一种便携式调车机车信息采集与报警装置的制作方法

1.本实用新型涉及铁路调车技术领域，尤其涉及一种便携式调车机车信息采集与报警装置。


背景技术：

2.调车作业在煤矿企业铁路运输中占有极其重要的位置，编组站的主要生产活动就是调车作业，中间站的调车作业也很普遍。此外，调车作业不仅涉及到站内走行，还存在大量的正线运行，途经各种限速区段和平交道口。因此，调车作业具有点多面广、情况多变的特点。由于受到调车作业地点多变、工作对象不固定、人员技能水平差别较大、天气环境等多方面因素的影响，调车作业安全管理难度较大。
3.无线调车机车信号和监控系统(shuntingtrainprotection,stp)是目前最为先进的调车作业安全防护与监控系统，stp系统由地面设备和车载设备两部分组成，地面设备包括地面主机、无线数传电台、车务终端、地面天线和若干地面点式应答器等；车载设备包括车载主机、数传电台、查询器主机、显示屏、天线等。调车机车进入调车作业区时，车载设备通过点式查询应答器确认机车所在位置，机车通过无线信道把机车位置等信息发送给系统的地面设备，建立安全控制信息通道，对调车监控工作状态并进行安全防护。
4.stp系统设备组成较为复杂，日常运维工作量较大，建设投入成本高，且只对站内调车进行监控与防护，不适用于区间运行，在使用中存在功能局限。调车机车内部空间有限，安装过于复杂的设备会影响驾驶室空间环境。调车机车会定期入段/厂检修，安装的固定设备在调机维修时容易损坏，且维修保养时设备处于闲置状态，利用率低。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种便携式调车机车信息采集与报警装置，通过架构主板、显示屏、gps模块、4g路由模块、rfid模块、移动电源、扬声器、操作按钮将集成为一个装置，解决了现有调车作业安全防护与监控系统因整体体积较大从而不便于安装、无法在区间运行、利用率低的问题。
6.为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
7.一种便携式调车机车信息采集与报警装置，设置于调车机车驾驶室内，其特征在于：包括设置于外壳内的gps模块、语音模块、显示模块、rfid模块、按钮模块、电源模块、4g路由模块和主控模块，所述主控模块分别与gps模块、语音模块、显示模块、rfid模块、按钮模块、电源模块和4g路由模块相连；
8.所述gps模块采集当前装置的位置信息并发送位置信号至主控模块，所述gps模块采集当前装置的速度信息并发送速度信号至主控模块和显示模块；
9.所述主控模块接收位置信号并发送位置报警信号至语音模块，所述主控模块接收速度信号并发送超速信号至语音模块；所述主控模块接收超速取消信号和报警取消型号并发送取消信号至语音模块，所述主控模块接收rfid信号并发送至显示模块；
10.所述语音模块接收超速信号并控制扬声器发出超速语音，所述语音模块接收位置报警信号并控制扬声器发出位置报警语音，所述语音模块接收取消信号并控制扬声器停止工作；
11.所述显示模块接收速度信号并在显示屏上显示速度信息，所述显示模块接收rfid信号并在显示屏上显示rfid信息；
12.所述rfid模块读取rfid信息并转换成rfid信号发送至主控模块；
13.所述按钮模块发送超速取消信号至主控模块，所述按钮模块发送报警取消信号至主控模块。
14.进一步地，所述外壳包括旋转连接的上壳体和下壳体，所述上壳体内设置有显示屏，所述下壳体内表面上设置有扬声器、开机键、超速取消按钮、报警取消按钮、速度播报按钮和备用按钮，所述下壳体后表面上设置有第一天线接口、第二天线接口和充电插口，所述下壳体侧面上设置有刷卡区、第一摄像头接口和第二摄像头接口。
15.进一步地，所述第一天线接口与外接的gps外置天线相连，所述充电插口与电源模块相连，所述第一摄像头接口和第二摄像头接口与外接摄像头相连，所述第二天线接口与外接的外置天线相连。
16.进一步地，所述主控模块通过usb接口与第一usb串口模块相连，所述第一usb串口模块通过uart接口与gps模块相连，所述gps模块通过sma接口与gps外置天线相连。
17.进一步地，所述主控模块通过音频口与功率放大器相连，所述功率放大器与扬声器相连。
18.进一步地，所述主控模块分别通过显示屏供电usb接口和视频信号hdmi接口与显示屏相连。
19.进一步地，所述主控模块通过操作信息传输usb接口与第二usb串口模块相连，所述第二usb串口模块通过uart接口与avr单片机相连，所述avr单片机通过sp接口与rfid模块相连，所述rfid模块与刷卡区相连，所述avr单片机的输入端通过电车信号接口分别与超速取消按钮、报警取消按钮、速度播报按钮和备用按钮相连。
20.进一步地，所述主控模块通过dc接口与电源模块相连，所述电源模块包括锂电池和锂电池保护板。
21.进一步地，所述主控模块通过rj45网口与4g路由模块相连，所述4g路由模块通过sma接口与外置天线相连，所述外置天线与控制中心无线连接。
22.本实用新型的有益效果在于：
23.本实用新型采用便携式结构，内部采用模块化设计，将架构主板、显示屏、gps模块、4g路由模块、rfid模块、移动电源、扬声器、操作按钮等集成为一个装置，简化了装置体积，可以在调车机车内部使用。
24.本方案所采用的便携式结构，适用于内燃机车和电力机车的各种车型且无需安装，只需根据管理需要刷卡读取调机号和司机姓名即可使用。
25.本实用新型已在在抚顺矿业集团运输部下的大集站试运行，设备操作简单，功能全面，可实时显示调车机车的速度和位置信息，能够提供机车超速语音报警功能，实现对调车机车作业实时监控和主动安全防护。设备维护方便，故障处理简便。并且由于本装置可拆卸，可以在调车机车维修保养时拆卸用在下一调车机车上，提高了装置的利用率。
附图说明
26.为了更清楚的说明本实用新型的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型装置开启结构图。
28.图2为本实用新型装置闭合结构图。
29.图3为本实用新型下壳体俯视图。
30.图4为本实用新型下壳体后视图。
31.图5为本实用新型下壳体侧视图。
32.图6为本实用新型内部电路图。
33.附图标号说明：
34.1、gps模块；2、主控模块；3、rfid模块；4、4g路由模块；5、锂电池保护板；6、显示屏；7、扬声器；8、开机键；9、超速取消按钮；10、报警取消按钮；11、速度播报按钮；12、备用按钮；13、第一天线接口；14、第二天线接口；15、充电插口；16、刷卡区；17、第一摄像头接口；18、第二摄像头接口；19、gps外置天线；20、外置天线；21、第一usb串口模块；22、功率放大器；23、第二usb串口模块；24、avr单片机；25、锂电池。
具体实施方式
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
36.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
38.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
39.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
40.本实用新型提供一种技术方案：一种便携式调车机车信息采集与报警装置，设置于调车机车驾驶室内，如图1-6所示，包括设置于外壳内的gps模块1、语音模块、显示模块、rfid模块3、按钮模块、电源模块、4g路由模块4和主控模块2，所述主控模块2分别与gps模块1、语音模块、显示模块、rfid模块3、按钮模块、电源模块和4g路由模块4相连；
41.所述gps模块1的型号为ublox-m6n。所述gps模块1采集当前装置的位置信息并发送位置信号至主控模块2，所述gps模块1采集当前装置的速度信息并发送速度信号至主控模块2和显示模块；所述主控模块2通过usb接口与第一usb串口模块21相连，所述第一usb串口模块21通过uart接口与gps模块1相连，所述gps模块1通过sma接口与gps外置天线19相连。
42.所述主控模块2采用j1900工控主板，所述主控模块2接收位置信号并发送位置报警信号至语音模块，所述主控模块2接收速度信号并发送超速信号至语音模块；所述主控模块2接收超速取消信号和报警取消型号并发送取消信号至语音模块，所述主控模块2接收rfid信号并发送至显示模块；
43.所述语音模块接收超速信号并控制扬声器7发出超速语音，所述语音模块接收位置报警信号并控制扬声器7发出位置报警语音，所述语音模块接收取消信号并控制扬声器7停止工作；所述主控模块2通过音频口与功率放大器22相连，所述功率放大器22与扬声器7相连。
44.所述显示模块接收速度信号并在显示屏6上显示速度信息，所述显示模块接收rfid信号并在显示屏6上显示rfid信息；所述主控模块2分别通过显示屏6供电usb接口和视频信号hdmi接口与显示屏6相连。
45.所述rfid模块3读取rfid信息并转换成rfid信号发送至主控模块2；所述主控模块2通过操作信息传输usb接口与第二usb串口模块23相连，所述第二usb串口模块23通过uart接口与avr单片机24相连，avr单片机24采用arduinoleonardo。所述avr单片机24通过sp接口与rfid模块3相连，所述rfid模块3与刷卡区16相连，所述avr单片机24的输入端通过电车信号接口分别与超速取消按钮9、报警取消按钮10、速度播报按钮11和备用按钮12相连。
46.所述按钮模块发送超速取消信号至主控模块2，所述按钮模块发送报警取消信号至主控模块2。
47.所述主控模块2通过dc接口与电源模块相连，所述电源模块包括锂电池25和锂电池保护板26。
48.所述主控模块2通过rj45网口与4g路由模块4相连，所述4g路由模块4通过sma接口与外置天线20相连，所述外置天线20与控制中心无线连接。
49.所述外壳包括旋转连接的上壳体和下壳体，所述上壳体内设置有显示屏6，所述下壳体内表面上设置有扬声器7、开机键8、超速取消按钮9、报警取消按钮10、速度播报按钮11和备用按钮12，所述下壳体后表面上设置有第一天线接口13、第二天线接口14和充电插口
15，所述下壳体侧面上设置有刷卡区16、第一摄像头接口17和第二摄像头接口18。所述第一天线接口13与外接的gps外置天线19相连，所述充电插口15与电源模块相连，所述第一摄像头接口17和第二摄像头接口18与外接摄像头相连，所述第二天线接口14与外接的外置天线20相连。
50.当调车机车超速时，本实用新型的工作过程如下：
51.gps模块1采集当前装置的速度信息并发送速度信号至主控模块2和显示模块；当速度超出预设速度时，主控模块2发送超速信号至语音模块；语音模块接收超速信号并控制扬声器7发出超速语音；司机听到超速语音后，按下超速取消按钮9取消超速语音播报，超速取消按钮9使按钮模块发送超速取消信号至主控模块2，主控模块2发送取消信号至语音模块，语音模块接收取消信号并控制扬声器7停止工作。
52.当调车机车接近警戒区时，本实用新型的工作过程如下：
53.gps模块1采集当前装置的位置信息并发送位置信号至主控模块2和显示模块；当调车机车接近警戒区时，主控模块2发送位置报警信号至语音模块；语音模块接收位置报警信号并控制扬声器7发出位置报警语音；此时司机需在10秒内按提醒取消按钮取消语音播报。否则区域提醒详细信息将上传到地面数据中心，内容包括调机号、区域名称、司机等。司机听到位置报警语音后，按下报警取消按钮10取消位置报警语音播报，报警取消按钮10使按钮模块发送位置报警取消信号至主控模块2，主控模块2发送取消信号至语音模块，语音模块接收取消信号并控制扬声器7停止工作。
54.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种便携式调车机车信息采集与报警装置，设置于调车机车驾驶室内，其特征在于：包括设置于外壳内的gps模块(1)、语音模块、显示模块、rfid模块(3)、按钮模块、电源模块、4g路由模块(4)和主控模块(2)，所述主控模块(2)分别与gps模块(1)、语音模块、显示模块、rfid模块(3)、按钮模块、电源模块和4g路由模块(4)相连；所述gps模块(1)采集当前装置的位置信息并发送位置信号至主控模块(2)，所述gps模块(1)采集当前装置的速度信息并发送速度信号至主控模块(2)和显示模块；所述主控模块(2)接收位置信号并发送位置报警信号至语音模块，所述主控模块(2)接收速度信号并发送超速信号至语音模块；所述主控模块(2)接收超速取消信号和报警取消型号并发送取消信号至语音模块，所述主控模块(2)接收rfid信号并发送至显示模块；所述语音模块接收超速信号并控制扬声器(7)发出超速语音，所述语音模块接收位置报警信号并控制扬声器(7)发出位置报警语音，所述语音模块接收取消信号并控制扬声器(7)停止工作；所述显示模块接收速度信号并在显示屏(6)上显示速度信息，所述显示模块接收rfid信号并在显示屏(6)上显示rfid信息；所述rfid模块(3)读取rfid信息并转换成rfid信号发送至主控模块(2)；所述按钮模块发送超速取消信号至主控模块(2)，所述按钮模块发送报警取消信号至主控模块(2)。2.根据权利要求1所述的便携式调车机车信息采集与报警装置，其特征在于：所述外壳包括旋转连接的上壳体和下壳体，所述上壳体内设置有显示屏(6)，所述下壳体内表面上设置有扬声器(7)、开机键(8)、超速取消按钮(9)、报警取消按钮(10)、速度播报按钮(11)和备用按钮(12)，所述下壳体后表面上设置有第一天线接口(13)、第二天线接口(14)和充电插口(15)，所述下壳体侧面上设置有刷卡区(16)、第一摄像头接口(17)和第二摄像头接口(18)。3.根据权利要求2所述的便携式调车机车信息采集与报警装置，其特征在于：所述第一天线接口(13)与外接的gps外置天线(19)相连，所述充电插口(15)与电源模块相连，所述第一摄像头接口(17)和第二摄像头接口(18)与外接摄像头相连，所述第二天线接口(14)与外接的外置天线(20)相连。4.根据权利要求3所述的便携式调车机车信息采集与报警装置，其特征在于：所述主控模块(2)通过usb接口与第一usb串口模块(21)相连，所述第一usb串口模块(21)通过uart接口与gps模块(1)相连，所述gps模块(1)通过sma接口与gps外置天线(19)相连。5.根据权利要求3所述的便携式调车机车信息采集与报警装置，其特征在于：所述主控模块(2)通过音频口与功率放大器(22)相连，所述功率放大器(22)与扬声器(7)相连。6.根据权利要求3所述的便携式调车机车信息采集与报警装置，其特征在于：所述主控模块(2)分别通过显示屏(6)供电usb接口和视频信号hdmi接口与显示屏(6)相连。7.根据权利要求3所述的便携式调车机车信息采集与报警装置，其特征在于：所述主控模块(2)通过操作信息传输usb接口与第二usb串口模块(23)相连，所述第二usb串口模块(23)通过uart接口与avr单片机(24)相连，所述avr单片机(24)通过sp接口与rfid模块(3)相连，所述rfid模块(3)与刷卡区(16)相连，所述avr单片机(24)的输入端通过电车信号接口分别与超速取消按钮(9)、报警取消按钮(10)、速度播报按钮(11)和备用按钮(12)相连。
8.根据权利要求3所述的便携式调车机车信息采集与报警装置，其特征在于：所述主控模块(2)通过dc接口与电源模块相连，所述电源模块包括锂电池(25)和锂电池保护板(26)。9.根据权利要求3所述的便携式调车机车信息采集与报警装置，其特征在于：所述主控模块(2)通过rj45网口与4g路由模块(4)相连，所述4g路由模块(4)通过sma接口与外置天线(20)相连，所述外置天线(20)与控制中心无线连接。

技术总结
本实用新型提供一种便携式调车机车信息采集与报警装置，设置于调车机车驾驶室内，涉及铁路调车技术领域，包括设置于外壳内的GPS模块、语音模块、显示模块、RFID模块、按钮模块、电源模块、4G路由模块和主控模块，所述主控模块分别与GPS模块、语音模块、显示模块、RFID模块、按钮模块、电源模块和4G路由模块相连，本实用新型装置采用便携式结构，内部采用模块化设计，将架构主板、显示屏、GPS模块、4G路由模块、RFID模块、移动电源、扬声器、操作按钮等集成为一个装置。本方案所采用的便携式结构，适用于内燃机车和电力机车的各种车型且无需安装，只需根据管理需要刷卡读取调机号和司机姓名即可使用。可使用。可使用。


技术研发人员：胡志强 李季涛 王洪鑫 张勇 吴昊
受保护的技术使用者：抚顺矿业集团有限责任公司
技术研发日：2022.11.25
技术公布日：2023/5/16