一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋

1.本实用新型涉及铁路或轨道交通领域，尤其是涉及一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋。


背景技术：

2.溜车事故是指停靠在轨道上的列车在外力或者自身重力的作用下发生溜逸而造成的事故，据统计，溜车事故占铁路事故总数的20%以上。铁鞋作为一种能防止列车溜逸的重要工具，对车辆的安全起着至关重要的作用。列车在长久停靠时需要使用铁鞋阻挡车轮，列车在启动前需要及时将铁鞋取下。目前，铁鞋的安放和取下都是人工操作的，由于人工操作的不确定性，铁鞋是否安放、安放是否正确、列车在启动前是否及时取下，这些信息系统管理者并不能及时获知，存在着较大的安全隐患。
3.申请号为cn202021068630.x和申请号为cn201922278540.7的专利都有关于智能铁鞋方面技术的公开，但是这些专利的共同缺点是受供电模块储电量的限制，续航能力较低。而且在恶劣环境下，传感器的可靠性较低，容易产生误判等问题。


技术实现要素：

4.为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，采用如下技术方案：
5.一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，在铁鞋上安装有系统监测模块，系统监测模块包括与主控制器模块连接的定位模块、射频识别模块和供电模块；其中，在射频识别模块与供电模块之间设置有rfid线圈，rfid线圈通过无线充电模块与供电模块连接，用于向供电模块充电，rfid线圈还与射频识别模块连接，用于识别取放人员的ic卡信息。
6.进一步地改进技术方案，所述系统监测模块安装在铁鞋的侧面上，在铁鞋的侧面还安装有应变片，应变片通过压力检测模块与主控制器模块连接，用于感知列车车轮是否停靠在铁鞋上。
7.进一步地改进技术方案，所述应变片为两个，两个应变片呈十字形设置。
8.进一步地改进技术方案，所述压力检测模块内置有惠更斯电桥，两个应变片与惠更斯电桥连接。
9.进一步地改进技术方案，所述系统监测模块还包括运动感应模块，运动感应模块与主控制器模块连接，用于感知铁鞋是否发生移动。
10.进一步地改进技术方案，所述运动感应模块内置有三轴位置传感器。
11.进一步地改进技术方案，所述主控制器模块内置有主控电路、处理器、射频通讯模块和天线。
12.进一步地改进技术方案，所述主控制器模块具有工作模式和休眠模式，其中，休眠模式的功耗小于工作模式的功耗。
13.由于采用上述技术方案，相比背景技术，本实用新型具有如下有益效果：
14.本智能防溜铁鞋中的rfid线圈，既可以与射频识别模块连接，用来识别取放人员的ic卡信息，又可以与无线充电模块连接向供电模块充电，从根本上解决了现有智能铁鞋续航能力短的问题。此外，本智能防溜铁鞋中的主控制器模块具有工作、休眠两种工作模式，大幅降低了电能的消耗，延长了续航时间。
15.本智能防溜铁鞋中是通过应变片、压力检测模块来感知列车是否停靠到位，相对于其余的传感器，应变片及检测电路不受恶劣环境的影响，可靠性高。
附图说明
16.图1示出的是本智能防溜铁鞋的结构示意图。
17.图2示出的是图1的剖视图。
18.图3示出的是系统监测模块的示意图。
19.图4示出的是本智能防溜铁鞋的工作流程图。
20.图中：1、铁鞋；11、螺钉； 2、系统监测模块；21、主控制器模块；22、运动感应模块；23、定位模块；24、射频识别模块；25、供电模块；26、压力检测模块；27、rfid线圈；28、无线充电模块；29、射频与gps天线；3、应变片。
具体实施方式
21.下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，如图1-2所示，在铁鞋1的侧面上通过螺钉11安装有系统监测模块2和应变片3。下面具体说明其结构及作用。
23.如图3所示，系统监测模块2包括与主控制器模块21连接的定位模块23、压力检测模块26、运动感应模块22、射频识别模块24和供电模块25。其中，供电模块25具有充电电池，为其余模块提供电能。定位模块23能够通过gps、北斗等定位系统向主控制器模块21提供当前铁鞋1的位置。运动感应模块22内置有三轴位置传感器，用于感知铁鞋1是否发生移动。
24.在本实施例中，应变片3为两个，两个应变片3呈十字形设置。两个应变片3通过压力检测模块26与主控制器模块21连接，用于感知列车车轮是否停靠在铁鞋1上。具体的，压力检测模块26内置有惠更斯电桥，两个应变片3与惠更斯电桥连接。通过惠更斯电桥能够测得应变片3电阻的变化，得知铁鞋1是否受力，进而判断列车车轮是否停靠在铁鞋1上。
25.在射频识别模块24与供电模块25之间设置有rfid线圈27，rfid线圈27通过无线充电模块28与供电模块25连接，用于向供电模块25充电，rfid线圈27还与射频识别模块24连
接，用于识别取放人员的ic卡信息。
26.rfid 是一项利用射频信号通过空间藕合(交变磁场或电磁场)，实现无接触信息传递，并通过所信息的资讯，达到识别目的的技术。rfid 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标物件并获取相关资料和信息。在本实用新型中，rfid线圈27作为特定频率电磁波的接收者，为主控制器模块21提供取放人员的ic卡信息。
27.无线充电技术利用的是同频率电磁波的共振原理（也是藕合的一种）。在无线充电技术中也需要用到rfid线圈27，rfid线圈27用于接收特定频率的电磁波。目前，无线充电技术用于手机的无线充电，最大无线充电的距离已经超过了3米。无线充电的最大优点是不需要线路连接，因此在沿铁路建立一系列无线发射装置就可以对供电模块25进行充电，这样就解决了现有智能铁鞋1电能储存量小，续航能力差的问题。
28.主控制器模块21内置有主控电路、处理器、射频通讯模块，在本实施例中，处理器采用低功耗的sensor处理器。射频通讯模块用于与管理系统的通讯。主控制器模块21具有工作模式、休眠模式两种工作模式，当运动感应模块22内的传感器被触发，或压力检测模块26感知应变片3电阻发生变化，或定位模块23感知铁鞋1发生位置上变化，或射频识别模块24感知ic卡信息，此时主控制器模块21进入工作模式。否则，主控制器模块21进入低功耗的休眠模式。这样的双模式设计大幅减少了电能的消耗，延长了续航时间。
29.在系统监测模块2上还安装有射频与gps天线29，射频天线与射频通讯模块连接，用于收发信息。gps天线与定位模块23连接，用于定位。
30.本智能防溜铁鞋的工作流程如图4所示。列车进站后，工作人员刷ic卡取走铁鞋，此时主控制器模块进入工作模式，定位模块开始工作，管理系统监测铁鞋的位置。在指定位置安放好铁鞋后，压力检测模块通过应变片感应铁鞋是否安装正确。如果指定位置和安装状态都正确，工作人员再次刷ic卡，铁鞋进入工作状态。此后，如果铁鞋的工作状态发生改变，系统监测模块向管理系统报警，工作人员到现场排除问题。当列车需要启动时，管理系统通知工作人员撤下铁鞋，此时定位模块开始工作，监测铁鞋是否被移除。最后，铁鞋刷卡入库，重新进入休眠模式。
31.未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，其特征是：在铁鞋上安装有系统监测模块，系统监测模块包括与主控制器模块连接的定位模块、射频识别模块和供电模块；其中，在射频识别模块与供电模块之间设置有rfid线圈，rfid线圈通过无线充电模块与供电模块连接，用于向供电模块充电，rfid线圈还与射频识别模块连接，用于识别取放人员的ic卡信息。2.如权利要求1所述的一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，其特征是：所述系统监测模块安装在铁鞋的侧面上，在铁鞋的侧面还安装有应变片，应变片通过压力检测模块与主控制器模块连接，用于感知列车车轮是否停靠在铁鞋上。3.如权利要求2所述的一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，其特征是：所述应变片为两个，两个应变片呈十字形设置。4.如权利要求3 所述的一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，其特征是：所述压力检测模块内置有惠更斯电桥，两个应变片与惠更斯电桥连接。5.如权利要求1所述的一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，其特征是：所述系统监测模块还包括运动感应模块，运动感应模块与主控制器模块连接，用于感知铁鞋是否发生移动。6.如权利要求5所述的一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，其特征是：所述运动感应模块内置有三轴位置传感器。7.如权利要求1所述的一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，其特征是：所述主控制器模块内置有主控电路、处理器、射频通讯模块和天线。8.如权利要求1所述的一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，其特征是：所述主控制器模块具有工作模式和休眠模式，其中，休眠模式的功耗小于工作模式的功耗。

技术总结
一种低功耗高可靠性的智能防溜铁鞋，在铁鞋上安装有系统监测模块，系统监测模块包括与主控制器模块连接的定位模块、射频识别模块和供电模块；其中，在射频识别模块与供电模块之间设置有RFID线圈，RFID线圈通过无线充电模块与供电模块连接，用于向供电模块充电，RFID线圈还与射频识别模块连接，用于识别取放人员的IC卡信息。本智能防溜铁鞋中的RFID线圈，既可以与射频识别模块连接，用来识别取放人员的IC卡信息，又可以与无线充电模块连接向供电模块充电，从根本上解决了现有智能铁鞋续航能力短的问题。此外，本智能防溜铁鞋中的主控制器模块具有工作、休眠两种工作模式，大幅降低了电能的消耗，延长了续航时间。延长了续航时间。延长了续航时间。


技术研发人员：傅洪亮 康超男 韩伟良 徐玉堃 胡亚东 邓运廷 胡超杰 张庆辉 杨红卫
受保护的技术使用者：河南工业大学
技术研发日：2022.10.08
技术公布日：2023/3/30