CN104494650B - 一种上道作业监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上道作业监控系统，该系统包括轨边采集模块，轨边采集模块将采集到的过车信号发送至控制器，控制器将处理后的报警信号通过第一通信模块发送至中心报警模块，中心报警模块通过第二通信模块接收控制器发来的报警信号再通过报警器报警；所述系统还包括视频采集模块，视频采集模块接收视频采集器采集的视频信号分别传送至中心报警模块和3G模块，3G模块通过第三通信模块将视频信号发送至控制器，通过控制器控制视频采集器，在未收到列车通过视频信号状态下，摄像头实时监控来车方向情况，接到报警信号后，摄像头自动转向作业现场区域，实时记录作业人员下道避车情况。该系统管理方式由人员控制向自动控制的智能转变；可提高管理效率和效果。

Description

一种上道作业监控系统

技术领域

本发明涉及列车轨道现场检修技术领域，尤其涉及一种上道作业监控系统。

背景技术

在列车轨道设备现场检修过程中，为保障现场维护人员的安全，现有技术都是设置一个防护区，采用车站防护加人工瞭望的方式来做安全提醒保障，然而采用人工瞭望的方式经常遇到区间长、弯道处视线有遮挡、瞭望人员发现不及时等情况，导致防护人员往往不能及时通知到设备维护人员，容易对设备维护人员的人身安全构成威胁。采用上述方式人为因素占主导，有时无法引导、提示或监督操作人员按规范进行相关的操作，随意性比较强。此外，也不能做到现场环境时时采集，地面管理端远程时时查看；缺乏信息的联动，信息传递不及时等问题。

发明内容

本发明目的在于，克服现有技术张的缺陷，提供一种避免人身安全事故的发生，针对铁路安全预警系统的实际情况和应用需求，集成嵌入式系统及无线通信网络技术、物联网技术等，大大降低人身安全事故的发生。实现设备引导规范作业，可对其作业进行远程监控管理；实现管理方式由人员控制向自动控制的智能转变；可提高管理效率和效果，提高人员和设备财产安全的上道作业监控系统。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种上道作业监控系统，该系统包括轨边采集模块，轨边采集模块将采集到的过车信号发送至控制器，控制器将处理后的报警信号通过第一通信模块发送至中心报警模块，中心报警模块通过第二通信模块接收控制器发来的报警信号再通过报警器报警；所述系统还包括视频采集模块，视频采集模块接收视频采集器采集的视频信号分别传送至中心报警模块和3G模块，3G模块通过第三通信模块将视频信号发送至控制器，通过控制器控制视频采集器，在未收到列车通过视频信号状态下，摄像头实时监控来车方向情况，接到报警信号后，摄像头自动转向作业现场区域，实时记录作业人员下道避车情况。

为了安全可靠的采集到车辆通过的信息，其中优选的技术方案是，所述轨边采集模块通过信号连线或无线信号与安装在钢轨上的磁钢传感器连接。

为了将采集到的信息进行有效快捷的处理，进一步优选的技术方案是，与所述磁钢传感器连接的轨边采集模块包括依次串连连接的差分放大器、迟滞比较器、极性保护器与限幅保护器、光电隔离器、波形整形器、单稳触发器，单稳触发器分两路与控制器连接，控制器通过RS232总线与第一通信模块连接；控制器还通过分压模块与电源电路连接，电源电路与光电隔离器、波形整形器和单稳触发器并联连接，电源电路通过供电隔离器与差分放大器和迟滞比较器并联连接；电源电路由蓄电池和/或太阳能模块提供电源。

为了便于同时采集多股轨道或提高安全级别，进一步优选的技术方案还有，将述一至若干个所中心报警模块分别与一至若干个轨边采集模块连接。

为了避免信号传输过程的失真，同时提高信号传输效率，进一步优选的技术方案还有，所述控制器与轨边采集模块、第一通信模块之间通过通信总线连接；所述中心报警模块也通过通信总线与第二通信模块、视频采集模块、报警器、3G模块和第三通信模块连接。

为了便于多动报警信号的采集及输出不同类型的报警信号，进一步优选的技术方案还有，所述中心报警模块中还包括设置模块，视频信号采集处理模块，供电模块、关键时段监控触发装置。

为了使得作业人员及作业设备具有足够的撤离时间，优选的技术方案还有，所述轨边采集模块与报警器之间的距离大于2公里。

为了便于系统根据作业的需要随时移动，优选的技术方案还有，所述第一通信模块、第二通信模块和第三通信模块均为无线通信模块。

为了提高系统的可靠性，降低设备的成本，优选的技术方案还有，所述控制器位单片机。

为了提高系统的可靠性，降低设备的成本，优选的技术方案还有，所述视频采集模块包括一个本地化视频采集系统，视频采集系统由一台采集终端接入模拟相机，及无线网络模块。

本发明的优点及有益效果是：采用该上道作业监控系统后，当有列车压轨边采集模块磁钢传感器时，中心报警模块通过控制器及无线通信模块，接收轨边采集模块发送来的来车信息，发出声光报警，并可在延迟数秒后切断照明电源，“强迫”维修员下道避让列车。视频采集模块中的红外摄像机采集视频，将录制记录为来车作业视频。管理人员可通过不同的查询终端(固定终端或便携终端)实时查看检修质量、上线作业安全防护等情况。该系统可实现设备引导规范作业，可对其作业进行远程监控管理；实现管理方式由人员控制向自动控制的智能转变；可提高管理效率和效果，提高人员和设备财产的安全。

附图说明

图1为本发明上道作业监控系统的结构示意图；

图2为控制器与轨边采集模块的结构框图。

图中：1-轨边采集模块，1.1-差分放大器，1.2-迟滞比较器，1.3-极性保护器，1.4-限幅保护器，1.5-光电隔离器，1.6-波形整形器，1.7-单稳触发器，2-控制器，3-第一通信模块，4-中心报警模块，5-第二通信模块，6-报警器，7-视频采集模块，8-视频采集器，9-3G模块，10-磁钢传感器，11-分压模块，12-电源电路，13-供电隔离器，14-蓄电池，15-太阳能模块。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种上道作业监控系统，该系统包括轨边采集模块1，轨边采集模块1将采集到的过车信号发送至控制器2，控制器2将处理后的报警信号通过第一通信模块3发送至中心报警模块4，中心报警模块4通过第二通信模块5接收控制器1发来的报警信号再通过报警器6报警；所述系统还包括视频采集模块7，视频采集模块7接收视频采集器8采集的视频信号分别传送至中心报警模块4和3G模块9，3G模块9将视频信号发送至控制器2，通过控制器2控制视频采集器8，在未收到列车通过视频信号状态下，摄像头实时监控来车方向情况，接到报警信号后，摄像头自动转向作业现场区域，实时记录作业人员下道避车情况。

本发明为了安全可靠的采集到车辆通过的信息，其中优选的实施方案是，所述轨边采集模块1通过信号连线或无线信号与安装在钢轨上的磁钢传感器10连接。

如图2所示，为了将采集到的信息进行有效快捷的处理，进一步优选的实施方案是，与所述磁钢传感器10连接的轨边采集模块1包括依次串连连接的差分放大器1.1、迟滞比较器1.2、极性保护器1.3与限幅保护器1.4、光电隔离器1.5、波形整形器1.6、单稳触发器1.7，单稳触发器1.7分两路与控制器2连接，控制器2通过RS232总线与第一通信模块3连接；控制器2还通过分压模块11与电源电路12连接，电源电路12与光电隔离器1.5、波形整形器1.6和单稳触发器1.7并联连接，电源电路12通过供电隔离器13与差分放大器1.1和迟滞比较器1.2并联连接；电源电路由蓄电池14和/或太阳能模块15提供电源。

本发明为了便于同时采集多股轨道或提高安全级别，进一步优选的实施方案还有，将所述一至若干个中心报警模块4分别与一至若干个轨边采集模块1连接。

本发明为了避免信号传输过程的失真，同时提高信号传输效率，进一步优选的实施方案还有，所述控制器2与轨边采集模块1、第一通信模块3之间通过通信总线连接；所述中心报警模块4也通过通信总线与第二通信模块5、视频采集模块7、报警器6和3G模块9连接。

本发明为了便于多动报警信号的采集及输出不同类型的报警信号，进一步优选的实施方案还有，所述中心报警模块4中还包括设置模块，视频信号采集处理模块，供电模块、关键时段监控触发装置。

本发明为了使得作业人员及作业设备具有足够的撤离时间，优选的实施方案还有，所述轨边采集模块1与报警器6之间的距离大于2公里。

本发明为了便于系统根据作业的需要随时移动，优选的实施方案还有，所述第一通信模块3和第二通信模块5均为无线通信模块。

本发明为了提高系统的可靠性，降低设备的成本，优选的实施方案还有，所述控制器2位单片机。

本发明为了提高系统的可靠性，降低设备的成本，优选的实施方案还有，所述视频采集模块7包括一个本地化视频采集系统，视频采集系统由一台采集终端接入模拟相机，及无线网络模块。

实施例1

该上道作业监控系统可用于探测防护区域50-2000米外的列车经过信息，及时提醒防护区域作业人员注意。列车信息采集终端采用嵌入式设计，安装方便，操作简单，可自备供电，系统将列车经过时的车速，车型等列车接近信息通过无线方式或有线方式实时发送到防护区域的报警终端中，报警终端根据接近列车的轨道分不同警告方式通过报警器报警，从而达到列车接近时提醒防护区域内作业人员注意安全的作用。

该系统可适用于不同环境及地区，根据现场条件的不同，具备多种安装方式，即可安装于室内采用单相供电，也可安装于室外采用太阳能供电，列车信息采集终端与报警终端可随意搭配，根据防护需求及防护区域大小选择单台或多台报警终端，也可配合功放、号角报警器提高报警强度，也可配合视频监控系统在报警时对现场情况进行视频记录。

该系统采用模块化设计，具备自检功能，设备故障后根据故障自检信息可快速定位故障模块，更换后即可快速恢复功能。

该系统其主要由列车信息采集终端和报警终端及辅助供电模块组成。并可扩展选配视频监控模块。

采集终端：由过车信号采集(磁钢)模块、列车信号处理模块，无线/有线信号收发模块、供电模块及防雷模块构成。预警采集设备安装在距防护区域50米以外，2000米以内，当有列车经过采集终端时，过车信号采集模块产生过车信号，经列车信号处理模块判断是否有效过车判断后，通过无线收发模块便将过车信息无线发送给报警终端。

报警终端：由无线/有线收发模块、信号处理模块、报警模块、照明控制模块、视频监控控制模块、供电模块、防雷模块等构成。当报警终端的无线收发模块接收到采集终端的过车信息时，将信息发送到信号处理模块，信号处理模块根据来车股道进行分类，向报警模块输出不同的报警信息，由报警模块进行报警。同时可根据实际需要，对夜间作业时的照明装置进行控制，对具备视频监控的现场提供报警输出。

辅助供电模块：在现场没有单相供电的情况下，可选配辅助供电模块，辅助供电模块由太阳能电池板，太阳能控制器，蓄电池组成，可提供采集终端或报警终端3天以上的工作时间。

该系统特点：

1、可接收多路列车接近信号。

2、过车信息检测装置可安装在50～2000米外(中间无遮挡)。

3、模块化设计，易封装，防雨防淹，多种安装方式可选、方便扩展。

4、系统24小时无间断运行。

5、供电不及时情况，可保证3～7天工作时间。

6、系统满足-20℃～60℃。

7、轨边采集终端具备自检功能，将供电情况及设备运行情况上报给中心报警终端，设备故障将自动重启，同时报警设备自动报警。

系统主要功能：

1、轨边采集终端功能模块具备自检功能，能将自检状态上报到机房中心报警终端。

2、可定制不同传输距离的电台2W、5W，为实际应用选择配置不同模块，实现更远距离传输或获得更好的信号稳定性，能适应区间内任意柜边工作。

3、机房中心报警终端报警声音及报警次数可根据实际要求随意定制。

4轨边采集终端及机房中心报警终端可选室内及室外安装方式，同时具备太阳能供电及交流供电两种模式。

5、中心报警终端设备可同时接受多路轨边采集终端过车信号。实现多路区分报警。

6、机房中心报警终端在接收到轨边采集终端过车信号后，进行自动广播传输。(自动报警、自动广播)

7、50W大功率扬声器，可保证500m内可清晰听见。

8、配备专业防雷模块。

系统解决方案

现场及周边环境考察

基本概况：

起点位置为列车接近采集端位置，报警位置1为1.2km处，靠近运用车间；报警位置2为1.5km处，靠近待检室。直通线主要为客车经过，经现场观察列车经过速度较高，以客车速度120km/h计算，报警1位置至少提前36秒报警。

根据现场实际需求，系统采用：

采集端：1个；

报警端：2个，1为1.2km处，2为1.5km处；

报警功率：直通场使用2W电台通信即可；

列车接近轨边采集终端：根据现场情况轨边采集终端采用轨边箱安装防护方式，引入220V市电或是加装太阳能电池板，采用无线传输方式加装固定架天线。天线馈线、信号线均做防雷保护。

计划在靠近隔离网一侧铁轨内侧安装一对磁钢，通过高压胶管防护，将磁钢线浅埋于道砟下(深度大约30～50cm)。在靠近隔离网具备水平护坡的位置架设立杆，杆得高度为2～2.5米，杆顶端安装天线，太阳能板及采集控制终端箱体。

防护网下方为水泥护坡，分为斜面护坡及水平面护坡，其中防护网支柱下方为水平面，水平面宽度大约为50cm，铁丝防护网下方为斜面水泥护坡，斜度约为45°。支架计划安装在水平水泥护坡上方，通过在水泥护坡上利用冲击钻打孔，然后利用较长的膨胀螺栓进行固定，固定后的支架底部可用水泥进行浇筑，以加强稳定性。高压胶管及其中的线缆从支架内部走线，高压胶管露出地面部分用水泥浇筑；支架低端固定膨胀螺栓上连接接地线，在水泥护坡靠近铁轨一侧地下埋入圆钢接地体。

列车接近中心报警终端：

根据调研文件直通场列车接近报警系统采用2W电台实现正常通讯。

报警1端及报警2端可采用市电供电，报警1端设备可安装于车间室内，比较方便，也可安装于轨边墙内侧。建议安装室内，防雨及安全性较好，报警器安装于轨边墙内侧，以防噪音干扰车间人员。

报警2端可安装于待检室室内，待检室平时无人，用作列检人员休息之用，设备建议安装于室内，防雨及安全性较好，报警器安装于轨边墙内侧，以防噪音影响周围居民休息。

报警端1及报警端2上道时均有防护门，上道前有防护栅栏，可将报警器安装于墙内侧，既可以利用墙体阻挡报警声音传入居民区扰民，又可以有效起到报警提示作用，由于需要防护区域较小，建议使用单个2W报警器。

现场安装过程中室内设备可以提供电源，便于安装，报警端需要刨地埋线，需要高压胶管及4芯电缆或直接采用铠装电缆，主要为12V供电及485控制线。

采集端安装地点无法提供电源，需要使用发电机进行发电，供冲击钻打孔安装太阳能支架。

本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种上道作业监控系统，其特征在于，该系统包括轨边采集模块，轨边采集模块将采集到的过车信号发送至控制器，控制器将处理后的报警信号通过第一通信模块发送至中心报警模块，中心报警模块通过第二通信模块接收控制器发来的报警信号再通过报警器报警；所述系统还包括视频采集模块，视频采集模块接收视频采集器采集的视频信号分别传送至中心报警模块和3G模块，3G模块通过第三通信模块将视频信号发送至控制器，通过控制器控制视频采集器，在未收到列车通过视频信号状态下，摄像头实时监控来车方向情况，接到报警信号后，摄像头自动转向作业现场区域，实时记录作业人员下道避车情况，所述轨边采集模块通过信号连线或无线信号与安装在钢轨上的磁钢传感器连接，与所述磁钢传感器连接的轨边采集模块包括依次串连连接的差分放大器、迟滞比较器、极性保护器与限幅保护器、光电隔离器、波形整形器、单稳触发器，单稳触发器分两路与控制器连接，控制器通过RS232总线与第一通信模块连接；控制器还通过分压模块与电源电路连接，电源电路与光电隔离器、波形整形器和单稳触发器并联连接，电源电路通过光电隔离器与差分放大器和迟滞比较器并联连接；电源电路由蓄电池和/或太阳能模块提供电源。

2.如权利要求1所述的上道作业监控系统，其特征在于，将一至若干个所述中心报警模块分别与一至若干个轨边采集模块连接。

3.如权利要求1所述的上道作业监控系统，其特征在于，所述控制器与轨边采集模块、第一通信模块之间通过通信总线连接；所述中心报警模块也通过通信总线与第二通信模块、视频采集模块、报警器、3G模块和第三通信模块连接。

4.如权利要求1所述的上道作业监控系统，其特征在于，所述中心报警模块中还包括设置模块，视频信号采集处理模块，供电模块、关键时段监控触发装置。

5.如权利要求1所述的上道作业监控系统，其特征在于，所述轨边采集模块与报警器之间的距离大于2公里。

6.如权利要求1所述的上道作业监控系统，其特征在于，所述第一通信模块、第二通信模块和第三通信模块均为无线通信模块。

7.如权利要求1所述的上道作业监控系统，其特征在于，所述控制器为单片机。

8.如权利要求1所述的上道作业监控系统，其特征在于，所述视频采集模块包括一个本地化视频采集系统，视频采集系统由一台采集终端接入模拟相机，及无线网络模块。