CN220894976U - 一种双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及铁路周界入侵防御技术领域，公开了一种双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，包括：两台摄像机、DVS一体化模块、声光调制驱动器、振动光纤数据采集卡、控制单元、4/5G双频多模多节点自由组网无线路由、外置天线、主供电器件、副供电器件、储能控制存储箱体、基座、立杆和振动感知光纤。该装置实现了铁路综合视频监控系统与周界入侵系统的融合；采用太阳能+锂电池独立供电系统、采用无线多频多模独立通讯系统，大幅度降低了铁路周界入侵系统布设基础环境要求；可利用铁路的既有综合视频监控系统和既有埋深预留光纤进行改造升级，可有效降低项目实施成本和工程量。

Description

一种双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置

技术领域

本实用新型涉及铁路周界入侵防御技术领域，具体涉及一种双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置。

背景技术

截止到2022年底，我国铁路运营里程高达15.5万公里，铁路运营安全防患压力越来越大。复杂山区存在落石、塌方或泥石流侵入限铁路运营界内的风险。公路上跨铁路线路或与高速线路平行时，车辆及车载物品存在翻落侵入限界的风险。站台内旅客或物品存在跌落至站台下，桥梁墩台受到桥梁、泥石流等目标的意外撞击等入侵风险。除此之外，运营铁路易受到外部环境的影响，存在温室大棚、彩钢板房等漂浮物侵限风险。以上异物周界入侵对于铁路运行安全产生了巨大风险，轻者火车中途停车，重则造成车辆出轨，危及乘车人员安全。现行的铁路配备了一定的的自然灾害及周界入侵装备及系统，以保障运行环境安全。

目前铁路周界入侵防御设施主要是通过脉冲式、张力式电子围栏为主。布设成本、维护成本高，布设对于供电、通讯等基础设施要求高，其布设范围主要应用于车站、公铁并行段，布设条件范围受限，无法完成大面积布设。现行的铁路综合视频监控周界入侵识别装备属于两个独立的单位，无法进行数据共享和通讯。基于视频的目标入侵识别，存在大雾、强降雨恶劣天气下无法实现正常应用。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，该双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置实现了铁路综合视频监控系统与周界入侵系统的融合。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，包括：两台摄像机、DVS一体化模块、声光调制驱动器、振动光纤数据采集卡、控制单元、4/5G双频多模多节点自由组网无线路由、外置天线、主供电器件、副供电器件、储能控制存储箱体、基座、立杆和振动感知光纤；所述摄像机与所述控制单元电性连接，两台所述摄像机为硬件参数相同的定焦摄像机；所述声光调制驱动器和振动感知光纤分别与所述DVS一体化模块电性连接，所述DVS一体化模块还与所述控制单元电性连接；所述振动光纤数据采集卡与所述控制单元电性连接；所述4/5G双频多模多节点自由组网无线路由与所述控制单元电性连接，所述外置天线与所述4/5G双频多模多节点自由组网无线路由电性连接；所述主供电器件分别与所述摄像机、DVS一体化模块、声光调制驱动器、控制单元、4/5G双频多模多节点自由组网无线路由电性连接，所述副供电器件与所述主供电器件电性连接；所述摄像机安装在所述立杆上；所述储能控制存储箱体为铁皮焊接而成，所述储能控制存储箱体的内部设置四个分区，所述主供电器件固定于底层分区，所述DVS一体化模块、声光调制驱动器固定于次底层分区，所述控制单元、振动光纤数据采集卡和4/5G双频多模多节点自由组网无线路由固定于次高层分区，所述副供电器件固定于高层分区，所述外置天线固定于所述储能控制存储箱体的外部，所述基座为混凝土浇筑而成，所述储能控制存储箱体的底部通过膨胀螺丝与所述基座固定连接；所述振动感知光纤布设于待识别区域铁路轨道两侧的地下。

在本实用新型中，优选的，所述主供电器件包括主锂电池组、主电源控制器、变压输出模块、主散热涡轮风扇、主温度传感器，所述主锂电池组与所述主电源控制器电性连接，所述主电源控制器与所述变压输出模块电性连接，所述主散热涡轮风扇与所述变压输出模块电性连接，所述主电源控制器、变压输出模块、主散热涡轮风扇、主温度传感器分别与所述控制单元电性连接。

在本实用新型中，优选的，还包括红外光源，所述红外光源固定于所述摄像机上，所述红外光源的照射方向与所述摄像机的镜头方向相同。

在本实用新型中，优选的，所述控制单元内部设有主板、中央处理器、内存、独立显卡、以太网卡、M2存储卡和外部接口，所述主板分别与所述中央处理器、内存、独立显卡、以太网卡、M2存储卡、外部接口和振动光纤数据采集卡电性连接。

在本实用新型中，优选的，还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述主电源控制器电性连接，所述太阳能电池板固定于所述立杆上。

在本实用新型中，优选的，所述立杆采用Q235空心钢材钢管，直径100毫米，管壁厚度8毫米，高度为5米。

在本实用新型中，优选的，所述副供电器件包括副锂电池组、副电源控制器、副散热涡轮风扇和副温度传感器，所述副锂电池组与所述副电源控制器电性连接，所述副散热涡轮风扇、副电源控制器分别与所述变压输出模块电性连接，所述副电源控制器、副散热涡轮风扇、副温度传感器分别与所述控制单元电性连接。

在本实用新型中，优选的，所述储能控制存储箱体的内部和外部均采用氟碳涂料进行防锈处理。

在本实用新型中，优选的，所述储能控制存储箱体内部的四个分区是通过内部设置三个可拆卸的带孔式铝合金隔层夹板形成的。

在本实用新型中，优选的，所述立杆上设置有云台，两台所述摄像机均安装在所述立杆的云台上，所述云台分别与所述控制器、主供电器件电性连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本装置实现了铁路综合视频监控系统与周界入侵系统的融合。

(2)本装置采用太阳能+锂电池独立供电系统、采用无线多频多模独立通讯系统，大幅度降低了铁路周界入侵系统布设基础环境要求。

(3)本装置可利用铁路的既有综合视频监控系统和既有埋深预留光纤进行改造升级，可有效降低项目实施成本和工程量。

附图说明

图1为本实用新型双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置的外部结构示意图。

图2为本实用新型双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置的储能控制存储箱体的内部结构示意图。

图3为本实用新型双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置的主供电器件的结构示意图。

图4为本实用新型双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置的DVS一体化模块和声光调制驱动器的结构示意图。

图5为本实用新型双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置的控制单元和4/5G双频多模多节点自由组网无线路由的结构示意图。

图6为本实用新型双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置的副供电器件的结构示意图。

附图中：1、摄像机；2、DVS一体化模块；3、声光调制驱动器；4、振动光纤数据采集卡；5、控制单元；501、主板；502、中央处理器；503、内存；504、独立显卡；505、以太网卡；506、M2存储卡；507、外部接口；6、4/5G双频多模多节点自由组网无线路由；7、外置天线；8、主供电器件；801、主锂电池组；802、主电源控制器及变压输出模块；803、主散热涡轮风扇；804、主温度传感器；9、副供电器件；901、副锂电池组；902、副电源控制器；903、副散热涡轮风扇；904、副温度传感器；10、储能控制存储箱体；11、基座；12、立杆；13、振动感知光纤；14、红外光源；15、太阳能电池板；16、云台；17、铁路轨道；18、入侵目标。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1至图6，本实用新型一较佳实施方式提供一种双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，包括：两台摄像机1、DVS一体化模块2、声光调制驱动器3、振动光纤数据采集卡4、控制单元5、4/5G双频多模多节点自由组网无线路由6、外置天线7、主供电器件8、副供电器件9、储能控制存储箱体10、基座11、立杆12和振动感知光纤13。摄像机1与控制单元5电性连接。声光调制驱动器3和振动感知光纤13分别与DVS一体化模块2电性连接，DVS一体化模块2还与控制单元5电性连接。振动光纤数据采集卡4与控制单元5电性连接。4/5G双频多模多节点自由组网无线路由6与控制单元5电性连接，外置天线7与4/5G双频多模多节点自由组网无线路由6电性连接。主供电器件8分别与摄像机1、DVS一体化模块2、声光调制驱动器3、控制单元5、4/5G双频多模多节点自由组网无线路由6电性连接，副供电器件9与主供电器件8电性连接。如图1所示，摄像机1安装在立杆12上。如图1和图2所示，储能控制存储箱体10为铁皮焊接而成，储能控制存储箱体10的内部设置四个分区，主供电器件8固定于底层分区，DVS一体化模块2、声光调制驱动器3固定于次底层分区，控制单元5、振动光纤数据采集卡4和4/5G双频多模多节点自由组网无线路由6固定于次高层分区，副供电器件9固定于高层分区，外置天线7固定于储能控制存储箱体10的外部，基座11为混凝土浇筑而成，储能控制存储箱体10的底部通过膨胀螺丝与基座11固定连接。振动感知光纤13布设于待识别区域铁路轨道17两侧的地下。

两台摄像机1属于双目视觉部件，该两台摄像机1硬件参数相同，并且均为定焦摄像机1，用于基于视觉目标的自动化捕捉与定位。

DVS一体化模块2、声光调制驱动器3、振动光纤数据采集卡4和振动感知光纤13属于分布式振动光纤功能部件，主要实现基于铁路周界入侵目标、入侵事件、入侵位置的识别。如图2和图4所示，DVS一体化模块2、声光调制驱动器3固定于次底层分区。其中振动光纤数据采集卡4通过控制单元5的PCIE接口连接，实现振动数据的采集。振动感知光纤13采用室外单模铠装成品光缆。

如图5所示，控制单元5内部设有主板501、中央处理器502、内存503、独立显卡504、以太网卡504、M2存储卡506和外部接口507(GigE LAN、485、USB和HDMI接口)，主板501分别与中央处理器502、内存503、独立显卡504、以太网卡504、M2存储卡506、外部接口507和振动光纤数据采集卡4电性连接。

其中，立杆12可采用Q235空心钢材钢管，直径100毫米，管壁厚度8毫米，高度为5米，立杆12整体可承载500kg。

本实施例将双目视觉部件与分布式振动光纤功能部件集成到同一装置中，并且两种识别周界入侵的部件均受同一控制单元5的控制，实现了二者的融合，利用控制单元5可以对铁路周界入侵时间进行更加综合的认定，准确率更高，利用4/5G双频多模多节点自由组网无线路由6和外置天线7实现控制单元5与上位机的通信，可以更好地进行事件响应，利用铁路的既有综合视频监控系统和既有埋深预留光纤进行改造升级，可有效降低项目实施成本和工程量。

本实用新型一个优选的实施例中，如图3所示，主供电器件8包括主锂电池组801、主电源控制器、变压输出模块、主散热涡轮风扇803、主温度传感器804，主锂电池组801与主电源控制器电性连接，主电源控制器与变压输出模块电性连接，主散热涡轮风扇803与变压输出模块电性连接，主电源控制器、变压输出模块、主散热涡轮风扇803、主温度传感器804分别与控制单元5电性连接。

主电源控制器实现主锂电池组801的充放电，变压输出模块对输出电能进行变压，以适应装置不同部件的不同电压需求，主温度传感器804用于监测主锂电池组801的温度，控制单元5在锂电池组的温度高于设定值时启动主散热涡轮风扇803进行降温。在实际使用时，可将主电源控制器和变压输出模块集成到一个整体模块中，节约空间，如图3所示。主供电器件8为整套装置提供独立的供电能力，其输出5V、12V和24v电流，其中5v为DVS一体化模块2供能、12V为控制单元5供能、24V为声光调制驱动器3供能。因为各种不同的电压都是通过变压输出模块输出的，所以上述摄像机1、DVS一体化模块2、声光调制驱动器3、控制单元5、4/5G双频多模多节点自由组网无线路由6的供电线路均连接到变压输出模块，其他需要主供电器件8供电的部件的供电线路也连接到变压输出模块。

本实施例在主供电器件8中设置主锂电池组801、主电源控制器、变压输出模块，实现对装置供电的自动控制，通过设置主温度传感器804和主散热涡轮风扇803，实现对主锂电池组801温度的自动监测和保护。

本实用新型一个优选的实施例中，如图1所示，双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置还包括红外光源14，红外光源14固定于摄像机1上，红外光源14的照射方向与摄像机1的镜头方向相同，属于双目视觉部件。本实施例通过在两台摄像机1上均设置红外光源14，可实现低光照条件下的近红外补光照射。

本实用新型一个优选的实施例中，如图1所示，双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置还包括太阳能电池板15，太阳能电池板15与主电源控制器电性连接，太阳能电池板15固定于立杆12上。太阳能电池板15可选择额定功率为500W、额定电压为24V，实时光能向电能的转换，通过48V、1000AH的主锂电池组801完成储能。本实施例通过设置太阳能电池板15，实现了利用太阳能为双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置供电，节约了能源，提升了装置的供电能力，适于野外监测的环境。

本实用新型一个优选的实施例中，如图6所示，副供电器件9包括副锂电池组901、副电源控制器902、副散热涡轮风扇903和副温度传感器904，副锂电池组901与副电源控制器902电性连接，副散热涡轮风扇903、副电源控制器902分别与变压输出模块电性连接，副电源控制器902、副散热涡轮风扇903、副温度传感器904分别与控制单元5电性连接。本实施例的副锂电池组901、副电源控制器902与变压输出模块配合，实现对装置备用供电的自动控制，通过设置副温度传感器904和副散热涡轮风扇903，实现对副锂电池组901温度的自动监测和保护。

本实用新型一个优选的实施例中，储能控制存储箱体10的内部和外部均采用氟碳涂料进行防锈处理，其内部的四个分区是通过内部设置三个可拆卸的带孔式铝合金隔层夹板形成的。本实施例的储能控制存储箱体10实现了防锈蚀的效果，更加坚固耐用，带孔式铝合金隔层夹板可拆卸，方便储能控制存储箱体10内部的安装和清理。

本实用新型一个优选的实施例中，如图1所示，立杆12上设置有云台16，两台摄像机1均安装在立杆12的云台16上，云台16与控制器、主供电器件8电性连接。云台16的数量可以是一个或两个，两台摄像机1可以安装在同一云台16上，也可以分别安装在两个云台16上。

工作原理：将光纤通过防护栅栏挂网或铁路轨道17两侧地埋等方式进行布设，DVS一体化模块2结合声光调制驱动器3实现激光光束的发射与回收，控制单元5通过振动光纤数据采集卡4实现DVS一体化模块2获取的振动由模拟信号按照一定的频率进行采样形成数字信息。控制单元5在收到入侵位置判识的同时控制相机进行抓拍。控制单元5将抓拍的影像和入侵位置信息通过无线天线发送给远程的自然灾害与周界入侵系统。工务部门收到入侵信息，通过双目视觉视频进行现场入侵情况的二次核验，确定入侵的真实性和入侵目标18的类型，并作出决策。

DVS一体化模块2发射激光束，通过激光输出光纤传递给声光调制驱动器3，调制的激光束通过激光调制输出线缆进行输出，通过内部管廊和振动感知光纤13完成铁路周界的环绕布设。如图1所示，当入侵目标18侵入铁路限界，引起区域特征性振动，振动信号被振动感知光纤13所捕获，通过激光接收线缆完成光束的回收，传递给DVS一体化模块2。DVS一体化模块2向振动光纤数据采集卡4进行信号输出。经过控制单元5的中央处理器502完成处理，相关数据在M2存储卡506进行存储。

控制单元5控制云台16转至入侵目标18的方向，两台视觉摄像机1进行目标拍摄，亮度不足时，红外光源14进行补光照射。控制单元5可以通过4/5G双频多模多节点自由组网无线路由6和外部天线将拍摄的图像传递给上位机，同时可以发出警报。

太阳能电池板15在太阳光的照射下转换为电能，太阳能电池板15的电能通过电源线缆输入给主电源控制器，主电源控制器对主锂电池组801进行充电。主锂电池组801输出电能进入主电源控制器，主电源控制器通过变压输出模块输出12V电源为摄像机1、红外光源14、云台16供能，通过输出12V电源对控制单元5进行供能。主电源控制器通过变压输出模块输出24电源为声光调制驱动器3进行供能。主电源控制器通过变压输出模块输出5V电源为DVS一体化模块2供能。当主供电器件8发生故障或电量低于5％时，触发启动副供电器件9。副供电器件9中，副锂电池组901输出电能进入副电源控制器902，副电源控制器902同样通过变压输出模块输出合适的电压进行供能。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，其特征在于，包括：两台摄像机、DVS一体化模块、声光调制驱动器、振动光纤数据采集卡、控制单元、4/5G双频多模多节点自由组网无线路由、外置天线、主供电器件、副供电器件、储能控制存储箱体、基座、立杆和振动感知光纤；

所述摄像机与所述控制单元电性连接，两台所述摄像机为硬件参数相同的定焦摄像机；

所述声光调制驱动器和振动感知光纤分别与所述DVS一体化模块电性连接，所述DVS一体化模块还与所述控制单元电性连接；

所述振动光纤数据采集卡与所述控制单元电性连接；

所述4/5G双频多模多节点自由组网无线路由与所述控制单元电性连接，所述外置天线与所述4/5G双频多模多节点自由组网无线路由电性连接；

所述主供电器件分别与所述摄像机、DVS一体化模块、声光调制驱动器、控制单元、4/5G双频多模多节点自由组网无线路由电性连接，所述副供电器件与所述主供电器件电性连接；

所述摄像机安装在所述立杆上；

所述储能控制存储箱体为铁皮焊接而成，所述储能控制存储箱体的内部设置四个分区，所述主供电器件固定于底层分区，所述DVS一体化模块、声光调制驱动器固定于次底层分区，所述控制单元、振动光纤数据采集卡和4/5G双频多模多节点自由组网无线路由固定于次高层分区，所述副供电器件固定于高层分区，所述外置天线固定于所述储能控制存储箱体的外部，所述基座为混凝土浇筑而成，所述储能控制存储箱体的底部通过膨胀螺丝与所述基座固定连接；

所述振动感知光纤布设于待识别区域铁路轨道两侧的地下。

2.根据权利要求1所述的双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，其特征在于，所述主供电器件包括主锂电池组、主电源控制器、变压输出模块、主散热涡轮风扇、主温度传感器，所述主锂电池组与所述主电源控制器电性连接，所述主电源控制器与所述变压输出模块电性连接，所述主散热涡轮风扇与所述变压输出模块电性连接，所述主电源控制器、变压输出模块、主散热涡轮风扇、主温度传感器分别与所述控制单元电性连接。

3.根据权利要求2所述的双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，其特征在于，还包括红外光源，所述红外光源固定于所述摄像机上，所述红外光源的照射方向与所述摄像机的镜头方向相同。

4.根据权利要求3所述的双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，其特征在于，所述控制单元内部设有主板、中央处理器、内存、独立显卡、以太网卡、M2存储卡和外部接口，所述主板分别与所述中央处理器、内存、独立显卡、以太网卡、M2存储卡、外部接口和振动光纤数据采集卡电性连接。

5.根据权利要求4所述的双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，其特征在于，还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述主电源控制器电性连接，所述太阳能电池板固定于所述立杆上。

6.根据权利要求5所述的双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，其特征在于，所述立杆采用Q235空心钢材钢管，直径100毫米，管壁厚度8毫米，高度为5米。

7.根据权利要求6所述的双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，其特征在于，所述副供电器件包括副锂电池组、副电源控制器、副散热涡轮风扇和副温度传感器，所述副锂电池组与所述副电源控制器电性连接，所述副散热涡轮风扇、副电源控制器分别与所述变压输出模块电性连接，所述副电源控制器、副散热涡轮风扇、副温度传感器分别与所述控制单元电性连接。

8.根据权利要求7所述的双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，其特征在于，所述储能控制存储箱体的内部和外部均采用氟碳涂料进行防锈处理。

9.根据权利要求8所述的双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，其特征在于，所述储能控制存储箱体内部的四个分区是通过内部设置三个可拆卸的带孔式铝合金隔层夹板形成的。

10.根据权利要求9所述的双目视觉与振动光纤融合的铁路周界入侵识别装置，其特征在于，所述立杆上设置有云台，两台所述摄像机均安装在所述立杆的云台上，所述云台分别与所述控制器、主供电器件电性连接。