CN114228787A - 一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，属于铁路维修作业技术领域，包括作业计划模块、规划模块、安全防护模块、预警模块和服务器；所述作业计划模块用于识别铁路线上作业计划，所述规划模块用于对施工进行规划，建立作业天窗；所述安全防护模块用于对作业人员进行安全防护，具体方法包括：获取轨道模型，在轨道模型中以作业天窗的边界为线设置预警防护网，在轨道模型中建立坐标系，实时获取当前时间，判断当前时间是否处于作业时间内，当判断当前时间处于作业时间内时，不进行操作；当判断当前时间不处于作业时间内时，对作业人员进行定位，将定位的位置输入到轨道模型中，识别作业人员定位是否位于预警防护网内。
Description
技术领域
本发明属于铁路作业技术领域，具体是一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统。
背景技术
目前对于人员安全的预防和管控工作主要依赖于人工调度和纸质档案记录。在黑夜、大雾、暴雨、喧闹等恶劣环境下，人工识别准确度降低，发生安全事故的概率增大，给人员作业带来了较大的安全隐患；此外由于车辆运输频度和人员作业频度的增加，车站不断扩容，人员疲劳作业使得管理和预防工作变得愈加困难；同时作业计划需要管理人员对管辖范围中的各类铁路轨旁部件及其关联关系非常清楚，如果无法做到精准绘制天窗作业范围，可能导致人员安全防护范围有偏差，产生较大的安全隐患。因此目前需要提出一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，用于解决上述问题或上述部分问题。
发明内容
为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，包括作业计划模块、规划模块、安全防护模块和服务器；
所述作业计划模块用于识别铁路线上作业计划，所述规划模块用于对施工进行规划，建立作业天窗；
所述安全防护模块用于对作业人员进行安全防护，具体方法包括：
获取轨道模型，在轨道模型中以作业天窗的边界为线设置预警防护网，在轨道模型中建立坐标系，实时获取当前时间，判断当前时间是否处于作业时间内，当判断当前时间处于作业时间内时，不进行操作；当判断当前时间不处于作业时间内时，对作业人员进行定位，将定位的位置输入到轨道模型中，识别作业人员定位是否位于预警防护网内，当作业人员定位不在预警防护网内时，不进行操作；当作业人员定位在预警防护网内时，发出人员预警信号；
设置预警提示时间，实时获取剩余的作业时间，当获取的剩余作业时间等于预警提示时间时，发出离开信号。
进一步地，作业计划模块的工作方法包括：
获取作业计划表格，识别作业计划表格中的作业计划时间、作业人员和作业区域，获取作业区域内的铁路旁部件，铁路旁部件包括公里标、道岔和信号灯；建立轨道匹配表，识别铁路旁部件上的标记数据，将识别的标记数据输入到轨道匹配表中，匹配对应的轨道，标记为施工轨道。
进一步地，建立轨道匹配表的方法包括：
获取轨道线路图，识别轨道线路图中的轨道和铁路旁部件，采集铁路旁部件上的标记数据，建立采集的标记数据与对应的轨道的匹配关系，根据采集的标记数据与对应的轨道的匹配关系建立轨道匹配表。
进一步地，规划模块的工作方法包括：
建立轨道模型，获取施工轨道的安全施工规范，根据获取的施工轨道的安全施工规范设置轨道缓冲边界，将设置的轨道缓冲边界标记在轨道模型中，将两条轨道缓冲边界围成的区域标记为缓冲区域，获取作业计划表格中的作业区域，根据对应的铁路旁部件将作业区域标记在轨道模型中，将作业区域与缓冲区域围成的区域标记为作业天窗；
获取作业计划时间和作业人员信息，根据作业计划时间、作业人员信息和作业天窗制作施工计划，将制作的施工计划发送给对应的作业人员。
进一步地，对作业人员进行定位的方法包括：
设置若干个人员定位装置，且人员定位装置内的坐标是参照轨道模型的坐标系进行设置的，通过人员定位装置实时获取作业人员的坐标信息。
进一步地，对作业人员进行定位的方法包括：
在作业天窗外设置若干个图像采集装置，根据图像采集装置的图像采集数据设置识别区域，将识别区域与对应的图像采集装置进行匹配，实时获取图像采集装置的采集图像，标记为分析图像，根据图像采集装置匹配到对应的识别区域，获取作业天窗与识别区域的重叠区域，标记为分割区域，将分割区域标记在轨道模型内，通过分割区域对分析图像进行分割，获得分割区域图像，获取人物识别模型，通过人物识别模型对分割区域图像中的人物进行识别，当识别到分割区域图像中具有人物时，在轨道模型内对应的分割区域内进行人物标记，当识别到分割区域图像中没有人物时，不进行操作。
进一步地，当没有识别到采集图像中的边界标志物时，设置边界标志物，根据对应的采集图像，将边界标志物放在采集图像的边界上。
进一步地，图像采集装置的采集角度是固定的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过进行作业人员定位，形成自动闭塞区间的预警防护网，对作业人员的作业地点是否安全进行判断，对作业人员的实时位置进行监管，有效提高铁路线上作业人员的安全作业，解决作业人员的“早进晚出”的问题；本发明通过作业计划提取铁路部件，作业地点的提取和空间范围自动生成，解决了手工录入作业计划的繁琐和不确定性，同时大大提升了作业效率，从而提高了铁路作业计划执行的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，包括作业计划模块、规划模块、安全防护模块和服务器；
所述作业计划模块用于识别铁路线上作业计划，具体方法包括：
获取作业计划表格，作业计划表格为制定的施工计划电子表；识别作业计划表格中的作业计划时间、作业人员和作业区域，获取作业区域内的铁路旁部件，铁路旁部件包括公里标、道岔和信号灯；因为铁路是特别长的，轨道边标志物较少，因此为了标定作业区域，往往会采用铁路旁部件作为作业地点标志；建立轨道匹配表，识别铁路旁部件上的标记数据，将识别的标记数据输入到轨道匹配表中，匹配对应的轨道，标记为施工轨道。
建立轨道匹配表的方法包括：
获取轨道线路图，识别轨道线路图中的轨道和铁路旁部件，采集铁路旁部件上的标记数据，建立采集的标记数据与对应的轨道的匹配关系，根据采集的标记数据与对应的轨道的匹配关系建立轨道匹配表。
所述规划模块用于对施工进行规划，具体方法包括：
获取施工轨道信息，根据施工轨道建立二维模型和三维模型，将二维模型和三维模型整合为轨道模型，获取施工轨道的安全施工规范，根据获取的施工轨道的安全施工规范设置轨道缓冲边界，相当于根据施工轨道的安全施工规范设置距施工轨道两侧多宽的距离为缓冲边界，即缓冲边界内为危险区，在非工作时间不能进入；将设置的轨道缓冲边界标记在轨道模型中，将两条轨道缓冲边界围成的区域标记为缓冲区域，获取作业计划表格中的作业区域，根据对应的铁路旁部件将作业区域标记在轨道模型中，将作业区域与缓冲区域围成的区域标记为作业天窗；因为作业区域是大于缓冲区域的，通过作业区域限制缓冲区域的长度，两者交汇区域即围成区域；
获取作业计划时间和作业人员信息，作业人员信息即从作业计划表格中识别的作业人员，根据作业计划时间、作业人员信息和作业天窗制作施工计划，将制作的施工计划发送给对应的作业人员。
所述安全防护模块用于对作业人员进行安全防护，具体方法包括：
获取轨道模型，在轨道模型中以作业天窗的边界为线设置预警防护网，预警防护网用于对非工作时间内处于作业天窗内的作业人员进行预警，在轨道模型中建立坐标系，设置若干个人员定位装置，人员定位装置用于实时定位作业人员的位置，可以使用现有的定位装置或具有定位功能的客户端，即只要能够实现人员定位装置功能的定位装置均可参与选择，例如当前在铁路系统应用广泛的北斗高精度定位系统；且人员定位装置内的坐标是参照轨道模型的坐标系的，相当于人员定位装置的定位坐标即为轨道模型的对应坐标的放样坐标；参与作业计划的作业人员全部需要佩戴人员定位装置；
实时获取当前时间，判断当前时间是否处于作业时间内，当判断当前时间处于作业时间内时，不进行操作；当判断当前时间不处于作业时间内时，通过人员定位装置实时获取作业人员的坐标信息，并将获取的作业人员坐标信息输入到轨道模型中，并将轨道模型中对应的坐标点标记为人员坐标点，识别预警防护网内的人员坐标点，当识别到人员坐标点时，发出人员预警信号，用于提示对应的人员立即退出预警防护网内对应的区域；当没有识别到人员坐标点时，不进行操作；
设置预警提示时间，预警提示时间由专家组进行讨论设置的，用于保障在预警提示时间内预警防护网内的作业人员能够完整的退出预警防护网；实时获取剩余的作业时间，当获取的剩余作业时间等于预警提示时间时，发出离开信号，提示作业人员及时退出预警防护网。
通过建立预警防护网，对作业人员的位置进行实时采集，对非作业时间段内作业人员的作业地点是否安全进行判断，避免出现作业人员的“早进晚出”，保障铁路线上作业人员的安全作业。
在一个实施例中，对作业人员进行定位的方法还包括：
在作业天窗外设置若干个图像采集装置，图像采集装置用于采集作业天窗内的图像信息，可以使用现有的图像采集装置，且图像采集装置的采集角度是固定的；根据图像采集装置的图像采集数据设置识别区域，将识别区域与对应的图像采集装置进行匹配，实时获取图像采集装置的采集图像，标记为分析图像，根据图像采集装置匹配到对应的识别区域，获取作业天窗与识别区域的重叠区域，标记为分割区域，将分割区域标记在轨道模型内，通过分割区域对分析图像进行分割，进行图像分割可以使用现有的图像识别分割技术，获得分割区域图像，获取人物识别模型，人物识别模型可以使用现有的识别图像中的人物识别的模型；通过人物识别模型对分割区域图像中的人物进行识别，当识别到分割区域图像中具有人物时，在轨道模型内对应的分割区域内进行人物标记，实现作业人员的定位；当识别到分割区域图像中没有人物时，不进行操作。
根据图像采集装置的图像采集数据设置识别区域的方法包括：
获取图像采集装置的安装位置，根据图像采集装置的安装位置建立图像采集图，并将图像采集装置的安装位置对应标记在轨道模型内，获取图像采集装置的采集图像，识别采集图像中的边界标志物，边界标志物指的是采集的图像中边界上具有代表性的物体，获取识别的边界标志物的坐标，将获取的边界标志物坐标输入到图像采集图中，在图像采集图中标记各个图像采集装置的采集范围，将采集范围重叠的区域标记为采集重叠区，设置图像采集装置的采集性能，图像采集装置的采集性能是由专家组根据采集图像的清晰度进行设置的，采集性能用于表示图像采集装置的最佳采集范围，设置划区模型，划区模型用于根据图像采集装置的采集性能对采集重叠区进行划分，因为使用的图像采集装置一般是相同的，主要是根据距离的远近进行划分的，划区模型是基于CNN网络或DNN网络进行建立的，通过设置采集重叠区、采集性能和对应设置的重叠划分区作为训练集进行训练的，具体的训练过程为本领域常识，因此不进行详细叙述了；将采集重叠区和图像采集装置的采集性能输入到划区模型中，获得对应的重叠划分区，重叠划分区即为将采集重叠区划分到对应的图像采集装置，根据重叠划分区和图像采集图获取各个图像采集装置的识别区域，识别区域即为图像采集装置的采集区域。
当没有识别到采集图像中的边界标志物时，设置边界标志物，根据对应的采集图像，将边界标志物放在采集图像的边界上。
本发明的工作原理：获取作业计划表格，识别作业计划表格中的作业计划时间、作业人员和作业区域，获取作业区域内的铁路旁部件，铁路旁部件包括公里标、道岔和信号灯；建立轨道匹配表，识别铁路旁部件上的标记数据，将识别的标记数据输入到轨道匹配表中，匹配对应的轨道，标记为施工轨道；建立轨道模型，获取施工轨道的安全施工规范，根据获取的施工轨道的安全施工规范设置轨道缓冲边界，将设置的轨道缓冲边界标记在轨道模型中，将两条轨道缓冲边界围成的区域标记为缓冲区域，获取作业计划表格中的作业区域，根据对应的铁路旁部件将作业区域标记在轨道模型中，将作业区域与缓冲区域围成的区域标记为作业天窗；
获取轨道模型，在轨道模型中以作业天窗的边界为线设置预警防护网，在轨道模型中建立坐标系，实时获取当前时间，判断当前时间是否处于作业时间内，当判断当前时间处于作业时间内时，不进行操作；当判断当前时间不处于作业时间内时，对作业人员进行定位，将定位的位置输入到轨道模型中，识别作业人员定位是否位于预警防护网内，当作业人员定位不在预警防护网内时，不进行操作；当作业人员定位在预警防护网内时，发出人员预警信号；设置预警提示时间，实时获取剩余的作业时间，当获取的剩余作业时间等于预警提示时间时，发出离开信号。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (8)
1.一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，其特征在于，包括作业计划模块、规划模块、安全防护模块和服务器；
所述作业计划模块用于识别铁路线上作业计划，所述规划模块用于对施工进行规划，建立作业天窗；
所述安全防护模块用于对作业人员进行安全防护，具体方法包括：
获取轨道模型，在轨道模型中以作业天窗的边界为线设置预警防护网，在轨道模型中建立坐标系，实时获取当前时间，判断当前时间是否处于作业时间内，当判断当前时间处于作业时间内时，不进行操作；当判断当前时间不处于作业时间内时，对作业人员进行定位，将定位的位置输入到轨道模型中，识别作业人员定位是否位于预警防护网内，当作业人员定位不在预警防护网内时，不进行操作；当作业人员定位在预警防护网内时，发出人员预警信号；
设置预警提示时间，实时获取剩余的作业时间，当获取的剩余作业时间等于预警提示时间时，发出离开信号。
2.根据权利要求1所述的一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，其特征在于，作业计划模块的工作方法包括：
获取作业计划表格，识别作业计划表格中的作业计划时间、作业人员和作业区域，获取作业区域内的铁路旁部件，铁路旁部件包括公里标、道岔和信号灯；建立轨道匹配表，识别铁路旁部件上的标记数据，将识别的标记数据输入到轨道匹配表中，匹配对应的轨道，标记为施工轨道。
3.根据权利要求2所述的一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，其特征在于，建立轨道匹配表的方法包括：
获取轨道线路图，识别轨道线路图中的轨道和铁路旁部件，采集铁路旁部件上的标记数据，建立采集的标记数据与对应的轨道的匹配关系，根据采集的标记数据与对应的轨道的匹配关系建立轨道匹配表。
4.根据权利要求1所述的一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，其特征在于，规划模块的工作方法包括：
建立轨道模型，获取施工轨道的安全施工规范，根据获取的施工轨道的安全施工规范设置轨道缓冲边界，将设置的轨道缓冲边界标记在轨道模型中，将两条轨道缓冲边界围成的区域标记为缓冲区域，获取作业计划表格中的作业区域，根据对应的铁路旁部件将作业区域标记在轨道模型中，将作业区域与缓冲区域围成的区域标记为作业天窗；
获取作业计划时间和作业人员信息，根据作业计划时间、作业人员信息和作业天窗制作施工计划，将制作的施工计划发送给对应的作业人员。
5.根据权利要求1所述的一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，其特征在于，对作业人员进行定位的方法包括：
设置若干个人员定位装置，且人员定位装置内的坐标是参照轨道模型的坐标系进行设置的，通过人员定位装置实时获取作业人员的坐标信息。
6.根据权利要求1所述的一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，其特征在于，对作业人员进行定位的方法包括：
在作业天窗外设置若干个图像采集装置，根据图像采集装置的图像采集数据设置识别区域，将识别区域与对应的图像采集装置进行匹配，实时获取图像采集装置的采集图像，标记为分析图像，根据图像采集装置匹配到对应的识别区域，获取作业天窗与识别区域的重叠区域，标记为分割区域，将分割区域标记在轨道模型内，通过分割区域对分析图像进行分割，获得分割区域图像，获取人物识别模型，通过人物识别模型对分割区域图像中的人物进行识别，当识别到分割区域图像中具有人物时，在轨道模型内对应的分割区域内进行人物标记，当识别到分割区域图像中没有人物时，不进行操作。
7.根据权利要求6所述的一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，其特征在于，当没有识别到采集图像中的边界标志物时，设置边界标志物，根据对应的采集图像，将边界标志物放在采集图像的边界上。
8.根据权利要求6所述的一种铁路线上作业自动预警及人员安全防护系统，其特征在于，图像采集装置的采集角度是固定的。
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