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原文传递一种轨道列车的运行数据采集传输系统及数据采集传输方法

专利名称：	一种轨道列车的运行数据采集传输系统及数据采集传输方法
摘要：	本发明公开了一种轨道列车的运行数据采集传输系统及数据采集传输方法，属于轨道列车运行控制技术领域。通过设置在轨道列车上的多个传感器节点自动采集轨道列车的运行数据，并将其传输给网关，整个过程中都不需要人工参与，可以减少对轨道列车的运行情况进行监测的人力资源投入；控制器可以在轨道列车处于非运行状态，或检测到可充电储能元件的电压小于等于预设电压阈值时控制相应的传感器节点进入休眠状态，从而可以降低传感器节点的功耗；此外，所有的传感器节点在一起完成一次运行数据的传输后，也可以进入休眠状态，这种节能的方式为轨道列车的运行状态监测提供了能量保证，延长了传感器节点的使用寿命，有效降低了轨道列车的维修成本。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京交通大学
发明人：	寸怡鹏;杨冬;王洪超;宋飞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910063584.X
公开号：	CN109774743A
代理机构：	北京市商泰律师事务所
代理人：	邹芳德
分类号：	B61L15/00(2006.01);B;B61;B61L;B61L15
申请人地址：	100044 北京市海淀区西直门外上园村3号
主权项：	1.一种轨道列车的运行数据采集传输系统，其特征在于，包括设置在所述轨道列车上的网关以及多个传感器节点，每一所述传感器节点包括：控制器、传感器、无线传输模块、可充电储能元件、振动能量收集器以及电池，其中：所述振动能量收集器，用于将车轮轮轴振动产生的机械能转化为电能并传输给所述可充电储能元件进行存储；所述控制器，用于在检测到所述可充电储能元件的电压大于预设电压阈值时选择所述可充电储能元件作为主供电源，在检测到所述可充电储能元件的电压小于等于预设电压阈值时选择所述电池作为主供电源；所述传感器，用于在所述轨道列车运行的过程中采集所述轨道列车的运行数据；所述无线传输模块，用于将所述运行数据传输至所述网关；所述网关，用于将接收到的运行数据发送给服务器。 2.如权利要求1所述的轨道列车运行数据采集传输系统，其特征在于，当所述控制器检测到所述轨道列车处于非运行状态，且所述可充电储能元件的电压小于等于预设电压阈值时，控制器控制相应的传感器节点进入休眠状态，并周期性的唤醒所述传感器节点，同时检测所述可充电储能元件的电压和所述轨道列车的运行情况，并根据所述可充电储能元件的电压与所述轨道列车的运行情况对所述传感器节点的工作状态进行控制。 3.如权利要求2所述的轨道列车运行数据采集传输系统，其特征在于，当所述控制器检测到所述轨道列车处于运行状态，且所述可充电储能元件的电压大于预设电压阈值时，所述控制器控制所述传感器采集所述轨道列车的运行数据，并通过所述无线传输模块传输所述运行数据。 4.如权利要求1所述的轨道列车运行数据采集传输系统，其特征在于，所述可充电储能元件为超级电容，所述传感器为三轴加速度传感器，所述电池为锂离子电池，所述无线传输模块为射频模块。 5.如权利要求1-4任一项所述的轨道列车运行数据采集传输系统，其特征在于，所述传感器节点按与所述网关之间的距离分区，除距离所述网关最近的分区以外，其他每一分区对应的传感器节点从该分区的目标邻区中选择至少一个传感器节点作为中继节点，接收并转发运行数据，直至将各传感器节点采集到的运行数据依次发送给相应的网关，每一分区的目标邻区为该分区的两个相邻分区中距离所述网关最近的分区。 6.如权利要求5所述的轨道列车运行数据采集传输系统，其特征在于，所述轨道列车的车厢头和车厢尾各设置有一个网关，每一车轮位置处都设置有一个传感器节点，每个分区处于两节车厢交界处，轨道列车的预设分界线两侧的传感器节点用于分别向所述车厢头的网关和所述车厢尾的网关传输采集到的运行数据。 7.一种利用如权利要求1-6任一项所述的轨道列车运行数据采集传输系统进行数据采集传输的方法，其特征在于，包括：步骤S110：各所述传感器节点的控制器控制对应的传感器节点进入休眠状态；步骤S120：在预设的第一唤醒时间周期到达后唤醒各传感器节点；步骤S130：各传感器节点的控制器采集各自可充电储能元件的电压；步骤S140：判断可充电储能元件的电压是否大于预设电压阈值，如是，转至步骤S150，否则，转至步骤S110；步骤S150：判断轨道列车是否处于运行状态，如是，则转至步骤S160，否则，转至步骤S110；步骤S160：各所述传感器节点对应的传感器分别采集所述轨道列车的运行数据，在通过各自对应的无线传输模块将各自采集的运行数据传送给所述网关后，再次进入步骤S110。 8.如权利要求7所述的轨道列车运行数据采集传输系统的采集传输方法，其特征在于，在所述步骤S110之前，还包括：初始化各个所述传感器节点；授时设备给各所述传感器节点同步RTC时钟，直至所有的所述传感器节点的RTC时钟一致。 9.如权利要求7所述的轨道列车运行数据采集传输系统的采集传输方法，其特征在于，还包括：在预设的第二唤醒时间周期到达后唤醒各所述传感器节点；各所述传感器节点选择各自的电池作为各自的RTC时钟的电源；各所述传感器节点发送广播包，所述光播包中包含对应传感器节点的RTC时钟信息，在完成RTC同步后，再次进入步骤S110。 10.如权利要求7-9任一项所述的轨道列车运行数据采集传输系统的采集传输方法，其特征在于，所述传感器节点按与所述网关之间的距离分区，除距离所述网关最近的分区以外，每一分区对应的传感器节点从该区的目标邻区中选择至少一个传感器节点作为中继节点，接收并转发运行数据，直至将各传感器节点采集到的运行数据依次发送给相应的网关，每一分区的目标邻区为该分区的两个相邻分区中距离所述网关最近的分区，各所述传感器节点基于TDMA协议传输各自采集的运行数据，其步骤包括：各所述传感器节点在各自对应的第一广播时隙内广播自身的地址信息和信号强度；每一分区对应的传感器节点从该区的目标邻区中选择拥有最强接收信号值的传感器节点作为中继节点；每个中继节点在各自对应的第二广播时隙内向选择该节点作为中继节点的传感器节点反馈其是否选择成功；各所述传感器节点在各自对应的第三广播时隙内广播自身的地址信息和信号强度，以供上一次选择中继节点失败的传感器节点重新选择中继节点；各所述传感器节点在各自对应的发送时隙发送对应的运行数据给对应的中继节点，从而将所有的运行数据传输给对应的网关。
所属类别：	发明专利