CN111619617A - 铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，包括施工现场前端硬件设备，网络云存储，以及指挥中心应用软件平台，所述施工现场的前端硬件包括室外无线定位所需的定位微基站和定位微标签、区域入侵检测所需的周界雷达、局域无线组网所需的无线网桥、施工现场视频存储所需的NVR；本发明具有施工人员管理、实时位置定位、日常人员管理、日常设备管理、支持报警区，排除区的自定义设置、联动视频弹出、紧急人员搜救和历史轨迹查询等功能。

Description

铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统

技术领域

本发明涉及铁路区域监测设备技术领域，具体涉及铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统。

背景技术

到2020年，一批重大标志性项目建成投产，铁路网规模达到15万公里，其中高速铁路3万公里，覆盖80％以上的大城市。到2025年，铁路网规模达到17.5 万公里左右，其中高速铁路3.8万公里左右。与之相应的生产安全和施工安全的技术升级都迫在眉睫。铁路工程及隧道工程施工环境艰苦恶劣，工种危险系数高，工作人员人数多，使施工企业面临巨大的管理困难，迫切需求一种高效、准确的人员管理和安全管理系统。

目前的施工现场管理需解决的主要问题包括：

1)事前：日常管理，包括人员车辆考勤、人员设备跟踪定位、资源的优先调配等。

2)事中：违章蛮干实时报警，包括人员进入警戒区、设备(如施工标牌) 被违规移动等。

3)事后：对违规人员的身份确认和追责，以及灾后通过人员定位进行救援等。

这些管理需求的实现，核心是对人员设备的实时跟踪定位，以及全天候的区域入侵检测。传统的RFID、WiFi技术，能够将施工作业人员定位到一定的范围内，但无法实时获取人员的精确位置，且施工量大，调试复杂，不能满足施工企业对人员定位的实际需求。而振动光纤、红外对射等入侵检测技术，则无法应对恶劣天气造成的误报、漏报等问题。

为了解决上述问题，本发明中，提出了铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，以解决上述技术问题。

(2)技术方案

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，包括施工现场前端硬件设备，网络云存储，以及指挥中心应用软件平台，所述施工现场的前端硬件包括室外无线定位所需的定位微基站和定位微标签、区域入侵检测所需的周界雷达、局域无线组网所需的无线网桥、施工现场视频存储所需的NVR，定位数据及报警数据处理所需的数据处理服务器，以及用于远距离数据传输的4G路由器，数据通过4G 网络传输至云端进行存储，并通过转换机实时推送至指挥中心的应用软件平台进行展现。

进一步地，所述周界雷达包括一体化支架、相控阵雷达、高清夜视相机和声光报警设备，所述一体化支架上设置有相控阵雷达，且相控阵雷达的前端设置有高清夜视相机，所述相控阵雷达的顶端设置有声光报警设备。

进一步地，所述一体化支架的下端设置有四个一号万向轮。

进一步地，所述路由器、转换机和数据处理服务器均设置在放置架机构上。

进一步地，所述放置架机构包括承托底板、侧边支撑板、承托支撑板和二号万向轮，所述承托底板的上端面上对称固定连接有两个侧边支撑板，且两个侧边支撑板从上往下依次固定设置有三个承托支撑板，所述承托底板的下端设置有四个二号万向轮。

进一步地，所述承托支撑板上设置有锁定机构。

进一步地，所述锁定机构包括固定锁定板和移动锁定板，所述固定锁定板固定设置在承托底板的上端面上，所述移动锁定板滑动设置在承托底板的上端面上，且承托底板上开设有移动槽，所述移动槽内滑动设置有移动杆，且移动杆的上端连接在移动锁定板的下端面上，所述移动杆的侧壁连接有导向组件的一端，且导向组件的另一端固定连接在移动槽的侧壁上。

进一步地，所述导向组件包括导向杆、导向筒和导向弹簧，所述导向杆活动插接在导向筒内，所述导向弹簧缠绕连接在导向杆上，导向弹簧的两端分别连接在导向杆的侧壁上和导向筒的侧壁上。

进一步地，所述固定锁定板和一号橡胶垫的初始位置关于承托底板对称设置。

进一步地，所述固定锁定板和移动锁定板相互靠近的一端分别连接有一号橡胶垫和二号橡胶垫，所述一号橡胶垫和二号橡胶垫上均开设有防滑纹。

(3)有益效果：

1、本发明具有施工人员管理的功能：当施工人员进入工作区以后，系统会自动读取进入人员的信息进行考勤管理，并可以实时将进入人员的相关信息在 LE+D大屏幕上显示。

2、本发明具有实时位置定位的功能：当施工人员进入工作区以后，在任何时刻其位置都可以动态显示在屏幕上，并在云端作好备份，使得管理人员可随时了解施工人员的状态。

3、本发明具有日常人员管理的功能：管理者可随时查看施工人员及设备活动情况，并可查看任意区域、任何班组/部分/个人的信息状况，为管理带来极大的方便。

4、本发明具有日常设备管理的功能：管理者可以随时添加、删除、设置现场所需接入的前端硬件设备(微基站、定位标签、周界雷达、无线网桥等)。

5、本发明具有支持报警区，排除区的自定义设置的功能：可以通过系统操作界面，以图形化、鼠标拖拽的方式灵活的设定报警区域、排除区域。一旦有人或车辆进入报警区域，系统将产生实时报警信号，提醒现场管理人员及时干预。

6、本发明具有联动视频弹出的功能：如果某前端报警设备防区内有报警事件发生，客户端软件联动显示该防区前置摄像头实时画面。

7、本发明具有紧急人员搜救的功能：当突发情况发生时，无线定位系统将保留人员的最后活动位置，为精确紧急搜救提供重要参考。

8、本发明具有历史轨迹查询的功能：系统可实时记录标签的轨迹信息，以便后期进行历史轨迹查询，并从NVR调取相关的历史视频。

9、本发明中还增设了放置架机构，用于路由器、转换机和数据处理服务器的放置，通过放置架机构的设置，可以保证路由器、转换机和数据处理服务器存储的更加平整，从而在实际工作过程中，可以保证工作环境的整洁有序，在进行其他工序操作时，可以避免路由器、转换机和数据处理服务器对施工过程的影响；同时，可以起到对路由器、转换机和数据处理服务器的保护作用。

10、本发明中在放置架机构上还增设了锁定机构，锁定机构的设置，主要起夹持固定的作用，具体地，在将路由器、转换机和数据处理服务器放置到放置架机构上以后，通过锁定机构可将路由器、转换机和数据处理服务器稳定的固定在放置架机构上，从而可以防止放置架机构在移动过程中，路由器、转换机和数据处理服务器发生掉落，进而减少不必要的经济投入。

附图说明

图1为本发明铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统中周界雷达立体结构示意图；

图2为本发明铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统中路由器、数据处理服务器和交换机，以及放置架机构组合立体结构示意图；

图3为本发明铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统中系统结构示意图

图4为本发明铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统图3中放置架机构立体结构示意图。

附图标记如下：

一体化支架1、相控阵雷达2、高清夜视相机3、声光报警设备4、一号万向轮5、路由器6、转换机7、数据处理服务器8、放置架机构9、承托底板91、侧边支撑板92、承托支撑板93、二号万向轮94、锁定机构10、固定锁定板101、一号橡胶垫102、二号橡胶垫103、移动锁定板104、移动槽105、移动杆106、导向组件107。

具体实施方式

下面结合附图1-4和实施例对本发明进一步说明：

铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，包括施工现场前端硬件设备，网络云存储，以及指挥中心应用软件平台，施工现场的前端硬件包括室外无线定位所需的定位微基站和定位微标签、区域入侵检测所需的周界雷达、局域无线组网所需的无线网桥、施工现场视频存储所需的NVR；无线网桥，适用于建筑工地等室外场景无线视频、数据传输，可安装在塔吊、围墙、抱杆或者屋顶上，具备优异的远距离传输性能，可传输多路高清视频，采用高性能802.11n 2X2 MIMO芯片，最高物理层传输速率可达300Mbps，产品使用了TDMA，智能速率控制，自动 ACK超时调整等技术，支持点对点、或者点对多点地传输方式，独有的天线、射频放大器、低噪声接收器设计，保证数据传输的可靠性，独有的TDMA技术能最大限度的利用带宽资源，更好地支持点对多点的数据传输，支持24V PoE方式供电，供电方式更加方便可靠，防水防紫外线的外壳确保设备在室外稳定工作，现场用户无需配置即可以完成摄像机端和中心端连接，支持自动选择合适的频点，可降低频点选择工作难度，保证传输质量和链路带宽指示实时指示链路传输带宽；定位数据及报警数据处理所需的数据处理服务器8，以及用于远距离数据传输的4G路由器6，数据通过4G网络传输至云端进行存储，并通过转换机7实时推送至指挥中心的应用软件平台进行展现，在具体使用时，采用UWB无线脉冲电磁波技术，使用脉冲宽度为ns级的无线脉冲信号作为定位载波，是无线定位领域的定位精度最高，性能最为稳定的技术。在频域上，由于其占用的频带较宽，且无线功率密度较低，对于其他的无线设备来说相当于噪声信号，不会对其造成干扰，也加强了自身的抗干扰性。

网络云存储，各施工现场的标签轨迹及报警信息将通过4G网络实时推送到云端，以方便监控中心的管理者对现场情况进行管控。云端将存储以下数据(至少保存3个月)。主要用于人员考勤信息、人员即设备的标签轨迹和实时报警信息(人员违规进入警戒区、设备被违规移动等)。

指挥中心应用软件平台，监控中心的软件平台将采取B/S架构，方便多用户同时登录访问云端存储的信息。软件平台的主要功能如下：

1.施工人员考勤管理。根据云端存储的人员考勤信息，可以对各个工地的人员考勤进行管理。

2.施工人员日常管理。管理者可通过云端查看施工人员及设备活动情况，并可查看任意区域、任何班组/部分/个人的信息状况，为管理带来极大的方便。

3.实时报警信息查看。施工现场的报警信息(人员违规进入警戒区、设备被违规移动等)将通过云端实时推送到监控中心，管理者可通过大屏幕实时查看报警信息并做出处置。

4.施工现场实时视频查看。在网络条件允许的情况下，管理者可随时查看施工现场的周界雷达实时监控画面。

5.紧急人员搜救。当突发情况发生时，管理者可根据无线定位系统保留的人员的最后活动位置，部署紧急搜救行动。

6.历史轨迹查询。管理者可通过云端存储的标签轨迹信息，进行标签历史轨迹查询，并从施工现场的NVR调取相关的历史视频。

7.用户权限管理，通过对每个用户进行登录及授权，可以使不同用户根据自己的权限访问相应的功能模块。

本实施例中，周界雷达包括一体化支架1(包括防水防尘控制箱、声光报警设备、开关电源、光交换机等等配件。机动性强，安装维护方便，支持网络和光纤接入，易部署)、相控阵雷达2、高清夜视相机3和声光报警设备4，一体化支架1上设置有相控阵雷达2，周界雷达通过电磁波对周界防区进行实时扫描，并结合MIMO、数字波束形成等技术，对防区内目标的距离、速度、角度进行精准测量，定位精度达0.5m；且相控阵雷达2的前端设置有高清夜视相机3，高清夜视相机，采用星光级超低照度低功耗的全高清网络摄像机，红外补光距离达100米，和雷达联动拍摄目标视频图像；相控阵雷达2的顶端设置有声光报警设备4。

周界雷达具有如下功能特性：

1.军民融合产品。系统把MIMO、数字波束形成等尖端军工雷达技术应用到民用安防领域，结合雷达探测范围广跟踪目标多，光电探测细节丰富的优势，并通过深度学习智能算法进行识别确认。快速完成探测、识别、预警、记录全过程，大幅降低误警率减少人力消耗，同时采集视频便于事后追责取证。

2.与哨位报警平台，执勤管控平台联动，精确推送报警图片，报警目标位置，速度，目标入侵视频录像等数据。

3.集监视雷达、光电探测、目标智能识别等高新技术于一体。系统可全天候实时监控人员、动物，车辆等可疑目标，具有全面态势感知、实时监视预警、精确引导定位、多方协同处理等能力。

4.多目标精确定位，可跟踪监控目标的运动轨迹，实时态势分析。

5.全方位立体监控，可实现水平±35度，俯仰±8度范围内的目标监控，可同时对64个运动目标跟踪报警。

6.抗干扰能力强，具备环境适应能力，有效过滤雨，雪，树木晃动等干扰因素，有效减少误报。

7.精确测速，测距功能。基于多普勒效益的原理，通过雷达接受目标反射电磁波信号进行数据处理，绘制目标运动轨迹，并获得的目标大小、距离、运动速度等参数。

8.基于人工智能算法的目标二次识别确认。雷达联动视频抓拍，并将抓拍到的目标图片交给报警服务器进行二次确认，识别目标属性。

9.根据环境及用户需求，排除干扰项。雷达报警服务器根据预设的规则排除猫狗、家畜等指定目标，进一步降低误报率，排除无效干扰。

10.灵活设定虚拟警戒区，排除区，布防更灵活。支持设定不同时间需要警戒的区域，设定出入口等排除区域，设定报警策略等。

11.全天候工作，不受照明条件限制，不受雨雪雾沙尘等恶劣天气影响，7*24 小时全天候工作。

具体地过程如下：

当雷达发现可疑目标进入警戒区域时，自动记录目标运动轨迹，并将坐标发给高清夜视相机3进行拍摄，拍摄图片发送给服务器进行识别确认，经过深度学习目标识别算法确认为危险目标后，发出报警信号，同时将目标出现时间、位置、拍摄视频、识别结果等信息传送到监控终端，供用户查看处理。

本实施例中，一体化支架1的下端设置有四个一号万向轮5，一号万向轮5 的设置，可使得周界雷达实现便捷移动的效果。

本实施例中，路由器6、转换机7和数据处理服务器8均设置在放置架机构 9上，放置架机构9包括承托底板91、侧边支撑板92、承托支撑板93和二号万向轮94，承托底板91的上端面上对称固定连接有两个侧边支撑板92，且两个侧边支撑板92从上往下依次固定设置有三个承托支撑板93，承托底板91的下端设置有四个二号万向轮94，放置架机构9的设置，可实现路由器6、转换机7 和数据处理服务器8的整齐放置，具体地，在放置时，将路由器6、转换机7和数据处理服务器8放置在承托支撑板93上；同时，二号万向轮94的设置，可使得放置架机构9达到便捷移动的效果。

本实施例中，承托支撑板93上设置有锁定机构10，锁定机构10包括固定锁定板101和移动锁定板104，固定锁定板101固定设置在承托底板91的上端面上，移动锁定板104滑动设置在承托底板91的上端面上，且承托底板91上开设有移动槽105，移动槽105内滑动设置有移动杆106，且移动杆106的上端连接在移动锁定板104的下端面上，移动杆106的侧壁连接有导向组件107的一端，且导向组件107的另一端固定连接在移动槽105的侧壁上，锁定机构10的设置，用于实现对放置在承托支撑板93上的路由器6、转换机7和数据处理服务器8进行夹持固定，避免在放置架机构9移动时，路由器6、转换机7和数据处理服务器8从其上掉落，使得路由器6、转换机7和数据处理服务器8发生损坏，从而需要维修或者更换，导致耗时耗力和增加生产投入的效果。

本实施例中，导向组件107包括导向杆、导向筒和导向弹簧，导向杆活动插接在导向筒内，导向弹簧缠绕连接在导向杆上，导向弹簧的两端分别连接在导向杆的侧壁上和导向筒的侧壁上。

本实施例中，固定锁定板101和一号橡胶垫102的初始位置关于承托底板 91对称设置，固定锁定板101和移动锁定板104相互靠近的一端分别连接有一号橡胶垫102和二号橡胶垫103，一号橡胶垫102和二号橡胶垫103上均开设有防滑纹，这样设置，可以起到更好的夹持固定效果。

本发明有益效果：

(1)施工人员管理。当施工人员进入工作区以后，系统会自动读取进入人员的信息进行考勤管理，并可以实时将进入人员的相关信息在LE+D大屏幕上显示。

(2)实时位置定位。当施工人员进入工作区以后，在任何时刻其位置都可以动态显示在屏幕上，并在云端作好备份，使得管理人员可随时了解施工人员的状态。

(3)日常人员管理。管理者可随时查看施工人员及设备活动情况，并可查看任意区域、任何班组/部分/个人的信息状况，为管理带来极大的方便。

(4)日常设备管理。管理者可以随时添加、删除、设置现场所需接入的前端硬件设备(微基站、定位标签、周界雷达、无线网桥等)。

(5)支持报警区，排除区的自定义设置。可以通过系统操作界面，以图形化、鼠标拖拽的方式灵活的设定报警区域、排除区域。一旦有人或车辆进入报警区域，系统将产生实时报警信号，提醒现场管理人员及时干预。

(6)联动视频弹出。如果某前端报警设备防区内有报警事件发生，客户端软件联动显示该防区前置摄像头实时画面。

(7)紧急人员搜救。当突发情况发生时，无线定位系统将保留人员的最后活动位置，为精确紧急搜救提供重要参考。

(8)历史轨迹查询。系统可实时记录标签的轨迹信息，以便后期进行历史轨迹查询，并从NVR调取相关的历史视频。

(9)本发明中还增设了放置架机构9，用于路由器6、转换机7和数据处理服务器8的放置，通过放置架机构9的设置，可以保证路由器6、转换机7和数据处理服务器8存储的更加平整，从而在实际工作过程中，可以保证工作环境的整洁有序，在进行其他工序操作时，可以避免路由器6、转换机7和数据处理服务器8对施工过程的影响；同时，可以起到对路由器6、转换机7和数据处理服务器8的保护作用。

(10)本发明中在放置架机构9上还增设了锁定机构10，锁定机构10的设置，主要起夹持固定的作用，具体地，在将路由器6、转换机7和数据处理服务器8放置到放置架机构9上以后，通过锁定机构10可将路由器6、转换机7和数据处理服务器8稳定的固定在放置架机构9上，从而可以防止放置架机构9 在移动过程中，路由器6、转换机7和数据处理服务器8发生掉落，进而减少不必要的经济投入。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，包括施工现场前端硬件设备，网络云存储，以及指挥中心应用软件平台，其特征在于，所述施工现场的前端硬件包括室外无线定位所需的定位微基站和定位微标签、区域入侵检测所需的周界雷达、局域无线组网所需的无线网桥、施工现场视频存储所需的NVR，定位数据及报警数据处理所需的数据处理服务器，以及用于远距离数据传输的4G路由器，数据通过4G网络传输至云端进行存储，并通过转换机实时推送至指挥中心的应用软件平台进行展现。

2.如权利要求1所述的铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，其特征在于：所述周界雷达包括一体化支架、相控阵雷达、高清夜视相机和声光报警设备，所述一体化支架上设置有相控阵雷达，且相控阵雷达的前端设置有高清夜视相机，所述相控阵雷达的顶端设置有声光报警设备。

3.如权利要求2所述的铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，其特征在于：所述一体化支架的下端设置有四个一号万向轮。

4.如权利要求1所述的铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，其特征在于：所述路由器、转换机和数据处理服务器均设置在放置架机构上。

5.如权利要求4所述的铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，其特征在于：所述放置架机构包括承托底板、侧边支撑板、承托支撑板和二号万向轮，所述承托底板的上端面上对称固定连接有两个侧边支撑板，且两个侧边支撑板从上往下依次固定设置有三个承托支撑板，所述承托底板的下端设置有四个二号万向轮。

6.如权利要求5所述的铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，其特征在于：所述承托支撑板上设置有锁定机构。

7.如权利要求6所述的铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，其特征在于：所述锁定机构包括固定锁定板和移动锁定板，所述固定锁定板固定设置在承托底板的上端面上，所述移动锁定板滑动设置在承托底板的上端面上，且承托底板上开设有移动槽，所述移动槽内滑动设置有移动杆，且移动杆的上端连接在移动锁定板的下端面上，所述移动杆的侧壁连接有导向组件的一端，且导向组件的另一端固定连接在移动槽的侧壁上。

8.如权利要求7所述的铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，其特征在于：所述导向组件包括导向杆、导向筒和导向弹簧，所述导向杆活动插接在导向筒内，所述导向弹簧缠绕连接在导向杆上，导向弹簧的两端分别连接在导向杆的侧壁上和导向筒的侧壁上。

9.如权利要求7所述的铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，其特征在于：所述固定锁定板和一号橡胶垫的初始位置关于承托底板对称设置。

10.如权利要求7所述的铁路营业线无线定位及区域入侵报警系统，其特征在于：所述固定锁定板和移动锁定板相互靠近的一端分别连接有一号橡胶垫和二号橡胶垫，所述一号橡胶垫和二号橡胶垫上均开设有防滑纹。

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