一种铁路关键区域人员入侵智能巡检装置的制作方法

本发明涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种铁路关键区域人员入侵智能巡检装置。

背景技术：

在高铁沿线的桥梁涵洞等周边15-20米划为安全区域。即使设立明显标识标志仍然存在大量误入者故意进入警戒区域的现象，因此产生不同程度上的安全隐患。一个岗亭一般负责1-2公里的线路防护，但因为警力不足，巡逻也会出现较长时间的空缺，导致不能及时发现闯入者、造成不能有效处理安全隐患的现象。

机器人巡检可以实现二十四小时不间断工作，可以替代人工在复杂、危险环境下执行巡逻检查、环境监控、故障预警、图像智能分析等任务，可以广泛应用于铁路沿线、管廊、隧道、地铁、机场等场合，但是现有技术中的巡检机器人在行走过程中对运动机构的控制不够精准，造成机器人在转弯时候动作迟钝、或遇到障碍物时不能灵敏的躲闪的缺陷。

技术实现要素：

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种铁路关键区域人员入侵智能巡检装置，具体结构包括：

用于检测铁路轨道沿线上是否有障碍物信息的传感器单元；

用于检测轨道沿线上的视频信息的摄像单元；

接收所述传感器单元传送的信号信息和摄像单元传送的视频信息的plc控制器，所述plc控制器根据接收到信息和信号进行判断输出对该装置前进或者停止的控制指令，

接收所述plc控制器传送的指令信息控制巡检装置进行运动的执行机构；所述执行机构至少包括机器人主板，所述机器人主板上连接有直流电机，所述直流电机的输出端与用于安装在该装置的运行轨道上承担该装置的所有重力、并提供行走所需的摩擦力的主动轮相连接，所述主动轮的电机连接轴上连接有主动轮对侧，所述主动轮对侧的顶端固定连接有顶板。

所述机器人主板顶部的侧档上连接有从动轮悬挂轴，所述从动轮悬挂轴上连接有从动轮支架，所述从动轮支架上连接有从动轴，所述从动轴上连接有从动轮，所述从动轮上连接有电刷保持架，所述电刷保持架的内部设置有电刷；

所述机器人主板的底部连接有侧档，所述侧档上连接有位于轨道两侧的侧倒轴，所述侧倒轴上连接有侧轴。

所述主动轮的外部设置有与机器人轨道相接触、形状与轨道行配合的主动轮槽轮，所述主动轮槽轮的外部表面设置有聚氨酯刮胶。

该装置还包括电机调速器、工业交换机、语音模块和报警器，所述电机调速器和工业交换机与直流电机相连接，所述语音模块和报警器用于接收plc控制器的指令信号发出语音播报信息和报警信号。

该装置还包括无线通信模块和电源模块，所述无线通信模块用于接收plc控制器传送的数据信息，将该信息传送至远程监控终端，所述电源模块与所述机器人主板相连接为该装置提供稳定的电能。

所述摄像单元对铁路沿线进行360度全方面拍摄。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种铁路关键区域人员入侵智能巡检装置，该装置采用plc控制器控制执行机构稳定的行走在轨道上，当巡检装置的摄像单元和传感器单元检测到轨道上有人出现时plc控制器对执行机构的运动状态进行监控、并对铁路沿线上出现的行人进行实时跟踪，并将该信息传送至远程的监控终端，同时由于侧档、侧倒轴和侧轴之间的配合作用，保证该装置可以在设置的专门轨道上稳定前进。本智能巡检装置采用巡检机器人替代人工巡检，实现巡检结果的实时显示报警以及巡检结果的报表生成。并且该智能巡检装置可对高铁沿线的闲杂人员进行检测，对发现的可疑目标进行跟踪以及喊话报警驱离，同时在公安局的管控中心能够实时的观看现场的画面，对高铁沿线的治安防护起到有力的保障。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明智能巡检装置的结构示意图；

图2为本发明智能巡检装置的结构示意图；

图3为本发明智能巡检装置的工作流程图；

图4为本发明装置中电控部分结构示意图；

图5为本发明装置中主动轮的结构示意图；

图6为本发明装置中从动轮的结构示意图；

1、直流电机，2、电机调速器；3、电源模块；4、主动轮，5、工业交换机；6、plc控制器；7、语音模块；9、聚氨酯刮胶；10、传感器单元；11、电刷，12、电刷保持架13、机器人主板，16、顶板；17、主动轮对侧，18、巡检机器人轨道，19、主动轮槽轮，20、执行机构33、摄像单元；21、侧轴、22、侧档、23、侧倒轴，24、侧档改，25、第二侧档改；39、报警器；40、无线通信模块；43、从动轮支架，44、从动轴，45从动轮，46、从动轮悬挂轴。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1和图2所示的一种铁路关键区域人员入侵智能巡检装置，具体包括：传感器单元10、摄像单元33、plc控制器6和执行机构20。其中传感器单元10用于检测铁路轨道沿线上专门设置的轨道附近是否有行人或者其他障碍物的信号信息，所述摄像单元33用于检测铁路轨道沿线上的视频信息，其中摄像单元33和传感器单元10将检测到的信息实时传送至plc控制器6，所述plc控制器6根据接收到信息和信号进行判断输出对该装置前进或者停止的控制指令，即控制该装置停止或者继续运动。

如图3图4所示，其中轨道沿线上专门设置的轨道是由两根铁管通过中间的立板连接在一起，每三个立板固定在栅栏上，就使得轨道是沿着栅栏而铺设而成，从而机器人便在轨道上沿着栅栏左右运行。其中plc控制器6可以是控制模块西门子s7-1200系列的控制器，此款plc具有结构紧凑，功能强大，可扩展性强，性能稳定等特点。其中执行机构20的动力部分采用86式大功率步进电动机进行驱动行走，该电机具有速度可调，运行平稳，转矩大，寿命长等优点。plc通过pwm来对无刷控制器进行速度的调节。其中摄像单元33可以采用当前海康的ds-2dy3320iw-d4款星光级摄像头，该摄像头采用来以太网的方式进行信号传输，该方式的特点是在传输的过程中不会受到外界信号的干扰，可以将图像的清晰度还原最佳。360度的云台能将现场的环境无死角的覆盖，300万的像素以及最大2048*1536分辨率能够在几十米的距离对人脸的采集清晰可见，对嫌疑人的区分提供有力的条件。星光级的摄像头能在夜晚无灯光照射的情况下对场景照依然清晰可见。

如图5和图6所示，其中本装置的执行机构20是本申请的重要研发部分，为了保证智能巡检装置能够在轨道沿线上专门设置的轨道上稳定、不发生脱落的前行，本申请中的执行机构20中的机器人主板13、主动轮4、从动轮45以及配合的结构采用特殊的设计，具体结构是：所述执行机构20至少包括机器人主板13，所述机器人主板13上连接有直流电机1，直流电机1的输出端与用于安装在该装置的运行轨道上承担该装置的所有重力、并提供行走所需的摩擦力的主动轮4相连接，主动轮4的电机连接轴上连接有主动轮对侧17，主动轮对侧17的顶端固定连接有顶板16。所述机器人主板13顶部的侧档上连接有从动轮悬挂轴46，从动轮悬挂轴46上连接有从动轮支架43，从动轮支架43上连接有从动轴44，从动轴44上连接有从动轮45，所述从动轮45上连接有电刷保持架12，电刷保持架12的内部设置有电刷11。工作状态下，由于轨道带电，通过从动轴44与从动轮45接触进行电流的传导，但是这种方式造成轴承容易损坏造成轴承寿命缩短的缺陷；本装置中采用电刷11与从动轴44摩擦进行导电，电流通过从动轴44进行传导，而不是通过轴承进行传导。由于机器人供电系统的负极，通过从动轮45进行取电，这样可使机器人在运动过程中减少电火花产生，从动轮45在运动过程中快速旋转，电流需要通过从动轮45传到从动轴44上，从动轮45与从动轴44是通过轴承接触，轴承不适作为导体，因此在从动轮45与从动轴44之间通过电刷11进行导电，在从动轮45上安装电刷保持架，把电刷11安装到保持架内侧并且电刷11与从动轴接触，进而实现电流不通过轴承。机器人主板13的底部连接有侧档22，所述侧档22上连接有位于轨道两侧的侧倒轴23，所述侧倒轴23上连接有侧轴21。这样可以保证该装置稳定的在轨道上运行，不会发生滑落和脱轨的现象。

所述主动轮4的外部设置有与机器人轨道相接触、形状与轨道行配合的主动轮槽轮19，所述主动轮槽轮19的外部表面设置有聚氨酯刮胶9。采用聚氨酯刮胶9作用是增加摩擦力。

该装置还包括电机调速器2、工业交换机5、语音模块7和报警器39，所述电机调速器2和工业交换机5与直流电机1相连接，所述语音模块7和报警器39用于接收plc控制器6的指令信号发出语音播报信息和报警信号。

该装置还包括无线通信模块40和电源模块3，无线通信模块40用于接收plc控制器6传送的数据信息，将该信息传送至远程监控终端，所述电源模块3与所述机器人主板13相连接为该装置提供稳定的电能。进一步的，电源模块3可以采用安全的直流48v电压,此电压是采用1500w的直流稳压开关电源来实现的。此电源具备交、直流兼容输入功能，而且输入电压范围宽；采用先进的开关电源控制技术和元器件，以及精心的设计，整机体积小、重量轻、效率高，确保了长期满负荷运行的稳定、可靠。温控风扇，过热自动保护；输出过压、过流和短路保护；开机延时软启动，避免开机输出电压过冲。48v直流电压通过轨道上方的滑触线将电源供给机器人使用。

优选的，语音模块7设置在机器人主板13上，该模块突出的特点是支持7-30v宽电压供电，外挂spiflash,通过usb线与电脑相连无需下载器和上位机软件能直接加载语音，就是可以由终端用户自行更远语音，操作简单方便。设备上方安装有高亮度的报警器39可以是led警示灯，该警示灯有红蓝两种颜色，供电时两种颜色交替显示，起到警示的作用。当触发报警时，该语音模块7启动发出报警语音通过机器人上的两个音箱发出声音配合警灯的爆闪对现场可疑人员进行驱离。

优选的，无线通信模块40可以选用当前5.8ghz频段的802.11a无线网桥，该无线网桥是一种在链路层实现lan互联的存储转发设备，可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离高速无线组网。对于复杂的地形条件可疑使用网桥的多基站漫游功能来实现无断点传输。

本发明公开的一种铁路关键区域人员入侵智能巡检装置，该设备可以采用巡检机器人替代人工巡检，实现巡检结果的实时显示报警以及巡检结果的报表生成。该项目可对高铁沿线的闲杂人员进行检测，并且能对发现的可疑目标进行跟踪以及喊话报警驱离，在公安局的管控中心能够实时的观看现场的画面，对高铁沿线的治安防护起到来有力的保障。而市场现有产品还没有出现在行驶过程中利用视觉技术对行人，汽车，动物等进行精确识别的机器人产品。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。