CN102320315B - 基于ZigBee的铁路货车无线报警方法及报警系统 - Google Patents

Abstract

一种基于ZigBee的铁路货车无线报警方法，在各个货车车厢门上方安装车厢ZigBee设备节点，组建无线传感器网络；采用射频卡将各车厢上安装的ZigBee设备节点的MAC地址写入到射频卡；将车厢号与ZigBee设备节点的MAC地址进行静态绑定并在手持终端上正确显示车厢号；各车厢门上安装门磁传感电路采集门状态开关量信号；当车厢门被非法打开时，使对应被打开的车厢门的ZigBee设备节点产生报警信息，通过无线网络上传到ZigBee协调器，在手持终端界面上显示报警信息。该方法适合车厢随意增减的情况，便于非专业人员操作，车厢号修改方便，安全可靠，能及时发现非法人员侵入货车车厢，并报警提醒铁路工作人员采取措施处理，能大大节省人力和物力，提高打击盗窃犯罪的效率。

Description

基于ZigBee的铁路货车无线报警方法及报警系统

技术领域

 本发明涉及一种基于ZigBee的铁路货车无线报警方法及报警系统。

背景技术

长期以来，铁路货车被盗一直是铁路上多发的刑事案件，它不仅严重侵害了广大货主的财产安全，给铁路企业造成非常大的经济损失，损害了铁路企业的声誉，有时甚至对国家的军事、科技、外交等产生恶劣影响，特别是有些货车被盗的后果会严重危及列车行车安全。

防范铁路货车盗窃事件发生的方法有采用值班人员巡检、安装防盗门锁或电子监控装置等。在铁路货车电子监控装置中有采用视频监控方式的，即在货车的某些位置安装监控摄像头，通过对列车员对画面的监视或视频图像的自动分析识别有无偷盗现象的发生。此种方法安装复杂、成本高、易出现漏报、误报现象。此外，还有采用有线或无线通信方式传送报警信号，如通过DTMF产生的双音编码正弦波送入无线电话进行发射,接收端将无线电话机接受到的DTMF信号送入DTMF解调器来实现信号解码, 及时报警并显示车箱号等。但由于铁路货车的移动性，在不同的停靠站会有货物的增减、车厢的增减、车厢号变动等现象，使得上述的监控方式均有不便之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适合车厢随意增减的情况，便于非专业人员操作，车厢号修改方便，安全可靠，能及时发现非法人员侵入货车车厢，并报警提醒铁路工作人员采取措施处理，能大大节省人力和物力，提高打击盗窃犯罪的效率，维护铁路部门的良好形象和广大货主的财产安全的基于ZigBee的铁路货车无线报警方法及报警系统。

本发明的技术解决方案是：

一种基于ZigBee的铁路货车无线报警方法，其特殊之处是：

1、在各个货车车厢门上方安装车厢ZigBee设备节点，各ZigBee设备节点自动组建无线传感器网络，采用射频卡将即将运输货物出站的各车厢上安装的ZigBee节点的MAC地址写入到射频卡；

2、进行车厢号与ZigBee设备节点的MAC地址进行静态绑定用来在手持终端上正确显示车厢号；

3、各车厢门上安装门磁传感电路采集门状态开关量信号，对货车车厢门的状态进行实时监测；

4、当车厢门被非法打开时，通过门磁传感电路使对应被打开的车厢门的ZigBee设备节点产生报警信息，该ZigBee设备节点的报警信息通过无线网络上传到ZigBee协调器，该ZigBee协调器通过串口与手持终端进行通信，在手持终端界面上显示报警信息，提醒押运人员采取安全保护措施。

上述的基于ZigBee的铁路货车无线报警方法，在手持终端界面上显示报警信息的同时，通过GPRS网络连接地面的远距离监控PC进行实时监控。

一种基于ZigBee的铁路货车无线报警系统，其特殊之处是是由以下单元组成：

具有多个安装在各个货车车厢门上方并可自动组建无线传输网络的ZigBee设备节点；

可将运输货物出站的各车厢上安装的ZigBee设备节点的MAC地址写入的射频卡；

将车厢号与ZigBee设备节点的MAC地址进行静态绑定并用来正确显示车厢号及显示报警信息的手持终端；

安装在手持终端上用来将对应的ZigBee设备节点的报警信息通过无线网络上传到手持终端的ZigBee协调器；

安装在各车厢门上用来对货车车厢门的状态进行实时监测使对应被打开的车厢门的ZigBee设备节点产生报警信息的门磁传感电路。

上述的基于ZigBee的铁路货车无线报警系统，还具有与手持终端通过GPRS网络连接的远距离监控PC。

上述的ZigBee协调器模块通过串口与手持终端进行通信。

上述的ZigBee协调器作为一个模块组件与手持终端集成在一起。

上述的ZigBee协调器是由作为主控芯片的无线MCU，与无线MCU连接的外围扩展射频发射电路、晶振电路、复位电路、电池供电电路、GPIO引出口和编程下载电路组成。

上述的手持终端是由处理器、与处理器连接的外围扩展存储器、SDRAM、IC卡射频模块、LCD显示模块、晶振电路组成。

本发明可用于站停、待编、待卸和运行途中的施封车（棚车）运输物质的防盗监控，其有益效果如下：

1、ZigBee技术具有自组网的特点，非常适合货车等具有移动性、车厢号随意设置、车厢节点随意增添等情况，具有节点可随意增添、组网方便、维护简单的特点，使货车押运人员对车厢物品安全的管理更加简便，高效，从而使铁路货车的安全系数大大提高，铁路货车防盗实时、可靠。同时ZigBee技术在系统复杂性、安全性、可靠性、功耗等方面更为灵活、更有利于控制系统成本。

2、为了解决铁路货车运输过程中的移动性和车厢号随意设置性等实际情况，采用射频技术直接在手持终端输入车厢号进行设置，适合非专业人员的操作，车厢号修改方便。在始发站货车发送货物之前使用手持设备上的射频卡读写模块进行货车临时车厢号的设置。在中途停靠站若增加货车或卸载货车，再次运行射频卡读写程序进行临时车厢号的修改和增添，使得每次设置和修改都能使车厢号和安装在车厢上的ZigBee设备节点MAC地址（全球唯一）的一一映射，从而解决了铁路货车运输过程中随意设置临时车厢号的难题。

3、与传统的打击货车盗窃手段相比，能及时发现非法人员侵入货车车厢，并报警提醒铁路工作人员采取措施处理，能大大节省人力和物力，提高打击盗窃犯罪的效率，维护铁路部门的良好形象和广大货主的财产安全。因此在防范铁路货车运输物品被盗方面，此系统有着潜在的应用和实用价值。

附图说明

图1是本发明的系统框构图；

图2是图1中ZigBee设备节点电路方框图；

图3图1中手持终端电路方框图；

图4是ZigBee协调器程序流程图；

图5是ZigBee设备节点程序流程图；

图中：门磁传感电路1，ZigBee设备节点2，ZigBee协调器3，射频卡4，手持终端5， GPRS网络6，远距离监控PC7，无线微处理器201，复位电路202，晶振电路203，电池供电电路204，GPIO引出口205，编程下载电路206，外围扩展射频发射电路207，处理器501，IC卡射频模块502，晶振电路503，LCD显示模块504，外围扩展存储器505，SDRAM506组成。

具体实施方式

如图所示，该基于ZigBee的铁路货车无线报警系统，是由以下单元组成：具有多个安装在各个货车车厢门上方的ZigBee设备节点2，可将运输货物出站的各车厢上安装的ZigBee设备节点2的MAC地址写入的射频卡4，将车厢号与ZigBee设备节点2的MAC地址进行静态绑定并用来正确显示车厢号及显示报警信息的手持终端5，安装在手持终端5上用来将对应的ZigBee设备节点2的报警信息通过无线网络上传到ZigBee协调器3，安装在各车厢门上用来对货车车厢门的状态进行实时监测使对应被打开的车厢门的ZigBee设备节点2产生报警信息的门磁传感电路1，根据实际需要，还可设置与手持终端通过GPRS网络6连接的远距离监控PC7。

所述的ZigBee设备节点2是由作为主控芯片的无线微处理器201（采用JN5139），与无线微处理器201连接的外围扩展射频发射电路207、晶振电路203、复位电路202、电池供电电路204、GPIO引出口205和编程下载电路206组成。

所述的ZigBee协调器3作为一个采用电池供电的模块组件与手持终端5进行集成，主要处理各个ZigBee设备节点2发来的报警数据；ZigBee协调器3是ZigBee网络中的主控制器，一个ZigBee网络设有一个ZigBee协调器，负责ZigBee网络的建立和数据上传， ZigBee协调器3取得各个现场节点发来的报警数据后，通过串口与手持终端5进行通信。而ZigBee设备节点2主要是加入无线网络、实时监测报警信号、进行数据路由中继和将报警信息上传到ZigBee协调器3。

所述的手持终端5是由处理器501(Inter Xscale)、IC卡射频模块502、晶振电路503、LCD显示模块504、外围扩展存储器505和SDRAM506组成。

所述的门磁传感电路1，可使用红外释热传感器检测人的移动，或使用干簧管检测门的打开状态，也可使用霍尔元器件检测门的打开状态等。考虑到传感电路的稳定性、灵敏性和成本等多方面的因素，本实施例中采用由干簧管和磁铁组成的门磁传感电路。一旦磁铁与干簧管分离到一定距离(即车厢门打开时)，干簧管弹开，给ZigBee设备节点2中无线微处理器201高电平信号，这时进入中断产生报警。

该基于ZigBee的铁路货车无线报警方法，具体过程如下：

1、各ZigBee设备节点2自动组建无线传感器网络，采用射频卡4将即将运输货物出站的各车厢上安装的ZigBee设备节点2的MAC地址写入到射频卡4；

2、进行车厢号与ZigBee设备节点2的MAC地址进行静态绑定用来在手持终端5上正确显示车厢号；

3、利用门磁传感电路1采集门状态开关量信号，对货车车厢门的状态进行实时监测；

4、当车厢门被非法打开时，通过门磁传感电路1送无线微处理器201进行处理使对应被打开的车厢门的ZigBee设备节点2产生报警信息，该ZigBee设备节点2的报警信息通过外围扩展射频发射电路207无线传输到手持终端5处的ZigBee协调器3，该ZigBee协调器3通过串口与手持终端5进行通信，在手持终端5界面上显示报警信息，提醒押运人员采取安全保护措施。

系统软件由ZigBee协调器软件、Zigbee设备节点软件和手持终端软件组成。

如图4所示，ZigBee协调器3的程序流程如下：

ZigBee协调器3主要用来建立一个无线ZigBee网络。当ZigBee协调器3上电后，首先配置网络参数，包括网络通道号、PAN ID（个人局域网ID）等，根据所配置的网络参数建立传感器网络，建网成功后，执行协议栈调度模块、判断是否有数据事件，如有就开始运行处理网络事件（比如等待其他节点加入网络）、数据事件（处理其他节点发来的数据）、硬件中断事件（处理硬件产生的中断）等；如没有继续判断。

如图5所示，ZigBee设备节点2程序流程如下：

ZigBee设备节点2主要完成车厢安全状况的检测和供电检测，数据的中转。ZigBee设备节点2上电后首先配置网络参数，实现路由功能，最大节点数为100；然后搜索可用网络，请求加入网络并设置网络的PANＩＤ、允许子节点加入等。然后执行协议栈调度模块，判断是否有中断事件。当门磁传感电路1采集到车门打开状态时触发中断，处理硬件中断事件，然后执行协议栈调度模块将报警信息通过无线传输发送到ZigBee协调器3；如没有中断事件，继续执行协议栈调度模块。

Claims (8)

1.一种基于ZigBee的铁路货车无线报警方法，其特征是：

(1)．在各个货车车厢门上方安装车厢ZigBee设备节点，各ZigBee设备节点利用ZigBee协调器3建立一个无线ZigBee网络，采用射频卡将即将运输货物出站的各车厢上安装的ZigBee设备节点的MAC地址写入到射频卡；

(2)．进行车厢号与ZigBee设备节点的MAC地址进行静态绑定用来在手持终端上正确显示车厢号；

(3)．各车厢门上安装门磁传感电路采集门状态开关量信号，对货车车厢门的状态进行实时监测；

(4)当车厢门被非法打开时，通过门磁传感电路使对应被打开的车厢门的ZigBee设备节点产生报警信息，该ZigBee设备节点的报警信息通过无线网络上传到ZigBee协调器，该ZigBee协调器通过串口与手持终端进行通信，在手持终端界面上显示报警信息，提醒押运人员采取安全保护措施。

2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的铁路货车无线报警方法，其特征是：在手持终端界面上显示报警信息的同时，通过GPRS网络连接地面的远距离监控PC进行实时监控。

3.一种基于ZigBee的铁路货车无线报警系统，其特征是：由以下单元组成：

具有多个安装在各个货车车厢门上方的ZigBee设备节点；

可将运输货物出站的各车厢上安装的ZigBee设备节点的MAC地址写入的射频卡；

将车厢号与ZigBee设备节点的MAC地址进行静态绑定并用来正确显示车厢号及显示报警信息的手持终端；

安装在手持终端上用来建立一个无线ZigBee网络并将对应的ZigBee设备节点的报警信息通过无线网络上传到手持终端的ZigBee协调器；

安装在各车厢门上用来对货车车厢门的状态进行实时监测使对应被打开的车厢门的ZigBee设备节点产生报警信息的门磁传感电路。

4.根据权利要求3所述的基于ZigBee的铁路货车无线报警系统，其特征是：还具有与手持终端通过GPRS网络连接的远距离监控PC。

5.根据权利要求3所述的基于ZigBee的铁路货车无线报警系统，其特征是：ZigBee协调器模块通过串口与手持终端进行通信。

6.根据权利要求3所述的基于ZigBee的铁路货车无线报警系统，其特征是：所述的ZigBee协调器作为一个模块组件与手持终端集成在一起。

7.根据权利要求3所述的基于ZigBee的铁路货车无线报警系统，其特征是：所述的ZigBee设备节点是由作为主控芯片的无线MCU，与无线MCU连接的外围扩展射频发射电路、晶振电路、复位电路、电池供电电路、GPIO引出口和编程下载电路组成。

8.根据权利要求3所述的基于ZigBee的铁路货车无线报警系统，其特征是：所述的手持终端是由处理器、与处理器连接的外围扩展存储器、SDRAM、IC卡射频模块、LCD显示模块和晶振电路组成。

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