专利名称：一种轨道交通线路异物侵限监测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种轨道交通线路异物侵限监测装置及方法。
背景技术：
我国的轨道交通运输线路四通八达，所处地理环境差异很大，特别是一些环境恶劣的地区，侵入轨道交通线路限界内的异物主要有倒塌的大树，大风在轨道上形成的沙上道，泥石流堆积在轨道上，山上滚下来的石块。目前解决上述异物侵入轨道交通线路限界内的主要方法是人工巡逻和采用在线路两侧安装电缆、光缆传感器等方式进行监控。人工巡检的不足之处配置的巡视人员多，也有在巡视人员刚走，其后面就发生异物侵入，巡视人员也感觉有些防不胜防。在线路两侧安装电缆、光缆传感器等监控方式存在的不足之处在于无法检测从线路上方飞溅而入的异物；发出报警信息后，无法远程确认是否为误报，必须有人亲临现场确认。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够节约巡视人员的，并进行智能识别是否有异物侵入的，随时获得预警的轨道交通线路异物侵限监测装置及方法。本发明的目的通过下述技术方案予以实现
所述装置包括影像装置和控制处理单元，控制处理单元配置输出和/或输入接口，影像装置的电控部分与控制处理单元电连接；所述装置配置扫描光源装置，其电控部分与控制处理单元电连接；所述影像装置和扫描光源装置分别按照设定的高度安装在指定线路侧各自的立柱上；所述扫描光源装置在轨道交通线路的钢轨上的照射区、影像装置在轨道交通线路的钢轨上的影像区和位于轨道交通线路的钢轨垂直横截面上的限界外轮廓线重叠的区域为有效监测区。所述影像装置和扫描光源装置的机体上均配置旋转台，两个旋转台的电控部分均与控制处理单元电连接；当两个旋转台工作时，有效监测区沿钢轨的纵向轴线方向按照设定速度作往返移动。所述扫描光源装置所产生的光源为能够按设定频率闪烁的片光源，在片光源的前方配置透镜聚焦装置，透镜聚焦装置的电控部分与控制处理单元电连接。所述影像装置配备照明装置。或者，所述影像装置配备的照明装置所产生的光源波长与片光源的波长相匹配。所述扫描光源装置和照明装置均产生单色光源。所述影像装置的镜头前安装滤波片，滤波片与扫描光源装置和照明装置所产生的光源波长相匹配。所述控制处理单元配置声光报警器，当监测结果表明有异物入侵限界外轮廓线内时，控制处理单元启动声光报警器工作。所述方法采用以上所述的装置；其监测方法分为安装调试和实时监测两个阶段 在安装调试阶段的步骤
(1)安装设备将上述任选一所述的装置安装在轨道交通线路的侧面，控制处理单元的存贮器中安装专用软件；
(2)设备调试将有效监测区覆盖轨道交通线路的钢轨的长度确定为监测区间；
(3)采集标准数据在轨道交通线路的钢轨上没有异物侵入时，将监测区间划分为若干个拍摄点，获取所有拍摄点的标准图像编号并保存；
在实时监测阶段的步骤
(4)获取数据当扫描光源装置的光源不为频闪的片光源时，影像装置在每个拍摄点只拍摄一张图像；当扫描光源装置的光源为频闪的片光源时，影像装置在每个拍摄点连续拍摄两张图像，其中一张有片光源照射，另外一张没有片光源照射；获得的图像送往控制处理单元保存处理；
(5)实时处理每获得一个拍摄点的图像为一张时，控制处理单元取出该拍摄点的标准图像进行分析比较得到监测结果；或者每获得一个摄点的图像为两张时，控制处理单元对这两张图像进行处理获得剪影图像，专用软件对剪影图像进行分析处理，同时参考该拍摄点的标准图像，能够得出是否有异物侵入的监测结果；如果有异物侵入时，控制处理单元能够将异物侵入的地点、位置和尺寸大小有关信息保存并发布；
(6)侵限报警如果实时处理得出的监测结果表明有异物侵入限界外轮廓线内时，控制处理单元启动声光报警器工作；否则，声光报警器处于停止状态；
(7)循环执行步骤(4)-(6)到设定条件停止。所述装置与远程计算机联网，并能够与指定手机保持短信通讯；当检测结果表明有异物侵限时，控制处理单元将异物侵入的地点和异物大小的数据资料显示在远程计算机的屏幕上，触发远程计算机报警，同时通过短信发送给指定手机，向指定人员报告异物侵入的地点及相关信息，实现远程监视和预警，提醒相关人员进行及时查看和处理。与现有技术相比，本发明具有以下优点装置简单合理，方法科学合理，能够减少巡视人员，能够及时获取异物侵入信息，并可远程通过图像进行确认，从而杜绝误报，便于及时展开救援，排除障碍，最大限度降低异物侵入对轨道交通的影响程度，保证轨道交通的安全。
图1为本发明一实施例的构造示意 图中1-立柱，2-扫描光源装置，3-控制处理单元，4-声光报警器，5-影像装置，6-限界外轮廓线，7-钢轨，8-有效监测区。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
所述装置包括影像装置5和控制处理单元3，控制处理单元3配置输出和/或输入接口，影像装置5的电控部分与控制处理单元3电连接；所述装置配置扫描光源装置2，其电控部分与控制处理单元3电连接；所述影像装置5和扫描光源装置2分别按照设定的高度安装在指定线路侧各自的立柱I上；所述扫描光源装置2在轨道交通线路的钢轨7上的照射区、影像装置5在轨道交通线路的钢轨7上的影像区和位于轨道交通线路的钢轨7垂直横截面上的限界外轮廓线6重叠的区域为有效监测区8。所述影像装置5和扫描光源装置2的机体上均配置旋转台，两个旋转台的电控部分均与控制处理单元3电连接；当两个旋转台工作时，有效监测区8沿钢轨7的纵向轴线方向按照设定速度作往返移动。所述扫描光源装置2所产生的光源为能够按设定频率闪烁的片光源，在片光源的前方配置透镜聚焦装置，透镜聚焦装置的电控部分与控制处理单元3电连接。所述影像装置5配备照明装置。或者，所述影像装置5配备的照明装置所产生的光源波长与片光源的波长相匹配。所述扫描光源装置2和照明装置均产生单色光源。所述影像装置5的镜头前安装滤波片，滤波片与扫描光源装置2和照明装置所产生的光源波长相匹配。所述控制处理单元3配置声光报警器4，当监测结果表明有异物入侵限界外轮廓线6内时，控制处理单元3启动声光报警器工作。所述方法采用以上所述的装置；其监测方法分为安装调试和实时监测两个阶段 在安装调试阶段的步骤
(1)安装设备将上述任选一所述的装置安装在轨道交通线路的侧面，控制处理单元3的存贮器中安装专用软件；
(2)设备调试将有效监测区8覆盖轨道交通线路的钢轨7的长度确定为监测区间；
(3)采集标准数据在轨道交通线路的钢轨7上没有异物侵入时，将监测区间划分为若干个拍摄点，获取所有拍摄点的标准图像编号并保存；
在实时监测阶段的步骤
(4)获取数据当扫描光源装置2的光源不为频闪的片光源时，影像装置5在每个拍摄点只拍摄一张图像；当扫描光源装置2的光源为频闪的片光源时，影像装置5在每个拍摄点连续拍摄两张图像，其中一张有片光源照射，另外一张没有片光源照射；获得的图像送往控制处理单元3保存处理；
(5)实时处理每获得一个拍摄点的图像为一张时，控制处理单元3取出该拍摄点的标准图像进行分析比较得到监测结果；或者每获得一个摄点的图像为两张时，控制处理单元3对这两张图像进行处理获得剪影图像，专用软件对剪影图像进行分析处理，同时参考该拍摄点的标准图像，能够得出是否有异物侵入的监测结果；如果有异物侵入时，控制处理单元3能够将异物侵入的地点、位置和尺寸大小有关信息保存并发布；
(6)侵限报警如果实时处理得出的监测结果表明有异物侵入限界外轮廓线6内时，控制处理单元3启动声光报警器4工作；否则，声光报警器4处于停止状态；
(7)循环执行步骤(4)-(6)到设定条件停止。所述装置与远程计算机联网，并能够与指定手机保持短信通讯；当检测结果表明有异物侵限时，控制处理单元3将异物侵入的地点和异物大小的数据资料显示在远程计算机的屏幕上，触发远程计算机报警，同时通过短信发送给指定手机，向指定人员报告异物侵入的地点及相关信息，实现远程监视和预警，提醒相关人员进行及时查看和处理。
所述立柱I采用水泥杆或者型钢。所述扫描光源装置2、声光报警器4和钢轨7均可采用成熟的现有技术。所述控制处理单元3，采用成熟的现有技术设计制作。含CPU和存贮器，存贮器内安装专用软件和储存数据，有输出接口包括短信发送单元，既能与远程计算机联网，又能与指定手机通讯；可以配输入接口。所述影像装置5，采用成熟的现有技术，如数码照相机或数码摄像机。所述限界外轮廓线6，为标准的铁路建筑物接近限界。所述专业软件，为公知的成熟的现有技术，如采用二维码技术，对图像进行识别、比较和相关尺寸计算等。装置实施例1 :
所述装置的主要由控制处理单元3、影像装置5和扫描光源装置2组成，控制处理单元3配置输出和/或输入接口，扫描光源装置2和影像装置5的电控部分与控制处理单元3电连接；影像装置5和扫描光源装置2分别按照设定的高度安装在指定线路侧各自的立柱I上；扫描光源装置2在轨道交通线路的钢轨7上的照射区、影像装置5在轨道交通线路的钢轨7上的影像区和位于轨道交通线路的钢轨7垂直横截面上的限界外轮廓线6重叠的区域为有效监测区8。装置实施例2
在装置实施例1的基础上，影像装置5和扫描光源装置2的机体上均配置旋转台，两个旋转台的电控部分均与控制处理单元3电连接；当两个旋转台工作时，有效监测区8沿钢轨7的纵向轴线方向按照设定速度作往返移动。装置实施例3-4
分别在装置实施例1-2的基础上，扫描光源装置2所产生的光源为能够按设定频率闪烁的片光源，在片光源的前方配置透镜聚焦装置，透镜聚焦装置的电控部分与控制处理单元3电连接。装置实施例5-6
分别在装置实施例1-2的基础上，影像装置5配备照明装置，照明装置所产生的光源波长与片光源的波长相匹配。装置实施例7-8
分别在装置实施例5-6的基础上，扫描光源装置2和照明装置均产生单色光源。装置实施例9-10
分别在装置实施例7-8的基础上，影像装置5的镜头前安装滤波片，滤波片与扫描光源装置2和照明装置所产生的光源波长相匹配。装置实施例11-20
分别在装置实施例1-10的基础上，控制处理单元3配置声光报警器4，当监测结果表明有异物入侵限界外轮廓线6内时，控制处理单元3启动声光报警器工作。方法实施例1 :
所述方法采用以上所述的装置；其监测方法分为安装调试和实时监测两个阶段
在安装调试阶段的步骤
(O安装设备将上述任选一所述的装置安装在轨道交通线路的侧面，控制处理单元3的存贮器中安装专用软件；
(2)设备调试将有效监测区8覆盖轨道交通线路的钢轨7的长度确定为监测区间；
(3)采集标准数据在轨道交通线路的钢轨7上没有异物侵入时，将监测区间划分为若干个拍摄点，获取所有拍摄点的标准图像编号并保存；
在实时监测阶段的步骤
(4)获取数据当扫描光源装置2的光源不为频闪的片光源时，影像装置5在每个拍摄点只拍摄一张图像；当扫描光源装置2的光源为频闪的片光源时，影像装置5在每个拍摄点连续拍摄两张图像，其中一张有片光源照射，另外一张没有片光源照射；获得的图像送往控制处理单元3保存处理；
(5)实时处理每获得一个拍摄点的图像为一张时，控制处理单元3取出该拍摄点的标准图像进行分析比较得到监测结果；或者每获得一个摄点的图像为两张时，控制处理单元3对这两张图像进行处理获得剪影图像，专用软件对剪影图像进行分析处理，同时参考该拍摄点的标准图像，能够得出是否有异物侵入的监测结果；如果有异物侵入时，控制处理单元3能够将异物侵入的地点、位置和尺寸大小有关信息保存并发布；
(6)侵限报警如果实时处理得出的监测结果表明有异物侵入限界外轮廓线6内时，控制处理单元3启动声光报警器4工作；否则，声光报警器4处于停止状态；
(7)循环执行步骤(4)-(6)到设定条件停止。方法实施例2
在方法实施例1的基础上，所述装置与远程计算机联网，并能够与指定手机保持短信通讯；当检测结果表明有异物侵限时，控制处理单元3将异物侵入的地点和异物大小的数据资料显示在远程计算机的屏幕上，触发远程计算机报警，同时通过短信发送给指定手机，向指定人员报告异物侵入的地点及相关信息，实现远程监视和预警，提醒相关人员进行及时查看和处理。在影像装置5和扫描光源装置2的机体上没有配置旋转台的装置实施例中，有效监测区8是固定的，适合于铁道的路口使用。在影像装置5和扫描光源装置2的机体上均配置旋转台的装置实施例中，有效监测区8在一定长度内是往返移动的。通过多个影像装置5和多个扫描光源装置2组成连续的效监测区8，其监测长度能够达到几米，几十米，几公里，或者更长，且中间没有盲点。适合于泥石流路段、峡谷路段或者大风沙路段等地质环境恶劣的地段。所述装置与远程计算机联网或者与指定手机通讯，实现远程监控，系统自动将侵限报警信息和实时采集的现场图像发送到监控中心。这样，在监控中心配置较少的监控人员就能够满足工作的需要。有关人员接收到报警信息和或者短信后，能够及时调取相关的影像资料，还能够远程控制事故地点的影像装置5继续查看现场，便于及时排除现场异物。本发明的装置及方法具有以下特点1、识别能力强，只要发现异物侵入到限界中，就会报警，而且将具体的发现时间、地点、在铁轨的什么位置，尺寸大约为多少等信息发布出去，及时通知相关人员。2、便于远程调度，当派出救援人员后，监控中心通过现场监控，向途中或者现场的人员通报相关信息。3、能够彻底杜绝误报。监控中心得到警报后，第一时间是调取现场资料，还可以远程控制事故地点的摄像头观看，一旦确认有异物侵入，就安排救援人员进场，否则，当确认为误报时，监控中心可以取消误报，恢复正常监控。4、解决了异物侵入时无人知晓的事件发生，有效地避免异物侵限对铁路运输带来的不利影响。5、本发明的装置及方法还能够推广到其他领域，如高速公路。
权利要求
1.一种轨道交通线路异物侵限监测装置，所述装置包括影像装置(5)和控制处理单元(3)，控制处理单元(3)配置输出和/或输入接口，影像装置(5)的电控部分与控制处理单元(3)电连接；其特征在于所述装置配置扫描光源装置(2)，其电控部分与控制处理单元(3)电连接；所述影像装置(5)和扫描光源装置(2)分别按照设定的高度安装在指定线路侧各自的立柱(I)上；所述扫描光源装置(2)在轨道交通线路的钢轨(7)上的照射区、影像装置(5)在轨道交通线路的钢轨(7)上的影像区和位于轨道交通线路的钢轨(7)垂直横截面上的限界外轮廓线(6)重叠的区域为有效监测区(8)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述影像装置(5)和扫描光源装置(2)的机体上均配置旋转台，两个旋转台的电控部分均与控制处理单元(3)电连接；当两个旋转台工作时，有效监测区(8)沿钢轨(7)的纵向轴线方向按照设定速度作往返移动。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述扫描光源装置(2)所产生的光源为能够按设定频率闪烁的片光源，在片光源的前方配置透镜聚焦装置，透镜聚焦装置的电控部分与控制处理单元(3)电连接。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述影像装置(5)配备照明装置。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述影像装置(5)配备照明装置，照明装置所产生的光源波长与片光源的波长相匹配。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述扫描光源装置(2)和照明装置均产生单色光源。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述影像装置(5)的镜头前安装滤波片，滤波片与扫描光源装置(2)和照明装置所产生的光源波长相匹配。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述控制处理单元(3)配置声光报警器(4)，当监测结果表明有异物入侵限界外轮廓线(6)内时，控制处理单元(3)启动声光报警器工作。
9.一种轨道交通线路异物侵限监测方法，其特征在于所述方法采用权利要求1-8任选一所述的装置；其监测方法分为安装调试和实时监测两个阶段 在安装调试阶段的步骤 (1)安装设备将权利要求1-8任选一所述的装置安装在轨道交通线路的侧面，控制处理单元(3)的存贮器中安装专用软件； (2)设备调试将有效监测区(8)覆盖轨道交通线路的钢轨(7)的长度确定为监测区间； (3)采集标准数据在轨道交通线路的钢轨(7)上没有异物侵入时，将监测区间划分为若干个拍摄点，获取所有拍摄点的标准图像编号并保存； 在实时监测阶段的步骤 (4)获取数据当扫描光源装置(2)的光源不为频闪的片光源时，影像装置(5)在每个拍摄点只拍摄一张图像；当扫描光源装置(2)的光源为频闪的片光源时，影像装置(5)在每个拍摄点连续拍摄两张图像，其中一张有片光源照射，另外一张没有片光源照射；获得的图像送往控制处理单元(3)保存处理； (5)实时处理每获得一个拍摄点的图像为一张时，控制处理单元(3)取出该拍摄点的标准图像进行分析比较得到监测结果；或者每获得一个摄点的图像为两张时，控制处理单元(3)对这两张图像进行处理获得剪影图像，专用软件对剪影图像进行分析处理，同时参考该拍摄点的标准图像，能够得出是否有异物侵入的监测结果；如果有异物侵入时，控制处理单元(3)能够将异物侵入的地点、位置和尺寸大小有关信息保存并发布； (6)侵限报警如果实时处理得出的监测结果表明有异物侵入限界外轮廓线(6)内时，控制处理单元(3)启动声光报警器(4)工作；否则，声光报警器(4)处于停止状态； (7)循环执行步骤(4)-(6)到设定条件停止。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述装置与远程计算机联网，并能够与指定手机保持短信通讯；当检测结果表明有异物侵限时，控制处理单元(3)将异物侵入的地点和异物大小的数据资料显示在远程计算机的屏幕上，触发远程计算机报警，同时通过短信发送给指定手机，向指定人员报告异物侵入的地点及相关信息，实现远程监视和预警，提醒相关人员进行及时查看和处理。
全文摘要
本发明公开了一种轨道交通线路异物侵限监测装置及方法，所述装置主要由影像装置、扫描光源装置和控制处理单元组成，控制处理单元配置输出和/或输入接口；影像装置和扫描光源装置分别安装在指定线路侧各自的立柱上；所述扫描光源装置的照射区、影像装置的影像区和限界外轮廓线重叠的区域为有效监测区。所述方法分为安装调试和实时监测阶段在安装调试阶段(1)安装设备，(2)设备调试，(3)采集标准数据；在实时监测阶段(4)获取数据，(5)实时处理，(6)侵限报警，(7)循环执行步骤(4)-(6)。本发明具有以下优点装置简单合理，方法科学合理，能够减少巡视人员，能够及时获取异物侵入信息，便于及时确认和排除异物。
文档编号B61L23/00GK103057569SQ20131004444
公开日2013年4月24日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者鲁寨军, 梁习锋, 刘应龙, 王前选, 周伟, 许平 申请人:中南大学