一种列车传感器的无线补能系统及补能方法与流程

本发明涉及列车传感器技术的领域，特别涉及一种列车传感器的无线补能系统及补能方法。

背景技术：

1、列车的关键部件的状态感知技术，如轴箱、齿轮箱、电机的温度，总风管的压力，转向架的失稳等测量在高铁、动车、普通铁路客车、机车上已经得到了普遍的应用。近年来，相关企业开始研发基于无线物联网技术的铁路货车状态监测系统，通过无线传感器对轴温、风管压力、车钩应力、车门开关等状态量进行监测，通过lora、蓝牙等通信方式与车载网关进行通信，实现列车的无线通讯。

2、铁路货车目前主要是通过内燃机车进行驱动，与高铁、地铁受电弓电网驱动不同，铁路货车本身基本无供电系统，因此，对于铁路货车上状态监测的设备，一般也无直接供电电源，传感器的供电由电池提供，但电池的续航有限，对于传感器的使用年限、设备唤醒频率与信号传输速率都有较大的限制。

3、公开号为cn111769759a的中国发明专利公开了一种基于振动能量采集器的自供电铁路货车状态监测系统，其中提出了一种基于振动能量采集器的自供电铁路货车状态监测系统，用以解决目前铁路货车的无线收发模块和传感器模块的能量供给的问题。该方案中必须在传感器内部集成补能模块，能量来源不稳定，转换效率也较低，且由于振动能量收集装置的原理限制，只能对极为狭窄的频段内的振动能量进行收集，输出功率有限。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种列车传感器的无线补能系统及补能方法，其能够实现铁路货车远程无线补能，减少电池供电和振动收集能量的局限性。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、根据本发明的第一方面，提供一种列车传感器的无线补能系统，所述列车上设置有无线网关，所述传感器无线连接于所述无线网关；所述无线补能系统设置于轨道外，所述无线补能系统包括通信识别单元和补能单元；

4、所述通信识别单元包括定位装置和信息读写装置，所述定位装置用于获取所述传感器位置，所述信息读写装置能够无线连接于所述无线网关并读取所述传感器的状态信息；

5、所述补能单元包括多个无线充电装置，每个所述传感器外侧均安装有能量接收装置，所述无线充电装置配置为与多个所述传感器一一对应设置并通过所述能量接收装置为所述传感器供能；其中，所述无线充电装置为无线电波无线充电装置，所述能量接受装置为无线电波能量接受装置。

6、在本方案中，该无线补能系统中，传感器无线连接于无线网关，从而与无线网关通信，将检测到的数据传递出去；无线补能系统通过通信识别单元对传感器进行识别，具体地，定位装置获取传感器的位置，信息读写装置与无线网关无线连接，从而获取传感器的状态信息，进而无线充电装置可根据传感器的位置和传感器的状态信息一一对应为传感器进行充电功能，从而无需在列车内设置电池，减少因电池续航、寿命带来的使用局限性和列车内供电线缆布置的空间局限性，同时保证补能充电的效率，满足铁路货车的传感器补能需求。

7、进一步地，所述定位装置包括扫码相机，所述列车上设置有二维码，所述二维码包含有所述传感器的安装位置信息，所述扫码相机能够扫描所述二维码读取所述安装位置信息。

8、在本方案中，通过扫码相机扫描列车上的二维码，能够快速获取二维码中抱哈的传感器的安装位置信息，从而便于无线充电装置快速对准传感器进行无线充电补能。

9、进一步地，所述二维码还包含有所述传感器的配置信息和所述列车的编号信息。

10、在本方案中，扫码相机扫描二维码时，还能获取传感器的配置信息和列车的编号信息，以便于系统记录每个列车的每个传感器的补能信息，避免出现重复补能或漏补能的传感器。

11、进一步地，所述二维码在所述列车的车厢前后两端各设置有一个，每个所述二维码均包含相同的所述安装位置信息。

12、在本方案中，二维码在列车的车厢前后两端各设置有一个，从而无论列车从哪个方向进站，均能使得定位装置的扫描相机首先对二维码进行扫描获取传感器的安装位置信息，进而方便无线充电装置与传感器一一对应进行补能。

13、进一步地，所述通信识别单元设置有两个，两个所述通信识别单元分别设置于所述补能单元的相对两侧外。

14、在本方案中，两个通信识别单元分别设置于补能单元的相对两侧外，以使得列车进站时通信识别单元能够先获取传感器安装位置信息。

15、进一步地，所述通信识别单元还包括清洗装置，所述清洗装置设置于所述扫码相机的远离所述补能单元的一侧，所述清洗装置用于对所述二维码进行清洗。

16、在本方案中，通过设置清洗装置，使得列车进站时，列车先经过清洗装置，清洗装置对二维码进行清洗，避免因二维码被污物遮挡而影响扫码相机扫描。

17、进一步地，所述信息读写装置包括通信天线，所述通信天线通过lora或蓝牙协议与所述无线网关连接。

18、进一步地，所述传感器上设置有色标，所述色标用于供用户确认判断所述传感器位置。

19、在本方案中，传感器上设置色标，用户通过色标可轻松识别传感器的位置，方便对传感器进行补能和检测维修。

20、进一步地，所述无线充电装置与所述能量接收装置之间通过毫米波传输能量。

21、在本方案中，通过毫米波对传感器尽心补能，其技术成熟、功率高，满足列车传感器无线补能的需求。

22、根据本发明的第二方面，提供一种列车传感器的补能方法，所述补能方法基于如上所述的无线补能系统，所述补能方法包括如下步骤：

23、s1、通信识别单元识别传感器位置；

24、其中，定位装置包括扫码相机，列车上设置有包含传感器安装位置信息的二维码；通信识别单元还包括清洗装置，清洗装置对二维码清洗后扫码相机扫描二维码获取传感器的安装位置信息；

25、s2、信息读写装置接入列车的无线网关，获取传感器的状态信息；

26、其中，所述传感器的状态信息包括传感器编号、剩余电量、上次充电时间、传感器健康状态；

27、s3、根据传感器的状态信息，分配无线充电装置对传感器进行一对一隔空补能。

28、在本方案中，采用该无线补能系统进行补能时，先通过扫码相机扫码获取列车上的传感器安装位置信息，获取传感器的安装位置，并通过信息读写装置读写获取传感器标号、剩余电量、上次充电时间、传感器的健康状态等信息，从而分配无线充电补能装置一一对应为传感器隔空补能。

29、综上所述，本发明具有以下有益效果：

30、本发明的无线补能系统中，无线补能系统通过通信识别单元对传感器进行识别，定位装置获取传感器的位置，信息读写装置与无线网关无线连接，从而获取传感器的状态信息，进而无线充电装置可根据传感器的位置和传感器的状态信息一一对应为传感器进行充电功能，从而无需在列车内设置电池，减少因电池续航、寿命带来的使用局限性和列车内供电线缆布置的空间局限性，同时保证补能充电的效率，满足铁路货车的传感器补能需求。

技术特征：

1.一种列车传感器的无线补能系统，其特征在于，所述列车(2000)上设置有无线网关(2200)，所述传感器(2300)无线连接于所述无线网关(2200)；所述无线补能系统(1000)设置于轨道外，所述无线补能系统(1000)包括通信识别单元(100)和补能单元(200)；

2.根据权利要求1所述的一种列车传感器的无线补能系统，其特征在于，所述定位装置(110)包括扫码相机，所述列车(2000)上设置有二维码(2400)，所述二维码(2400)包含有所述传感器(2300)的安装位置信息，所述扫码相机能够扫描所述二维码(2400)读取所述安装位置信息。

3.根据权利要求2所述的一种列车传感器的无线补能系统，其特征在于，所述二维码(2400)还包含有所述传感器(2300)的配置信息和所述列车(2000)的编号信息。

4.根据权利要求2所述的一种列车传感器的无线补能系统，其特征在于，所述二维码(2400)在所述列车(2000)的车厢前后两端各设置有一个，每个所述二维码(2400)均包含相同的所述安装位置信息。

5.根据权利要求4所述的一种列车传感器的无线补能系统，其特征在于，所述通信识别单元(100)设置有两个，两个所述通信识别单元(100)分别设置于所述补能单元(200)的相对两侧外。

6.根据权利要求5所述的一种列车传感器的无线补能系统，其特征在于，所述通信识别单元(100)还包括清洗装置(130)，所述清洗装置(130)设置于所述扫码相机的远离所述补能单元(200)的一侧，所述清洗装置(130)用于对所述二维码(2400)进行清洗。

7.根据权利要求1所述的一种列车传感器的无线补能系统，其特征在于，所述信息读写装置(120)包括通信天线，所述通信天线通过lora或蓝牙协议与所述无线网关(2200)连接。

8.根据权利要求1所述的一种列车传感器的无线补能系统，其特征在于，所述传感器(2300)上设置有色标，所述色标用于供用户确认判断所述传感器(2300)位置。

9.根据权利要求1所述的一种列车传感器的无线补能系统，其特征在于，所述无线充电装置(210)与所述能量接收装置之间通过毫米波传输能量。

10.一种列车传感器的补能方法，其特征在于，所述补能方法基于如权利要求1-9中任一项所述的无线补能系统(1000)，所述补能方法包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种列车传感器的无线补能系统及补能方法，涉及列车传感器技术的领域；无线补能系统设置于轨道外，无线补能系统包括通信识别单元和补能单元；通信识别单元包括定位装置和信息读写装置，定位装置用于获取所述传感器位置，信息读写装置能够无线连接于所述无线网关并读取所述传感器的状态信息；补能单元包括多个无线充电装置，每个传感器外侧均安装有能量接收装置，无线充电装置配置为与多个所述传感器一一对应设置并通过所述能量接收装置为所述传感器供能；其中，所述无线充电装置为无线电波无线充电装置，所述能量接受装置为无线电波能量接受装置。本发明能够实现铁路货车远程无线补能，减少电池供电和振动收集能量的局限性。

技术研发人员：周峰,郑华雄,郑良广,任浩,刘丹,周高阳,赵爽,刘瑛,周昂扬,李哲
受保护的技术使用者：宁波中车时代传感技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30