一种实现列车完整性远程监控的系统和方法,涉及车载设备和地面控制中心两部分。包括列尾设备和机车设备:列尾设备,用于监控列尾风压检测装置的工作状态以及列尾位置信息,包括GPRS无线通信模块;微处理器,通过接口与无线通信装置相连接;GPS卫星定位模块;安全监控模块,包括无线通信装置;微处理器,通过接口与无线通信装置相连;GPS卫星定位模块;告警装置,通信控制器,获取车载设备通过GPRS传输来的数据,向车载设备转发控制台发来的指令;地面数据库服务器,存储通信控制器接收到的数据,供控制台用户软件使用。通过上述系统,可实现列车完整性的远程监控,还可以利用GPS信息辅助列车完整性检查,从而达到保障行车安全的目的。1、一种列车完整性远程监控系统,其特征在于该系统包括: 机车设备,安装在列车的机车驾驶室内,用于获取机车设备位置信息, 将机车设备位置信息、列车完整性信息传送到地面上的多个GSM/GPRS通信基 站; 列尾设备,安装在所述列车的最后一节车厢的尾部,用于获取列尾设备 位置信息,将列尾设备位置信息、列车完整性信息传送到地面上的多个 GSM/GPRS通信基站; 多个GSM/GPRS通信基站,用于接收机车设备位置信息、列尾设备位置信 息、列车完整性信息之后,并将这些信息转送到因特网中,然后通过因特网 转送到地面控制中心;以及 地面控制中心,设置在远程地面,用于对机车进行远程监控,其具体包 括:通信控制器,接收多个GSM/GPRS通信基站转送的的机车设备位置信息、 列尾位置信息和列车完整性信息,并将这些信息存储到数据库服务器,同时 将控制台的监控指令转发给GSM/GPRS网络;控制台,提供操作界面和显示, 供用户通过控制台获知列车完整性状态,并且向列车发送完整性监控指令; 数据库服务器,用于保存列车完整性信息。 2、根据权利要求1的系统,其特征在于其中所述列尾设备包括: 列尾设备通信模块,与第一微处理器相连接,用于与外部通信网络进行 无线通信; 第一微处理器,用于控制采集风压检测信息、GPS定位信息,并将这些信 息通过所述列尾设备通信模块发送到地面控制中心; 列尾设备定位模块,与第一微处理器相连接,用于获取列尾设备位置信 息; 列尾设备安全监控模块,与第一微处理器连接,用于检测列尾风管的空 气压力; 列尾设备工作日志存储模块,与第一微处理器连接,用于存储列尾设备 的工作日志; 列尾设备工作状态指示器,与第一微处理器连接,用于指示列尾设备的 工作状态; 列尾设备配置信息存储模块,与第一微处理器连接,用于保存列尾设备 的配置信息。 3、根据权利要求2的系统,其特征在于其中所述列尾设备安全监控模块 是风压检测模块,所述列尾设备用于监测列尾风压,同时接收所述列尾设备 定位模块发来的GPS信息,通过GPRS无线网络将列尾信息分别发送给地面 控制中心和机车设备,并接收地面设备以及机车设备的控制指令。 4、根据权利要求1的系统,其特征在于其中所述机车设备包括: 机车设备通信模块,与第二微处理器相连接,用于与外部通信网络或者 列尾设备进行无线通信; 第二微处理器,用于采集机车设备GPS定位数据,并将所述数据通过机 车设备通信模块发送到地面控制中心;接收从机车设备通信模块发来的列尾 设备的列车完整性信息和GPS位置信息,进行完整性辅助计算,将列车完整 性信息发送给告警装置,发出报警;并且接收地面控制中心发送来的控制指 令; 机车设备定位模块,与第二微处理器相连接,用于获取机车设备位置信 息; 告警装置,与第二微处理器相连接,用于显示列车完整性信息并发出声 光报警; 机车设备工作日志存储模块,与第二微处理器连接,用于存储机车设备 的工作日志; 机车设备工作状态指示器,与第二微处理器连接,用于指示机车设备的 工作状态; 机车设备配置信息存储模块,与第二微处理器连接,用于保存机车设备 的配置信息。 5、根据权利要求4的系统,其特征在于其中所述机车设备用于接收机车 设备定位模块的GPS定位数据,接收通过机车设备通信模块传来的列尾数据, 进行列车长度辅助监视;机车设备通过GPRS无线网络向地面控制中心发送工 作状态信息,并接收地面控制中心发来的控制指令;当机车设备收到列尾设 备发来的完整性报警时,通过告警装置发出报警,同时通过GPRS无线网络向 地面控制中心报警。 6、根据权利要求5的系统,其特征在于列车长度辅助监视的计算方式如 下: 利用机车设备的机车设备位置信息和列尾设备的列尾设备位置信息,从 机车设备获取机车设备的GPS位置为(X₁,Y₁,Z₁),从列尾设备获取列尾设备的 GPS位置为(X₂,Y₂,Z₂),得出列车长度 L = { X 1 - X 2 } 2 + ( Y 1 - Y 2 ) 2 . ]]>7、根据权利要求1的系统,其特征在于所述地面控制中心包括通信控制 器、数据库服务器和多个控制台,其中: 通信控制器,用于接收列尾设备和机车设备通过GPRS网络转发到因特网 的列车完整性信息,将用户从控制台发来的控制指令转发至GPRS网络; 数据库服务器,通过以太网与地面控制中心的其他设备相连接并且通信, 用于将通信控制器传输的机车设备和列尾设备的信息进行分类,存储在数据 库中,并提供查询和快速检索功能; 多个控制台,通过局域网或广域网访问数据库服务器,根据用户权限调 用数据库中的数据,并以可视化形式表现给用户,并提供管理员客户对数据 的处理与分析功能。 技术领域 本发明涉及铁路信号系统中的远程监控技术,特别涉及一种使用GPRS通 信协议进行车辆定位远程监控的系统和方法。 背景技术 随着铁路提速,列车运行的安全问题越来越重视。及时而又准确地了解 列车运行时区段的信息,可以更有效地使用各个区段,更有效率地进行列车 的调度,保证列车运行的安全。 目前列车完整性是靠列尾设备来监测的。当列车分离,风管断开漏风, 泄露量超过规定值时,列尾设备会及时向机车司机发出警示,提醒机车司机 注意列车运行状态。但列尾设备在使用过程中还存在一些问题,如:目前列 尾风压数据采用450MHz无线列调的无线传输通道进行传输,既有或新增的无 线列调,没有列尾设备司机控制盒的预留接口,给安装和使用带来困难;无 线列调的使用频率不当,造成枢纽内列尾设备与无线列调间相互干扰,影响 列车的出发,传输距离受地理环境影响等诸多问题;列尾设备对风压的查询 频率不够,有些一分钟甚至几分钟查询一次,这样不能保证完整性检查的实 时性。 随着通信事业无线通信技术的发展,无线通信的传输带宽越来越高,传 输速率越来越高,通信平台的搭建方式也越来越多。GPRS传输速率可达 53.6K,理论峰值172.2K。移动通信网络的覆盖面较广,使用GPRS的通信 方式几乎可以达到100%的覆盖,从而及时了解列尾的状况,进行安全监测。 GPS辅助列车完整性监测系统是一个能够远程监测运用中的列车完整性 状态的系统。该系统利用GPS辅助,实时监测列车长度;向机车司机提供列 车长度信息及完整性报警;地面监控中心支持对单个、多个列车的完整性实 时监测,可以在监控中心对列车进行实时位置追踪;对列车完整性信息进行 记录、回放、数据分析。 目前GPRS通信技术和GPS定位技术已经非常成熟,但是使用GPRS通信 方式以及GPS定位技术相结合的方式在铁路上进行列车完整性远程监控的实 际工程应用尚未出现。 发明内容 本发明的目的在于提供一种列车完整性远程监控系统,使之较为方便且 节省成本。本发明将GPS定位技术和GPRS通信技术应用到列车完整性远程监 控系统中,通过该系统和方法进行列车完整性信息和位置信息的获取,实现 对列车运行状态的远程监控等。 本发明的优点在于:本发明的优点在于使用GPRS通信模块将列车完整性 信息发送出去,使得地面控制中心(见图1)能够获取多个列车的信息,从而 实现远程监控;同时列尾设备和机车设备都具备GPS模块,可以实现GPS辅 助列车完整性检查。 根据本发明的一个方面,提供一种列车完整性远程监控系统,该系统包 括: 机车设备,安装在列车的机车驾驶室内,用于获取机车设备位置信息, 将机车设备位置信息、列车完整性信息传送到地面上的多个GSM/GPRS通信基 站; 列尾设备,安装在所述列车的最后一节车厢的尾部,用于获取列尾设备 位置信息,将列尾设备位置信息、列车完整性信息传送到地面上的多个 GSM/GPRS通信基站; 多个GSM/GPRS通信基站,接收到机车设备位置信息、列尾设备位置信息、 列车完整性信息之后,将其转送到因特网中,然后通过因特网转送到地面控 制中心;以及 地面控制中心,设置在远程地面,用于对机车进行远程监控,其具体包 括:通信控制器,接收多个GSM/GPRS通信基站转送的的机车设备位置信息、 列尾位置信息和列车完整性信息,并将这些信息存储到数据库服务器,同时 将控制台的监控指令转发给GSM/GPRS网络;控制台,提供操作界面和显示, 供用户通过控制台获知列车完整性状态,并且向列车发送完整性监控指令; 数据库服务器,用于保存列车完整性信息。 根据本发明的一个方面,其中所述列尾设备包括: 列尾设备通信模块,与第一微处理器相连接,用于与外部通信网络进行 无线通信; 第一微处理器,用于控制采集风压检测信息、GPS定位信息,并将这些信 息通过所述列尾设备通信模块发送到地面控制中心; 列尾设备定位模块,与第一微处理器相连接,用于获取列尾设备位置信 息; 列尾设备安全监控模块,与第一微处理器连接,用于检测列尾风管的空 气压力; 列尾设备工作日志存储模块,与第一微处理器连接,用于存储列尾设备 的工作日志; 列尾设备工作状态指示器,与第一微处理器连接,用于指示列尾设备的 工作状态; 列尾设备配置信息存储模块,与第一微处理器连接,用于保存列尾设备 的配置信息。 根据本发明的一个方面,其中所述列尾设备安全监控模块是风压检测模 块,所述列尾设备用于监测列尾风压,同时接收所述列尾设备定位模块发来 的GPS信息,通过GPRS无线网络将列尾信息分别发送给地面控制中心和机 车设备,并接收地面设备以及机车设备的控制指令。 根据本发明的一个方面,其中所述机车设备包括: 机车设备通信模块,与第二微处理器相连接,用于与外部通信网络或者 列尾设备进行无线通信; 第二微处理器,用于采集机车GPS定位数据,并将所述数据通过机车设 备通信模块(优选为GPRS模块/无线电台)发送到地面控制中心;接收从机 车设备通信模块发来的列尾设备的列车完整性信息和GPS位置信息,进行完 整性辅助计算,将列车完整性信息发送给告警装置,发出报警;并且接收地 面控制中心发送来的控制指令; 机车设备定位模块,与第二微处理器相连接,用于获取机车设备位置信 息; 告警装置,与第二微处理器相连接,用于显示列车完整性信息并发出声 光报警; 机车设备工作日志存储模块,与第二微处理器连接,用于存储机车设备 的工作日志; 机车设备工作状态指示器,与第二微处理器连接,用于指示机车设备的 工作状态; 机车设备配置信息存储模块,与第二微处理器连接,用于保存机车设备 的配置信息。 根据本发明的一个方面,其中所述机车设备用于接收机车设备定位模块 的GPS定位数据,接收通过机车设备通信模块传来的列尾数据,进行列车长 度辅助监视;机车设备通过GPRS无线网络向地面控制中心发送工作状态信息, 并接收地面控制中心发来的控制指令;当机车设备收到列尾设备发来的完整 性报警时,通过告警装置发出报警,同时通过GPRS无线网络向地面控制中心 报警。 根据本发明的一个方面,列车长度辅助监视的计算方式如下: 利用机车设备的机车设备位置信息和列尾设备的列尾设备位置信息,从 机车设备获取机车设备的GPS位置为(X₁,Y₁,Z₁),从列尾设备获取列尾设备的 GPS位置为(X₂,Y₂,Z₂),得出列车长度 L = { X 1 - X 2 } 2 + ( Y 1 - Y 2 ) 2 . ]]>根据本发明的一个方面,所述地面控制中心包括通信控制器、数据库服 务器和多个控制台,其中 通信控制器,用于接收列尾设备和机车设备通过GPRS网络转发到因特网 的列车完整性信息,将用户从控制台发来的控制指令转发至GPRS网络; 数据库服务器,通过以太网与地面控制中心的其他设备相连接并且通信, 用于将通信控制器传输的机车设备和列尾设备的信息进行分类,存储在数据 库中,并提供查询和快速检索功能; 多个控制台,通过局域网或广域网访问数据库服务器,根据用户权限调 用数据库中的数据,并以可视化形式表现给用户,并提供管理员客户对数据 的处理与分析功能。 为了进一步说明本发明的原理及特性,以下结合附图和具体实施方式对 本发明进行详细说明。 附图说明 图1是根据本发明一个具体实施方式的列车完整性远程监控系统的示意 图; 图2是根据本发明一个具体实施方式的列尾设备系统结构示意图; 图3是根据本发明一个具体实施方式的机车设备系统结构示意图; 图4是根据本发明一个具体实施方式的地面控制中心系统结构示意图。 具体实施方式 下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。 图1是是根据本发明一个具体实施方式的列车完整性远程监控系统的示 意图。 如图1所示,根据本发明的一个具体实施方式,提供一种使用GPRS通信 进行列车完整性远程监控的系统。 该系统包括:机车设备(HOT)、列尾设备(EOT)和地面控制中心,其中 机车设备安装在列车的机车驾驶室内,列尾设备安装在列车最后一节车厢的 尾部,而地面控制中心设置在远程地面。此外,机车设备和列尾设备分别通 过GPS模块获取各自的位置信息,通过GPRS模块将各自的位置、列车完整性 信息(包括列尾风压、时间、报警事件等)传送到地面上的多个GSM/GPRS通 信基站。多个GSM/GPRS通信基站接收到机车设备和列尾设备发送的位置、列 车完整性信息之后,将其转送到因特网中,然后通过因特网转送到地面控制 中心。地面控制中心包括通信控制器、多个控制台和数据库服务器。通信控 制器将从GSM/GPRS转发来的列车完整性信息接收下来并存储到数据库服务 器,同时将控制台的监控指令转发给GSM/GPRS网络。数据库服务器用来保存 列车完整性信息。控制台向用户提供操作界面和显示,用户通过控制台可以 了解列车完整性状态,并且向列车发送完整性监控指令(包括查询指令、工 作状态设置指令等等)。 图2是根据本发明一个具体实施方式的列尾设备系统结构示意图。 如图2所示,显示根据本发明的一个具体实施方式的列尾设备。 其中,列尾设备包括: 列尾设备通信模块,与第一微处理器相连接,用于与外部通信网络进行 无线通信;优选地,列尾设备通信模块为GPRS模块,用于与外部GPRS网络 进行无线通信,该GPRS模块通过接口与第一微处理器相连接,所述接口优选 为串口; 第一微处理器,用于控制采集风压检测信息、GPS定位信息,并将这些信 息通过GPRS模块发送到地面控制中心; 列尾设备定位模块,与第一微处理器相连接,用于获取列尾设备位置信 息;优选地,列尾设备定位模块是GPS模块,用于列尾设备的GPS定位,该 GPS模块通过接口与第一微处理器相连接,所述接口优选为串口; 安全监控模块(图2中优选为风压检测模块),用于检测列尾风管的空气 压力,该安全监控模块通过接口与第一微处理器相连接,所述接口优选为串 口; 列尾设备工作日志存储模块,与第一微处理器连接,用于存储列尾设备 的工作日志;优选地,所述列尾设备工作日志存储模块是闪存卡,用于存储 该设备的工作日志,通过接口与第一微处理器连接,所述接口优选为串行外 设接口(SPI); 列尾设备工作状态指示器,与第一微处理器连接,用于指示列尾设备的 工作状态;优选地,列尾设备工作状态指示器是LED,用于指示列尾设备的工 作状态,其通过接口与第一微处理器连接,所述接口为通用输入输出接口 (GPIO); 列尾设备配置信息存储模块,与第一微处理器连接,用于保存列尾设备 的配置信息;优选地,列尾设备配置信息存储模块是EEPROM,用于保存列尾 设备的配置信息,其通过接口与第一微处理器连接,所述的接口为串行接口 (IIC)。 总之,列尾设备用于监测列尾风压,同时接收GPS模块发来的GPS信息, 通过GPRS无线网络将列尾信息(包括完整性信息、设备ID、时间信息、GPS 位置信息等)分别发送给地面控制中心和机车设备,并接收地面设备以及机 车设备的控制指令。 图3是根据本发明一个具体实施方式的机车设备系统结构示意图。 如图3所示,显示根据本发明的一个具体实施方式的机车设备。 机车设备包括: 机车设备通信模块,与第二微处理器相连接,用于与外部通信网络或者 列尾设备进行无线通信;优选地,机车设备通信模块是GPRS模块/无线电台, 用于与外部GPRS网络或者列尾设备进行无线传输;其通过接口与第二微处理 器相连接,所述接口优选为串口; 第二微处理器,用于采集机车GPS定位数据,并将数据通过GPRS模块发 送到地面控制中心;接收从GPRS模块/无线电台发来的列尾设备的列车完整 性信息和GPS位置信息,进行完整性辅助计算,将完整性信息发送给告警装 置,向机车司机发出报警;接收地面控制中心发送来的控制指令; 机车设备定位模块,与第二微处理器相连接,用于获取机车设备位置信 息;优选地,机车设备定位模块是GPS模块,用于获取机车设备的GPS位置 信息,通过接口与第二微处理器相连接,所述接口优选为串口; 告警装置,用于将完整性信息显示并且向机车司机发出声光报警,该装 置通过接口与第二微处理器相连接,所述接口优选为串口; 机车设备工作日志存储模块,与第二微处理器连接,用于存储机车设备 的工作日志;优选地,机车设备工作日志存储模块是闪存卡,用于存储该设 备的工作日志,通过接口与第二微处理器连接,所述接口优选为串行外设接 口(SPI); 机车设备工作状态指示器,与第二微处理器连接,用于指示机车设备的 工作状态;优选地,机车设备工作状态指示器是LED,用于指示设备的工作状 态,通过接口与第二微处理器连接,所述接口为通用输入输出接口(GPIO); 机车设备配置信息存储模块,与第二微处理器连接,用于保存机车设备 的配置信息;优选地机车设备配置信息存储模块是EEPROM,用于保存设备的 配置信息,通过接口与第一微处理器连接,所述的接口为串行接口(IIC)。 机车设备用于接收GPS模块的GPS定位数据,接收通过GPRS无线网络/ 电台传来的列尾数据(包括完整性信息、列尾GPS信息、时间信息等),进行 列车长度辅助监视。机车设备通过GPRS无线网络向地面控制中心发送工作状 态信息(包括完整性信息、机车GPS信息、时间信息等),并接收地面控制中 心发来的控制指令(包括设备重启指令、通信间隔设置指令、数据请求指令 等)。当机车设备收到列尾设备发来的完整性报警(列尾设备检测到风压低于 一定的阈值)时,向机车司机发出报警(包括自动语音报警和告警装置的闪 光报警),同时通过GPRS无线网络向地面控制中心报警(地面控制中心向用 户给出自动语音报警和闪光报警)。 列车长度辅助监视的计算方式如下: 利用GPS定位信息,从机车设备获取机车设备的GPS位置为(X₁,Y₁,Z₁), 列尾设备的GPS位置为(X₂,Y₂,Z₂),可以得出列车长度 L = { X 1 - X 2 } 2 + ( Y 1 - Y 2 ) 2 . ]]>图4是根据本发明一个具体实施方式的地面控制中心结构示意图。 如图4所示,地面控制中心包括服务器端和客户端。服务器端是通信控 制器和数据库服务器;客户端包括提供给用户操作的多个控制台。 通信控制器,用于接收列尾设备和机车设备通过GPRS转发到因特网的列 车完整性信息,将用户从控制台发来的控制指令转发至GPRS网络; 数据库服务器,用于将通信控制器传输过来的机车设备和列尾设备的数 据进行分类,按表项存储在数据库中(优选为SQL数据库),并提供查询和快 速检索功能;数据库服务器通过以太网与地面控制中心的其他设备相连接并 且通信。 多个客户端(即图1中的控制台)通过局域网或广域网访问数据库服务 器,根据用户权限调用数据库中的数据,并以图、表、曲线等可视化形式表 现给用户,并提供管理员客户对数据的处理与分析功能。客户端将用户的控 制指令发送给通信控制器,通信控制器通过无线网络GPRS将其发送给车载设 备。 优选地,所述的GPS定位数据包括位置数据、速度数据其中之一或其组 合。 优选地,所述的通信方式采用GPRS通信方式。 优选地,所述的告警装置选自语言告警器、声音告警器、光电告警器、 图像告警器其中之一或者组合。 使用上述实施案例,除了机车设备的告警装置产生外,地面控制中心也 接收到GPRS无线网络传来的数据,也收到告警信息,于是,机车和地面可以 同时采取措施,避免事故的发生,保障铁路行车安全。 虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理 解,这些具体实施方式仅是举例说明,本领域的技术人员在不脱离本发明的 原理和实质的情况下,可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和 改变。例如,合并上述方法步骤,从而按照实质相同的方法执行实质相同的 功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此,本发明的范围仅由 所附权利要求书限定。