送到地面上的多个GSM/GPRS通信基站；

列尾设备，安装在所述列车的最后一节车厢的尾部，用于获取列尾设备位置信息，将列尾设备位置信息、列车完整性信息传送到地面上的多个GSM/GPRS通信基站；

多个GSM/GPRS通信基站，接收到机车设备位置信息、列尾设备位置信息、列车完整性信息之后，将其转送到因特网中，然后通过因特网转送到地面控制中心；以及

地面控制中心，设置在远程地面，用于对机车进行远程监控，其具体包括：通信控制器，接收多个GSM/GPRS通信基站转送的的机车设备位置信息、列尾位置信息和列车完整性信息，并将这些信息存储到数据库服务器，同时将控制台的监控指令转发给GSM/GPRS网络；控制台，提供操作界面和显示，供用户通过控制台获知列车完整性状态，并且向列车发送完整性监控指令；数据库服务器，用于保存列车完整性信息。

根据本发明的一个方面，其中所述列尾设备包括：

列尾设备通信模块，与第一微处理器相连接，用于与外部通信网络进行无线通信；

第一微处理器，用于控制采集风压检测信息、GPS定位信息，并将这些信息通过所述列尾设备通信模块发送到地面控制中心；

列尾设备定位模块，与第一微处理器相连接，用于获取列尾设备位置信息；

列尾设备安全监控模块，与第一微处理器连接，用于检测列尾风管的空气压力；

列尾设备工作日志存储模块，与第一微处理器连接，用于存储列尾设备的工作日志；

列尾设备工作状态指示器，与第一微处理器连接，用于指示列尾设备的工作状态；

列尾设备配置信息存储模块，与第一微处理器连接，用于保存列尾设备的配置信息。

根据本发明的一个方面，其中所述列尾设备安全监控模块是风压检测模块，所述列尾设备用于监测列尾风压，同时接收所述列尾设备定位模块发来的GPS信息，通过GPRS无线网络将列尾信息分别发送给地面控制中心和机车设备，并接收地面设备以及机车设备的控制指令。

根据本发明的一个方面，其中所述机车设备包括：

机车设备通信模块，与第二微处理器相连接，用于与外部通信网络或者列尾设备进行无线通信；

第二微处理器，用于采集机车GPS定位数据，并将所述数据通过机车设备通信模块(优选为GPRS模块/无线电台)发送到地面控制中心；接收从机车设备通信模块发来的列尾设备的列车完整性信息和GPS位置信息，进行完整性辅助计算，将列车完整性信息发送给告警装置，发出报警；并且接收地面控制中心发送来的控制指令；

机车设备定位模块，与第二微处理器相连接，用于获取机车设备位置信息；

告警装置，与第二微处理器相连接，用于显示列车完整性信息并发出声光报警；

机车设备工作日志存储模块，与第二微处理器连接，用于存储机车设备的工作日志；

机车设备工作状态指示器，与第二微处理器连接，用于指示机车设备的工作状态；

机车设备配置信息存储模块，与第二微处理器连接，用于保存机车设备的配置信息。

根据本发明的一个方面，其中所述机车设备用于接收机车设备定位模块的GPS定位数据，接收通过机车设备通信模块传来的列尾数据，进行列车长度辅助监视；机车设备通过GPRS无线网络向地面控制中心发送工作状态信息，并接收地面控制中心发来的控制指令；当机车设备收到列尾设备发来的完整性报警时，通过告警装置发出报警，同时通过GPRS无线网络向地面控制中心报警。

根据本发明的一个方面，列车长度辅助监视的计算方式如下：

利用机车设备的机车设备位置信息和列尾设备的列尾设备位置信息，从机车设备获取机车设备的GPS位置为(X₁，Y₁，Z₁)，从列尾设备获取列尾设备的GPS位置为(X₂，Y₂，Z₂)，得出列车长度L={X1-X2}2+(Y1-Y2)2.]]>

根据本发明的一个方面，所述地面控制中心包括通信控制器、数据库服务器和多个控制台，其中

通信控制器，用于接收列尾设备和机车设备通过GPRS网络转发到因特网的列车完整性信息，将用户从控制台发来的控制指令转发至GPRS网络；

数据库服务器，通过以太网与地面控制中心的其他设备相连接并且通信，用于将通信控制器传输的机车设备和列尾设备的信息进行分类，存储在数据库中，并提供查询和快速检索功能；

多个控制台，通过局域网或广域网访问数据库服务器，根据用户权限调用数据库中的数据，并以可视化形式表现给用户，并提供管理员客户对数据的处理与分析功能。

为了进一步说明本发明的原理及特性，以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是根据本发明一个具体实施方式的列车完整性远程监控系统的示意图；

图2是根据本发明一个具体实施方式的列尾设备系统结构示意图；

图3是根据本发明一个具体实施方式的机车设备系统结构示意图；

图4是根据本发明一个具体实施方式的地面控制中心系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

图1是是根据本发明一个具体实施方式的列车完整性远程监控系统的示意图。

如图1所示，根据本发明的一个具体实施方式，提供一种使用GPRS通信进行列车完整性远程监控的系统。

该系统包括：机车设备(HOT)、列尾设备(EOT)和地面控制中心，其中机车设备安装在列车的机车驾驶室内，列尾设备安装在列车最后一节车厢的尾部，而地面控制中心设置在远程地面。此外，机车设备和列尾设备分别通过GPS模块获取各自的位置信息，通过GPRS模块将各自的位置、列车完整性信息(包括列尾风压、时间、报警事件等)传送到地面上的多个GSM/GPRS通信基站。多个GSM/GPRS通信基站接收到机车设备和列尾设备发送的位置、列车完整性信息之后，将其转送到因特网中，然后通过因特网转送到地面控制中心。地面控制中心包括通信控制器、多个控制台和数据库服务器。通信控制器将从GSM/GPRS转发来的列车完整性信息接收下来并存储到数据库服务器，同时将控制台的监控指令转发给GSM/GPRS网络。数据库服务器用来保存列车完整性信息。控制台向用户提供操作界面和显示，用户通过控制台可以了解列车完整性状态，并且向列车发送完整性监控指令(包括查询指令、工作状态设置指令等等)。

图2是根据本发明一个具体实施方式的列尾设备系统结构示意图。

如图2所示，显示根据本发明的一个具体实施方式的列尾设备。

其中，列尾设备包括：

列尾设备通信模块，与第一微处理器相连接，用于与外部通信网络进行无线通信；优选地，列尾设备通信模块为GPRS模块，用于与外部GPRS网络进行无线通信，该GPRS模块通过接口与第一微处理器相连接，所述接口优选为串口；

第一微处理器，用于控制采集风压检测信息、GPS定位信息，并将这些信息通过GPRS模块发送到地面控制中心；

列尾设备定位模块，与第一微处理器相连接，用于获取列尾设备位置信息；优选地，列尾设备定位模块是GPS模块，用于列尾设备的GPS定位，该GPS模块通过接口与第一微处理器相连接，所述接口优选为串口；

安全监控模块(图2中优选为风压检测模块)，用于检测列尾风管的空气压力，该安全监控模块通过接口与第一微处理器相连接，所述接口优选为串口；

列尾设备工作日志存储模块，与第一微处理器连接，用于存储列尾设备的工作日志；优选地，所述列尾设备工作日志存储模块是闪存卡，用于存储该设备的工作日志，通过接口与第一微处理器连接，所述接口优选为串行外设接口(SPI)；

列尾设备工作状态指示器，与第一微处理器连接，用于指示列尾设备的工作状态；优选地，列尾设备工作状态指示器是LED，用于指示列尾设备的工作状态，其通过接口与第一微处理器连接，所述接口为通用输入输出接口(GPIO)；

列尾设备配置信息存储模块，与第一微处理器连接，用于保存列尾设备的配置信息；优选地，列尾设备配置信息存储模块是EEPROM，用于保存列尾设备的配置信息，其通过接口与第一微处理器连接，所述的接口为串行接口(IIC)。

总之，列尾设备用于监测列尾风压，同时接收GPS模块发来的GPS信息，通过GPRS无线网络将列尾信息(包括完整性信息、设备ID、时间信息、GPS位置信息等)分别发送给地面控制中心和机车设备，并接收地面设备以及机车设备的控制指令。

图3是根据本发明一个具体实施方式的机车设备系统结构示意图。

如图3所示，显示根据本发明的一个具体实施方式的机车设备。

机车设备包括：

机车设备通信模块，与第二微处理器相连接，用于与外部通信网络或者列尾设备进行无线通信；优选地，机车设备通信模块是GPRS模块/无线电台，用于与外部GPRS网络或者列尾设备进行无线传输；其通过接口与第二微处理器相连接，所述接口优选为串口；

第二微处理器，用于采集机车GPS定位数据，并将数据通过GPRS模块发送到地面控制中心；接收从GPRS模块/无线电台发来的列尾设备的列车完整性信息和GPS位置信息，进行完整性辅助计算，将完整性信息发送给告警装置，向机车司机发出报警；接收地面控制中心发送来的控制指令；

机车设备定位模块，与第二微处理器相连接，用于获取机车设备位置信息；优选地，机车设备定位模块是GPS模块，用于获取机车设备的GPS位置信息，通过接口与第二微处理器相连接，所述接口优选为串口；

告警装置，用于将完整性信息显示并且向机车司机发出声光报警，该装置通过接口与第二微处理器相连接，所述接口优选为串口；

机车设备工作日志存储模块，与第二微处理器连接，用于存储机车设备的工作日志；优选地，机车设备工作日志存储模块是闪存卡，用于存储该设备的工作日志，通过接口与第二微处理器连接，所述接口优选为串行外设接口(SPI)；

机车设备工作状态指示器，与第二微处理器连接，用于指示机车设备的工作状态；优选地，机车设备工作状态指示器是LED，用于指示设备的工作状态，通过接口与第二微处理器连接，所述接口为通用输入输出接口(GPIO)；

机车设备配置信息存储模块，与第二微处理器连接，用于保存机车设备的配置信息；优选地机车设备配置信息存储模块是EEPROM，用于保存设备的配置信息，通过接口与第一微处理器连接，所述的接口为串行接口(IIC)。

机车设备用于接收GPS模块的GPS定位数据，接收通过GPRS无线网络/电台传来的列尾数据(包括完整性信息、列尾GPS信息、时间信息等)，进行列车长度辅助监视。机车设备通过GPRS无线网络向地面控制中心发送工作状态信息(包括完整性信息、机车GPS信息、时间信息等)，并接收地面控制中心发来的控制指令(包括设备重启指令、通信间隔设置指令、数据请求指令等)。当机车设备收到列尾设备发来的完整性报警(列尾设备检测到风压低于一定的阈值)时，向机车司机发出报警(包括自动语音报警和告警装置的闪光报警)，同时通过GPRS无线网络向地面控制中心报警(地面控制中心向用户给出自动语音报警和闪光报警)。

列车长度辅助监视的计算方式如下：

利用GPS定位信息，从机车设备获取机车设备的GPS位置为(X₁，Y₁，Z₁)，列尾设备的GPS位置为(X₂，Y₂，Z₂)，可以得出列车长度L={X1-X2}2+(Y1-Y2)2.]]>

图4是根据本发明一个具体实施方式的地面控制中心结构示意图。

如图4所示，地面控制中心包括服务器端和客户端。服务器端是通信控制器和数据库服务器；客户端包括提供给用户操作的多个控制台。

通信控制器，用于接收列尾设备和机车设备通过GPRS转发到因特网的列车完整性信息，将用户从控制台发来的控制指令转发至GPRS网络；

数据库服务器，用于将通信控制器传输过来的机车设备和列尾设备的数据进行分类，按表项存储在数据库中(优选为SQL数据库)，并提供查询和快速检索功能；数据库服务器通过以太网与地面控制中心的其他设备相连接并且通信。

多个客户端(即图1中的控制台)通过局域网或广域网访问数据库服务器，根据用户权限调用数据库中的数据，并以图、表、曲线等可视化形式表现给用户，并提供管理员客户对数据的处理与分析功能。客户端将用户的控制指令发送给通信控制器，通信控制器通过无线网络GPRS将其发送给车载设备。

优选地，所述的GPS定位数据包括位置数据、速度数据其中之一或其组合。

优选地，所述的通信方式采用GPRS通信方式。

优选地，所述的告警装置选自语言告警器、声音告警器、光电告警器、图像告警器其中之一或者组合。

使用上述实施案例，除了机车设备的告警装置产生外，地面控制中心也接收到GPRS无线网络传来的数据，也收到告警信息，于是，机车和地面可以同时采取措施，避免事故的发生，保障铁路行车安全。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

一种实现列车完整性远程监控的系统和方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。