CN111711786B - 一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统 - Google Patents

Abstract

本说明书一个或多个实施例提供一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，涉及铁路养路技术领域，包括高清图像获取模块、主机模块、本地终端模块和远程终端模块，利用高清图像获取模块获取高清图像，利用主机模块对高清图像进行信号补偿和矩阵分配处理，分配后的第一份高清图像经过显示切换处理后传输到本地终端模块进行显示，对第二份高清图像进行存储，再无线传输到远程终端模块进行数字化应用；实现了实时高清图像显示，提升了图像的清晰度，将高清图像的切换显示和存储集成在一起，同时实现远程无线传输，满足铁路大中型养路机械对实时辅助驾驶及作业系统的要求，同时系统简单可靠、运行稳定。

Description

一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及铁路养路技术领域，尤其涉及一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统。

背景技术

中国铁路的养护方式，从上世纪60年代最初的纯粹人力养护，到后来的小型机械尝试性介入，直至现在向大型养路机械大规模应用于铁路养护的方向发展。

大型养路机械的装备，在加强铁路线路现代化建设的同时，也加快了施工机械化的进程，提高了机械化作业水平，促进了铁路工务系统维护手段的转变，推动了工务技术进步，为铁路运输的快速发展提供了更加坚实的基础。

铁道部实施大型养路机械装备规划，将继续扩大对铁路捣固、清筛、稳定、打磨、大修列车等机械设备的装备。重点解决更高效率、更高作业质量、更高检测速度的大型养路机械和检测设备，以适应客运专线、提速线路、重载线路对养护维修、等速检测的需要。

然而，现有的铁路线路大中型养路机械，在运行和作业过程中，其安全保障措施并不完备。机械操作人员的作业模式，往往只能是通过车体的窗口和预留观测位置观察大机的部分操作情况，或只能通过观察控制面板指示灯，或通过与车外作业人员进行喊话沟通确认的方式进行作业；而对于一些关键位置，如车体锁定装置是否正确打开，工作小车是否正确落位，夹轨钳是否正确夹轨，工作装置是否正确开启并正常运行，作业人员是否已退至安全区域，作业状态车辆前进或后退时，车体前后方是否有人员或障碍等等，并不能清晰掌握。这样的结果将不可避免地带来一些操作失误、错误判断车体状况及设备操作，甚至在养护过程中导致人员伤害。

中国专利CN101899803A公开了一种用于铁路大型养路机械的辅助驾驶及作业系统，该系统包括：车体；运行和作业视频摄像模块，用于从各个预定角度获取运行和作业状态下车体运行状况以及相应关键作业部位的视频图像；视频数据切换模块，用于将所述的运行和作业视频摄像模块获取的视频图像切换至视频显示模块；视频显示模块，用于将所述的视频数据切换模块所切换的图像显示出来。但利用该系统所获取的图像清晰度低，且该系统无法与其他系统联动，无法实现远程无线传输，在进行存储时需额外增加其他设备，同时该系统的布线复杂工程难度大。因此提供一种改进的用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，以解决现有系统无法满足铁路大中型养路机械对视频监控要求的问题。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，所述系统包括：

高清图像获取模块，所述高清图像获取模块安装在车体上，用于获取车体预定位置的高清图像，并将所获取的高清图像传输到主机模块；

主机模块，所述主机模块与所述高清图像获取模块通信连接，用于接收所述高清图像获取模块传输的高清图像，并对所述高清图像进行信号补偿和矩阵分配处理，将获取的高清图像分成两份，对第一份高清图像经过显示切换处理后传输到本地终端模块，对第二份高清图像进行存储，再无线传输到远程终端模块；

本地终端模块，所述本地终端模块与所述主机模块通信连接，用于对显示切换处理后的第一份高清图像进行显示；

远程终端模块，所述远程终端模块与所述主机模块无线通信连接，用于对第二份高清图像进行数字化应用。

优选的，所述主机模块包括：

高清输入板模块、高清输出板模块、网络交换背板模块、车联网网关板模块和录像板模块；

所述高清输入板模块的输入端利用自锁接头连接高清图像获取模块，所述高清输入板模块的输出端利用连接器排插连接网络交换背板模块，用于对获取的高清图像进行显示切换处理；

所述网络交换背板模块分别利用连接器连接高清输入板模块和高清输出板模块，同时利用高清接口连接录像板模块，利用RJ45接口和RS485接口连接车联网网关板模块，用于实现各模块之间的网络互通；

所述高清输出板模块的输入端利用连接器排插连接网络交换背板模块，所述高清输出板模块的输出端利用自锁接头和RS485接口连接本地终端模块，用于对第一份高清图像进行处理后传输到本地终端模块；

所述录像板模块利用高清接口连接网络交换背板模块，同时利用RJ45接口连接车联网网关板模块，用于对第二份高清图像进行存储，将第二份高清图像传输到车联网网关板模块；

所述车联网网关板模块利用RJ45接口和RS485接口连接网络交换背板模块，利用RJ45接口连接录像板模块，用于将第二份高清图像无线传输到远程终端模块。

优选的，所述高清输入板模块包括：

4块8路输入板模块，每块8路输入板模块的输入端利用8路自锁接头连接高清图像获取模块，8路输入板模块的输出端利用连接器与网络交换背板模块连接；所述8路输入板模块包括视频交换芯片、交换处理芯片和通讯芯片，用于对高清图像进行显示切换处理并传输。

优选的，所述高清输出板模块包括：

单线制输出板模块和四线制输出板模块，单线制输出板模块利用自锁接头和RS485接口连接本地终端模块，四线制输出板模块利用4路自锁接头和RS485接口连接本地终端模块；所述单线制输出板模块包括宽带高清视频处理器和驱动芯片，用于对第一份高清图像中的单路高清图像进行高清处理并输出；所述四线制输出板模块包括宽带高清视频处理器和驱动芯片，用于对第一份高清图像中的4路高清图像进行高清处理并驱动输出。

优选的，所述录像板模块包括：

通信连接的Hi3531D视频处理器模块、16/32路模拟高清模数编码模块和16/32路H.264/H.265/H.265+编码压缩模块；用于对第二份高清图像进行处理并存储，将处理后的第二份高清图像传输到车联网网关板模块后进行无线传输。

车联网网关板模块包括：

ARM处理器模块和远程通信模块，所述ARM处理器模块用于控制高清输入板模块对获取的高清图像进行显示切换处理；所述远程通信模块利用通信天线接口接入通信专用天线后与远程终端模块通信连接，用于将第二份高清图像传输到远程终端模块。

优选的，所述本地终端模块包括：

单线制作业监控终端和四线制作业监控终端，所述单线制作业监控终端利用自锁接头和RS485接口连接单线制输出板模块，用于显示单路高清图像；所述四线制作业监控终端利用4路自锁接头和RS485接口连接四线制输出板模块，用于同时显示4路高清图像。

优选的，所述单线制作业监控终端包括：

Hi3520D智能视频处理器，用于单路高清视频图像的格式转换处理，所述单线制作业监控终端的输入端利用1个自锁接头和RS485接口连接单线制输出板模块，输出端利用AHD/CVBS输出端口通过同轴视频电缆连接视频监视器，用于图像监控，同时利用HDMI输出端口通过HDMI电缆连接视频显示器，用于图像显示；

所述四线制作业监控终端包括：

Hi3520D智能视频处理器，用于4路高清视频图像的格式转换处理，所述四线制作业监控终端的输入端利用4个自锁接头和RS485接口连接四线制输出板模块，输出端利用AHD/CVBS输出端口通过同轴视频电缆连接视频监视器，用于图像监控，同时利用HDMI输出端口通过HDMI电缆连接视频显示器，用于图像显示。

优选的，所述高清图像获取模块包括：

32台高清摄像机，高清摄像机分别安装在车体的外侧壁，每台高清摄像机分别利用自锁接头与主机模块连接，用于获取32路高清图像后传输到主机模块。

优选的，所述高清图像获取模块包括：获取车体预定位置的AHD高清图像，AHD高清图像的图像质量不低于720P清晰度；所述主机模块包括：将获取的AHD高清图像分成两份，对第一份AHD高清图像经过显示切换处理后传输到本地终端模块，对第二份AHD高清图像经过模数转换处理后进行存储，再无线传输到远程终端模块。

优选的，所述车联网网关板模块还包括：

通信连接的路由器模块，用于网络传输；网络交换机模块，用于实现车联网网关板模块中的网络连通；联动报警信号解析控制模块，用于对报警信号进行解析控制；视频丢失报警控制模块，用于控制视频丢失报警；NTP时间服务模块，用于实现网络时间同步；GPS模块，用于实现定位；GPS信号处理模块，用于对定位信号进行处理；服务器通讯模块，用于与服务器进行通信连通；报警处理模块，用于对报警信号进行处理；

其中，车联网网关板模块利用RJ45接口与大型养路机械远程综合管理系统网络连接，用于实现与大型养路机械远程综合管理系统信息互通；利用RJ45接口与外部计算机连接，用于实现外部指令输入；利用SIM卡座与SIM卡连接，用于实现无线网络4G或者5G信号的接入，实现车地无线通信；利用4路音频输入接口与外部音频输入模块连接，用于实现音频信息输入；利用1路音频输出模块与外部音频输出模块连接，用于实现音频信息输出；利用RS485接口与机车信息网络/16路报警盒连接，用于实现故障报警；利用2路报警输入接口与警笛连接，用于实现警笛报警；利用1路报警输出接口与报警输出模块连接；

所述录像板模块还包括利用2路USB接口分别与U盘和鼠标连接，分别用于实现存储备份和外部输入；利用HDMI输出端口与外部显示器连接，用于实现不低于1080p高清图像清晰度显示；利用4路硬盘盒与硬盘通信连接，用于数字化高清图像的存储。

从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，利用高清图像获取模块获取高清图像，利用主机模块对高清图像进行信号补偿和矩阵分配处理，分配后的第一份高清图像经过显示切换处理后传输到本地终端模块进行显示，对第二份高清图像进行存储，再无线传输到远程终端模块进行数字化应用；所述主机模块支持多路高清图像输入，对高清图像进行显示切换处理进行显示的同时，对高清图像进行存储，再进行远程无线传输并显示，能够同时支持多个终端模块显示，实现了实时高清图像显示，提升了图像的清晰度，将高清图像的切换显示和存储集成在一起，同时实现远程无线传输，满足铁路大中型养路机械对实时辅助驾驶及作业系统的要求，同时系统简单可靠、运行稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的系统连接示意图；

图2为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的主机模块示意图；

图3为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的系统整体连接示意图；

图4为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的四线制输出板模块的接口示意图；

图5为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的单线制作业监控终端的输出端的接口示意图；

图6为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的四线制作业监控终端的输入端的接口示意图；

图7为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的四线制作业监控终端的输出端的接口示意图；

图8为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的具体的主机模块示意图；

图9为本说明书一个或多个实施例另一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统具体的系统整体连接示意图；

图10为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的主机模块外观结构示意图；

图11为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的主机模块整体接口示意图；

图12为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的8路输入板模块的接口示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1为本说明书一个或多个实施例一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统的系统连接示意图；本说明书提供了一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，所述系统包括：

高清图像获取模块，所述高清图像获取模块安装在车体上，用于获取车体预定位置的高清图像，并将所获取的高清图像传输到主机模块。

主机模块，所述主机模块与所述高清图像获取模块通信连接，用于接收所述高清图像获取模块传输的高清图像，并对所述高清图像进行信号补偿和矩阵分配处理，将获取的高清图像分成两份，对第一份高清图像经过显示切换处理后传输到本地终端模块，对第二份高清图像进行存储，再无线传输到远程终端模块。

对高清图像进行矩阵分配后会产生衰减，因此需要进行信号补偿，矩阵分配方式可以将高清图像分配为4*8或2*16等不同组合形式，每一份高清图像中均可以任意包含任何一个或多个高清图像获取模块所获取的高清图像。

本地终端模块，所述本地终端模块与所述主机模块通信连接，用于对显示切换处理后的第一份高清图像进行显示。

远程终端模块，所述远程终端模块与所述主机模块无线通信连接，用于对第二份高清图像进行数字化应用。

本说明书一个或多个实施例提供的一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，利用高清图像获取模块获取高清图像，利用主机模块对高清图像进行信号补偿和矩阵分配处理，分配后的第一份高清图像经过显示切换处理后传输到本地终端模块进行显示，对第二份高清图像进行存储，再无线传输到远程终端模块进行数字化应用；所述主机模块支持多路高清图像输入，对高清图像进行显示切换处理进行显示的同时，对高清图像进行存储，再进行远程无线传输并显示，能够同时支持多个终端模块显示，实现了实时高清图像显示，提升了图像的清晰度，将高清图像的切换显示和存储集成在一起，同时实现远程无线传输，满足铁路大中型养路机械对实时辅助驾驶及作业系统的要求，同时系统简单可靠、运行稳定。

如图2所示，在一种优选的实施例中，所述主机模块包括：

高清输入板模块、高清输出板模块、网络交换背板模块、车联网网关板模块和录像板模块。

所述高清输入板模块的输入端利用自锁接头连接高清图像获取模块，所述高清输入板模块的输出端利用连接器排插连接网络交换背板模块，用于对获取的高清图像进行显示切换处理。

所述网络交换背板模块分别利用连接器连接高清输入板模块和高清输出板模块，同时利用高清接口连接录像板模块，利用RJ45接口和RS485接口连接车联网网关板模块，用于实现各模块之间的网络互通。

所述高清输出板模块的输入端利用连接器排插连接网络交换背板模块，所述高清输出板模块的输出端利用自锁接头和RS485接口连接本地终端模块，用于对第一份高清图像进行处理后传输到本地终端模块。

所述录像板模块利用高清接口连接网络交换背板模块，同时利用RJ45接口连接车联网网关板模块，用于对第二份高清图像进行存储，将第二份高清图像传输到车联网网关板模块。

所述车联网网关板模块利用RJ45接口和RS485接口连接网络交换背板模块，利用RJ45接口连接录像板模块，用于将第二份高清图像无线传输到远程终端模块。

如图3所示，在一种优选的实施例中，所述高清输入板模块包括：

4块8路输入板模块，每块8路输入板模块的输入端利用8路自锁接头连接高清图像获取模块，8路输入板模块的输出端利用连接器与网络交换背板模块连接；所述8路输入板模块包括视频交换芯片、交换处理芯片和通讯芯片，用于对高清图像进行显示切换处理并传输。

在一种优选的实施例中，所述高清输出板模块包括：

单线制输出板模块和四线制输出板模块，单线制输出板模块利用自锁接头和RS485接口连接本地终端模块，四线制输出板模块利用4路自锁接头和RS485接口连接本地终端模块；所述单线制输出板模块包括宽带高清视频处理器和驱动芯片，用于对第一份高清图像中的单路高清图像进行高清处理并输出；所述四线制输出板模块包括宽带高清视频处理器和驱动芯片，用于对第一份高清图像中的4路高清图像进行高清处理并驱动输出。

所述单线制输出板模块能够支持4画面合成、HDMI输出、字符叠加和报警显示。所述四线制输出板模块内置4套性能优异的宽带高清视频处理和驱动芯片，在四线制模式中，输出4路高清视频信号，通过专用4+1专用电缆传输给四线制作业监控终端。如图4所示，图中数字1-4表示4个自锁接头，四线制输出板模块的4个自锁接头对接4+1专用电缆中的4条高清视频电缆，一个RS485接口对接4+1专用电缆中的一对双绞线。

在一种优选的实施例中，所述录像板模块包括：

通信连接的Hi3531D视频处理器模块、16/32路模拟高清模数编码模块和16/32路H.264/H.265/H.265+编码压缩模块；用于对第二份高清图像进行处理并存储，将处理后的第二份高清图像传输到车联网网关板模块后进行无线传输。

在一种优选的实施例中，车联网网关板模块包括：

ARM处理器模块和远程通信模块，所述ARM处理器模块用于控制高清输入板模块对获取的高清图像进行显示切换处理；所述远程通信模块利用通信天线接口接入通信专用天线后与远程终端模块通信连接，用于将第二份高清图像传输到远程终端模块。

在一种优选的实施例中，所述本地终端模块包括：

单线制作业监控终端和四线制作业监控终端，所述单线制作业监控终端利用自锁接头和RS485接口连接单线制输出板模块，用于显示单路高清图像；所述四线制作业监控终端利用4路自锁接头和RS485接口连接四线制输出板模块，用于同时显示4路高清图像。每个单线制作业监控终端和四线制作业监控终端均可单独显示每个高清图像。

在一种优选的实施例中，所述单线制作业监控终端包括：

Hi3520D智能视频处理器，用于单路高清视频图像的格式转换处理，所述单线制作业监控终端的输入端利用1个自锁接头和RS485接口连接单线制输出板模块，输出端利用AHD/CVBS输出端口通过同轴视频电缆连接视频监视器，用于图像监控，同时利用HDMI输出端口通过HDMI电缆连接视频显示器，用于图像显示；

如图5所示，单线制作业监控终端分别利用AHD/CVBS输出端口连接高清视频监视器，高清视频监视器用于最大程度还原原始图像，利用HDMI输出端口连接高清视频显示器，高清视频显示器对于用户更为友好，方便用户查看，利用RS485接口连接与单线制作业监控终端配套的控制键盘，通过操作控制键盘可以调看各路高清摄像机的视频图像。

所述四线制作业监控终端包括：

Hi3520D智能视频处理器，用于4路高清视频图像的格式转换处理，所述四线制作业监控终端的输入端利用4个自锁接头和RS485接口连接四线制输出板模块，输出端利用AHD/CVBS输出端口通过同轴视频电缆连接视频监视器，用于图像监控，同时利用HDMI输出端口通过HDMI电缆连接视频显示器，用于图像显示。

如图6和图7所示，图7中数字1-4表示4个自锁接头，所述四线制作业监控终端的输入侧包含4个自锁接头高清视频插座和一个RS485接口，与四线制输出板模块连接，输入侧设置开关键，当开关键位于ON时表示打开，当开关键位于OFF时表示关闭；输出侧包含一个AHD/CVBS输出端口、一个HDMI输出端口和一个RS485接口，采用AHD/CVBS输出端口通过同轴视频电缆接入高清监视器，采用HDMI输出端口通过HDMI电缆接入高清显示器，通过RS485接口通过双绞线接入配套的专用控制键盘，通过操作专用控制键盘可以调看各路高清摄像机的视频图像；专用控制键盘的供电电源为电压直流9-12V，电流大于0.5A；四线制作业监控终端能够支持4画面合成、HDMI输出、字符叠加和报警显示。

在一种优选的实施例中，所述高清图像获取模块包括：

32台高清摄像机，高清摄像机分别安装在车体的外侧壁，安装位置包括但不限于大型养路机械车钩、作业机构、驾驶位、操作位和视野盲区等位置，每台高清摄像机分别利用自锁接头与主机模块连接，用于获取32路高清图像后传输到主机模块。

在一种优选的实施例中，所述高清图像获取模块所获取的高清图像包括AHD高清图像和数字高清图像的任意一种或两种组合。当获取的为AHD高清图像时，主机模块需要对第二份AHD高清图像进行模数转换处理再进行存储，当获取的为数字高清图像时，无需进行转换处理直接进行存储。以所获取的为AHD高清图像为例，所述高清图像获取模块包括：获取车体预定位置的AHD高清图像，AHD高清图像的图像质量不低于720P清晰度；所述主机模块包括：将获取的AHD高清图像分成两份，对第一份AHD高清图像经过显示切换处理后传输到本地终端模块，对第二份AHD高清图像经过模数转换处理后进行存储，再无线传输到远程终端模块。

在一种优选的实施例中，所述车联网网关板模块还包括：

通信连接的路由器模块，用于网络传输；网络交换机模块，用于实现车联网网关板模块中的网络连通；联动报警信号解析控制模块，用于对报警信号进行解析控制；视频丢失报警控制模块，用于控制视频丢失报警；NTP时间服务模块，用于实现网络时间同步；GPS模块，用于实现定位；GPS模块为北斗/GPS模块；利用GPS天线进行定位信号的收发；GPS信号处理模块，用于对定位信号进行处理；服务器通讯模块，用于与服务器进行通信连通；报警处理模块，用于对报警信号进行处理；

如图8所示，其中，远程通信模块为4G/5G模块，通信专用天线为4G天线；车联网网关板模块利用RJ45接口与大型养路机械远程综合管理系统网络连接，用于实现与大型养路机械远程综合管理系统信息互通；利用RJ45接口与外部计算机连接，用于实现外部指令输入；利用SIM卡座与SIM卡连接，用于实现无线网络4G或者5G信号的接入，实现车低无线通信；利用4路音频输入接口与外部音频输入模块连接，用于实现音频信息输入；利用1路音频输出模块与外部音频输出模块连接，用于实现音频信息输出；利用RS485接口与机车信息网络/16路报警盒连接，用于实现故障报警；利用2路报警输入接口与警笛连接，用于实现警笛报警；利用1路报警输出接口与报警输出模块连接。

4路音频输入接口的接口定义为：

RS485接口的接口定义为：

报警接口，其接口定义为：

其中，路由器模块为4G/5G路由器，ARM处理器模块为4核ARM处理器，联动报警信号解析控制模块用于实现联动报警信号解析控制，视频丢失报警控制模块用于实现视频丢失报警控制，NTP时间服务模块用于提供NTP时间服务，GPS信号处理模块用于实现北斗/GPS信号处理，服务器通讯模块用于实现与后台服务器之间的通讯；所述网络交换机模块为以太网交换机，支持与大型养路机械远程综合管理系统网络连接；所述车联网网关板模块内置RS485机车协议，支持利用RS485接口和机车信息网络联网，利用RS485接口(RS485机车接口、RS485总线接口和RS485备份接口)支持外接多路报警盒，报警处理模块支持2路报警信号输入和1路报警信号输出。

所述录像板模块还包括利用2路USB接口分别与U盘和鼠标连接，分别用于实现存储备份和外部输入；利用HDMI输出端口与外部显示器连接，用于实现不低于1080p高清图像清晰度显示；利用4路硬盘盒与硬盘通信连接，用于数字化高清图像的存储。

所述录像板模块利用2路USB接口(USB1接口和USB2接口)分别与U盘和鼠标连接，两个USB接口分别用于连接鼠标和录像转储及备份；利用HDMI输出端口与外部显示器连接，外部显示器为高清1080P显示器，用于录像预览和回放，4路硬盘盒(硬盘盒1-4)利用接口(STAT1-4)与录像板模块通信连接；所述硬盘盒为抽屉式，尺寸为2.5寸，具有防震功能。

本说明书一个或多个实施例提供的一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，利用高清图像获取模块获取高清图像，利用主机模块对高清图像进行信号补偿和矩阵分配处理，分配后的第一份高清图像经过显示切换处理后传输到本地终端模块进行显示，对第二份高清图像进行存储，再无线传输到远程终端模块进行数字化应用；所述主机模块支持多路高清图像输入，对高清图像进行显示切换处理进行显示的同时，对高清图像进行存储，再进行远程无线传输并显示，能够同时支持多个终端模块显示，实现了实时高清图像显示，提升了图像的清晰度，将高清图像的切换显示和存储集成在一起，同时实现远程无线传输和与其他系统联动，满足铁路大中型养路机械对实时辅助驾驶及作业系统的要求，同时系统简单可靠、运行稳定。

本发明提供的用于大型养路机械的实时高清辅助驾驶及作业系统，采用模块化设计，高清输入板模块和高清输出板模块均通过排插方式接入主机模块中，在不同需求时可以随时进行更换和维护。如图9所示，单台主机模块最大容量32路视频输入，共4台8路高清摄像机，分别接入8路输入板模块，同时最大支持4个本地作业监控终端，每个作业监控终端均可以选择为单线制作业监控终端或四线制作业监控终端，优选的为2个单线制作业监控终端和2个四线制作业监控终端，支持单画面和四画面高清视频分别显示和四画面合成；每个作业监控终端采用配套的VA-DJ-ZJ-JP22/TF或VA-DJ-ZJ-JP22/TFplus控制键盘，或者对应的电脑软件界面进行画面切换控制，电脑软件界面具有良好的用户界面，方便进行系统设置、管理与编程；网络交换背板模块通过4路高清接口接入录像板模块，录像板模块通过RJ45接口连接车联网网关板模块，车联网网关板模块通过远程通信模块实现远程无线通信。

如图10和图11所示，所述主机模块的外壳采用金属外壳，尺寸为326*320.7*101.9mm，包括32路矩阵箱体和32路XVR箱体；主机模块可插入4块8路输入板模块，每块8路输入板模块可支持8路高清摄像机接入，共支持32路高清摄像机接入，如图12所示，图12中数字1-8表示8个自锁接头，8路输入板模块采用8只自锁接头专用接插件，具有接口性能佳、锁紧可靠等特点，内置20MHz带宽的视频交换芯片及交换处理芯片、RS485通讯芯片，组成一套8x16的高清视频信号切换单元，对高清图像进行切换并输出，由车联网网关板模块的ARM处理器每块统一协调控制；主机模块采用功率为120W、9-36V宽动态电压输入、12VDC输出的车载稳压电源进行供电。

本发明所提供的系统支持32路高清视频输入，对输入的高清视频进行分配处理，一路经过切换后进行输出，能够同时进行4路输出且各输出互不影响，另一路进行存储和远程传输，输出的视频图像质量不低于720P清晰度，系统整体清晰度高，图像采集输出的延时小于150ms，实现实时高清视频图像显示，为操作人员提供直观的图像描述，同时集图像切换控制与存储功能于一身，画面切换均采用单按键操作模式，切换延时小于24ms，无需额外增加设备，可以与其他系统进行联动，实现远程无线传输的功能，满足铁路大中型养路机械对实时辅助驾驶及作业系统的要求。

本发明所提供的系统可以提供4个独立的作业监控终端，每个作业监控终端都可以通过主机模块对视频进行切换显示，4个作业监控终端的图像监看和切换操作彼此独立进行，互不影响，方便了不同操作人员对视频辅助系统应用的不同需求，作业监控终端一般安装在前司机室、后司机室和作业处，例如：驾驶人员关注的是大机作业行进时车辆周边的信息，作业监控终端连接的视频监视器可选择显示前方及周边的图像信息，而养路机械操作人员关注的养路作业面的情况，作业监控终端连接的监视器选择为养路作业面图像信息；同时录像板模块具有视频存储回放功能，视频存储支持自动录像、手动录像、定时录像、报警联动和移动侦测等录像模式，图像存储长达一个月(按照每天8小时计算)，采用滚动存储方式，当存储空间达到上限时，自动覆盖早期视频数据；视频数据加密，专用软件播放；可按通道号、录像类型、起止时间等条件在监视器或地面设备对历史视频进行检索、回放，回放查询不影响实时录像；不需要额外安装其他设备，就能够使多个作业监控终端同时操控，并且每个作业监控终端分别可以对其所对应的监控器，完成单画面显示、多画面显示及轮循显示，也可以对字符叠加进行配置；同时，设备简单可靠，运行稳定，便于安装和维护，以适应大型养路机械长期不间断野外运行的特点；本发明所述的系统具有全高清和无延时的独特优势，使得所述实时高清视频控制主机的实现的功能更强大，更符合大型养路机械的应用需求。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，其特征在于，所述系统包括：

高清图像获取模块，所述高清图像获取模块安装在车体上，用于获取车体预定位置的高清图像，并将所获取的高清图像传输到主机模块；

主机模块，所述主机模块与所述高清图像获取模块通信连接，用于接收所述高清图像获取模块传输的高清图像，并对所述高清图像进行信号补偿和矩阵分配处理，将获取的高清图像分成两份，对第一份高清图像经过显示切换处理后传输到本地终端模块，对第二份高清图像进行存储，再无线传输到远程终端模块；

本地终端模块，所述本地终端模块与所述主机模块通信连接，用于对显示切换处理后的第一份高清图像进行显示；

远程终端模块，所述远程终端模块与所述主机模块无线通信连接，用于对第二份高清图像进行数字化应用；

其中，所述主机模块包括：高清输入板模块、高清输出板模块、网络交换背板模块、车联网网关板模块和录像板模块；

所述高清输入板模块的输入端利用自锁接头连接高清图像获取模块，所述高清输入板模块的输出端利用连接器排插连接网络交换背板模块，用于对获取的高清图像进行显示切换处理；其中，所述高清输入板模块包括：4块8路输入板模块，每块8路输入板模块的输入端利用8路自锁接头连接高清图像获取模块，8路输入板模块的输出端利用连接器与网络交换背板模块连接；所述8路输入板模块包括视频交换芯片、交换处理芯片和通讯芯片，用于对高清图像进行显示切换处理并传输；

所述网络交换背板模块分别利用连接器连接高清输入板模块和高清输出板模块，同时利用高清接口连接录像板模块，利用RJ45接口和RS485接口连接车联网网关板模块，用于实现各模块之间的网络互通；

所述高清输出板模块的输入端利用连接器排插连接网络交换背板模块，所述高清输出板模块的输出端利用自锁接头和RS485接口连接本地终端模块，用于对第一份高清图像进行处理后传输到本地终端模块；其中，所述高清输出板模块包括：单线制输出板模块和四线制输出板模块，单线制输出板模块利用自锁接头和RS485接口连接本地终端模块，四线制输出板模块利用4路自锁接头和RS485接口连接本地终端模块；所述单线制输出板模块包括宽带高清视频处理器和驱动芯片，用于对第一份高清图像中的单路高清图像进行高清处理并输出；所述四线制输出板模块包括宽带高清视频处理器和驱动芯片，用于对第一份高清图像中的4路高清图像进行高清处理并驱动输出；

所述录像板模块利用高清接口连接网络交换背板模块，同时利用RJ45接口连接车联网网关板模块，用于对第二份高清图像进行存储，将第二份高清图像传输到车联网网关板模块；其中，所述录像板模块包括：通信连接的Hi3531D视频处理器模块、16/32路模拟高清模数编码模块和16/32路H.264/H.265/H.265+编码压缩模块；用于对第二份高清图像进行处理并存储，将处理后的第二份高清图像传输到车联网网关板模块后进行无线传输；

所述车联网网关板模块利用RJ45接口和RS485接口连接网络交换背板模块，利用RJ45接口连接录像板模块，用于将第二份高清图像无线传输到远程终端模块；其中，所述车联网网关板模块包括：ARM处理器模块和远程通信模块，所述ARM处理器模块用于控制高清输入板模块对获取的高清图像进行显示切换处理；所述远程通信模块利用通信天线接口接入通信专用天线后与远程终端模块通信连接，用于将第二份高清图像传输到远程终端模块。

2.根据权利要求1所述的一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，其特征在于，所述本地终端模块包括：

单线制作业监控终端和四线制作业监控终端，所述单线制作业监控终端利用自锁接头和RS485接口连接单线制输出板模块，用于显示单路高清图像；所述四线制作业监控终端利用4路自锁接头和RS485接口连接四线制输出板模块，用于同时显示4路高清图像。

3.根据权利要求2所述的一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，其特征在于，所述单线制作业监控终端包括：

Hi3520D智能视频处理器，用于单路高清图像的格式转换处理，所述单线制作业监控终端的输入端利用自锁接头和RS485接口连接单线制输出板模块，输出端利用AHD/CVBS输出端口通过同轴视频电缆连接视频监视器，用于图像监控，同时利用HDMI输出端口通过HDMI电缆连接视频显示器，用于图像显示；

所述四线制作业监控终端包括：

Hi3520D智能视频处理器，用于4路高清图像的格式转换处理，所述四线制作业监控终端的输入端利用4个自锁接头和RS485接口连接四线制输出板模块，输出端利用AHD/CVBS输出端口通过同轴视频电缆连接视频监视器，用于图像监控，同时利用HDMI输出端口通过HDMI电缆连接视频显示器，用于图像显示。

4.根据权利要求3所述的一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，其特征在于，所述高清图像获取模块包括：

32台高清摄像机，高清摄像机分别安装在车体的外侧壁，每台高清摄像机分别利用自锁接头与主机模块连接，用于获取32路高清图像后传输到主机模块。

5.根据权利要求4所述的一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，其特征在于，所述高清图像获取模块包括：获取车体预定位置的AHD高清图像，AHD高清图像的图像质量不低于720P清晰度；所述主机模块包括：将获取的AHD高清图像分成两份，对第一份AHD高清图像经过显示切换处理后传输到本地终端模块，对第二份AHD高清图像经过模数转换处理后进行存储，再无线传输到远程终端模块。

6.根据权利要求5所述的一种用于大型养路机械的实时辅助驾驶及作业系统，其特征在于，所述车联网网关板模块还包括：

通信连接的路由器模块，用于网络传输；网络交换机模块，用于实现车联网网关板模块中的网络连通；联动报警信号解析控制模块，用于对报警信号进行解析控制；视频丢失报警控制模块，用于控制视频丢失报警；NTP时间服务模块，用于实现网络时间同步；GPS模块，用于实现定位；GPS信号处理模块，用于对定位信号进行处理；服务器通讯模块，用于与服务器进行通信连通；报警处理模块，用于对报警信号进行处理；

其中，车联网网关板模块利用RJ45接口与大型养路机械远程管理系统网络连接，用于实现与大型养路机械远程管理系统信息互通；利用RJ45接口与外部计算机连接，用于实现外部指令输入；利用SIM卡座与SIM卡连接，用于实现无线网络4G或者5G信号的接入，实现车地无线通信；利用4路音频输入接口与外部音频输入模块连接，用于实现音频信息输入；利用1路音频输出模块与外部音频输出模块连接，用于实现音频信息输出；利用RS485接口与机车信息网络/16路报警盒连接，用于实现故障报警；利用2路报警输入接口与警笛连接，用于实现警笛报警；利用1路报警输出接口与报警输出模块连接；

所述录像板模块还包括利用2路USB接口分别与U盘和鼠标连接，分别用于实现存储备份和外部输入；利用HDMI输出端口与外部显示器连接，用于实现不低于1080p高清图像清晰度显示；利用4路硬盘盒与硬盘通信连接，用于数字化高清图像的存储。

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