一种极端条件下铁路巡检设备无线通信系统及方法

技术领域

本发明涉及一种极端条件下铁路巡检设备无线通信系统及方法，属于铁路巡检设备无线通信技术领域。

背景技术

随着铁路线路的延伸，铁路沿线铁轨及相关设备的安全性也备受关注，铁路系统为了保证铁轨及其沿线配套模块的安全性，铁路系统会定期进行铁路铁轨及沿线配套模块巡检。铁路系统常用巡检车等设备进行铁路巡检，巡检的结果数据分为本地存储和无线传输两种方式，对于一些数据实时性要求比较高的巡检现场，需要将实时的巡检数据通过无线通信的方式传输到控制中心或终端；现阶段无线通信基本上都要依赖基站、卫星及网络中继等实现，当巡检设备运行在隧道、偏远山区及高海拔等极端地域条件下时，传统的无线通信方式会出现信号覆盖面不全从而导致无法进行正常无线数据传输。

近年来，随着新修铁路里程数的不断增加，许多偏远地区、高海拔地区及自然环境恶劣地区新修铁路相继通车，运行在这些偏远地区、高海拔地区及自然环境恶劣地区的铁路巡检设备数量及巡检频次逐渐增加，巡检设备的无线数据传输性能要求越来越高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供了一种极端条件下铁路巡检设备无线通信系统及方法，其解决在极端条件下铁路巡检设备之间的无线通信，以及巡检设备运行在通信信号覆盖不全区域时的无线通信的问题。

为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种极端条件下铁路巡检设备无线通信系统，包括：发射模块、接收模块和铁轨；所述发射模块，用于对巡检设备获取的数据进行处理和编码；所述接收模块，用于接收并解码巡检设备获取的数据；所述铁轨，用于传输经过处理的巡检设备获取的数据；所述发射模块通过发射探头与所述铁轨连接；所述接收模块通过接收探头与所述铁轨连接。

进一步，所述巡检设备获取的数据包括巡检视频、巡检状态、巡检位置和巡检故障信息。

进一步，所述发射模块安装在所述巡检设备上，并通过设置在铁轨上的发射探头与铁轨连接，所述发射探头与所述接收探头设置在同一所述铁轨上。

进一步，所述发射模块和所述接收模块均采用锂电池进行电量供应。

进一步，所述发射模块包括数据获取单元、数据识别单元、数据处理单元和数据编码单元，所述数据获取单元，用于获取巡检设备巡检结果数据；所述数据识别单元，用于对获取的数据进行识别；所述数据处理单元，用于对识别后的数据进行处理；所述数据编码单元，用于对经过处理的数据和发射模块的设备信息进行编码。

进一步，所述发射模块还包括数据存储单元和信号放大单元，所述数据存储单元设置在所述数据获取单元与数据识别单元之间，用于对获取巡检设备获取的数据进行存储；所述信号放大单元设置在所述数据编码单元之后，用于对所述数据编码单元生成的数据进行放大，经过所述信号放大单元后的数据经发射探头进入铁轨。

进一步，所述数据识别单元通过AI运算模块将巡检设备获取的数据转换为控制系统能识别的信息，所述数据处理单元通过人工智能算法对数据进行滤波，所述数据编码单元通过编码，将经过数据处理的数据转换成预设的波形信号。

进一步，所述接收模块包括锁相放大单元、数据解码单元、数据处理单元、数据存储单元和通信模块，所述锁相放大单元，用于接收微弱信号，并对其进行放大，提取有用的数据信息；所述数据解码单元，用于将接收的有用的数据信息转换成控制系统能识别的信息；所述数据处理单元，用于对解码后的数据进行处理和识别；所述数据存储单元，用于存储经过处理和识别的数据；所述通信模块，用于将存储的数据传输至控制中心或终端。

本发明还公开了一种极端条件下铁路巡检设备无线通信方法，用于上面任一项所述的极端条件下铁路巡检设备无线通信系统，包括以下步骤：巡检设备获取的数据进行处理和编码；通过放置在铁轨上的发射探头发射经过处理和编码的数据；通过铁轨对所述数据进行传输；通过放置在同一铁轨上的接收探头接收所述数据，并解码巡检设备获取的数据；通过控制系统对所述数据进行处理，并将处理结果传输至控制中心或终端。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上面所述的极端条件下铁路巡检设备无线通信方法。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明采用铁轨进行数据传输，解决了铁路巡检设备运行在无通信信号覆盖区域时的数据传输及通信问题；本发明所采用的通信方式不需要进行通信基站架设、不需要进行互联网网线及电力传输线走线，数据传输的两个部分采用锂电池供电，可以随巡检地点的变动进行灵活移动，解决了无通信信号覆盖区域的数据传输。

附图说明

图1是本发明一实施例中极端条件下铁路巡检设备无线通信系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例中发射模块的结构示意图；

图3是本发明一实施例中接收模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了解决现有技术中存在的当巡检设备运行在隧道、偏远山区及高海拔等极端地域条件下时，传统的无线通信方式会出现信号覆盖面不全从而导致无法进行正常无线数据传输等问题，本发明提出了一种极端条件下铁路巡检设备无线通信系统及方法，本发明中铁路巡检设备无线通信方法为将需要传输的数据信号进行编解码及信号处理之后，将数据信号加载在铁轨上面，以铁轨为数据传输的媒介进行相应的数据传输。本发明解决在极端条件下铁路巡检设备无线通信方法及实现此无线通信方法所需要的装置，铁路巡检设备中使用的无线通信方法与基站、卫星及网络中继配合使用，解决巡检设备运行在通信信号覆盖不全区域时的无线通信。本发明中铁路巡检设备无线通信方法为将需要传输的数据信号进行编解码及信号处理之后，将数据信号加载在铁轨上面，以铁轨为数据传输的媒介进行相应的数据传输。下面结合附图通过实施例对本发明方案进行详细阐述。

实施例一：

本实施例公开了一种极端条件下铁路巡检设备无线通信系统，如图1所示，包括：发射模块、接收模块和铁轨；发射模块，用于对巡检设备获取的数据进行处理和编码；接收模块，用于接收并解码巡检设备获取的数据；铁轨，用于传输经过处理的巡检设备获取的数据；发射模块通过发射探头与铁轨连接；接收模块通过接收探头与铁轨连接。发射模块安装在巡检设备上，随铁路巡检设备一起进行巡检，并通过设置在铁轨上的发射探头与铁轨连接，发射探头与接收探头设置在同一铁轨上。接收模块为固定在某一位置的设备，用以进行发送信号的接收。本实施例中发射模块和接收模块均采用锂电池进行电量供应。

发射模块随巡检设备进入无通信信号覆盖的区域进行巡检时，发射模块将巡检设备的巡检数据以铁轨为媒介进行传输，接收模块在距离发射模块一定距离的区域进行数据接收，接收模块应布设在有通信信号覆盖的区域，便于将数据传输到控制中心或终端，当出现发射模块和接收模块距离较远的情况时，可以通过在中间增加接收模块的数量以达到数据中继传输的目的。

本实施例中，巡检设备获取的数据包括巡检视频、巡检状态、巡检位置和巡检故障信息等。

如图2所示，发射模块包括数据获取单元、数据识别单元、数据处理单元和数据编码单元，数据获取单元，用于从巡检设备的数据接口(网口/USB口)获取巡检设备获取的数据；数据识别单元，用于对获取的数据进行识别，其集成AI运算模块及高速处理模块，数据识别单元通过AI运算模块将巡检设备获取的数据转换为控制系统能识别的信息；数据处理单元，用于对识别后的数据进行处理，数据处理单元通过人工智能算法对数据进行滤波及算法处理，数据处理完成之后将数据传输到数据编码模块进行数据编码；数据编码单元，用于对经过处理的数据和发射模块的设备信息进行编码。数据编码单元通过编码，将经过数据处理的数据转换成预设的波形信号。

发射模块还包括数据存储单元和信号放大单元，数据存储单元设置在数据获取单元与数据识别单元之间，用于对获取巡检设备获取的数据进行存储；信号放大单元设置在数据编码单元之后，用于对数据编码单元生成的数据进行放大，信号放大单元将编码之后的波形信号进行相应的放大，放大模块将编码之后的微弱信号跨能量级的放大，用以保证信号在铁轨上的传输距离，经过信号放大单元后的数据经发射探头进入铁轨，将放大之后的信号波形耦合到铁轨上面进行传输。

如图3所示，接收模块包括锁相放大单元、数据解码单元、数据处理单元、数据存储单元和通信模块，接收探头接收铁轨上面的微弱信号，锁相放大单元，用于对接收微弱信号进行放大，提取有用的数据信息，锁相放大单元将识别到的数据传输至数据解码单元；数据解码单元，用于将接收的有用的数据信息，即波形信息，转换成控制系统能识别的信息；数据处理单元，集成有控制系统，控制系统利用算法对解码后的数据进行处理和识别；数据存储单元，用于存储经过处理和识别的数据；通信模块，用于将存储的数据传输至控制中心或终端。

本实施例中的有益效果为：

本实施例设备采用铁轨进行数据传输，解决了铁路巡检设备运行在无通信信号覆盖区域时的数据传输及通信问题；本实施例所采用的通信方式不需要进行通信基站架设、不需要进行互联网网线及电力传输线走线，数据传输的两个部分采用锂电池供电，可以随巡检地点的变动进行灵活移动，解决了无通信信号覆盖区域的数据传输；本实施例中涉及到的铁路巡检设备无线通信装置为安装在巡检设备上的一个功能模块，进行数据编解码及相应的信号处理。

实施例二

基于相同的发明构思，本实施例公开了一种极端条件下铁路巡检设备无线通信方法，用于上面任一项的极端条件下铁路巡检设备无线通信系统，包括以下步骤：巡检设备获取的数据进行处理和编码；通过放置在铁轨上的发射探头发射经过处理和编码的数据；通过铁轨对数据进行传输；通过放置在同一铁轨上的接收探头接收数据，并解码巡检设备获取的数据；通过控制系统对数据进行处理，并将处理结果传输至控制中心或终端。

实施例三

基于相同的发明构思，本实施例公开了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现上面的极端条件下铁路巡检设备无线通信方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。