基于蓝牙无线传输的轮重仪数据管理系统研发

任宁 上海铁路局科研所

基于蓝牙无线传输的轮重仪数据管理系统研发

任宁 上海铁路局科研所

基于蓝牙无线传输的轮重仪数据管理系统实现对轮重仪检测数据的接收、整理，同时把检测数据实时/延时传输到数据管理服务器，自动保存到数据库，并开发基于B/S架构的客户端软件对数据进行汇总，实现对检测数据的实时监控、查询、分析和管理。

轮重仪；蓝牙通信；手持机；Socket通信协议；数据管理

1 背景

铁路提速对影响运输安全的货车超偏载检测提出了更高要求，采用先进的检测手段是确保安全运输的必要手段。RWLS-Ⅰ型便携式铁道车辆轮重仪是在铁路装车现场检测车辆超载、偏载、偏重的专用检测设备，已被全路各装车点广泛使用，为确保提速运输的安全提供有效技术手段。随着轮重仪的普遍使用，产生了大量的检测数据，目前这些检测数据只停留在现场检测使用，未实现数据的传输、处理、存储和分析统计，如果能够对检测数据进行深度挖掘处理，将使轮重仪的检测效率得到更大的提升，同时对现场的运输安全和管理者的决策提供更多的帮助。基于蓝牙无线传输的轮重仪数据管理系统就是在此基础上为对轮重仪采集的数据进行全面的开发利用而研发的系统，该系统实现对轮重仪检测数据的传输接收处理，为现场作业和管理部门提供支持。

2 系统建设思路

RWLS-Ⅰ型便携式铁道车辆轮重仪是在铁路装车现场使用的检测设备，要想实现对其检测数据的管理，首先必须解决数据的传输问题，为了不改变轮重仪的本体结构，我们利用轮重仪测力打印装置的输出口，进行数据接口的转换，并通过蓝牙模块把数据发送到移动设备，然后利用无线技术再把处理后的数据发送至服务器设备，最后通过终端设备实现对数据的管理。

2.1 系统总体目标

基于蓝牙无线传输的轮重仪数据管理系统建立了轮重仪检测数据管理中心，实时监听下位手持式终端发送至数据管理服务器上的数据，自动保存到数据库并进行计算，同时开发基于B/S架构的客户端软件，实现对检测数据的实时监控、查询、分析、管理等功能。基于蓝牙无线传输的轮重仪数据管理系统的拓扑结构如图1所示。

图1 系统拓扑图

2.2 系统设计思路

轮重仪八个轮重的测量数据通过蓝牙无线传输将结果传输到手持机，在手持机界面中输入车牌号、自重等信息后自动显示接收结果，计算得到每一节车的总重、偏重、偏载等数据，并把检测数据通过3G远程发送，实时/延时传输到服务器保存至数据库，终端用户通过网页实现对数据的访问。设计思路如图2所示。

图2 设计思路

3 系统设计原则

（1）兼容性强。RWLS-Ⅰ型便携式铁道车辆轮重仪已在现场广泛应用，系统设计必须考虑兼容性，即不能改变轮重仪本体的结构。该系统就利用轮重仪的打印输出接口，通过更换数据转换模块的外部数据线，可兼容已经出售的4针数据线轮重仪和6针数据线轮重仪，实现数据的传输。

（2）模块化设计。使用外置便携打印机，用户可根据需要进行选配。可扩展性强。

（3）可靠性高。轮重仪检测数据关系到铁路运输的安全，因此系统设计之初应充分考虑到设备的可靠性，为此手持机选用了工业性机型，该种机型数据存储容量大，环境适应能力强，很好的满足了用户对设备的可靠性要求。

3.4 数据管理便捷

为使管理者能快速的掌握轮重仪检测数据，数据管理便捷至关重要。本系统中手持机可查询所有录入的历史数据，数据管理平台用B/S模式，任何能接入互联网有权限的浏览器终端用户均能访问，且系统升级维护方便。

4 关键技术设计

（1）带安卓系统的手持机与服务器之间通过3G进行无线通讯。该通讯系统主要是利用了面向连接的Socket通信协议来实现。该模式下客户端的Socket必须在发送数据之前与服务器的Socket取得连接。一旦连接建立了，Socket就可以使用一个流接口进行打开、读、写、关闭等操作。本系统把手持机作为客户端，PC机作为服务器端。当装有安卓系统的手持机与服务器进行通信时，先运行服务器端通过ServerSocket编制的接收信息程序模块，使服务器处于监听状态，然后运行安装在安卓客户端通过Socket（IP地址）编制的发送信息程序模块，其中Socket中的IP地址是服务器的IP地址，连接成功后，两者就可以相互通信了。

（2）蓝牙通讯的实现。本系统中手持机与轮重仪的数据传输以及手持机与打印机的数据传输都是通过蓝牙通讯来实现的。蓝牙通讯也是通过Socket通信协议来实现的，主要利用了BluetoothSocket和BluetoothServerSocket类。通过BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()取得默认的蓝牙适配器，当拥有本地适配器以后，用户可以获得BluetoothDevice(蓝牙设备)，获取蓝牙地址，进行蓝牙通信。在服务器端，使用BluetoothServerSocket类来创建一个监听服务端口。当一个连接被BluetoothServerSocket所接受，它会返回一个新的BluetoothSocket来管理该连接。在客户端，使用一个单独的BluetoothSocket类去初始化一个外接连接和管理该连接。一旦建立连接，就能进行读写等操作了。

（3）基于B/S（Browser/Server,浏览器/服务器）架构的客户端应用程序开发。该结构模式将系统分为用户界面层（也称为表现层）、业务逻辑层（也称为功能层）和数据库服务层（也称为数据层），其优点是分布性强、维护和升级方式简单且共享性强，充分适用于设备分布地域广、应用分散的特点，为轮重仪检测数据的查询、监控、分析提供长期技术支撑，实现远程管理。

5 下位数据采集与无线传输终端设计

数据采集模块采用基于ARMCortex-M3内核的工业级STM32芯片，32位数据，时钟频率72MHz，超低功耗。可从轮重仪中引出共4根线，分别为5V电源线和UART3根线线（TX、RX、GND）。数据采集模块进行5V到3.3V的电源转换，并将UART的TTL电平转换为LVTTL电平，并进行数据接口的转换，实现手持机的蓝牙无线通讯，同时实现与手持机RS232通讯有线数据传输。

无线传输终端由轮重仪数据蓝牙传输模块、手持机系统和工业级便携蓝牙热敏打印机三部分组成。通过轮重仪的打印口，将数据通过蓝牙方式转发给终端手持机，手持机通过安卓系统的程序开发，实现对数据的采集、查询以及存储。

手持机的外观及参数要求如下：

外形尺寸：外观最大尺寸：190mm×75mm×30mm；手持部分：90mm×60mm×25mm

重量：350g（带电池）

操作系统：支持Android等主流操作系统，支持多语言

CPU：1GHz

显示屏：3.5英寸TFT-LCDVGA（480×640）彩色触控屏幕

内存：ROM：512MBNandFlash；RAM：512MBMobile DDR

安卓系统开发的应用程序运行界面如图3所示。用户登录后选择相应的菜单功能键，进入相应操作界面。

图3 程序运行首界面

图4 连接情况

进入数据采集，自动连接绑定的蓝牙地址，并显示与轮重仪蓝牙的连接情况，如图4左侧所示；接收数据成功后，直接弹出图4右侧的界面。

按钮标题上直径显示“第1组数据”，“第2组数据”，“第3组数据”，“第4组数据”字样，不需要显示具体的数据，然后进入图5左侧的数据输入界面；输入车牌号和自重点击“显示”后，会出现图5右侧的轮重仪数据，点击下方的各按钮实现对数据的操作。

图5 数据采集

图6 数据查询

数据查询可按日期或车牌号对轮重仪数据查询。单击每条记录最右边的“查看”按钮就可以显示具体数据；单击“删除”可以删除该行记录（见图6）。

6 数据平台设计

手持终端发送的数据报文，整理后写入后台服务器端数据库，在服务器端建立轮重仪检测数据管理中心，实现对轮重仪原始检测记录、车辆类型字典、车站字典（描述局别、车务段/直属站、车站之间从属关系）、轮重仪基础信息及报警参数设置等信息的管理；同时对检测数据按偏重、偏载、超载进行汇总统计。

登录轮重仪安全检测监控系统后，直接显示监控数据；按网站左侧菜单按钮实现对轮重仪数据的查询、分析和汇总。

7 测试情况

目前，基于蓝牙无线传输的轮重仪数据管理系统已经完成了蓝牙传输模块、手持机系统和终端网站的开发，现场测试数据传输安全可靠，数据的计算结果正确，数据分析汇总直观便捷，可以在现场使用。在后续的维护工作中，我们将根据实际使用情况继续对系统进行完善，以便更好地为铁路运输安全服务。

8 结束语

基于蓝牙无线传输的轮重仪数据管理系统是一套以无线传输和网络共享相结合的软硬件系统，它通过无线传输的手持机实现对轮重仪检测数据的接收，利用终端网络对接收的数据实时监控、查询、分析和管理，为管理者提供决策和支持。该系统的研究与开发使轮重仪在确保安全运输方面发挥更积极的作用。

责任编辑：王华 胡雄伟
来稿日期：2013-12-23