CN218299208U - 基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车包括中央处理模块、监理模块、告警模块、通信模块、人机交互模块、自动避障模块、控制模块以及供电模块，所述中央处理模块、监理模块、告警模块、通信模块、人机交互模块、自动避障模块、中央处理模块以及供电模块为电连接。本实用新型通过基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车代替人工监理，获取智能铁路建设工程内目标距离数据和目标测量数据，并实时将其通过通信模块输出至用户终端，以便于监理人员进行远端监控，同时降低监理人员在高危复杂施工现场的危险性，有效保障监理人员的人身安全。

Description

基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车

技术领域

本实用新型涉及工程监理设备技术领域，特别是涉及基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车。

背景技术

检测监理车在大型精密测量了精度高、效率高、稳定性好的特点，能够满足大坝、智能铁路建设工程、工程项目的测量需求。检测监理车能够实现对监测点全天候的监测，能够按照预先设定的周期自动完成监测工作，对于短时间内由各种原因导致的暂时无法测量的监测目标进行重复测量，还能够按照预先设定的方案自行解决测量中遇到的各种问题，使得测量工作顺利进行。

虽然国内研究检测监理车的学者在日渐增多，但是当前国内外还没有施工期基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车见诸报道，甚至列入研究计划。这是由于智能铁路建设工程内复杂的施工环境使得当前国内外研究施工期基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车的研究人员和团队较少，从而为项目提供了研究空间。

实用新型内容

为了至少在一定程度上解决上述技术问题，本实用新型提供了基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车，拟针对智能铁路建设工程工程监理工作，设计实现智能铁路建设工程智能监理车，主要实现在建智能铁路建设工程工程监理工作中的巡查、检测和旁站功能。

本实用新型采用的技术方案是：

第一方面，本实用新型提供了基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车，包括车体、中央处理模块、监理模块、告警模块、通信模块、人机交互模块、自动避障模块、控制模块以及供电模块，所述中央处理模块、监理模块、告警模块、通信模块、人机交互模块、自动避障模块、控制模块以及供电模块均电连接，中央处理模块、通信模块、人机交互模块、自动避障模块、控制模块以及供电模块均设于车体内部，监理模块和告警模块均连接于车体外部；

所述控制模块包括电机，所述电机驱动履带进行移动；

所述测量模块，用于获取铁路建设工程的目标测量数据，并将测量数据发送至中央处理模块；

所述测距模块，用于采集目标距离数据，并将目标距离数据发送至中央处理模块；

所述安全帽检测模块，用于监测铁路施工现场工作人员安全帽佩戴情况，并将监测情况发送至中央处理模块；

所述中央处理模块，用于接收并处理由测距模块发送的目标距离数据，还用于接收并处理由测量模块发送的目标测量数据，然后将处理后目标距离数据和目标测量数据通过通信模块输出。

在一个可能的设计中，所述基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车还包括监控模块，所述监控模块包括用于采集环境视频数据的摄像模块，所述摄像模块与中央处理模块电连接。

在一个可能的设计中，所述基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括显示模块和语音播报模块，所述显示模块和语音播报模块均与中央处理模块电连接；所述中央处理模块，还用于将处理后目标距离数据和目标测量数据发送至显示模块和语音播报模块，以便于显示模块对目标距离数据和定位数据进行显示，语音播报模块对目标距离数据和定位数据进行语音播报。

本实用新型通过基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车代替人工监理，基于雷达、各类传感器以及摄像头采集铁路施工信息，结合相关算法对采集到的数据、视频进行处理，以满足24小时全天候替代人工进行监理，极大的降低了人工成本，并且机器可以代替人工在高危地区进行监理，对保障监理人员的安全有着重大意义。

附图说明

图1是本实用新型的控制框图；

图2是本实用新型的结构示意图。

1-告警模块；2-监控模块；3-测量模块；4-自动避障模块；5-人机交互模块。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。

实施例1：

本实施例提供一种基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车，如图1和2所示，包括车体、中央处理模块、监理模块、告警模块1、通信模块、人机交互模块5、自动避障模块4、控制模块以及供电模块，所述中央处理模块、监理模块、告警模块2、通信模块、人机交互模块5、自动避障模块4、控制模块以及供电模块均电连接；

所述中央处理模块、通信模块、人机交互模块5、自动避障模块4、控制模块以及供电模块均设于车体内部，监理模块和告警模块2均连接于车体外部；

所述控制模块包括电机，所述电机驱动履带进行移动；

所述测量模块，用于获取铁路建设工程的目标测量数据，并将测量数据发送至中央处理模块；

所述测距模块，用于采集目标距离数据，并将目标距离数据发送至中央处理模块；

所述安全帽检测模块，用于监测铁路施工现场工作人员安全帽佩戴情况，并将监测情况发送至中央处理模块；

所述中央处理模块，用于接收并处理由测距模块发送的目标距离数据，还用于接收并处理由测量模块发送的目标测量数据，然后将处理后目标距离数据和目标测量数据通过通信模块输出。

本实施例在实施过程中，通过基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车代替人工监理，获取智能铁路建设工程内目标距离数据和目标测量数据，并实时将其通过通信模块输出至用户终端，以便于监理人员进行远端监控，从而在无人的情况下实现巡视、旁站、沉降监控量测等操作，同时可在目标距离数据和目标测量数据超过阈值时发送报警信号至告警模块2进行告警，本实施例采用自动数据测量替代人工，可有效减轻监理人员的工作强度，降低人工监理的成本，同时降低监理人员在高危复杂施工现场的危险性，有效保障监理人员的人身安全。

所述中央处理模块包括控制器U3，控制器U3采用型号为STM32F103C8T6的基于ARMCortex-M内核STM32系列的32位的微控制器实现。

本实施例中，告警模块2连接于车体的顶部，告警模块2采用型号为LTE-1101J的旋转爆闪警报灯24V信号警示灯，其特制防雨防尘外壳，适用于恶劣环境，采用旋转式高强度反光板，可便于提醒周围的用户回避监理车。

所述测量模块3连接于车体前侧，测量模块3与中央处理模块电连接。在实施过程中，小车一边前进，一边借助智能铁路建设工程中原有的人工沉降监测与收敛监测布局的反光片，利用360°扫描雷达对目标的位置信息进行测定。

本实施例中，测量模块3采用思岚科技公司出品的型号为RPLIDARA3的360度激光扫描测距雷达，该型号的激光雷达集成了可以使用逻辑电平驱动的电机控制器，控制器可通过电机控制器实现对电机转速的控制，而从控制RPLIDAR扫描的频率或者在必要时刻关闭电机节能。在装配过程中，可将激光雷达通过USB线缆和USB转接器与控制器连接，并将其对应的电源适配器连接至供电模块，考虑到智能铁路建设工程的复杂环境，在必要时可以人工辅助遥控。借助原有的人工沉降监测与收敛监测布局的反光片，利用激光对目标的距离进行精确测定。测算后得到的数据误差控制在±5mm。360°激光扫描测距雷达通过扫描，获取标识点的点云数据a1中央处理模块对点云数据a1进行预处理，获得点云数据a2，将点云数据a2的极坐标转换为直角坐标点云数据a3，对点云数据a3降噪滤波，获得点云数据a4，对点云数据a4聚类，获取有效结果a5，对多个有效结果a5求平均值，获得最终坐标点a6，利用最终坐标点a6，计算智能铁路建设工程沉降值。

本实施例中，所述西部高寒地区铁路建设工程智能监测监理车还包括与中央处理模块电连接的热红外成像系统，所述热红外成像系统通过热红外成像系统对施工现场的人员进行清点，确保人员安全；将采集到的热成像视频通过计算机视觉判别现场人员是否佩戴安全帽。其中统计支持前进方向10m范围内的人数。

本实施例中，所述基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车还包括监控模块，所述监控模块包括用于采集环境视频数据的监控模块2，以及用于在摄像模块2进行环境视频数据采集时提供照明的照明模块，所述监控模块连接在车体的前侧和左右两侧，监控模块2和照明模块与中央处理模块电连接，对不同的施工点进行有目的的视频监控，能够满足对监理监控的需求。用监理车开展现场巡视，如：自动识别作业人员是否佩戴安全帽、进行作业人数清点等日常安全巡视。以减轻监理人员的工作强度，提高监理工作质量。智能铁路建设工程施工现场，掌子面和二衬之间施工段落施做的小导管、锚杆、注浆、喷射混凝土等工作，工序较多、环境较差、旁站时间较长，施工监理车在掌子面和二衬之间开展现场旁站工作，对现场施工工序、施工进度、施工质量等进行数据采集，实时将影像资料传入后台，监理人员进行远端识别。

本实施例中，监控模块2采用海康威视出品的红外夜视摄像头，其外加防爆外壳，使用寿命更高，适用于智能铁路建设工程等工程场景。本实施例中，摄像头设置有四组，分别位于监理车车体的前方、左侧、右侧以及监理车机械臂对应的前侧。照明模块可为监理车在旁站以及巡视过程中提供光源，确保整车行进过程中的安全性，同时提升摄像模块1采集到的环境视频数据的清晰度。

本实施例中，所述基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括显示模块和语音播报模块，所述显示模块和语音播报模块均与中央处理模块电连接；施工过程中，业主会针对某个工序或者某个施工工艺，下发管理要求，同时现场也需要随时查阅施工图纸或者施工方案，为便于工作人员查阅和学习，可以在显示屏上查阅和检索需要的信息，并具备语音介绍功能，介绍现阶段的工程管理要点，和施工整体情况。其次，能够实时将后台数据传输到现场，并在显示模块进行展示，以实现后台数据与现场状况的实时比对功能。

语音播报模块可在监理车巡视至智能铁路建设工程内关键点时进行距离、施工情况等内容的语音播报，还能够将预先存储的关于项目概况、施工情况的语音与文字内容进行播报，以助于智能铁路建设工程内施工人员的工作。

应当理解的是，中央处理模块、监理模块、告警模块1、通信模块、人机交互模块5、自动避障模块4、控制模块等器件均通过供电模块进行供电。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

最后应说明的是，本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (5)

1.基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车，其特征在于：包括车体、中央处理模块、监理模块、告警模块、通信模块、人机交互模块、自动避障模块、控制模块以及供电模块，所述中央处理模块与监理模块、告警模块、通信模块、人机交互模块、自动避障模块、控制模块以及供电模块均电连接，中央处理模块、通信模块、人机交互模块、自动避障模块、控制模块以及供电模块均设于车体内部，所述监理模块和告警模块均连接于车体外部；

所述控制模块包括电机，所述电机驱动履带进行移动；

测量模块，用于获取铁路建设工程的目标测量数据，并将测量数据发送至中央处理模块；

所述测距模块，用于采集目标距离数据，并将目标距离数据发送至中央处理模块；

安全帽检测模块，用于监测铁路施工现场工作人员安全帽佩戴情况，并将监测情况发送至中央处理模块；

所述中央处理模块，用于接收并处理由测距模块发送的目标距离数据，还用于接收并处理由测量模块发送的目标测量数据，然后将处理后目标距离数据和目标测量数据通过通信模块输出。

2.根据权利要求1所述的基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车，其特征在于：还包括监控模块，所述监控模块包括用于采集铁路施工环境视频数据的摄像模块，所述摄像模块与中央处理模块电连接。

3.根据权利要求1所述的基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车，其特征在于：还包括人机交互模块，所述人机交互模块包括显示模块和语音播报模块，所述显示模块和语音播报模块均与中央处理模块电连接；所述中央处理模块，还用于将处理后目标距离数据和定位数据发送至显示模块和语音播报模块，以便于显示模块对目标距离数据和目标测量数据进行显示，语音播报模块对目标距离数据和定位数据进行语音播报。

4.根据权利要求1所述的基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车，其特征在于：还包括自动避障模块，所述自动避障模块用于监测车体周围障碍物，然后将监测信息发送给中央处理模块，所述自动避障模块与中央处理模块电连接。

5.根据权利要求2所述的基于雷达信号处理的智能铁路建设工程施工监理车，其特征在于：所述摄像模块、自动避障模块均连接于车体的前侧，所述告警模块连接于车体的顶部，所述人机交互模块连接于车体左侧。

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