一种用于铁路线路的异物监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及铁路安防技术领域，具体涉及一种用于铁路线路的异物监测系统。


背景技术：

2.在铁路系统中，当铁道轨面有异物(如行人、动物、落石、泥石流、滑坡、溜坍等)入侵时会严重影响列车的安全运营，轻则导致列车减速、导致晚点，影响铁路业务的正常运营；重则导致列车脱轨，导致车毁人亡，带来重大的生命财产损失。
3.铁路入侵检测问题成为各国铁路运输安全关注的热点问题；传统的轨道检测主要是依靠人力，通过在全国范围内设置大量专业巡路人员来达到轨道检测的效果；这种方式虽然能够非常准确的检测到安全隐患，但是太过于浪费人力和财力，同时对于紧急事故反应也不够迅速；而随着技术的进步，基于激光雷达的异物入侵监测系统逐渐发展了起来，在现有的异物入侵监测系统中，不仅需要安装激光雷达，还需要安装摄像机或相机，且需要二者相互配合使用，例如，中国专利cn 104590319 a中提供的一种异物入侵检测装置、中国专利cn 210627435u公开的一种铁路安防应用系统等，同时安装了雷达和摄像机，然而，现有的异物入侵监测系统通常还存在一些不足，例如，现有的异物入侵监测系统不便于预警和报警，尤其是不能实现工调、车站、司机的预警、报警等，且现有的雷达和摄像机安装之后，雷达和摄像机的方位只能手动调节，不便于实现远程调节和控制，亟待解决。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种用于铁路线路的异物监测系统，设计合理，不仅可以实时进行异物入侵监测，而且可以通过云端进行智能分析、事故预警和报警，有利于实现工调、车站、司机的预警、报警等功能，还有利于缩短预警和报警时间。
5.本实用新型所采用的技术方案是：
6.为解决现有技术存在的现有异物入侵监测系统不便于预警和报警，尤其是不能实现工调、车站、司机的预警、报警等问题，提供了一种用于铁路线路的异物监测系统，包括数据采集单元、数据处理单元、数据传输装置、云端服务器以及报警单元，其中，
7.所述数据采集单元包括异物监测平台，所述异物监测平台包括雷达和摄像机；所述数据处理单元包括与所述雷达和摄像机相连的下位机以及plc；所述数据传输装置包括与千兆交换机、与所述千兆交换机相连的光网络单元、与所述光网络单元相连的无源光分路器、与所述无源光分路器相连的车站olt、与车站 olt相连的车站ce路由器，所述下位机和plc分别与所述千兆交换机相连，所述车站ce路由器与所述云端服务器相连；
8.所述报警单元包括与所述plc相通信的报警灯、喇叭、电台、车站安全复示终端和/或工务段调度安全复示终端。在本方案中，通过设置千兆交换机、光网络单元、无源光分路器、车站olt以及车站ce路由器，可以建立起用于高效传输数据的光网络，而通过设置下位
机，并使得雷达和摄像机所采集的数据可以经由下位机传输给千兆交换机，并经由光网络传输给云端服务器，所述云端服务器可以摄像机所采集的图像和雷达所采集的数据进行深度融合，通过时间和空域分析算法和深度学习的ai算法，实现目标识别，以便精确判断是否出现异物入侵的问题，当判断出现异物入侵时，所述云端服务器可以通过光网络向 plc发送信号，plc可以控制与之相通信的报警灯发出报警灯光、喇叭发出报警声、电台以语音方式播报给司机停车、将信息展示于车站安全复示终端和/或工务段调度安全复示终端，从而达到预警和报警的功能，尤其是可以实现工调、车站、司机的预警、报警等，此外，通过光网络的传输健壮通道可以将报警时延缩短到1秒内，从而可以大大缩短预警和报警时间。
9.为增强监测效果，优选的，所述摄像机为夜视摄像机，和/或，所述雷达为激光雷达。
10.为解决预警、报警可控的问题，进一步的，还包括若干继电器，所述继电器分别安装于所述报警灯、喇叭的供电回路，且继电器与所述plc相连，plc通过继电器控制报警灯开启/关闭、及通过继电器控制喇叭开启/关闭。以便按预定的时长精确控制报警灯和喇叭的预警或报警过程。
11.进一步的，所述数据处理单元还包括上位工控机，所述上位工控机分别与设定数目的下位机相通信。以便利用上位工控机统一控制设定数目的下位机，利用上位工控机实现对下位机所覆盖的区域进行远程监测、预警、报警等。
12.为解决现有技术存在的雷达和摄像机不便于实现远程调节和控制的问题，进一步的，所述异物监测平台还包括云台中端、云台底座、第一调节仓以及第二调节仓，其中，
13.所述云台中端包括壳体、设置于壳体内的第一驱动机构、第二驱动机构以及第三驱动机构，所述下位机分别与所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构相连，
14.所述第一调节仓和第二调节仓分别构造有内部空腔，且第一调节仓和第二调节仓分别构造有第一开孔和第二开孔，所述雷达和摄像机分别可拆卸的安装于所述第一调节仓和第二调节仓的内部空腔中，且雷达和摄像机分别对应所述第一开孔和第二开孔；所述第一调节仓和第二调节仓分别可转动的约束于所述壳体的两端，并分别与所述第一驱动机构和第二驱动机构相连，所述壳体的下端可转动的约束于所述云台底座，并与所述第三驱动机构相连；
15.第一驱动机构用于在下位机的控制下驱动第一调节仓绕水平中心线转动所设定的角度，以调节第一开孔的方位；所述第二驱动机构用于在下位机的控制下驱动第二调节仓绕水平中心线转动所设定的角度，以调节第二开孔的方位，第三驱动机构用于在下位机的控制下驱动壳体相对于云台底座绕竖直中心线转动所设定的角度。在本方案中，通过构造第一调节仓和第二调节仓，可以方便的将雷达和摄像机和安装于第一调节仓和第二调节仓的内部，而第一调节仓和第二调节仓分别可转动的约束于所述壳体的两端，使得第一调节仓和第二调节仓可以分别在第一驱动机构和第二驱动机构的驱动下转动沿水平中心线转动所设定的角度，以便可以通过下位机精确控制雷达和摄像机的俯仰方位，以使得二者的视场可以相互配合，而通过将壳体的下端可转动的约束于云台底座，使得壳体可以在第三驱动机构的驱动下相对于云台底座转动，以便可以通过下位机精确控制雷达和摄像机沿圆周方向的方位；相比于现有技术，本异物监测平台，不仅可以同时集成和安装雷达和摄像机，而且雷达与摄像机之间具有相对确定的位置关系，更便于二者相互配合使用，此外，本
异物监测平台，可以通过下位机控制雷达和摄像机的俯仰范围，并通可以同步调节二者沿圆周方向的方位，非常的方便，有利于实现远程控制和调节，从而可以有效解决现有技术存在的不足。
16.优选的，所述下位机为pc机、plc、单片机或arm芯片。
17.为简化结构，优选的，所述第一调节仓和第二调节仓分别为筒状结构，且所述第一开孔和第二开孔分别构造于第一调节仓和第二调节仓的侧面；
18.和/或，所述壳体为t型三通状结构；
19.和/或，所述云台底座包括连通筒和构造于连通筒下端的安装板，所述安装板构造有若干安装孔。以便从云台底座的下方布线。
20.为便于雷达和摄像机的安装，进一步的，还包括端盖，所述第一调节仓和第二调节仓的端部分别设置有安装口，所述端盖分别通过螺栓安装于第一调节仓和第二调节仓的端部，并封闭所述安装口。以便通过所述安装口实现雷达和摄像机的安装、拆卸等。
21.为实现更好的密封效果，进一步的，所述端盖与所述第一调节仓和第二调节仓之间分别设置有密封垫圈。以便增强密封效果，防止进水。
22.为调节雷达和摄像机的方位，优选的，所述第一调节仓的一端构造有安装筒，所述壳体的一端构造有与所述安装筒相适配的安装通道，所述第一调节仓通过安装筒可转动的安装于所述安装通道，且安装筒延伸出安装通道；所述第一驱动机构包括固定于所述壳体的动力部件、主动齿轮以及安装于所述安装筒的外齿轮，所述主动齿轮可转动的安装于壳体并与所述外齿轮相啮合，动力部件与下位机相连，用于驱动主动齿轮正/反转；
23.和/或，所述第二调节仓的一端构造有安装筒，所述壳体的一端构造有与所述安装筒相适配的安装通道，所述第二调节仓通过安装筒可转动的安装于所述安装通道，且安装筒延伸出安装通道；所述第二驱动机构包括固定于所述壳体的动力部件、主动齿轮以及安装于所述安装筒的外齿轮，所述主动齿轮可转动的安装于壳体并与所述外齿轮相啮合，动力部件与下位机相连，用于驱动主动齿轮正/反转；
24.和/或，所述壳体的下端构造有安装筒，所述连通筒构造有与所述安装筒相适配的安装通道，所述壳体通过安装筒可转动的安装于所述安装通道；第三驱动机构包括固定于所述云台底座的动力部件、主动齿轮以及安装于所述安装筒内的内齿轮，所述主动齿轮可转动的安装于云台底座并与所述内齿轮相啮合，动力部件与下位机相连，用于驱动主动齿轮正/反转。一方面，通过主动齿轮与外齿轮的啮合，可以达到传动的目的，从而可以有效调节雷达和摄像机的方位，而通过构造安装筒，安装筒内部为空心，便于布线、走线，非常的方便，且不会因为方位调节而导致导线缠绕的问题。
25.优选的，所述动力部件为伺服电机、步进电机或舵机。
26.进一步的，所述异物监测平台还包括机架、固定于所述机架的电气柜，所述下位机安装于所述电气柜内；
27.所述机架水平设置有云台锁紧架，所述云台底座通过螺栓副可拆卸的安装于所述云台锁紧架，且所述机架的底部设置有用于进行安装的安装孔。
28.与现有技术相比，使用本实用新型提供的一种用于铁路线路的异物监测系统，设计合理，不仅可以实时进行异物入侵监测，而且可以通过云端进行智能分析、事故预警和报警，有利于实现工调、车站、司机的预警、报警等功能，还有利于缩短预警和报警时间，可以
有效解决现有技术存在的不足。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
30.图1为本实用新型实施例1中提供的一种异物监测系统的结构图。
31.图2为本实用新型实施例1中提供的一种异物监测系统中，异物监测平台的结构示意图。
32.图3为图1的局部剖视图。
33.图4为本实用新型实施例1中提供的异物监测系统中，异物监测平台安装于云台锁紧架后的结构示意图。
34.图5为本实用新型实施例1中提供的异物监测系统中，异物监测平台安装于云台锁紧架后的结构示意图。
35.图中标记说明
36.壳体101、连通筒102、安装板103、安装孔104、安装通道105
37.第一调节仓201、第二调节仓202、端盖203、内部空腔204、安装筒205、外齿轮206、主动齿轮207、动力部件208、转轴209、第一开孔210、第二开孔 211、内齿轮212
38.机架301、u形卡子302、避雷针303、云台锁紧架304
39.雷达401、摄像机402
40.电气柜501。
具体实施方式
41.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
42.实施例1
43.请参阅图1
‑
图5，本实施例中提供了一种用于铁路线路的异物监测系统，包括数据采集单元、数据处理单元、数据传输装置、云端服务器以及报警单元，其中，
44.所述数据采集单元包括异物监测平台，所述异物监测平台包括雷达401和摄像机402；所述数据处理单元包括与所述雷达401和摄像机402相连的下位机以及plc；所述数据传输装置包括与千兆交换机、与所述千兆交换机相连的光网络单元、与所述光网络单元相连的无源光分路器、与所述无源光分路器相连的车站olt、与车站olt相连的车站ce路由器，所述下位机和plc分别与所述千兆交换机相连，所述车站ce路由器与所述云端服务器相连；
45.作为优选，所述下位机、千兆交换机、光网络单元、无源光分路器、车站 olt以及车站ce路由器以及云端服务器之间可以优先采用光纤相连，以便进行光通信；
46.如图1
‑
图5所示，所述报警单元包括与所述plc相通信的报警灯、喇叭、电台、车站安全复示终端和/或工务段调度安全复示终端等。
47.在本实施例中，通过设置千兆交换机、光网络单元、无源光分路器、车站olt以及车站ce路由器，可以建立起用于高效传输数据的光网络，而通过设置下位机，并使得雷达401和摄像机402所采集的数据可以经由下位机传输给千兆交换机，并经由光网络传输给云端服务器，所述云端服务器可以摄像机402 所采集的图像和雷达401所采集的数据进行深度融合，通过时间和空域分析算法和深度学习的ai算法，实现目标识别，以便精确判断是否出现异物入侵的问题，当判断出现异物入侵时，所述云端服务器可以通过光网络向plc发送信号， plc可以控制与之相通信的报警灯发出报警灯光告知司机停车、喇叭发出报警声、电台以语音方式播报给司机停车(例如，可以通过450m/gsm
‑
r等无线列调系统，以语音方式播报给司机停车)、将信息展示于车站安全复示终端和/或工务段调度安全复示终端，从而达到预警和报警的功能，尤其是可以实现工调、车站、司机的预警、报警等，此外，通过光网络的传输健壮通道可以将报警时延缩短到1秒内，从而可以大大缩短预警和报警时间。
48.为增强监测效果，作为优选，所述摄像机402优先采用夜视摄像机402，如夜视智能摄像机402；所述雷达401可以优先采用激光雷达401，尤其是可以采用多维激光雷达401，利用摄像机402和雷达401相互配合实现入侵监测是现有的技术，这里不再赘述。
49.为解决预警、报警可控的问题，在进一步的方案中，还包括若干继电器，所述继电器分别安装于所述报警灯、喇叭的供电回路，且继电器与所述plc相连，plc通过继电器控制报警灯开启/关闭、及通过继电器控制喇叭开启/关闭，以便按预定的时长精确控制报警灯和喇叭的预警或报警过程。
50.如图1
‑
图5所示，在进一步的方案中，所述数据处理单元还包括上位工控机，所述上位工控机分别与设定数目的下位机相通信，例如，上位工控机可以通过光纤与各下位机相通信，以便利用上位工控机统一控制设定数目的下位机，利用上位工控机实现对下位机所覆盖的区域进行远程监测、预警、报警等功能。
51.为解决现有技术存在的雷达401和摄像机402不便于实现远程调节和控制的问题，在更完善的方案中，所述异物监测平台还包括云台中端、云台底座、第一调节仓201以及第二调节仓202，其中，
52.如图2
‑
图5所示，所述云台中端包括壳体101、设置于壳体101内的第一驱动机构、第二驱动机构以及第三驱动机构，所述下位机分别与所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构相连，
53.如图2
‑
图5所示，所述第一调节仓201和第二调节仓202分别构造有内部空腔204，且第一调节仓201和第二调节仓202分别构造有第一开孔210和第二开孔211，所述雷达401和摄像机402分别可拆卸的安装于所述第一调节仓201 和第二调节仓202的内部空腔204中，例如，雷达401和摄像机402可以分别通过螺栓副安装于第一调节仓201和第二调节仓202内；且雷达401和摄像机402分别对应所述第一开孔210和第二开孔211，以便通过第一开孔210和第二开孔211采集数据；
54.在本实施例中，所述第一调节仓201和第二调节仓202分别可转动的约束于所述壳
体101的两端，并分别与所述第一驱动机构和第二驱动机构相连，所述壳体101的下端可转动的约束于所述云台底座，并与所述第三驱动机构相连；
55.在本实施例中，第一驱动机构用于在下位机的控制下驱动第一调节仓201 绕水平中心线(即第一调节仓201的中心轴线，且该中心轴线始终处于水平状态)转动所设定的角度，以调节第一开孔210的方位；所述第二驱动机构用于在下位机的控制下驱动第二调节仓202绕水平中心线(即第二调节仓202的中心轴线，且该中心轴线始终处于水平状态)转动所设定的角度，以调节第二开孔211的方位，第三驱动机构用于在下位机的控制下驱动壳体101相对于云台底座绕竖直中心线(即云台底座的中心轴线，且该中心轴线始终处于竖直状态) 转动所设定的角度。在本方案中，通过构造第一调节仓201和第二调节仓202，可以方便的将雷达401和摄像机402和安装于第一调节仓201和第二调节仓202 的内部，而第一调节仓201和第二调节仓202分别可转动的约束于所述壳体101 的两端，使得第一调节仓201和第二调节仓202可以分别在第一驱动机构和第二驱动机构的驱动下转动沿水平中心线转动所设定的角度，以便可以通过下位机精确控制雷达401和摄像机402的俯仰方位，以使得二者的视场可以相互配合，而通过将壳体101的下端可转动的约束于云台底座，使得壳体101可以在第三驱动机构的驱动下相对于云台底座转动，以便可以通过下位机精确控制雷达401和摄像机402沿圆周方向的方位。相比于现有技术，本异物监测平台，不仅可以同时集成和安装雷达401和摄像机402，而且雷达401与摄像机402之间具有相对确定的位置关系，更便于二者相互配合使用，此外，本异物监测平台，可以通过下位机控制雷达401和摄像机402的俯仰范围，并通可以同步调节二者沿圆周方向的方位，非常的方便，有利于实现远程控制和调节，从而可以有效解决现有技术存在的不足。
56.作为优选，在本实施例中，所述下位机可以优先采用pc机、plc、单片机或arm芯片等，一方面，雷达401和摄像机402所采集的数据可以通过发送给下位机，以便实现数据的传输，另一方面，上位工控机或下位机所发送控制信号，如调节方位的信号，可以通过通信模块传输给下位机，使得下位机可以根据所述控制信号控制第一驱动机构、第二驱动机构和/或第三驱动机构动作，以调节雷达401和/或摄像机402的方位，所述方位包括俯仰角、沿圆周方向的方位，后文不在赘述。
57.作为优选，所述第一调节仓201和第二调节仓202可以分别为筒状结构，且第一开孔210和第二开孔211分别构造于第一调节仓201和第二调节仓202 的侧面，如图2
‑
图5所示；
58.所述壳体101可以为t型三通状结构，如图2
‑
图5所示，便于加工成型；
59.所述云台底座可以包括连通筒102和构造于连通筒下端的安装板103，所述安装板103构造有若干安装孔104，如图2
‑
图5所示，以便从云台底座的下方布线。
60.为便于雷达401和摄像机402的安装，在进一步的方案中，还包括端盖203，如图2
‑
图3所示，所述第一调节仓201和第二调节仓202的端部分别设置有安装口，所述端盖203分别通过螺栓安装于第一调节仓201和第二调节仓202的端部，并封闭所述安装口；以便通过所述安装口实现雷达401和摄像机402的安装、拆卸等；作为举例，所述端盖203构造有若干通孔，所述第一调节仓201 和第二调节仓202的端部分别构造有螺纹孔，以便利用螺栓实现端盖203的固定。
61.为实现更好的密封效果，在进一步的方案中，所述端盖203与所述第一调节仓201
和第二调节仓202之间分别设置有密封垫圈，以便增强密封效果，防止进水。
62.为调节雷达401和摄像机402的方位，具有多种实施方式，而考虑到内部布线和走线的问题，作为优选，如图2
‑
图5所示，所述第一调节仓201的一端构造有安装筒205，所述壳体101的一端构造有与所述安装筒205相适配的安装通道105，所述第一调节仓201通过安装筒205可转动的安装于所述安装通道 105，且安装筒205延伸出安装通道105；如图2
‑
图5所示，所述第一驱动机构包括固定于所述壳体101的动力部件208、主动齿轮207以及安装于所述安装筒 205的外齿轮206，所述主动齿轮207可转动的安装于壳体101并与所述外齿轮 206相啮合，动力部件208与下位机相连，用于驱动主动齿轮207正/反转，达到调节雷达401俯仰角的目的。
63.同理，所述第二调节仓202的一端构造有安装筒205，所述壳体101的一端构造有与所述安装筒205相适配的安装通道105，所述第二调节仓202通过安装筒205可转动的安装于所述安装通道105，且安装筒205延伸出安装通道105；所述第二驱动机构包括固定于所述壳体101的动力部件208、主动齿轮207以及安装于所述安装筒205的外齿轮206，所述主动齿轮207可转动的安装于壳体 101并与所述外齿轮206相啮合，作为举例，主动齿轮207可以安装于转轴209，而转轴209通过轴承安装于壳体101，动力部件208可以与所述转轴209相连，且动力部件208与下位机相连，用于驱动主动齿轮207正/反转，达到调节摄像机402俯仰角的目的。
64.此外，如图所示，所述壳体101的下端构造有安装筒205，所述连通筒102 构造有与所述安装筒205相适配的安装通道105，所述壳体101通过安装筒205 可转动的安装于所述安装通道105；第三驱动机构包括固定于所述云台底座的动力部件208、主动齿轮207以及安装于所述安装筒205内的内齿轮212，所述主动齿轮207可转动的安装于云台底座并与所述内齿轮212相啮合，动力部件208 与下位机相连，用于驱动主动齿轮207正/反转；以便同步调剂雷达401和摄像机402沿圆周方向方位的目的。采用本实施例所提供的技术方案，一方面，通过主动齿轮207与外齿轮206的啮合，可以达到传动的目的，从而可以有效调节雷达401和摄像机402的方位，而通过构造安装筒205，安装筒205内部为空心，便于布线、走线，非常的方便，且不会因为方位调节而导致导线缠绕的问题。
65.作为优选，所述动力部件208可以优先采用伺服电机、步进电机或舵机，以便精确控制转动的角度。
66.更完善的，为实现更好的密封效果，所述安装筒205与安装通道105之间还可以设置密封部件，如现有技术中常用的填料密封等，这里不再举例说明。
67.在更进一步的方案中，所述异物监测平台还包括机架301、固定于所述机架 301的电气柜501，如图2
‑
图5所示，所述下位机可以安装于所述电气柜501内，且电器柜内还可以安装电源等其他电子器械，这里不再一一举例说明。
68.所述机架301水平设置有云台锁紧架304，所述云台底座通过螺栓副可拆卸的安装于所述云台锁紧架304，如图4及图5所示，例如，云台锁紧架304可以通过u形卡子302固定于机架301，且所述机架301的底部设置有用于进行安装的安装孔104，以便连接地脚螺栓，且机架301的顶部还安装有避雷针303。
69.可以理解，由于机架301具有较高的高度，使得第一开孔210和第二开孔 211通常处于向下斜向下的方位处，不容易从第一开孔210和第二开孔211内进水；而为了防止泡水，
所述第一调节仓201和第二调节仓202的下端分别构造有排水孔，避免雨水集聚。
70.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。