CN211653805U - 一种铁路站台入侵报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型针对现有技术存在的问题提供一种铁路站台入侵报警系统，包括现场设备通过探测传感器单元、视频采集及处理单元实现入侵报警信息的采集分析，供嵌入式主控单元做报警分析使用，嵌入式主控单元将报警信息通过通信单元向后端服务端单元传递报警信息，同时嵌入式主控单元通过控制报警语音播放单元发出现场报警语音。对于长时间滞留的入侵人员，则可通过数字网络广播采集单元，借助通信单元将喊话信息发送至现场的数字网络广播播放单元，起到震慑入侵人员的目的。

Description

一种铁路站台入侵报警系统

技术领域

本实用新型涉及安防报警技术，特别是涉及一种铁路站台入侵报警系统。

背景技术

铁路运输特别是高速铁路运输，运量大，发车间隔短，人流量大，站台区域在旅客候车、上下车时人员聚集情况严重。特别大型枢纽车站，站台工作人员不得不花费更多的时间去维持人员秩序。对于个别旅客，常因好奇、试图逃票，蹿入站台端部区域进而侵入线路咽喉。对旅客而言存在极高的人身安全风险，对铁路运营而言，扰乱破坏正常运输组织生产，极大地影响运营秩序，造成直接、间接经济损失。

对于因人员侵限而产生的危害行为的阻止和监控，现阶段通常采用人工巡防，加装红外对射、激光对射、视频监控等入侵报警设备实现。以上方式经长时间使用来看，存在诸多问题和不足：

1、采用人员巡防模式，必须加派足够多的人员进行盯控，浪费人力资源，防范效果不佳，劳动强度高，工作效率较低，成本高昂，且不能实现7*24h监控；

2.采用传统的红外、激光对射监测技术，设备安装时必须成对使用，分别安装在站台两侧，对设备安装稳固性要求高，且设备不能安装在站台最边缘(若发生设备掉落将直接侵入线路引发危害)，此种情况下，对于恶意侵入行为，绕过设备则直接起不到监测效果，存在漏洞；

3.基于红外、激光等原理对射型设备，在大风、大雨、大雾、雾霾等天气情况下，实际使用过程中误报情况严重，对于管控人员造成了严重的工作干扰；

4.既有的设备，设备分布分散凌乱，管理难度较高，集中监控难度高；报警探测过程中对探测的入侵目标信息二次智能分析实现难度较高，比较先进的深度学习、模型算法等技术难以接入，影响了报警系统整体扩展应用效果；

5.现有入侵报警监测技术单一，对环境适应性较差，存在误报率高的、使用效果不佳的情况。

实用新型内容

本实用新型的首要目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种铁路站台入侵报警系统，将现场传感器监测设备安装于站台两端部禁止通行提示线与站台端点之间的区域，并在站台端部中间位置的上方设置视频监控设备以覆盖现场传感器监测设备区域，并通过通信光缆连接至站内后端设备，其特征在于：所述现场传感器监测设备包括探测传感器单元、嵌入式主控单元、报警语音播放单元、视频采集及处理单元、布撤防单元、数字网络广播播放单元、电源及防雷单元、第一通信单元、门磁开关单元，所述嵌入式主控单元分别连接至探测传感器单元，门磁开关单元、布撤防单元、报警语音播放单元和第一通信单元，并通过第一通信单元连接视频采集及处理单元和数字网络广播播放单元；所述后端设备包括服务端单元、客户端单元、视频存储分发单元、无线对讲发射单元、数字网络广播采集单元、第二通信单元，所述第二通信单元分别与服务端单元、数字网络广播采集单元和视频存储分发单元建立双向通讯连接，服务端单元与客户端单元完成双向通信连接，并通过客户端单元连接无线对讲发射单元，用以与现场人员进行无线对讲通讯。

进一步的，所述系统业务逻辑原理包括：

系统可分为前后端两部分，现场设备通过探测传感器单元、视频采集及处理单元实现入侵报警信息的采集分析，供嵌入式主控单元做报警分析使用，嵌入式主控单元将报警信息通过第一第二通信单元向后端服务端单元传递报警信息，同时嵌入式主控单元通过控制报警语音播放单元发出现场报警语音。用户通过客户端单元访问服务端单元，实现报警信息、视频流信息、报警抓拍照片的查看、调阅，并可设置是否通过无线对讲发射单元发送报警语音至无线对讲信息接收单元，供不方便在客户端单元查看报警信息的工作人员了解入侵报警情况。对于长时间滞留的入侵人员，则可通过数字网络广播采集单元，借助第二通信单元将喊话信息发送至现场的数字网络广播播放单元，起到提醒和警告入侵人员的目的。

进一步的，所述主控单元的业务逻辑原理主要包括：

嵌入式主控单元通过485通信口与探测传感器单元实现双向通信，接收报警信息，并通过继电器对探测传感器单元实现异常状态下的断电复位控制；

嵌入式主控单元通过第一通信单元与视频采集及处理单元实现通信，接收报警信息；

嵌入式主控单元通过IO口与布撤防单元实现布撤防信息的接收并处理，通过第一通信单元接收客户端单元布撤防信息并处理；

嵌入式主控单元通过RS232接口与报警语音播放单元实现报警语音的播放控制；

嵌入式主控单元通过第一第二通信单元与服务端设备实现通信，用于报警信息的传递及服务端控制信息的接收及处理；

嵌入式主控单元通过RS232接口与探测传感器单元实现探测传感器单元工作参数调整的读取和下发；

嵌入式主控单元通过第一第二通信单元接收服务端设备下发的探测传感器单元工作参数调整命令，并通过RS232接口与探测传感器单元实现工作参数的读取和下发；

嵌入式主控单元通过时钟电路端口与实时时钟进行时间信息获取及服务端下发时间校准信息的校准；

嵌入式主控单元通过RS232接口实现门磁开关单元状态监测，当检修门处于非法打开状态，则自动上报设备开门动作及其状态，警示值班人员及时处置破坏行为。

进一步的，当有人员越过站台禁止通行提示线，穿越或停留阻挡在探测传感器单元信号覆盖的区域时，探测传感器单元基于深度学习技术，识别出人员穿越通行信息，并发出报警信息，提供给嵌入式主控单元；同时，视频监控设备在连续录制视频信息的过程中，基于智能视频分析技术，结合视频图像中的人员模型所建立的模型算法，经判断同样发现有人员入侵行为，并提供报警信息给嵌入式主控单元，嵌入式主控单元在接收到两种监测设备的报警信息时，经分析计算，最终判定为人员入侵行为。现场传感器监测设备可作为系统主要监测手段，也可作为系统唯一监测手段，即视频分析技术作为普通的视频监控联动功能使用，此应用方案视不同安防等级需求，用户的不同需要而选择。

进一步的，嵌入式主控单元在接收到报警信息的情况下，控制报警语音播放单元播放报警语音信息，驱使该人员即刻返回安全区域。同时，嵌入式主控单元通过第一通信单元，将报警信息、相应视频流、报警抓拍照片上传至传输至后端监控中心平台，在客户端将实时报警信息展示给监控人员，供分析、处置使用。

进一步的，报警信息报送至后端监控中心平台的同时，平台驱动无线对讲发射单元发送模拟(数字)语音对讲信息至指定频点(设备)对讲机，供相应人员知晓并到现场及时处置；

进一步的，当无安保人员抵达现场处理入侵警情(或者是非恶意入侵行为时)，可通过摄像机返回的实时图像信息判断该人员可能造成的危害行为，处于后端监控中心平台的值班人员可通过数字网络广播采集单元定向向现场的数字网络广播播放单元发出真人喊话信息，起到提醒和警告入侵人员的效果；

进一步的，当有工作人员检修通行的需求时，工作人员可通过手持遥控设备，或佩戴CPU芯片卡、定向RFID白名单卡片，又或者通过安装在设备端的密码键盘，对处于工作状态的现场设备进行临时撤防操作，操作完成即可自由通行(操作过程通过提供语音提醒，供工作人员知晓操作成功与否)；同时，若现场人员无相应手持设备或无密码权限，则可通过通知后端监控中心平台的值班人员，在集中软件监控平台对指定设备进行撤防操作，供工作人员通行。系统提供撤防操作后的定时自动布放功能(防止工作人员通行后忘记布防)，也提供设定某个具体时间段系统的自动布撤防操作(如天窗检修时间)，具体而言，当通过现场布撤防单元实现现场设备的布放、撤防操作时，手持设备布撤防操作过程中的逻辑电路编码信息，通过无线电通信方式实现与布撤防单元通信，布撤防单元在接到信息，经解码，通过IO口与嵌入式主控单元实现通信，当嵌入式主控单元接收到该解码信息后，与需要布撤防的探测传感器单元实现配对对应，在此情况下，若撤防操作，探测传感器单元仍然正常工作，但嵌入式主控单元对于探测传感器单元上传的报警信息不做任何处理直接过滤不做后续处理；若布放操作，则嵌入式主控单元对于探测传感器单元上传的报警信息进行接收并开始做综合分析，上报服务端，控制报警语音播放单元工作；

当通过客户端单元对现场设备实现布撤防操作时，则客户端单元下发的指令信息，经第一通信单元转换下发至嵌入式主控单元，嵌入式主控单元根据布撤防操作执行与通过手持设备布撤防相同的操作过程。

进一步的，对于安防等级要求较高的地点或区域，以及用户的使用习惯不同，现场设备也可通过设置为两层安装的形式，达到预警、报警防区分开的效果。若入侵人员穿越报警防区而未进入到报警防区，则仅通过现场播放语音驱赶穿行人员，若继续穿行报警防区，则执行上述报警信息流转及相应动作过程；

进一步的，对于探测传感器单元，由于作为主要入侵探测手段，在实际使用过程中7*24h工作，不排除存在宕机的可能性，故在工作时，通过嵌入式主控单元与之实时进行通信访问，超过一定的访问次数、时限后任然无法获得探测传感器单元的信息时即认为探测传感器单元已宕机，则对其进行断电复位操作，当多次断电复位操作无果的情况下，嵌入式主控单元则向后端监控中心平台发送设备故障信息；

进一步的，当需要更改设置探测传感器单元工作参数时，可在现场通过嵌入式主控单元的调试口与探测传感器单元实现通信，进行探测传感器单元工作参数的调整；也可在后端通过客户端单元、第二通信单元，将调整参数下发至嵌入式主控单元，通过RS232接口进行探测传感器单元工作参数的调整；

进一步的，服务端设备通过NTP协议获取铁路时间同步信号，并通过第一第二通信单元与嵌入式主控单元实现时间信息下发，嵌入式主控单元通过时钟电路端口对实时时钟进行校准。

进一步的，通过嵌入式主控单元与门磁开关单元相互作用，当未授权的开门动作发生时，记录其动作状态并上报服务端，提示值班工作人员现场设备存在非法开门动作，警示及时阻止处理。

本实用新型铁路站台入侵报警系统具有如下优点和有益技术效果：

1.完全替代人工巡防方案，实现7*24h连续不间断监控；

2.设备安装在站台中部区域，向站台两侧垂直轨道方向发射入侵探测信号，避免了设备产生侵限的可能性，通过将入侵探测设备安装在合理高度，也避免了人员试图跳跃，匍匐穿越的可能；

3.采用多技术复用(毫米波雷达、超声波、激光测距、智能视频分析等)，避免了单一监测技术因适应性较差而降低使用效率的可能，有效保证报警探测效率，降低误报；

4.现场入侵报警设备，网络数字网络广播、视频监控等，通过以太网局域网形式实现集中监控，在后端布设服务平台，实现对现场所有数字信号设备的集中监控和管理，对设备报警、故障、离线等工作状态实现实时化监控；

5.提供现场通过蓝牙、无线、接触式等原理手持遥控设备，如CPU 芯片卡、定向RFID过滤、密码键盘，平台端软件控制等方式实现对设备的布撤防操作，便于工作人员通行，并具备遗忘布放后的系统延时自动布放操作，使系统快速恢复正常工作。

附图说明

图1为本实用新型系统报警系统原理结构图。

图2为本实用新型监测设备的设置位置示意图。

图3为本实用新型主控单元接口关系图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，提供一种铁路站台入侵报警系统，所述系统可分为前后端两部分，现场设备通过探测传感器单元、视频采集及处理单元实现入侵报警信息的采集分析，供嵌入式主控单元做报警分析使用，嵌入式主控单元将报警信息通过第一第二通信单元向后端服务端单元传递报警信息，同时嵌入式主控单元通过控制报警语音播放单元发出现场报警语音。用户通过客户端单元访问服务端单元，实现报警信息、视频流信息、报警抓拍照片的查看、调阅，并可设置是否通过无线对讲发射单元发送报警语音至无线对讲信息接收单元，供不方便在客户端单元查看报警信息的工作人员了解入侵报警情况。对于长时间滞留的入侵人员，则可通过数字网络广播采集单元，借助第一通信单元将喊话信息发送至现场的数字网络广播播放单元，起到提醒和警告入侵人员的目的，具体而言，

如图3所示，该系统的主控芯片包括以下逻辑关系，

嵌入式主控单元通过RS485接口与探测传感器单元实现双向通信，接收报警信息，并通过继电器对探测传感器单元实现异常状态下的断电复位控制；

嵌入式主控单元通过第一通信单元与视频采集及处理单元实现通信，接收报警信息；

嵌入式主控单元通过IO口与布撤防单元实现布撤防信息的接收并处理，通过第一第二通信单元接收服务端布撤防信息并处理；

嵌入式主控单元通过RS232接口与报警语音播放单元实现报警语音的播放控制；

嵌入式主控单元通过第一第二通信单元与服务端设备实现通信，用于报警信息的传递及服务端控制信息的接收及处理；

嵌入式主控单元通过RS232接口与探测传感器单元实现探测传感器单元工作参数调整的读取和下发；

嵌入式主控单元通过第一第二通信单元接收服务端设备下发的探测传感器单元工作参数调整命令，并通过RS232接口与探测传感器单元实现工作参数的读取和下发；

嵌入式主控单元与服务器单元通过第二通信单元实现时间信息下发，嵌入式主控单元通过以太网获取的服务端单元下发的时间信息对实时时钟进行校准；

嵌入式主控单元通过RS232接口实现门磁开关单元状态监测，当检修门处于非法打开状态，则自动上报设备开门动作及其状态，警示值班人员及时处置破坏行为。

如图2所示的设置方式，系统实现入侵监测并报警、相关作业流程如下：

①探测传感器单元工作时，向站台两侧发送监测信号，信号连续不间断，且信号呈现一定的发散角度，形成类似一堵纺锤状墙面；

②当有人员越过站台禁止通行提示线，穿越或停留阻挡在探测传感器单元信号覆盖的区域时，探测传感器单元基于智能识别算法，结合深度学习技术，识别出人员穿越通行信息，探测传感器单元发出报警信息，通过RS485接口给嵌入式主控单元提供报警信息；同时，视频监控设备在连续录制视频信息的过程中，基于深度学习视频分析技术的视频分析单元同样发现有人员入侵行为，通过以太网通信单元向嵌入式主控单元提供报警信息，嵌入式主控单元在接收到两种监测设备的报警信息时，经分析计算，最终判定为人员入侵行为；具体而言，以一个站台监测面宽6m，站台宽度加上股道宽度12-15米的车站为例，在实际使用过程中，基于深度学习技术，当有人员穿越传感器探测区域时，可通过不同高矮胖瘦、穿行速度等因素，通过比较不同穿越人群，通过目标距离、反射能量、反射信号相位变化、反射频率、信噪比等因素，建立对应的数学模型算法，并在此过程中不断丰富算法模型，达到基于深度学习技术以适应不同监测目标人体的要求；同理，站台边缘列车穿行和人员在站台穿行时，所反应的反射能量、相位变化等参数差别较大，个别参数有数量级的差别。通过构建人员、列车穿行的不同模型算法，结合目标与传感器的距离，如雷达安装在坐标点0m处，监测站台6m宽，人员通行时所反应的检测距离只会发生在0-6m范围内，而列车在股道行走时，所反应的检测距离必定≥6m，考虑本身检测测距误差，检测距离可作为其中比较重要的一项目标识别参数，初步筛选剔除列车等干扰物，如设置大于6.5m以外的目标认为是通行的车辆，达到区别人员、列车穿行的目标；雷达在选型时，也通过控制有效发射距离，如系统所选用的雷达有效监测距离在12m左右，站台宽度加股道宽度在12-15m左右，可保证使用过程中相邻站台的雷达信号不产生相互干扰，提高监测准确性；

③嵌入式主控单元在计算确认报警信息的情况下，控制报警语音播放单元播放报警语音信息，驱赶提示该人员即刻返回安全区域。同时，嵌入式主控单元通过以太网通信单元，将报警信息、相应视频流、报警抓拍照片上传至传输至后端监控中心平台，在客户端将实时报警信息展示给监控人员，供分析、处置使用；

④报警信息报送至后端监控中心平台的同时，当无线对讲发射单元在打开的情况下，平台驱动无线对讲发射单元发送模拟(数字)语音对讲信息至指定频点(设备)对讲机，供相应人员知晓并到现场及时处置；

⑤当无安保人员抵达现场处理入侵警情(或者是非恶意入侵行为时)，处于后端监控中心平台的工作人员可通过摄像机返回的实时图像信息判断该人员可能造成的危害行为，处于后端监控中心平台的值班人员可通过数字网络广播采集单元定向向现场的数字网络广播播放单元发出真人喊话信息，起到提醒和警告入侵人员的效果；

⑥当有工作人员检修通行的需求时，工作人员可通过布撤防方式，对处于工作状态的现场设备进行临时撤防操作，操作完成即可自由通行；同时，若现场人员无相应手持设备或无密码权限，则可通过通知后端监控中心平台的值班人员，在集中软件监控平台对指定设备进行撤防操作，供工作人员通行。系统提供撤防操作后的定时自动布放功能，防止工作人员通行后忘记布防，也提供设定某个具体时间段系统的自动布撤防操作，如天窗检修时间，具体而言，当通过现场布撤防单元实现现场设备的布放、撤防操作时，手持设备布撤防操作过程中的逻辑电路编码信息，通过无线电通信方式实现与布撤防单元通信，布撤防单元在接到信息，经解码，通过IO控制电路与嵌入式主控单元实现通信，当嵌入式主控单元接收到该解码信息后，与需要布撤防的探测传感器单元实现配对对应，在此情况下，若撤防操作，探测传感器单元仍然正常工作，但嵌入式主控单元对于探测传感器单元上传的报警信息不做任何处理直接过滤不做后续处理；若布放操作，则嵌入式主控单元对于探测传感器单元上传的报警信息进行接收并开始做综合分析，上报服务端，控制外围语音播放单元工作；

当通过客户端单元对现场设备实现布撤防操作时，则客户端单元下发的指令信息，经通信单元转换下发至嵌入式主控单元，主控单元根据布撤防操作执行与通过手持设备布撤防相同的操作过程。

以一个实际站场为例说明该系统的具体工作过程：

现场设备安装在京沪高铁某中间站第1、2站台向北京、上海方向各两侧，站台宽度12m，现场传感器入侵报警探测设备距离站台端部距离8米，视频监控设备安装在站台端部的中间位置，用于监控设备安装的端头区域范围。

现有G21X次列车在该车站1站台停靠并办理旅客上下车完毕，驶离该车站后，站台上某旅客因好奇在站台长时间停留，并向1站台上海侧方向不断行进，最终穿越安装在1站台上海侧入侵报警系统防区位置，造成雷达监测技术识别到该旅客非法闯入行为，同时视频监控技术也发现并分析出该旅客的非法闯入行为，经复核计算确认该入侵行为，现场设备立即发出驱使该旅客返回安全区域的语音提醒。同时，在后端的监控平台端，也实时发出报警信息提示工作人员，在1站台上海侧有旅客非法闯入该区域，并提供了现场抓拍的照片和该入侵过程视频流信息，系统平台的对讲系统向接发车的现场工作人员手持对讲设备也发出语音对讲提醒：“请注意，第1站台上海侧发生入侵报警行为，请及时处置”；而此时，在现场的旅客因不确定自己行为产生的危害因素而继续停留在该区域，现场工作人员抵达现场需要花费约1分钟时间，为了尽快处置该警情，后台值班人员通过网络数字语音播放系统直接对现场人员喊话，通过该旅客着装、体态特征的喊话描述，对该人员起到了警醒，该人员撤回至安全区域，现场工作人员抵达现场后将人员带离站台。后台值班人员则在监控平台对该次入侵报警行为进行消警并做相关记录存根。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种铁路站台入侵报警系统，将现场传感器监测设备安装于站台两端部禁止通行提示线与站台端点之间的区域，并在站台端部中间位置的上方设置视频监控设备以覆盖现场传感器监测设备区域，并通过通信光缆连接至站内后端设备，其特征在于：所述现场传感器监测设备包括探测传感器单元、嵌入式主控单元、报警语音播放单元、视频采集及处理单元、布撤防单元、数字网络广播播放单元、电源及防雷单元、第一通信单元、门磁开关单元，所述嵌入式主控单元分别连接至探测传感器单元，门磁开关单元、布撤防单元、报警语音播放单元和第一通信单元，并通过第一通信单元连接视频采集及处理单元和网络数字播放单元；所述后端设备包括服务端单元、客户端单元、视频存储分发单元、无线对讲发射单元、数字网络广播采集单元、第二通信单元，所述第二通信单元分别与服务端单元、数字网络广播采集单元和视频存储分发单元双向通讯连接，服务端单元与客户端单元双向通信连接，并通过客户端单元连接无线对讲发射单元，用以与现场人员进行无线对讲通讯。

2.如权利要求1所述的铁路站台入侵报警系统，其特征在于，所述嵌入式主控单元，包括4路继电器输出位，2路音频输出，3路RS232接口，1路RS485接口，1路RJ45网口和指示灯。

3.如权利要求2所述的铁路站台入侵报警系统，其特征在于，所述现场传感器监测设备与站台禁止通行提示线的距离为3-5米，通过RS485接口与所述嵌入式主控单元双向通信连接，并连接继电器以实现异常状态下的断电复位。

4.如权利要求1所述的铁路站台入侵报警系统，其特征在于，所述探测传感器单元设置高度距离地面0.6-1m，其探测有效距离为12-15米；所述探测传感器单元保持7*24小时工作状态。

5.如权利要求1所述的铁路站台入侵报警系统，其特征在于，所述探测传感器单元根据安装区域的不同进行分区，包括预警防区和报警防区。

6.如权利要求5所述的铁路站台入侵报警系统，其特征在于，所述预警防区探测传感器单元和报警防区探测传感器单元地址码不同，嵌入式主控单元通过其报警时报警信息中的地址码来区分。

7.如权利要求1所述的铁路站台入侵报警系统，其特征在于，所述现场传感器监测设备向两侧的轨道发送信号，其信号连续不间断，并呈现一定的发散角度，形成纺锤状墙面。

8.如权利要求1或4所述的铁路站台入侵报警系统，其特征在于，所述探测传感器单元包括采用毫米波雷达、超声波、激光测距和智能视频分析的方式。

9.如权利要求2所述的铁路站台入侵报警系统，其特征在于，所述嵌入式主控单元通过IO电路与布撤防单元连接，所述布撤防单元包括现场手持遥控设备或射频、密码控制电路设备，通过无线遥控器、CPU芯片卡、定向RFID过滤、密码键盘的方式实现对设备的布撤防操作。

10.如权利要求1或5所述的铁路站台入侵报警系统，其特征在于，所述服务端单元通过NTP协议获取铁路时间同步信号。

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