由三信道构建的LoRa局域网实现列车位置报警的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种由三信道构建的LoRa局域网实现列车位置报警的系统，包括首通讯节点、多个中间通讯节点、尾通讯节点、以及多个终端节点，首通讯节点、多个中间通讯节点、尾通讯节点依次组成主网络，主网络中的各个通讯节点之间是以LoRa透传方式进行通信，各个通讯节点以LoRa透传方式、并使用第一信道向其对应的终端节点传输轮询信令和报警信令，终端节点以LoRa透传方式、并使用第二信道向其对应的通讯节点传输应答信令，从而共同组成一个局域网络，首通讯节点在检测到列车到来时生成报警信令，通过Lora接力透传的方式、并在主网络中使用第一信道和第三信道将报警信令传输到尾通讯节点。本发明专利技术能解决现有报警系统无法对防护路段列车具体位置报警的技术问题。

The System and Method of Train Position Alarm Based on LoRa LAN Constructed by Three Channels

The invention discloses a train position alarm system based on three-channel LoRa local area network, which includes the first communication node, multiple intermediate communication nodes, tail communication nodes and multiple terminal nodes. The first communication node, multiple intermediate communication nodes and tail communication nodes constitute the main network in turn. The communication nodes in the main network communicate by LoRa transmission mode. Each communication node transmits polling signaling and alarm signaling to its corresponding terminal node by LoRa transmission mode, and the terminal node transmits response signaling to its corresponding communication node by LoRa transmission mode, and uses the second channel to form a local area network. The first communication node generates alarm signaling when the train arrives and relays through Lora. The alarm signal is transmitted to the tail communication node by the way of transmission and the first channel and the third channel are used in the main network. The invention can solve the technical problem that the existing alarm system can not alarm the specific position of the train in the protective section.

【技术实现步骤摘要】
由三信道构建的LoRa局域网实现列车位置报警的系统和方法
本专利技术属于铁路运营安全领域，更具体地，涉及一种由三信道构建的LoRa局域网实现列车位置报警的系统和方法。
技术介绍
铁路轨道维修、改造一直都是铁路部门的一项重要工作，尤其是近年来，随着电气化、信息化的铁路运营管理的需求，以及列车普遍提速的步伐加快，使得铁路轨道施工作业更加频繁，给铁路轨道施工安全防护工作带来了巨大挑战。特别在隧道、弯道、山区等特殊环境下作业，受限与可视距离短，通讯状况较差等因素，给列车接近施工人员及时准确进行报警带来极大困难。目前普遍使用的一种基于LoRa局域组网的低功耗列车接近报警系统，该系统通过传感器采集列车到达信息，通过Lora自组网络对列车经过防护区域进行报警，可以较好的解决隧道、弯道、山区等特殊路段列车经过施工路段无法及时准确报警的问题。然而，上述基于LoRa局域组网的低功耗列车接近报警系统在使用过程中，仍然存在一些不可忽略的技术问题：1、该报警系统只要在列车进入防护路段时便发出报警，但无法预报列车与施工人员之间的准确距离，这可能会导致施工人员过早离开施工现场，从而减少了施工人员的有效工作时长，降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由三信道构建的LoRa局域网实现列车位置报警的系统，包括首通讯节点、多个中间通讯节点、尾通讯节点、以及多个终端节点，其特征在于，首通讯节点、多个中间通讯节点、尾通讯节点依次组成主网络，主网络中的各个通讯节点之间是以LoRa透传方式进行通信；各个通讯节点以LoRa透传方式、并使用第一信道向其对应的终端节点传输轮询信令和报警信令，终端节点以LoRa透传方式、并使用第二信道向其对应的通讯节点传输应答信令，从而共同组成一个局域网络；首通讯节点在检测到列车到来时生成报警信令，通过Lora接力透传的方式、并在主网络中使用第一信道和第三信道将报警信令传输到尾通讯节点。

【技术特征摘要】
1.一种由三信道构建的LoRa局域网实现列车位置报警的系统，包括首通讯节点、多个中间通讯节点、尾通讯节点、以及多个终端节点，其特征在于，首通讯节点、多个中间通讯节点、尾通讯节点依次组成主网络，主网络中的各个通讯节点之间是以LoRa透传方式进行通信；各个通讯节点以LoRa透传方式、并使用第一信道向其对应的终端节点传输轮询信令和报警信令，终端节点以LoRa透传方式、并使用第二信道向其对应的通讯节点传输应答信令，从而共同组成一个局域网络；首通讯节点在检测到列车到来时生成报警信令，通过Lora接力透传的方式、并在主网络中使用第一信道和第三信道将报警信令传输到尾通讯节点。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，优选地，第一信道、第二信道、以及第三信道工作频点是在100MHz到900MHz之间，且三者的工作频点各不相同。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，首通讯节点用于使用其动态工作表维护所在局域网的工作状态，根据该动态工作表生成轮询信令，并在检测到该节点处有列车到来时生成报警信令；首通讯节点的动态工作表包括通讯节点信息表和终端节点信息表；通讯节点信息表用于监测和维护每个通讯节点的当前状态及其对应的终端节点；终端节点信息表用于监测和维护每个终端节点的在线状态、终端节点对应的中间通讯节点、以及终端节点收到报警信令的信息、以及终端节点确认收到报警信令的信息。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，报警信令包括报警里程坐标字段，用于指示当前列车所在位置，即检测到列车当前位置的通讯节点所在的铁路里程编号；轮询信令用于对终端节点信息表中的终端节点进行轮询，并包括当前首通讯节点字段，当前首通讯节点字段用于指示主网络当前的首通讯节点的编号。应答信令用于将终端节点在线状态、收到报警信令的信息、以及确认收到报警信令的信息传输给其对应的通讯节点，且包括在线状态字段、是否收到报警字段、以及是否确认报警字段，其中在线状态字段用于指示终端节点是否在线，是否收到报警字段用于指示该终端节点是否收到了报警信令，是否确认报警字段用于指示终端节点是否对该报警信令进行确认。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，首通讯节点包括第一列车检测模块、第一LoRa无线模块、第二LoRa无线模块、第三LoRa无线模块、第一存储模块、第一蜂窝通讯模块、第一电量检测模块、以及第一ARM微处理器模块；第一列车检测模块用于接收列车检测传感器发送的电信号，并将该电信号转换为数字信号。第一LoRa无线模块用于使用第一信道实现从首通讯节点到主网络中其余的通讯节点、以及终端节点的轮询信令和报警信令传输。第二LoRa无线模块用于使用第二信道接收从其下一个中间通讯节点发送的辅助轮询信令、辅助报警信令和报警静默信令，以及终端节点发送到首通讯节点的应答信令；其中辅助轮询信令包括终端在线状态字段，报警静默信令包括终端收到报警字段、以及终端确认收到报警字段；终端在线状态字段用于指示终端节点当前是否处于在线状态；线路空闲字段用于指示列车是否已经离开；辅助报警信令用于在尾通讯节点检测到列车离开时，将线路列车是否离开、终端节点收到报警信令信息以及终端节点确认收到报警信令信息传输至首通讯节点，辅助报警信令包括线路是否空闲字段和确认报警字段，其中线路空闲字段用于指示列车是否已经离开，确认报警字段用于指示终端节点收到报警信令的信息、以及终端节点确认收到报警信令的信息；报警静默信令用于使接收到该信令的通讯节点，在一段时间内停止发送或转发报警信令；第三LoRa无线模块用于使用第三信道实现从首通讯节点到尾通讯节点的报警信令传输；第一存储模块用于存储首通讯节点的本地工作日志。第一蜂窝通讯模块与外部服务器通信，用于定时将首通讯节点的本地工作日志传送给服务器；第一电量检测模块用于监测首通讯节点的电池电量使用情况；第一ARM微处理器模块用于对第一列车检测模块、第一LoRa无线模块、第二LoRa无线模块、第三LoRa无线模块、第一存储模块、第一蜂窝通讯模块、以及第一电量检测模块进行控制。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，中间通讯节点用于在检测到该节点处有列车到来时，对来自首通讯节点的报警信令进行更新，并将更新后的报警信令传递给主网络中该中间通讯节点的下一个通讯节点、以及其对应的终端节点；其中在向其下一个通讯节点传送报警信令的同时，该中间通讯节点通过第二信道向主网络中其上一个中间通讯节点发送报警静默信令，要求该上一个中间通讯节点在一段时间间隔内，不再向其继续发送报警信令，以避免同一保护路段同时出现两列火车时所可能出现的同频干扰。中间通讯节点包括第二列车检测模块、第四LoRa无线模块、第五LoRa无线模块、第六LoRa无线模块、第二存储模块、第二电量检测模块、以及第二ARM微处理器模块；第二列车检测模块用于接收列车检测传感器发送的电信号，并将该电信号转换为数字信号；第四LoRa无线模块用于使用第一信道实现从中间通讯节点到主网络中尾通讯节点、以及终端节点的轮询信令和报警信令传输；第五LoRa无线模块用于使用第二信道接收从尾通讯节点2发送的辅助轮询信令和报警静默信令，以及终端节点发送到首通讯节点的应答信令；第六LoRa无线模块用于使用第三信道实现从中间通讯节点到尾通讯节点的报警信令传输；第二存储模块用于存储中间通讯节点的本地工作日志；第二电量检测模块用于监测中间通讯节点的电池电量使用情况；第二ARM微处理器模块用于对第二列车检测模块、第四LoRa无线模块、第五LoRa无线模块、第六LoRa无线模块、第一存储模块、以及第二电量检测模块进行控制。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，尾通讯节点用于检测列车是否离开，在检测到列车离开后产生辅助报警信令，并利用第二信道将该辅助报警信令...

【专利技术属性】
技术研发人员：石英，江书怡，江小平，李成华，陈洲，张宏艳，裴忠惠，向清华，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42