一种边界防护告警监测系统的制作方法

本发明涉及交通安全技术领域，尤其涉及一种边界防护告警监测系统。

背景技术：

自21世纪以来，我国铁路轨道在数量和里程长度上都取得了巨大的进度，高速铁路正在蓬勃发展。高速铁路上的列车行车速度快、列车之间不会拥堵，现已成为人们日常生活出行优选的交通工具，那么对高速铁路的轨道交通安全系统的边界防护告警就显得很重要。

高铁必须对各种可能发生的灾害，如强风、暴雨、大雪、地震等自然灾害以及塌方、落石、异物侵袭等都要实施全面监测，建立安全预警系统和紧急救灾系统。目前，对高铁的边界防护告警监测系统都是基于摄像头进行数据采集，感知各种入侵行为并进一步跟踪、报警，由于高速铁路四通八达、沿线环境复杂、高速铁路各个站点之间里程长、边界范围长，且一个摄像头的监控范围有限，最多不会超过几百米，若轨道沿线均采用摄像头采集入侵信息，这样就大大增加了系统成本。进一步地，通过摄像头等前端采集装置采集高铁现场的边界入侵信息，在数据回传时存在网络延迟问题，无法对预知危险及时采取应急措施。另外，目前高铁的边界防护告警监测系统都只能实现事后的入侵感知，在发生入侵行为的时候无法进一步阻止入侵行为的发生；在此基础上，如何对高铁进行全天候、全覆盖的监控、预防入侵行为的发生成为了行业亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术无法进行全天候、全覆盖的监控、无法预防入侵行为的发生的不足，提供一种边界防护告警监测系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种边界防护告警监测系统，系统具体包括数据处理控制单元、前端数据采集单元、三方数据接入单元、通信单元和报警单元。

具体地，所述前端数据采集单元包括若干一级检测模块、二级检测模块和三级检测模块，所述一级检测模块包括以第一角度、面向铁轨内侧设于钢轨上的红外检测装置，用于检测轨道上是否存在入侵物；所述二级检测模块包括设于第一围栏上的振动检测模块，用于检测突破围栏进入的人或动物；所述三级检测模块包括设于围栏内轨道外、事故多发路段的图像采集装置，用于采集入侵信息。

具体地，所述数据处理控制单元包括后台数据处理控制模块和若干前端数据处理控制模块，所述前端数据处理控制模块和后台数据处理控制模块经通信单元连接；所述前端数据处理控制模块与所述前端数据采集单元经通信单元连接，前端数据处理控制模块接收前端数据采集单元采集的铁路周围的边界入侵信息，并判断所述边界入侵信息是否达到报警条件及相应的报警级别，并上传至后台数据处理控制模块。

具体地，所述数据处理控制单元与三方数据接入单元连接，用于通过三方数据接入单元获取铁路所在区域的天气信息、地质信息；

具体地，所述前端数据处理控制模块与报警单元连接，前端数据处理控制模块根据边界入侵信息、天气信息和地质信息输出报警信息至报警单元实现多级报警，并经通信单元上传至后台数据处理控制模块。

具体地，系统还包括脉冲式电子围栏探测设备，所述脉冲式电子围栏探测设备包括脉冲式电子围栏，所述脉冲式电子围栏与所述前端数据处理控制模块连接，用于阻止入侵者的入侵行为。更为具体地，脉冲式电子围栏和普通围栏第一围栏设于轨道沿线不同的位置，且脉冲式电子围栏设于离村庄、城镇距离近的轨道沿线。

具体地，脉冲式电子围栏探测设备还包括载有小于1kv的低压脉冲电的多股合金线。

具体地，系统还包括信号转换单元，所述信号转换单元与前端数据处理控制模块连接，用于实现光电信号的转换。

具体地，通信单元包括传输光缆，所述传输光缆以地埋或挂网方式进行铺设，其中，传输光缆采用2芯或4芯的铠装单模光纤。

具体地，前端数据采集单元分布式设于轨道上，所述一级检测模块间隔5m设置，所述二级检测模块间隔10m设置，所述三级检测模块设于事故多发路段、轨道上禁止入内的开口处或者其他关键轨道路段。

具体地，前端数据处理控制模块还包括数据处理块，所述数据处理块用于对一级检测模块、二级检测模块和三级检测模块中的检测装置进行标识，以划分不同的轨道监测区域。

具体地，系统还包括中继单元，所述中继单元与通信单元连接，用于实现信号的远距离传输。

具体地，系统还包括存储单元，用于存储前端数据采集单元采集的边界入侵信息、通过三方数据接入单元获取的天气信息、地质信息和检测模块中装置的标识信息。

具体地，标识信息包括线路名称、线路编码、检测模块中装置的名称、检测模块中装置的编码。

与现有技术相比，本发明有益效果是：

(1)本发明通过前端数据采集单元中的红外检测装置采集轨道上的入侵物数据，振动检测模块检测普通围栏上的入侵时产生的振动信号，图像采集装置采集事故多发路段的入侵信息，前端数据处理控制模块接收前端数据采集单元采集的边界入侵信息、三方数据接入单元传输的天气信息、地质信息，并根据该边界信息、天气信息和地质信息输出报警信息至报警单元实现多级报警，并经通信单元上传至后台数据处理控制模块，能够实现全天候、全覆盖的高铁线路监控，针对不同的入侵信号以不同的报警级别进行响应，保证了高铁列车运行的安全。

(2)本发明通过信号转换单元实现光电信号的相互转换，经传输光缆回传信号，能够保证信号传输的实时性，进而对预知危险及时采取应对措施。

(3)本发明通过设置脉冲式电子围栏探测设备，能够对事故多发路段等入侵行为及时震慑及制止，避免了事故的发生，实用性强。

(4)本发明对前端采集单元中的装置进行了进一步标识，划分了不同的监测区域，能够准确定位具体的事故发生路段，为及时采集相应的应急措施提供了数据依据。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图中：

图1为本发明实施例1的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，在实施例1中，一种边界防护告警监测系统，系统具体包括数据处理控制单元、前端数据采集单元、三方数据接入单元、信号转换单元、通信单元、中继单元、存储单元、报警单元和脉冲式电子围栏探测设备。

进一步地，数据处理控制单元包括前端数据处理控制模块和后台数据处理控制模块。前端数据采集单元、脉冲式电子围栏探测设备采集高铁周围的边界入侵信息并传输至前端数据处理控制模块，后台数据处理控制模块经三方数据接入单元接收高铁沿线各区域的天气信息和地质信息，并经通信单元、中继单元及信号转换单元经该天气信息和地质信息传输至前端数据处理控制模块，前端数据处理控制模块根据边界入侵信息、天气信息和地质信息进行预判输出多级报警信息至报警单元，实现分级报警，同时，存储单元将天气信息、地质信息和边界入侵信息进行存储。

进一步地，数据处理控制单元中的前端数据处理控制模块经信号转换单元、通信单元、中继单元实现与后台数据处理控制模块的连接，进行数据的双向传输。前端数据处理控制模块包括但不限于单片机控制模块、fpga模块等，后台数据处理控制模块包括但不限于ai控制芯片，作为高铁控制中心的数据处理芯片。前端数据处理控制模块根据接收的边界入侵信息、天气信息和地质信息判断上述边界入侵信息、天气信息和地质信息是否超过阈值条件，若其中三者中一个超过阈值条件，数据处理控制模块控制报警单元进行多级报警。

进一步地，前端数据采集单元包括若干一级检测模块、二级检测模块和三级检测模块，一级检测模块包括以第一角度、面向铁轨内侧设于钢轨上的红外检测装置，用于检测轨道上是否存在入侵物；二级检测模块包括设于第一围栏上的振动检测模块，用于检测突破围栏进入的人或动物；三级检测模块包括设于围栏内轨道外、事故多发路段的图像采集装置，用于采集入侵信息。其中，第一角度为45-75°以探测更远距离。红外检测装置具体为红外传感器，以间隔5m分布式设于轨道上，价格低廉，适用于该边界防护告警系统。振动检测模块具体为振动传感器，该振动传感器设于普通围栏上，以间隔10m设置分布式设于普通围栏上，用于检测是否有入侵者穿越、攀爬围栏引起的振动，该振动信号需满足一定阈值条件，以排除干扰外界环境的干扰信息，比如，列车经过、鸟类停留等引起的振动信号。图像采集装置具体为高清摄像头，能够采集事故多发路段、轨道上禁止入内的开口处或者其他关键轨道路段的入侵信息。

进一步地，三方数据接入单元与后台数据处理控制模块连接，用于将高铁沿线各个区域的天气信息、地质信息传输到后台后台数据处理控制模块，实现对强风、暴雨、大学、地震等自然灾害信息的全面监测，进一步提高了系统的可靠性。

进一步地，报警单元包括第一报警单元和第二报警单元，第一报警单元与前端数据处理控制模块连接，第二报警单元与后台据处理控制模块连接。其中，第一报警单元具体以不同频段、不同节奏的声音实现多级报警，第二报警单元以led灯、蜂鸣器实现多级报警。具体地，前端数据处理控制模块根据接收到的边界入侵信息、天气信息和地质信息进行预判，当边界入侵信息和/或天气信息和/或地质信息超过第一阈值条件，前端数据处理控制模块控制对应区域内的报警单元实现一级报警；当边界入侵信息和/或天气信息和/或地质信息超过第二阈值条件，前端数据处理控制模块控制对应区域内的报警单元实现二级报警；当边界入侵信息和/或天气信息和/或地质信息超过第三阈值条件，前端数据处理控制模块控制对应区域内的报警单元实现三报警；前端数据处理控制模块同时将上述报警信息传输至后台数据处理控制模块，当后台数据处理控制模块接收到前端数据处理控制模块发送的多级报警信息时，根据接收到多级报警信息进一步控制第二报警单元报警，通知高铁控制中心的值班人员确认前方的执勤人员是否根据前端第一报警单元发出的多级报警信息采集相应的应对措施，避免安全事故的发生。

进一步地，脉冲式电子围栏探测设备包括脉冲式电子围栏，脉冲式电子围栏与前端数据处理控制模块连接，用于阻止入侵者的入侵行为。脉冲式电子围栏探测设备还包括载有小于1kv的低压脉冲电的多股合金线。更为具体地，脉冲式电子围栏和普通围栏第一围栏设于轨道沿线不同的位置，且脉冲式电子围栏设于离村庄、城镇距离近的轨道沿线，通过设置脉冲式电子围栏探测设备，能够对事故多发路段等入侵行为及时震慑及制止，避免了事故的发生，实用性强。

进一步地，信号转换单元与前端数据处理控制模块连接，用于实现光电信号的转换，包括电-光转换器和光-电转换器，实现了前端数据处理控制模块和后台数据处理控制模块之间的双向数据传输，经传输光缆回传信号，能够保证信号传输的实时性，进而对预知危险及时采取应对措施。

进一步地，通信单元包括传输光缆，传输光缆以地埋或挂网方式进行铺设，其中，传输光缆采用2芯或4芯的铠装单模光纤，保证信号传输的可靠性。

进一步地，前端数据处理控制模块还包括数据处理块，数据处理块用于对一级检测模块、二级检测模块和三级检测模块中的检测装置进行标识，以划分不同的轨道监测区域，能够准确定位具体的事故发生路段，为及时采集相应的应急措施提供了数据依据。其中，标识信息包括线路名称、线路编码、检测模块中装置的名称、检测模块中装置的编码。

进一步地，中继单元与通信单元连接，用于实现信号的远距离传输，保证信号传输的可靠性。

进一步地，存储单元包括第一存储单元和第二存储单元，第一存储用于存储前端数据采集单元采集的边界入侵信息和和检测模块中装置的标识信息，第二存储单元用于存储经三方数据接入单元获取的天气信息、地质信息和和检测模块中装置的标识信息。

本发明通过前端数据采集单元中的红外检测装置采集轨道上的入侵物数据，振动检测模块检测普通围栏上的入侵时产生的振动信号，图像采集装置采集事故多发路段的入侵信息，前端数据处理控制模块接收前端数据采集单元采集的边界入侵信息、三方数据接入单元传输的天气信息、地质信息，并根据该边界信息、天气信息和地质信息输出报警信息至报警单元实现多级报警，并经通信单元上传至后台数据处理控制模块，能够实现全天候、全覆盖的高铁线路监控，针对不同的入侵信号以不同的报警级别进行响应，保证了高铁列车运行的安全。

以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。