一种轨道防侵入预警系统及装置的制作方法

本发明属于铁路机车技术领域，具体涉及一种轨道防侵入预警系统及装置。

背景技术：

目前解决钢轨区间非法人员入侵和山区泥石流等恶劣天气导致的巨石侵线问题，采用的是视频监控的方法即在相应钢轨区间附近安装视频监控系统，时刻进行图像的采集供监测人员进行判断，但是在浓雾、暴雨、暴雪等恶劣天气条件下会导致监控画面不清晰，导致监测人员无法及时发现和判别非法人员入侵和巨石类物体侵线的问题，从而对列车运行带来巨大的安全隐患。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的恶劣天气条件下无法辨别物体的问题，本发明提供了一种轨道防侵入预警系统，其具有及时发现障碍物、判断准确等特点。

根据本发明的具体实施方式的一种轨道防侵入预警系统，包括绝缘杆、第一固定杆、第二固定杆和固定卡扣，所述第一固定杆和第二固定杆的一端通过螺纹分别连接在所述绝缘杆两端，所述第一固定杆和第二固定杆另一端通过所述固定卡扣固定在钢轨上，所述绝缘杆内设有容纳腔体，所述容纳腔体内设有第一雷达监测单元和第一通信单元；

所述第一雷达监测单元用于对钢轨上及钢轨周侧进行监测，在监测到异物时，所述第一雷达监测单元向所述第一通信单元发送相应的识别信号；

所述第一通信单元用于将所述识别信号向监测设备发送。

进一步的，所述第一雷达监测单元还用于识别所述异物的类型，并根据所述异物的类型信息判断出所述异物为人时，向所述第一通信单元发送触发信号；

所述第一通信单元，还用于在接收到所述触发信号后，向所述监测设备发送身份确认请求，以便所述监测设备确认所述异物身份。

进一步的，所述第一雷达监测单元包括：雷达监测模块和主控器；

所述雷达监测模块，用于发射微波，并将物体的反射波发送到主控器；

所述主控器，用于根据物体的反射波判断出所述异物为人时，向所述第一通信单元发送所述触发信号。

进一步的，所述第一通信单元包括通信模块和天线，所述主控器、所述通信模块和所述天线依次连接；所述通信模块用于实现所述主控器和所述监测设备之间的通讯。

进一步的，所述轨道防侵入预警系统还包括：所述容纳腔体内还设有第一报警单元，所述第一报警单元和所主控器连接；

所述通信模块，在向所述监测设备发送身份确认请求后，接收到所述监测设备发送的验证失败信号时，向所述报警单元发送报警指示信号；

所述第一报警单元，用于接收并根据所述报警指示信号发出警报信号。

进一步的，所述第一报警单元包括：驱动模块和报警灯，所述主控器、所述驱动模块和所述报警灯依次连接；

所述主控器接收到所述通信模块转发的所述监测设备发送的验证失败信号时，向所述驱动模块发送所述报警指示信号使所述报警灯点亮。

进一步的，所述容纳腔体内还设有供电单元，所述供电单元为所述第一雷达监测单元、所述第一通信单元以及所述第一报警单元提供所需电源。

根据本发明具体实施方式提供的一种轨道防侵入预警装置，包括：第二雷达监测单元和第二通信单元；

所述第二雷达监测单元用于对钢轨上及钢轨周侧进行监测，在监测到异物时，所述第二雷达监测单元向所述第二通信单元发送相应的识别信号；

所述第二通信单元用于将所述识别信号向监测设备发送。

进一步的，所述第二雷达监测单元包括：雷达监测模块和主控器，所述第二雷达监测单元识别出出现的物体是否为人包括：

所述雷达监测模块，用于发射微波，并将物体的反射波发送到主控器；

所述主控器，用于根据物体的反射波判断出所述异物为人时，向所述第二通信单元发送所述触发信号。

进一步的，所述第二通信单元包括：通信模块和天线，所述主控器、所述通信模块和所述天线依次连接，所述通信模块用于实现所述主控器和所述监测设备之间的通讯。

本发明的有益效果为：通过设置在两个钢轨之间的雷达监测单元，对钢轨铺设方向上，钢轨上以及钢轨周侧进行探测可及时发现出现的物体并进行识别区分后通过通信单元向监测人员发送相应的提示信息，辅助监测人员进行精确的判断，从而解决了恶劣天气情况下单纯依靠视频监控识别物体导致的判断不准确的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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是根据一示例性实施例提供的轨道防侵入预警系统结构示意图；

图2是根据一示例性实施例提供的轨道防侵入预警系统内部结构示意图；

图3是根据一示例性实施例提供的轨道防侵入预警系统内部结构的放大示意图；

图4是根据一示例性实施例提供的轨道防侵入预警系统的控制原理图；

图5是根据一示例性实施例提供的具体的电路结构图。

附图标记

1-固定杆；2-固定卡扣；3-螺母；4-垫片；5-绝缘杆；6-钢轨；7-供电单元；8-雷达监测模块；9-主控器；10-通信模块；11-天线；12-驱动模块；13-报警灯。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参照图1至图4所示，本发明的实施例提供了一种轨道防侵入预警系统，包括绝缘杆5、第一固定杆、第二固定杆(由于实际使用中第一固定杆和第二固定杆为相同的结构，即图中所示的固定杆1)和固定卡扣2，两个固定杆1的一端通过螺纹分别连接在绝缘杆5两端，两个固定杆1另一端通过固定卡扣2固定在钢轨6上，两个固定卡扣2分别由螺母3进行固定，螺母3相向运动时使两个固定卡扣2加紧轨道6，固定卡扣2和螺母3之间设置有垫片4，绝缘杆5内设有容纳腔体，容纳腔体内设有第一雷达监测单元(即雷达检测单元)和第一通信单元(即通信单元)；

雷达监测单元用于对钢轨6上及钢轨6周侧进行监测，在监测到异物时，雷达监测单元向通信单元发送相应的识别信号；通信单元用于将识别信号向监测设备发送，以提醒相应人员调用视频监控设备进行查看确认。

在具体实施中，一个雷达监测单元的有效检测距离可沿钢轨6的铺设方向各自延伸8-12米的范围，雷达检测单元利用不同物体其反射波是不同的来区分不同的物体，如人体、石头、混凝土等不同的障碍物。并在进行初步识别出后通过通信单元向相应的监测平台或设备发送识别信号，提醒监测人员调用相应区域的视频监测设备进行进一步的查看和确认，使险情能够及早排除。相比于单纯依靠视频监控设备来识别障碍物，雷达监测的方式能够不受恶劣天气的影响，为监测人员提供准确可靠的判断。

为进一步优化该技术方案，在本发明的一具体实施例中，雷达监测单元还用于识别异物的类型，并根据异物的类型信息判断出所述异物为人时，向通信单元发送触发信号；

通信单元，还用于在接收到触发信号后，向监测设备发送身份确认请求，以便监测设备确认异物身份。

在具体运用中可为在相应区域作业的人员配备与通信单元信号相匹配的接收设备，在雷达监测单元识别出物体为人时，通信单元向监测设备发送身份确认请求的同时也向识别出的人体发送身份验证信号，若未接收到接受设备的应答，或应答错误，则由监测设备确认身份。

在本发明的另一具体实施例中，雷达监测单元包括：雷达监测模块8和主控器9；

雷达监测模块8，用于发射微波，并将物体的反射波发送到主控器9，雷达监测模块8的数量为2个，分别位于绝缘杆5内部的两个斜面上，分别检测钢轨6线路内上下行两方向区域；

主控器9，用于根据物体的反射波判断出所述异物为人时，向通信单元发送触发信号。

通信单元包括通信模块10和天线11，主控器9、通信模块10和天线11依次连接；通信模块10用于实现主控器9和监测设备之间的通讯。

绝缘杆5的容纳腔体内还设有第一报警单元，第一报警单元和主控器9连接；

通信模块10，在向监测设备发送身份确认请求后，接收到监测设备发送的验证失败信号时，向第一报警单元发送报警指示信号；

第一报警单元，用于接收并根据报警指示信号发出警报信号。

第一报警单元包括：驱动模块12和报警灯13，主控器9、驱动模块12和报警灯13依次连接；

主控器9接收到通信模块10转发的监测设备发送的验证失败信号时，向驱动模块12发送报警指示信号使报警灯13点亮，向非法入侵人员发出警报，使其尽快远离钢轨6，避免事故的发生。

在本发明的一些具体实施例中，为保证轨道防侵入预警系统的长时间工作的续航能力，固定杆1靠近绝缘杆5的部分为中空的结构，这样可以安装供电单元7即电池，为雷达监测模块8、主控器9、通信模块10和第一报警单元提供所需的电力，提高轨道防侵入预警系统续航能力，同时为了进一步减小电力的损耗，主控器9、通信模块10和第一报警单元在不工作时处于休眠的状态，在雷达监测模块8监测到异物的信号时，才会唤醒主控器9进行相应的判断和信号发送的工作。

参照图3所示，绝缘杆5的内部为中空的腔体，用于容纳控制电路，其中主控器9、通信模块10集成在同一电路板上，驱动模块12设计为独立的一个电路板设置在容纳腔体的底部并与绝缘杆5相固定，两个雷达监测模块8设置在驱动模块8的上方，并与水平面成80°至90°的夹角，通过导线和主控器9连接；报警灯13设置在绝缘杆5上方的两侧和驱动模块8的电路板连接；天线11置于电路板上方的空间内横向放置，与通信模块10的相应接口连接；设置于固定杆1内的供电单元7即电池，通过导线和电路板连接为电路板上的各组成部分提供工作所需电源。一般固定杆1采用直径为32mm左右的钢材，因此绝缘杆5的内径可适当选取为40mm至50mm，其长度为80mm至100mm，完全能够容纳各电路板、天线11以及雷达监测模块8。

参照图5所示，在本发明的一具体实现方式中，主控器9采用stm32f103c8t6微控制器，stm32f103c8t6是一款基于armcortex-m内核stm32系列的32位的微控制器，程序存储器容量是64kb，需要电压2v～3.6v，工作温度为-40～85℃，完全能够满足工作环境的要求，其pa0和pa1引脚分别连接上下行方向的雷达监测模块8,；驱动模块12由发光二极管和光电三极管组成，当pb12和pb13引脚为高电平时，发光二极管导通，发出光线，此时光电三极管导通使两个1k电阻共同分担电池的电压，从而减小了2n3904三极管基极的电压使该三极管导通使报警灯13的供电回路导通，发出灯光。

通信模块10采用zm433sx-l芯片相较传统低功耗控制技术，zm433sx-l芯片保证产品性能的同时，模块将功耗降至了最低，接收电流小于3ma，适用于电池供电的应用场合。同时其特有的链路预算能够满足大部分的近距离通信需要，集成业内领先的功耗控制技术，让模块功耗降至最低，极适用于对功耗有较高要求的低功耗应用场合。支持频率范围420～480mhz，涵盖经国际许可的免费通用频段。

本发明的实施例还提供了一种轨道防侵入预警装置，包括：第二雷达监测单元(即雷达检测单元)和第二通信单元(即通信单元)；

第二雷达监测单元用于对钢轨上及钢轨周侧进行监测，在监测到异物时，第二雷达监测单元向第二通信单元发送相应的识别信号；

第二通信单元用于将识别信号向监测设备发送。

在一具体实施例中，第二雷达监测单元包括：雷达监测模块8和主控器9，第二雷达监测单元识别出出现的物体是否为人包括：

雷达监测模块8，用于发射微波，并将物体的反射波发送到主控器9；

主控器9，用于根据物体的反射波判断出所述异物为人时，向第二通信单元发送触发信号。

第二通信单元包括：通信模块10和天线11，主控器9、通信模块10和天线11依次连接，通信模块10用于实现主控器9和监测设备之间的通讯。

在一些具体实施例中，还包括：第二报警单元，第二报警单元和主控器9连接；

通信模块10，在向监测设备发送身份确认请求后，接收到监测设备发送的验证失败信号时，向第二报警单元发送报警指示信号；

第二报警单元，用于接收并根据报警指示信号发出警报信号。

第二报警单元包括：驱动模块12和报警灯13，主控器9、驱动模块12和报警灯13依次连接；

主控器9接收到通信模块10转发的监测设备发送的验证失败信号时，向驱动模块12发送报警指示信号使报警灯13点亮。

供电单元7为第二雷达监测单元、第二通信单元以及第二报警单元提供所需电源。

本发明提供的轨道防侵入预警装置，通过设置在两个钢轨之间的雷达监测单元，对钢轨铺设方向上，钢轨上以及钢轨周侧进行探测可及时发现出现的物体并进行识别区分后通过通信单元向监测人员发送相应的提示信息，辅助监测人员进行精确的判断，从而解决了恶劣天气情况下单纯依靠视频监控识别物体导致的判断不准确的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。