CN111364386A - 一种基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，所述防砸装置包括网络系统、栏杆防砸系统以及栏杆控制系统，所述栏杆防砸系统通过网络系统与所述栏杆控制系统相连。系统结构简单，不需要在现场安装传感器、地感线圈等设备，不受现场环境和安装条件限制、检测距离远、可靠性高。

Description

一种基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置及方法
技术领域
本发明涉及一种防砸装置，具体涉及一种基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置和方法，属于控制系统技术领域。
背景技术
目前我国铁路系统中存在大量平交道口，随着铁路机车车列的运量及速度不断提高，公路上的机动车辆数量的急剧增加，铁路平交道口成为限制铁路及公路运输的瓶颈，同时道口处的安全问题也越来越突出。道口配备的安全设施主要是道口自动信号和自动栏杆，机动车、电动车等冲撞道口栏杆造成栏杆损坏、人员伤亡事故数量呈现逐年上升趋势，尤其是在厂矿企业内部道口多采用无人值守的自动栏杆或集控道口，冲撞道口栏杆问题比较突出。为了解决该技术问题，本领域的技术人员不断的尝试新的方案，但是效果均不要理想。以上技术存在设备组成结构复杂、受现场环境和安装条件限制多、检测距离短、可靠性不高等问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，随着智能视频监控技术的发展，应用智能视频监控系统对栏杆下方接近区域的机动车、电动车、行人等运动和停止的障碍物进行识别，通过栏杆控制系统调整栏杆动作，达到防止机动车、电动车、行人等冲撞道口栏杆事故的发生，系统结构简单，不需要在现场安装传感器、地感线圈等设备，不受现场环境和安装条件限制、检测距离远、可靠性高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，其特征在于，所述防砸装置包括网络系统、栏杆防砸系统以及栏杆控制系统，所述栏杆防砸系统通过网络系统与所述栏杆控制系统相连。
作为本发明的一种改进，所述栏杆防砸系统由智能视频分析主机和防砸系统主机组成，所述智能视频分析主机通过控制电缆与所述防砸系统主机相连，所述防砸系统主机相连通过网络与监控中心设备相连。
作为本发明的一种改进，所述栏杆控制系统由现场设备、现场设备间以及监控中心设备组成，所述现场设备通过控制电缆与所述现场设备间设备相连，所述现场设备间设备通过网络系统与所述监控中心设备相连。
作为本发明的一种改进，所述现场设备包括摄像机杆A ，栏杆机A1，闪光灯A，数字高清摄像机A，栏杆机A2，现场设备间，栏杆机B1，摄像机杆B，闪光灯B，数字高清摄像机B以及栏杆机B2，所述摄像机杆A 上设置有闪光灯A和数字高清摄像机A，所述栏杆机A1和栏杆机A2设置在栏杆A的两端，所述摄像机杆B上设置有闪光灯B和数字高清摄像机B，所述栏杆机B1和栏杆机B2设置在栏杆B的两端。
作为本发明的一种改进，所述现场设备间设备由视频光端机、数据光端机以及S7-200PLC组成，所述监控中心设备由视频光端机、数据光端机、视频服务器、管理服务器组成，所述现场设备实现铁路道口控制，采集现场数据及图像数据功能，所述现场设备间设备实现分析现场数据及图像数据，现场设备联锁控制功能，所述监控中心设备实现存储现场数据及图像数据，现场设备远程监控控制功能，所述现场设备间设备通过网络系统与所述监控中心设备相连。
作为本发明的一种改进，所述网络系统由网络交换机、光端机、光纤组成，实现视频和控制数据的传输。
作为本发明的一种改进，所述防砸系统主机安装在现场设备间，所述智能视频分析主机连接所述防砸系统主机，所述防砸系统主机连接管理服务器，防砸系统主机实现检测管理服务器发送给S7-200PLC的栏杆机下降命令，启动智能视频分析主机工作并接收其异常进行报警，将报警信息通过网络系统发送给所述管理服务器功能。
作为本发明的一种改进，所述智能视频分析主机安装在现场设备间，所述数字高清摄像机连接所述智能视频分析主机，所述智能视频分析主机连接所述防砸系统主机，所述智能视频分析主机对数字高清摄像机采集的图像数据进行自动分析处理，将目标从背景图像中进行提取、分析、识别，比对目标与预设规则，发现异常进行报警，并将报警信息通过发送给防砸系统主机，防砸系统主机将报警信息通过网络系统发送给所述管理服务器，由所述管理服务器将控制命令通过网络发送到所述S7-200PLC，由所述S7-200PLC控制栏杆机停止、下降等动作，避免冲撞事故发生。
一种基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步、栏杆防砸系统处于待机状态，当机车车辆接近道口，设置于轨道两侧的传感器检测到接近信号，道口信号开始报警，10秒钟后管理服务器给S7-200PLC和防砸系统主机发出自动栏杆机下降信号，S7-200PLC检查现场联锁条件后发送下降信号给自动栏杆机，道口自动栏杆下降，同时防砸系统主机启动智能视频分析主机，系统初始化，否则继续监测栏杆下降信号；
第二步、应用智能视频分析主机检测栏杆下方接近区域，通过摄像机A监测栏杆A进口区域和栏杆B出口区域，通过摄像机B监测栏杆A出口区域和栏杆B进口区域，采集现场视频数据，智能视频分析主机对数字高清摄像机采集的图像数据进行自动分析处理，将目标从背景图像中进行提取、分析、识别，比对目标与预设规则，发现异常进行报警，并将报警信息发送给防砸系统主机，防砸系统主机将报警信息通过网络发送给管理服务器，由所述管理服务器将控制命令通过网络发送到所述S7-200PLC，由所述S7-200PLC控制栏杆机停止、下降等动作；
第三步、当栏杆A进口区域和出口区域有障碍物时栏杆A停止下降，无障碍物时栏杆A继续下降，并循环检测障碍物，直到栏杆A下降到位。栏杆B动作过程与栏杆A相同；
第四步、当栏杆A与栏杆B均下降到位时，栏杆防砸系统主机进入待机状态，防砸系统主机继续监测栏杆下降信号。
相对于现有技术，本发明的优点如下：1）该系统结构简单，不需要在现场安装传感器、地感线圈等设备，不受现场环境和安装条件限制；通过对图像数据进行智能分析处理，可以自动识别目标种类，根据不同种类目标采取不同防护规则，检测距离远、可靠性高；2）该方案在保证道口安全的前提下，以自动控制代替有人看守，达到减低人力资源成本、增加经济效益、改善铁路员工劳动条件的目的；便于施工、有利于加快施工进度；3）该方案能够记录道口现场详细图像，具备视频保存和回放查询功能；具备红灯时违章抓拍功能，方便违章处罚及道口管理；4）该方案采用双摄像机协作从道口两侧实时采集栏杆下方接近区域的视频信息，避免遮挡及干扰，保证图像采集准确及时；应用视频分析技术可以对机动车、电动车、行人等目标进行有效识别，确保安全可靠；5）采用通用设计标准，能够与现有视频监控及道口集控系统兼容，方便系统集成，节约投资；每个道口智能视频分析主机可以独立实现智能视频监控功能，当发生系统通讯网络中断故障时，不影响道口防砸系统工作；采用先进合理的设计及设备，视频分析处理的延时小、误报率和漏报率低、可靠性高。
附图说明
图1现场设备布置图；
图2防砸系统组成结构图；
图3防砸系统原理图；
图中：1、摄像机杆A ，2、栏杆机A1 ，3、闪光灯A ，4、数字高清摄像机A ，5、栏杆机A2 ，6、现场设备间 ，7、栏杆机B1 ，8、摄像机杆B ，9、闪光灯B ，10、数字高清摄像机B ，11、栏杆机B2。
具体实施方式
为了加强对本发明的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明做出进一步的说明和介绍。
实施例1：参见图1-图3，一种基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，所述防砸装置包括网络系统、栏杆防砸系统以及栏杆控制系统，所述栏杆防砸系统通过网络系统与所述栏杆控制系统相连，所述栏杆防砸系统由智能视频分析主机和防砸系统主机组成，所述智能视频分析主机通过控制电缆与所述防砸系统主机相连，所述防砸系统主机相连通过网络与监控中心设备相连，所述栏杆控制系统由现场设备、现场设备间以及监控中心设备组成，所述现场设备通过控制电缆与所述现场设备间设备相连，所述现场设备间设备通过网络系统与所述监控中心设备相连，所述现场设备包括摄像机杆A （1），栏杆机A1（2），闪光灯A（3），数字高清摄像机A（4），栏杆机A2（5），现场设备间（6），栏杆机B1（7），摄像机杆B（8），闪光灯B（9），数字高清摄像机B（10）以及栏杆机B2（11），所述摄像机杆A （1）上设置有闪光灯A（3）和数字高清摄像机A（4），所述栏杆机A1（2）和栏杆机A2（2）设置在栏杆A的两端，所述摄像机杆B（8）上设置有闪光灯B（9）和数字高清摄像机B（10），所述栏杆机B1（7）和栏杆机B2（11）设置在栏杆B的两端，所述现场设备间设备由视频光端机、数据光端机以及S7-200PLC组成，所述监控中心设备由视频光端机、数据光端机、视频服务器、管理服务器组成，所述现场设备实现铁路道口控制，采集现场数据及图像数据功能，所述现场设备间设备实现分析现场数据及图像数据，现场设备联锁控制功能，所述监控中心设备实现存储现场数据及图像数据，现场设备远程监控控制功能，所述现场设备间设备通过网络系统与所述监控中心设备相连，所述网络系统由网络交换机、光端机、光纤组成，实现视频和控制数据的传输，所述防砸系统主机安装在现场设备间，所述智能视频分析主机连接所述防砸系统主机，所述防砸系统主机连接管理服务器，防砸系统主机实现检测管理服务器发送给S7-200PLC的栏杆机下降命令，启动智能视频分析主机工作并接收其异常进行报警，将报警信息通过网络系统发送给所述管理服务器功能，所述智能视频分析主机安装在现场设备间，所述数字高清摄像机连接所述智能视频分析主机，所述智能视频分析主机连接所述防砸系统主机，所述智能视频分析主机对数字高清摄像机采集的图像数据进行自动分析处理，将目标从背景图像中进行提取、分析、识别，比对目标与预设规则，发现异常进行报警，并将报警信息通过发送给防砸系统主机，防砸系统主机将报警信息通过网络系统发送给所述管理服务器，由所述管理服务器将控制命令通过网络发送到所述S7-200PLC，由所述S7-200PLC控制栏杆机停止、下降等动作，避免冲撞事故发生。该方案设计一套高效可靠的防砸系统，防止在栏杆下降过程中机动车、电动车、行人等冲撞道口栏杆，通过对比分析，应用智能视频监控系统、PLC、管理服务器等构成防砸系统。首先在栏杆下降过程中应用数字高清摄像机实时采集栏杆下方接近区域的视频信息；应用视频分析主机对采集的视频进行分析处理，自动检测及识别障碍物；通过网络将视频图像发送至监控中心的视频服务器，由视频服务器对视频图像进行存储记录。
智能视频分析主机将报警信息发送给所述防砸系统主机；防砸系统主机将报警信息发送给管理服务器，由管理服务器将控制命令发送到S7-200PLC，由S7-200PLC控制栏杆停止下降、继续下降动作。避免冲撞事故发生；在栏杆下降过程中不断检测、反馈、控制栏杆动作直到栏杆下降到位，系统关闭。
实施例2：参见图1-图3，一种基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸方法，首先在栏杆下降过程中应用数字高清摄像机实时采集栏杆下方接近区域的实时视频信号，由所述智能视频分析主机对数字高清摄像机采集的图像数据进行自动分析处理，将目标从背景图像中进行提取、分析、识别，比对目标与预设规则，发现异常进行报警。并将报警信息发送给防砸系统主机，防砸系统主机将报警信息通过网络发送给管理服务器，由所述管理服务器将控制命令通过网络发送到所述S7-200PLC，由所述S7-200PLC控制栏杆机停止、下降等动作，避免冲撞事故发生。现场实时视频图像通过光纤网络发送至监控中心的视频服务器，由视频服务器对实时视频图像进行记录存储。操作人员通过管理服务器上的视频监控控制终端软件实现人机交互，远程配置智能视频分析主机的模式及参数，紧急情况的应急手动操作。防砸系统工作原理如图3防砸系统工作原理图所示，所述方法包括以下步骤：
第一步、栏杆防砸系统处于待机状态，当机车车辆接近道口，设置于轨道两侧的传感器检测到接近信号，道口信号开始报警，10秒钟后管理服务器给S7-200PLC和防砸系统主机发出自动栏杆机下降信号，S7-200PLC检查现场联锁条件后发送下降信号给自动栏杆机，道口自动栏杆下降，同时防砸系统主机启动智能视频分析主机，系统初始化，否则继续监测栏杆下降信号；
第二步、应用智能视频分析主机检测栏杆下方接近区域，通过摄像机A监测栏杆A进口区域和栏杆B出口区域，通过摄像机B监测栏杆A出口区域和栏杆B进口区域，采集现场视频数据，智能视频分析主机对数字高清摄像机采集的图像数据进行自动分析处理，将目标从背景图像中进行提取、分析、识别，比对目标与预设规则，发现异常进行报警，并将报警信息发送给防砸系统主机，防砸系统主机将报警信息通过网络发送给管理服务器，由所述管理服务器将控制命令通过网络发送到所述S7-200PLC，由所述S7-200PLC控制栏杆机停止、下降等动作；
第三步、当栏杆A进口区域和出口区域有障碍物时栏杆A停止下降，无障碍物时栏杆A继续下降，并循环检测障碍物，直到栏杆A下降到位。栏杆B动作过程与栏杆A相同；
第四步、当栏杆A与栏杆B均下降到位时，栏杆防砸系统主机进入待机状态，防砸系统主机继续监测栏杆下降信号。
需要说明的是上述实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，其特征在于，所述防砸装置包括网络系统、栏杆防砸系统以及栏杆控制系统，所述栏杆防砸系统通过网络系统与所述栏杆控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，其特征在于，所述栏杆防砸系统由智能视频分析主机和防砸系统主机组成，所述智能视频分析主机通过控制电缆与所述防砸系统主机相连，所述防砸系统主机连通过网络与监控中心设备相连。
3.根据权利要求2所述的基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，其特征在于，所述栏杆控制系统由现场设备、现场设备间以及监控中心设备组成，所述现场设备通过控制电缆与所述现场设备间设备相连，所述现场设备间设备通过网络系统与所述监控中心设备相连。
4.根据权利要求2或3所述的基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，其特征在于，所述现场设备包括摄像机杆A （1），栏杆机A1（2），闪光灯A（3），数字高清摄像机A（4），栏杆机A2（5），现场设备间（6），栏杆机B1（7），摄像机杆B（8），闪光灯B（9），数字高清摄像机B（10）以及栏杆机B2（11），所述摄像机杆A （1）上设置有闪光灯A（3）和数字高清摄像机A（4），所述栏杆机A1（2）和栏杆机A2（2）设置在栏杆A的两端，所述摄像机杆B（8）上设置有闪光灯B（9）和数字高清摄像机B（10），所述栏杆机B1（7）和栏杆机B2（11）设置在栏杆B的两端。
5.根据权利要求4所述的基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，其特征在于，所述现场设备间设备由视频光端机、数据光端机以及S7-200PLC组成，所述监控中心设备由视频光端机、数据光端机、视频服务器、管理服务器组成，所述现场设备实现铁路道口控制，采集现场数据及图像数据功能，所述现场设备间设备实现分析现场数据及图像数据，现场设备联锁控制功能，所述监控中心设备实现存储现场数据及图像数据，现场设备远程监控控制功能，所述现场设备间设备通过网络系统与所述监控中心设备相连。
6.根据权利要求5所述的基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，其特征在于，所述网络系统由网络交换机、光端机、光纤组成，实现视频和控制数据的传输。
7.根据权利要求6所述的基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，其特征在于，
所述防砸系统主机安装在现场设备间，所述智能视频分析主机连接所述防砸系统主机，所述防砸系统主机连接管理服务器，防砸系统主机实现检测管理服务器发送给S7-200PLC的栏杆机下降命令，启动智能视频分析主机工作并接收其异常进行报警，将报警信息通过网络系统发送给所述管理服务器功能。
8.根据权利要求7所述的基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸装置，其特征在于，
所述智能视频分析主机安装在现场设备间，所述数字高清摄像机连接所述智能视频分析主机，所述智能视频分析主机连接所述防砸系统主机，所述智能视频分析主机对数字高清摄像机采集的图像数据进行自动分析处理，将目标从背景图像中进行提取、分析、识别，比对目标与预设规则，发现异常进行报警，并将报警信息通过发送给防砸系统主机，防砸系统主机将报警信息通过网络系统发送给所述管理服务器，由所述管理服务器将控制命令通过网络发送到所述S7-200PLC，由所述S7-200PLC控制栏杆机停止、下降等动作，避免冲撞事故发生。
9.一种基于智能视频监控的铁路道口自动栏杆防砸方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步、栏杆防砸系统处于待机状态，当机车车辆接近道口，设置于轨道两侧的传感器检测到接近信号，道口信号开始报警，10秒钟后管理服务器给S7-200PLC和防砸系统主机发出自动栏杆机下降信号，S7-200PLC检查现场联锁条件后发送下降信号给自动栏杆机，道口自动栏杆下降，同时防砸系统主机启动智能视频分析主机，系统初始化，否则继续监测栏杆下降信号；
第二步、应用智能视频分析主机检测栏杆下方接近区域，通过摄像机A监测栏杆A进口区域和栏杆B出口区域，通过摄像机B监测栏杆A出口区域和栏杆B进口区域，采集现场视频数据，智能视频分析主机对数字高清摄像机采集的图像数据进行自动分析处理，将目标从背景图像中进行提取、分析、识别，比对目标与预设规则，发现异常进行报警，并将报警信息发送给防砸系统主机，防砸系统主机将报警信息通过网络发送给管理服务器，由所述管理服务器将控制命令通过网络发送到所述S7-200PLC，由所述S7-200PLC控制栏杆机停止、下降等动作；
第三步、当栏杆A进口区域和出口区域有障碍物时栏杆A停止下降，无障碍物时栏杆A继续下降，并循环检测障碍物，直到栏杆A下降到位；栏杆B动作过程与栏杆A相同；
第四步、当栏杆A与栏杆B均下降到位时，栏杆防砸系统进入待机状态，防砸系统主机继续监测栏杆下降信号。
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