本发明涉及雷达检测技术和信息处理领域，具体涉及一种基于雷达的远距离铁路现场作业安全防护系统及方法。
背景技术：
铁路现场施工和对运行设备的检修维护是保障铁路正常运行的重要条件，铁路现场施工与维护作业要求在保障安全的前提下尽可能降低对铁路运输的影响，因此保障铁路现场施工作业安全具有重要的现实意义。
目前，铁路现场作业防护主要以“人工三点防护”和制度制约为主，缺乏切实可行的辅助装置，特别是在施工和维护作业点相对增加，但安全防护手段没有相应加强的前提下，施工作业人员的人身、设备及铁路行车安全都存在较大的威胁。现场作业防护策略和方法主要有合理作业调度、人工三点防护、卫星定位及无线通信技术和传感器感知来车预警等手段。
作业调度可从时间上区分开正常运输时段和作业施工时段，一般的维修和施工安排在无列车通过的天窗点内完成；但是随着列车开行的高密度化，普通天窗难以满足运输效率需要；人工三点防护是在天窗点内，或者列车开行间隔进行检修作业施工，需要驻站防护员、现场防护员和现场负责人三方联控来保障作业安全，但人员防护受现场瞭望条件和人因问题的影响，无法有效避免安全事故发生。采用卫星定位技术和无线通信技术实现的现场作业安全防护系统，可以有效监控较大范围内列车运行状况，在列车接近施工和检修作业区时，通知现场作业人员撤离，安全防护效果良好。但需要在列车和施工作业人员都配备卫星定位装置和无线通信装置，投资巨大且系统实现复杂，不利于现场推广。通过在施工作业现场两端一定距离范围内布设传感器检测列车到来信息再通知作业人员撤离, 但仍然存在着不利于移动性作业现场的安全防护问题。
现有的一种智能化列车接近安全防护报警系统，在列车接近信息处理系统检测到危险信号能及时将信息传给列车，给驾驶人员足够时间采取措施，如果驾驶人员在特殊情况下无法操作时，也可远程控制列车停车，保证列车安全。但该系统未能从根本上解决对现场作业人员的安全防护问题；后来提出的一种基于细芯光纤感知，并在铁路上行方向和下行方向5-6公里处放置上行测量模块和下行测量模块，实时检测钢轨车辆的振动，通知施工现场有列车通过的信息。但该系统受作业现场变动频繁，测量模块布设较繁琐，不利于现场作业时推广。
因此需要一种新型的铁路现场作业安全防护系统来解决上述问题。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种铁路现场作业安全防护系统及方法，实现基于雷达的远距离铁路现场作业防护系统可根据作业现场的变化，有效提升现场作业防护的准确率和便捷性。
雷达技术在民用化飞速发展的前提下，小型化和便携性都长足发展。为此利用雷达的便携性和检测范围广的特点，实现基于雷达的铁路现场作业防护系统可根据作业现场的变化，便捷移动；并根据需防护的区域灵活性调整，有效提升现场作业防护的准确率和便捷性。
基于雷达的远距离铁路现场作业安全防护系统，所述安全防护系统包括依次连接的雷达模块、微处理器1、无线模块1和分别连接在所述微处理器1上的液晶显示屏1、旋钮开关、降压模块，所述降压模块与所述雷达模块之间设置有电源1，所述安全防护系统还包括分别与电源2依次连接的无线模块2、微处理器2、继电器和声光告警器，所述微处理器2上连接有液晶显示屏2，所述无线模块1与所述无线模块2通过数据传送相连接。
优选地，所述微处理器1和微处理器2为16位或者32位单片机处理器。
优选地，所述声光告警器为分离的声音、灯光报警模块或者为声光一体式的报警器。
优选地，所述旋钮开关可代替键盘输入阈值。
优选地，所述无线模块1和无线模块2为大功率串口无线透传模组，无线速率可调。
优选地，所述液晶显示屏1将微处理器1输出动的目标信息分行显示，当发生报警时，液晶屏锁死。
优选地，所述液晶显示屏2将微处理器2处理的无线模块2接收的告警信息分行显示，当发生报警时，液晶屏锁死。
优选地，所述铁路现场作业安全防护系统根据V型天窗和垂直天窗的差异设置一套或者两套。
基于雷达的远距离铁路现场作业安全防护方法，所述铁路现场作业安全防护方法基于上述铁路现场作业安全防护系统，所述方法包括以下步骤：
S1，所述雷达模块对防护侧1.5km内的动目标进行探测，并经由RS232接口向微处理器1发送测量数据；
S2，所述微处理器1对所述测量数据进行处理分析,将动目标信息显示在液晶显示屏1，同时将动目标信息依次与初始设定阈值相比较，如果超过阈值，则生成告警信息并通过无线模块1将告警信息传输给无线模块2。
S3，微处理器2处理无线模块2接收的告警信息，则触发所述继电器驱动所述声光告警器进行告警，提示作业人员撤离到安全区域；
S4，借助所述旋钮开关在设备启动时设定告警阈值，或者在设备运行过程中，未处于报警状态时，查询动目标信息。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的一种基于雷达的远距离铁路现场作业安全防护系统和方法，采用分体化设计，直接布设在施工作业现场，可随着作业地点和需防护来车的方向，自由便捷的进行防护布设；如需同时防护双向来车，只需在施工作业地点同时布设两套该系统，并分别将雷达模块对准相应的防护来车方向即可；能够通过雷达波主动探测1.5km范围的动目标，系统构成简洁、灵活适应现场作业地点变更、现场布设便捷、雷达灵敏度高等优点，采用的雷达满足长距离实时探测需要；同时，无线透传模块可满足长距离数据传输需要，根据线路状况将雷达探测装置和告警装置间隔合理距离分开设置，有效提升来车预警距离，避免在瞭望条件不佳的线路地段或者由于防护人员疏忽不能及时通知现场施工人员避让事故的发生。
附图说明
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1是本发明基于雷达的远距离铁路现场作业安全防护系统和方法的结构框图。
具体实施方式
为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
结合图1，图中公开了一种基于雷达的远距离铁路现场作业安全防护系统和方法，所述系统由雷达模块、无线模块1、无线模块2、微处理器1、微处理器2、液晶显示屏1、液晶显示屏2、旋钮开关、继电器、声光告警器、电源1、电源2和降压模块组成，所述安全防护系统包括依次连接的雷达模块、微处理器1、无线模块1和分别连接在所述微处理器1上的液晶显示屏1、旋钮开关、降压模块，所述降压模块与所述雷达模块之间设置有电源1，所述安全防护系统还包括分别与电源2依次连接的无线模块2、微处理器2、继电器和声光告警器，所述微处理器2上连接有液晶显示屏2，所述无线模块1与所述无线模块2通过数据传送相连接。雷达模块对防护侧1.5km内的动目标进行探测，并经由RS232接口向微处理器1发送测量数据；微处理器1对测量数据进行处理分析,将动目标信息显示在液晶显示屏1，同时将动目标信息依次与初始设定阈值相比较，如果超过阈值，则生成告警信息并驱动无线模块1将告警信息传输给远端无线模块2，微处理器2处理无线模块2接收的告警信息，触发继电器驱动声光告警器进行告警，提示作业人员撤离到安全区域；借助旋钮开关在设备启动时设定告警阈值，也可以在设备运行过程中，未处于报警状态时，查询动目标信息。
微处理器1可采用16位或者32位单片机系统完成，通过RS232模块接收来自雷达模块101的雷达数据信息，并进行处理；将动目标信息显示在液晶显示屏1103上；声光告警器113，可采用分离的声音报警模块和灯光报警模块，也可以采用声光一体式的报警器；由微处理器1102计算得出告警驱动信号，并经由无线模块1105发送给远端的无线模块2109；微处理器2110处理无线模块2109接收的告警信息，则触发所述继电器112驱动所述声光告警器113进行告警；旋钮开关104，通过旋钮开关代替键盘输入，可在设备启动时手动设定告警阈值，也可以在设备运行过程中，未处于报警状态时，查询动目标信息；液晶显示屏1103，可将微处理器1102输出动目标信息分行显示，当发生报警时，液晶屏锁死，液晶显示屏2111将微处理器2110处理的无线模块2接收的告警信息分行显示，当发生报警时，液晶屏锁死；基于16GHz雷达的铁路现场作业安全防护系统，在实施可根据V型天窗或者垂直天窗的差异设置一套或者两套。
将根据现场作业所防护的区域，确定雷达模块需探测动目标的方向（上行或下行），将雷达探测模块与告警模块分开设置，并将雷达模块对准探测方向，告警模块放置在作业地点；分别接通电源启动雷达模块和告警模块，雷达模块发射雷达波探测动目标，获取其信息并显示；动目标的速度距离信息超过系统设置的告警阈值，给出告警驱动信息，并经由远距离无线透传模组传送给现场作业区域的告警模块，驱动继电器启动声光告警装置；现场作业人员撤离到安全区域。
实施例1，见图1，一种基于雷达的远距离铁路现场作业安全防护系统和方法，该系统由雷达模块、无线模块1、无线模块2、微处理器1、微处理器2、液晶显示屏1、液晶显示屏2、旋钮开关、继电器、声光告警器、电源1、电源2和降压模块组成，雷达模块对防护侧1.5km内的动目标进行探测，并经由RS232接口向微处理器1发送测量数据；微处理器1对测量数据进行处理分析,将动目标信息显示在液晶显示屏1，同时将动目标信息依次与初始设定阈值相比较，如果超过阈值，则生成告警信息并驱动无线模块1将告警信息传输给远端无线模块2，微处理器2处理无线模块2接收的告警信息，触发继电器驱动声光告警器进行告警，提示作业人员撤离到安全区域；借助旋钮开关在设备启动时设定告警阈值，也可以在设备运行过程中，未处于报警状态时，查询动目标信息。
实施方法：将根据现场作业所防护的区域，确定雷达模块需探测动目标的方向（上行或下行），将雷达探测模块与告警模块分开设置，并将雷达模块对准探测方向，告警模块放置在作业地点；分别接通电源启动雷达模块和告警模块，雷达模块发射雷达波探测动目标，获取其信息并显示；动目标的速度距离信息超过系统设置的告警阈值，给出告警驱动信息，并经由远距离无线透传模组传送给现场作业区域的告警模块，驱动继电器启动声光告警装置；现场作业人员撤离到安全区域。
本例实施适用于施工作业的V型天窗，现场作业过程中将一套该系统的雷达模块对准上行来车或者下行来车方向，雷达采用16GHz雷达，微处理器采用MC9512XS128MCU，无线透传模组采用频率430MHz的10公里串口透传模组，液晶显示屏采用LCD 1602，声光告警器采用一体式声光告警器。
实施例2，见图1，一种基于雷达的远距离铁路现场作业安全防护系统和方法，该系统由雷达模块、无线模块1、无线模块2、微处理器1、微处理器2、液晶显示屏1、液晶显示屏2、旋钮开关、继电器、声光告警器、电源1、电源2和降压模块组成，雷达模块对防护侧1.5km内的动目标进行探测，并经由RS232接口向微处理器1发送测量数据；微处理器1对测量数据进行处理分析,将动目标信息显示在液晶显示屏1，同时将动目标信息依次与初始设定阈值相比较，如果超过阈值，则生成告警信息并驱动无线模块1将告警信息传输给远端无线模块2，微处理器2处理无线模块2接收的告警信息，触发继电器驱动声光告警器进行告警，提示作业人员撤离到安全区域；借助旋钮开关在设备启动时设定告警阈值，也可以在设备运行过程中，未处于报警状态时，查询动目标信息。
实施方法：将根据现场作业所防护的区域，确定雷达模块需探测动目标的方向（上行或下行），将雷达探测模块与告警模块分开设置，并将雷达模块对准探测方向，告警模块放置在作业地点；分别接通电源启动雷达模块和告警模块，雷达模块发射雷达波探测动目标，获取其信息并显示；动目标的速度距离信息超过系统设置的告警阈值，给出告警驱动信息，并经由远距离无线透传模组传送给现场作业区域的告警模块，驱动继电器启动声光告警装置；现场作业人员撤离到安全区域。
本实施例适用于施工作业的垂直型天窗，现场作业过程中将两套该系统的雷达模块分别对准上行来车和下行来车方向。雷达采用24GHz雷达，微处理器采用ARM嵌入式微处理器，无线透传模组采用频率470MHz的10公里串口透传模组，液晶显示屏采用LCD 12864，声光告警器采用分离式声光告警器。
该系统采用分体式设计，雷达模块和告警模块根据无线模组通信距离合理分隔布设在施工作业现场，可随着作业地点和需防护来车的方向，自由便捷的进行防护布设。如需同时防护双向来车，只需在施工作业地点同时布设两套该系统，并分别将雷达模块对准相应的防护来车方向即可。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。