LNG罐箱在铁路运输过程中实时监控的实现方法

1.LNG罐箱在铁路运输过程中实时监控的实现方法，该方法依赖LNG罐箱上设置的无线仪表以及押运车上监控中心中的无线接收设备和计算机来实现，其特征在于：押运车上监控中心中设置两套相同的无线接收设备，两套接收设备的天线放置在不同位置，且两套接收设备的输出端接入计算机的两个不同输入端，计算机中设置LNG罐箱数据库、可存放n个数据包的数据缓存、监控系统，监控系统包括数据接收模块和信号处理模块，监控方法包括以下步骤：
A、在LNG罐箱数据库中设置无线仪表的ID和LNG罐箱的对应关系表，启动计算机中的监控系统，
B、启动无线仪表，无线仪表定时采集数据，并将数据打包后存入发送队列；当到达发送时间间隔时，无线仪表从发送队列中取出数据包进行发送，数据包中包括无线仪表的ID、检测数据、时间戳，
C、当计算机收到接收设备传来的数据包时，数据接收模块判断数据是否正确，如果错误，丢弃；如果正确，判断缓存中数据包的个数，如果已有n个数据包，将最先存入的数据包清除，将收到的数据包和接收数据的端口识别码存入缓存中；如果少于n个数据包，将收到的数据包和接收数据的端口识别码存入缓存中，
D、信号处理模块扫描数据缓存，如果出现未处理的数据包时，判断缓存中所有已处理的数据包中无线仪表的ID以及时间戳与未处理的数据包中的是否一致，如果一致，将该数据包标记成已处理；如果不一致，将数据包中的数据按照无线仪表的ID和LNG罐箱的对应关系表进行处理并存储数据，将该数据包标记成已处理；发送应答数据包，应答数据包中包括无线仪表的ID码，
E、无线仪表收到应答数据包后，判断数据包中无线仪表的ID码，如果与本身的ID码匹配，则将接收到应答数据包的时间设置为时间基点。
2.根据权利要求1所述的LNG罐箱在铁路运输过程中实时监控的实现方法，其特征在于：n的范围是大于1小于等于50。
3.根据权利要求1所述的LNG罐箱在铁路运输过程中实时监控的实现方法，其特征在于：步骤D为：
信号处理模块扫描数据缓存，如果出现未处理的数据包时，判断缓存中所有已处理的数据包中无线仪表的ID以及时间戳与当前正在处理的数据包中的是否一致，如果一致，则将正在处理的数据包以及比对一致的数据包从缓存中删除；如果不一致，将数据包中的数据按照无线仪表的ID和LNG罐箱的对应关系表进行处理并存储数据，将该数据包标记成已处理；发送应答数据包，应答数据包中包括无线仪表的ID码。
4.根据权利要求1所述的LNG罐箱在铁路运输过程中实时监控的实现方法，其特征在于：在步骤D中，使用固定的端口或接收数据包的端口发送应答数据包。
5.根据权利要求1所述的LNG罐箱在铁路运输过程中实时监控的实现方法，其特征在于：在步骤B中，数据包中还包括电池电压数据。
6.根据权利要求1所述的LNG罐箱在铁路运输过程中实时监控的实现方法，其特征在于：当仪表出现告警时，无线仪表即时发送数据包。
7.根据权利要求1所述的LNG罐箱在铁路运输过程中实时监控的实现方法，其特征在于：在步骤D中，发送的应答数据包中包括无线仪表发送过来数据包的全部内容；在步骤E中，判断应答数据包中的内容，从发送队列中删除对应的数据包。

LNG罐箱在铁路运输过程中实时监控的实现方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种火车批量运输罐箱式储存的液态危险品的监控方法，特别涉及LNG罐箱在铁路运输过程中通过无线方式传送数据的监控方法。\n背景技术\n[0002] 近几年，LNG罐式集装箱发展很快，使用罐箱通过海路、公路运输LNG，已成为目前运输的主要方式和手段。铁路运输价格低廉，安全可靠，但铁路运输LNG罐箱是国家所明令禁止的，主要原因是罐箱结构的安全性以及运输过程中罐箱监控的可行性还满足不了铁路安全运行的要求。\n[0003] 随着国家经济的发展，全国各地无论是生产还是生活，对天然气的依赖越来越大，有必要研究设计出一种铁路批量运输罐箱式储存的液态危险品的监控系统和监控方法，使铁路批量运输LNG罐箱成为可能。\n发明内容\n[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种监控方法，在铁路运输过程中，实现对LNG罐箱安全状态的实时检测，满足铁路批量运输LNG罐箱的安全要求。\n[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：LNG罐箱在铁路运输过程中实时监控的实现方法，该方法依赖LNG罐箱上设置的无线仪表以及押运车上监控中心中的无线接收设备和计算机来实现，关键是：押运车上监控中心中设置两套相同的无线接收设备，两套接收设备的天线放置在不同位置，且两套接收设备的输出端接入计算机的两个不同输入端，计算机中设置LNG罐箱数据库、可存放n个数据包的数据缓存、监控系统，监控系统包括数据接收模块和信号处理模块，监控方法包括以下步骤：\n[0006] A、在LNG罐箱数据库中设置无线仪表的ID和LNG罐箱的对应关系表，启动计算机中的监控系统，\n[0007] B、启动无线仪表，无线仪表定时采集数据，并将数据打包后存入发送队列；当到达发送时间间隔时，无线仪表从发送队列中取出数据包进行发送，数据包中包括无线仪表的ID、检测数据、时间戳，\n[0008] C、当计算机收到接收设备传来的数据包时，数据接收模块判断数据是否正确，如果错误，丢弃；如果正确，判断缓存中数据包的个数，如果已有n个数据包，将最先存入的数据包清除，将收到的数据包和接收数据的端口识别码存入缓存中；如果少于n个数据包，将收到的数据包和接收数据的端口识别码存入缓存中，\n[0009] D、信号处理模块扫描数据缓存，如果出现未处理的数据包时，判断缓存中所有已处理的数据包中无线仪表的ID以及时间戳与未处理的数据包中的是否一致，如果一致，将该数据包标记成已处理；如果不一致，将数据包中的数据按照无线仪表的ID和LNG罐箱的对应关系表进行处理并存储数据，将该数据包标记成已处理；发送应答数据包，应答数据包中包括无线仪表的ID码，\n[0010] E、无线仪表收到应答数据包后，判断数据包中无线仪表的ID码，如果与本身的ID码匹配，则将接收到应答数据包的时间设置为时间基点。\n[0011] 每个无线仪表都有一个唯一的ID码，每个LNG罐箱上设置数个无线仪表。设置无线仪表的ID和LNG罐箱的对应关系表，可以从无线仪表的ID得到对应的LNG罐箱，使计算机可以识别。\n[0012] LNG罐箱与监控车之间有隔离货车，且装载LNG罐箱的车体很多，因此LNG罐箱距离监控车距离不同，又由于列车运行过程中环境复杂，为了提高数据传输的可靠性，在LNG罐检测数据的无线传送系统中采用两套数据接收设备，天线架设在监控中心的不同位置，每套数据接收设备的输出连接到监控终端的不同输入端。由于两副天线架设的位置不同，车辆在复杂环境下运行时，两副天线所处的电磁环境也不同，这样有效地提高了数据传输的有效性和可靠性。另外，两套接收设备同时工作，可以互为备份。\n[0013] 采用两套数据接收设备，会出现同时接收到同一个数据包的情况，我们采用了这样一种机制：存储一定数量已处理的数据包，当处理新到的数据包时，根据数据包中无线仪表的ID和时间戳信息与存储的数据包比较，如果有相同的，说明已经处理过该数据包，则丢弃该包。这样就避免了重复处理数据。\n[0014] 无线仪表设置为定时发送数据，在开始阶段，无线仪表发送数据的时间是无序和随机的，这样一定会造成在接收端的数据碰撞，因此有必要为每个无线仪表确定发送数据不同的时间基点，确定时间基点后，无线仪表以该基点计算时间，到达时间间隔时后，发送数据包。\n[0015] 本发明中，监控中心应答每个接收到的数据包，无线仪表接收到应答后，将接收到应答数据包的时间设置为时间基点。因为监控中心发送的应答之间有时间间隔，因此可以保证每个无线仪表的时间基点不同，当所有的无线仪表重新设置完成后，各无线仪表的数据会在不同的时间发送，不会发生数据碰撞。\n[0016] 在实验中，使用10个无线仪表，各仪表都是5分钟发送一次信息（发送周期1-10分钟，仪表具有在线设置功能），经过 5-10分钟，各无线仪表就开始依次有序发送数据。\n[0017] 采用本发明提供的技术方案，无线仪表很快进入有序状态，在复杂环境下可以更可靠地接收检测数据，且两套接收设备可以互为备份，提高系统的可靠性。\n附图说明\n[0018] 图1是本发明中设备的布局示意图，\n[0019] 图2是无线仪表采集数据的流程图，\n[0020] 图3是无线仪表发送数据的流程图，\n[0021] 图4是无线仪表收到应答信号的处理流程图，\n[0022] 图5是数据接收模块的处理流程图，\n[0023] 图6是信号处理模块的处理流程图，\n[0024] 图7是信号处理模块的另一个处理流程图。\n[0025] 其中，1-1是计算机，1-2是接收设备的天线，1-3是接收设备，2是无线仪表。\n具体实施方式\n[0026] 铁路运输过程中，LNG罐箱上设置无线仪表，运送LNG罐箱的车组中设置监控中心，监控中心中设置两套相同的无线接收设备，两套接收设备的天线放置在不同位置，且两套接收设备的输出端接入计算机的两个不同输入端。计算机中设置LNG罐箱数据库、可存放n个数据包的数据缓存、监控系统，监控系统包括数据接收模块和信号处理模块。\n[0027] 启动监控中心的计算机以及无线仪表，该方法包括以下步骤：\n[0028] A、在LNG罐箱数据库中设置无线仪表的ID和LNG罐箱的对应关系表，将LNG罐箱上设置的所有无线仪表的ID都对应到该LNG罐箱上，启动计算机中的监控系统，[0029] B、启动无线仪表，启动方式可以是监控系统通过发送指令来启动。无线仪表定时采集数据，并将数据打包后存入发送队列；当到达发送时间间隔时，无线仪表从发送队列中取出数据包进行发送，数据包中包括无线仪表的ID、检测数据、时间戳，\n[0030] C、当计算机收到接收设备传来的数据包时，数据接收模块判断数据是否正确，如果错误，丢弃；如果正确，判断缓存中数据包的个数，如果已有n个数据包，将最先存入的数据包清除，将收到的数据包和接收数据的端口识别码存入缓存中；如果少于n个数据包，将收到的数据包和接收数据的端口识别码存入缓存中，\n[0031] D、信号处理模块扫描数据缓存，如果出现未处理的数据包时，判断缓存中所有已处理的数据包中无线仪表的ID以及时间戳与未处理的数据包中的是否一致，如果一致，将该数据包标记成已处理；如果不一致，将数据包中的数据按照无线仪表的ID和LNG罐箱的对应关系表进行处理并存储数据，将该数据包标记成已处理；发送应答数据包，应答数据包中包括无线仪表的ID码，\n[0032] E、无线仪表收到应答数据包后，判断数据包中无线仪表的ID码，如果与本身的ID码匹配，则将接收到应答数据包的时间设置为时间基点。\n[0033] 在监控中心的计算机中，数据缓存中数据包的个数最小为2个，最大不超过50个，在实际应用中，根据LNG罐箱的个数进行设置。\n[0034] 步骤D的另一个处理方式为：信号处理模块扫描数据缓存，如果出现未处理的数据包时，判断缓存中所有已处理的数据包中无线仪表的ID以及时间戳与未处理的数据包中的是否一致，如果一致，则将正在处理的数据包以及比对一致的数据包从缓存中删除；如果不一致，将数据包中的数据按照无线仪表的ID和LNG罐箱的对应关系表进行处理并存储数据，将该数据包标记成已处理；发送应答数据包，应答数据包中包括无线仪表的ID码。\n[0035] 在步骤B中，数据包中还包括电池电压数据。\n[0036] 当仪表出现告警时，无线仪表即时发送数据包，不用计算时间间隔。\n[0037] 为了保证无线仪表数据发送的完整性，在步骤D中，发送的应答数据包中包括无线仪表发送过来数据包的全部内容；在步骤E中，判断应答数据包中的内容，从发送队列中删除对应的数据包。\n[0038] 下面结合附图对本发明作进一步说明。\n[0039] 参看图1，监控中心中设置计算机1-1，计算机1-1连接两套接收设备1-3，接收设备\n1-3通过天线1-2与，LNG罐箱上的无线仪表2进行连接。两套接收设备1-3的输出端接入计算机1-1的两个不同输入端。\n[0040] 根据LNG罐箱数量设置计算机中数据包缓存的大小，一般来说，n的大小与LNG罐箱数量相同。\n[0041] 启动计算机中的监控系统和所有无线仪表。\n[0042] 参看图2，当到达采集时间时，无线仪表采集数据后将数据打包，数据内容包括无线仪表的ID、检测数据、时间戳以及电池电压数据。打包数据存入发送队列。发送队列是一个先入先出的数据存储区。\n[0043] 参看图3，当按照时间基点计算到达发送时间时，从发送队列中取出一个数据包发送。\n[0044] 参看图5，当计算机收到接收设备传来的数据包时，数据接收模块判断数据是否正确，如果错误，丢弃；如果正确，判断缓存中数据包的个数，如果缓存中数据已满，既已存有n个数据包，将最先存入的数据包清除，将收到的数据包和接收数据的端口识别码存入缓存中；否则，将收到的数据包和接收数据的端口识别码存入缓存中。\n[0045] 参看图6，信号处理模块扫描数据缓存，如果出现未处理的数据包时，判断缓存中所有已处理的数据包中无线仪表的ID以及时间戳与当前正在处理的数据包中的是否一致，如果一致，说明两套接收设备收到相同的数据包，将该数据包标记成已处理；如果不一致，将数据包中的数据按照无线仪表的ID和LNG罐箱的对应关系表进行处理并存储数据，将该数据包标记成已处理；\n[0046] 针对每个收到的数据包，都发送应答数据包，应答数据包中包括无线仪表的ID码。\n由于使用两套接收设备，因此监控中心中有两套响应设备，发送应答数据包时，可以使用固定的端口，也可以使用接收该数据包的端口。\n[0047] 使用固定的端口发送应答，控制简单；使用接收该数据包的端口发送应答，可以确定连接该端口的设备是正常工作的，可以保证将数据包发送出去。\n[0048] 参看图4，无线仪表收到应答数据包后，判断数据包中无线仪表的ID码，如果与本身的ID码匹配，说明该应答是发送给本无线仪表的，此时将接收到应答数据包的时间设置为时间基点，今后发送的时间以此时间开始计算，同时判断应答数据包中的内容，从发送队列中删除对应的数据包。这样可以保证无线仪表的所有数据都可以被收到。\n[0049] 参看图7，信号处理模块的另一个处理过程：扫描数据缓存，如果出现未处理的数据包时，判断缓存中所有已处理的数据包中无线仪表的ID以及时间戳与当前正在处理的数据包中的是否一致，如果一致，说明两套接收设备收到相同的数据包，将正在处理的数据包以及比对一致的数据包从缓存中删除；如果不一致，将数据包中的数据按照无线仪表的ID和LNG罐箱的对应关系表进行处理并存储数据，将该数据包标记成已处理；\n[0050] 针对每个收到的数据包，都发送应答数据包，应答数据包中包括无线仪表的ID码。\n由于使用两套接收设备，因此监控中心中有两套响应设备，发送应答数据包时，可以使用固定的端口，也可以使用接收该数据包的端口。