一种铁路巡检的监控方法、装置、介质及设备与流程

本发明涉及智能监控技术领域，具体涉及一种铁路巡检的监控方法、装置、介质及设备。

背景技术：

现有技术中，巡检人员对铁路进行巡检时，没有管理员进行监控，若巡检人员在工作期间没有进行巡检，则管理员也无从得知，无法对巡检人员进行实时监控和管理。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种铁路巡检的监控方法、装置、介质及设备，能够实现对巡检人员的实时监控和管理。

第一方面，本发明提供了一种铁路巡检的监控方法，包括：

实时获取并存储至少一个巡检终端在当前的位置信息和时间戳；

基于预先建立的铁路巡检地图，根据每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息和时间戳，建立相应所述巡检终端的运动轨迹；

输出每个所述巡检终端的所述运动轨迹。

可选的，所述实时获取并存储至少一个巡检终端在当前的位置信息和时间戳，包括：

巡检终端实时接收定位基站发送的差分信息和预埋在地面的蓝牙道钉的蓝牙信息；根据所述差分信息和蓝牙信息，计算所述巡检终端在当前的位置信息；将计算所述位置信息的时间点作为当前所述位置信息的时间戳；

实时接收并存储至少一个所述巡检终端发送的所述位置信息和时间戳。

可选的，在所述基于预先建立的铁路巡检地图，根据每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息和时间戳，建立相应所述巡检终端的运动轨迹的步骤之前，还包括：

根据监测点、铁路布局和边界围栏，建立铁路巡检地图。

可选的，所述基于预先建立的铁路巡检地图，根据每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息和时间戳，建立相应所述巡检终端的运动轨迹，包括：

将每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息转换为所述铁路巡检地图对应的坐标信息；

按照所述位置信息的所述时间戳顺序，将对应的所述坐标信息标注在所述铁路巡检地图上，形成所述巡检终端在一段时间内的运动轨迹。

可选的，还包括：

接收用户输入的回放指令；

根据所述回放指令，回放相应所述巡检终端的运动轨迹。

可选的，还包括：

为每个所述巡检终端设置编号，记录每个巡检人员佩戴的所述巡检终端的编号；

将边界围栏与巡检人员关联设置；

当巡检人员佩戴的所述巡检终端的位置信息超出相应的边界围栏，则发出报警信息。

可选的，还包括：

根据用户输入的属地、边界围栏名称、时间范围、巡检人员姓名和巡检终端编号中的一种或多种信息，查询相应的事件。

第二方面，本发明提供了一种铁路巡检的监控装置，包括：

信息获取模块，用于实时获取并存储至少一个巡检终端在当前的位置信息和时间戳；

轨迹建立模块，用于基于预先建立的铁路巡检地图，根据每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息和时间戳，建立相应所述巡检终端的运动轨迹；

轨迹输出模块，用于输出每个所述巡检终端的所述运动轨迹。

第三方面，本发明提供了一种铁路巡检的监控设备，包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如第一方面提供的一种铁路巡检的监控方法。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行如第一方面提供的一种铁路巡检的监控方法。

本发明通过实时获取并存储至少一个巡检终端在当前的位置信息和时间戳；基于预先建立的铁路巡检地图，根据每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息和时间戳，建立相应所述巡检终端的运动轨迹；输出每个所述巡检终端的所述运动轨迹，能够实现对巡检人员的实时高精度定位，保证操作人员可以在系统界面中实现对巡检人员的实时监控和管理等任务。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例提供的一种铁路巡检的监控方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的监控硬件的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种铁路巡检的监控装置的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种铁路巡检的监控设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本发明提供了一种铁路巡检的监控方法、装置、介质及设备。下面结合附图对本发明的实施例进行说明。

请参考图1，图1为本发明具体实施例提供的一种铁路巡检的监控方法的流程图，本实施例提供的一种铁路巡检的监控方法，包括：

步骤s101：实时获取并存储至少一个巡检终端在当前的位置信息和时间戳。

在对铁路监控时，需要对每个巡检人员进行监控，能够及时发现并解决巡检问题，并且能够避免巡检人员偷懒怠工，实现对巡检人员的监控。

如图2所示，本发明提供的监控方法涉及的硬件有：监控终端、巡检终端和定位基站。每个巡检人员配置有一个巡检终端，用于进行定位。每个巡检终端与定位基站连接，定位基站与监控终端连接，本发明可以设置一个定位基站或多个定位基站，本发明的执行主体为监控终端。监控终端是指服务器和智能终端的组合系统。

实时获取并存储每个巡检终端在当前的位置信息和时间戳的方法有两种：第一种为：巡检终端实时接收定位基站发送的差分信息和预埋在地面的蓝牙道钉的蓝牙信息；根据所述差分信息和蓝牙信息，计算所述巡检终端在当前的位置信息；将计算所述位置信息的时间点作为当前所述位置信息的时间戳；实时接收并存储至少一个所述巡检终端发送的所述位置信息和时间戳。其中，根据差分信息和蓝牙信息计算位置信息是巡检终端执行。

第二种为：巡检终端实时接收定位基站发送的差分信息和预埋在地面的蓝牙道钉的蓝牙信息；将所述差分信息和蓝牙信息发送至监控终端，监控终端根据所述差分信息和蓝牙信息，计算相应巡检终端在当前的位置信息；并将计算所述位置信息的时间点作为当前所述位置信息的时间戳。最后对位置信息和时间戳进行存储。

其中，差分信息通过卫星导航差分技术获得。蓝牙信息通过设置在监测点地面的蓝牙道钉和设置在巡检终端的蓝牙模块获得。

对差分信息和蓝牙信息计算处理，获得准确的位置信息，具体过程为：

在工作区域，架设卫星导航参考站接收机，巡检终端采用差分模式进行高精度定位，定位精度可以达到10cm以内，定位精度较原有普通gps定位的10米精度，有非常大的提升，满足铁路巡检的需求。而且结合了蓝牙场强感应定位后，对于雨棚遮挡条件下，也可以进行不低于5米的定位精度。

具体包括以下技术：

铁路巡检环境下，雨棚等遮挡会对卫星导航信号产生遮挡和干扰，同时形成的多路径效应会大幅降低定位精度等情况。而通常的卫星定位，在这种环境下都会发生定位误差大、定位偏甚至飞点等现象，本发明针对这种环境进行了算法的优化：

步骤一，卫星导航接收机接收卫星导航信号。

步骤二，对接收到的卫星导航信号的信号强度和原始观测量数据的残差进行判断。当信号强度小于39dbhz时，或者原始观测量数据的残差低于设定的阈值，将对应的卫星进行剔除，让其不参与定位方程的解算。

步骤三，剩余卫星进入位置解算方程组，根据信号强度，对参与定位的卫星进行加权计算，得到初步定位结果。

步骤四，对定位结果进行卡尔曼滤波，抛弃孤点、减少严重多径造成的定位偏差，得到高精度定位结果。

步骤五，终端同时接收蓝牙信号，如果收不到蓝牙信号，则输出结果以步骤四的定位结果为准。如果在卫星导航也能定位同时也接收到蓝牙信号，判断蓝牙信号强度，如果信号强度高于设定的阈值，可以利用预先对位置信息及卫星信息、蓝牙信号进行指纹建模，存储于服务器上，在实际使用时判断卫星信息和蓝牙信息状态，进行指纹比对，获得位置信息。

利用模式匹配的方法来定位一般是分为两个阶段：离线采样阶段(offline-phase)和在线定位阶段(real-timephase)。第一个阶段的目的是建立蓝牙信号强度与采样点关系的数据库，即位置指纹库(fingerprint)或者无线电地图(radiomap)。为了生成数据库，操作人员要在定位区域建立若干采样点，然后依次在采样点上测量接入点的无线信号的强度，并将这些信息录入到数据库。在第二阶段，当用户移动到某一位置时，将其接收到的无线信号强度信息与位置指纹库的信息利用模式匹配的算法求出用户的位置。常用的匹配算法有：k最近临法和朴素贝叶斯法。本项目采用朴素贝叶斯法，因此重点介绍该方法。

朴素贝叶斯法是一种基于概率统计的定位方法，该方法来源于贝叶斯分类。贝叶斯分类基于贝叶斯定理，它是一种把类的先验知识和从数据中收集的新信息相结合的统计原理。假设在指纹库中采样点的坐标集合为：

l＝{l1,l2,…,ln}

li＝(xi,yi)(1)

其中xi和yi分别为第i个采样点平面坐标；n为采样点的个数。

每个采样点上所观测到的蓝牙节点的信号强度可以写成如下的形式：

si＝(si1,si2,sij,…,sim)(1)

其中sij为第i个采样点对应的第j个蓝牙节点的信号强度；m为总的蓝牙节点的个数；si与li是一一对应的关系。在实时定位阶段，如果用户观测到的信号强度为su＝(s1,s2,…,sm)，则朴素贝叶斯法就是要求su在指纹库中每个采样点的验后概率p(li|su)。根据贝叶斯定理，验后概率可以表示成如下的形式：

式中，p(su|li)是su在第i个采样点的条件概率；p(li)为第i个采样点的位置在测量区域的先验概率。一般来说，由于用户可能出现在定位区域的任何位置，因此通常认为p(li)服从均匀分布。假设每个采样点上的不同蓝牙节点的信号强度值是相互独立的，则p(su|li)可以用下式来进行计算：

p(su|li)＝p(s1|li)·p(s2|li)·p(sj|li)…p(sm|li)(2)

每个蓝牙节点的信号强度值在第i个采样点上的条件概率p(sj|li)可以通过离线采样阶段的该点的信号强度的先验概率分布函数求得。常用的估计先验概率分布函数的方法有两种：核函数法和直方图法。

核函数法利用核函数来求出各采样点的每个蓝牙节点的信号强度的先验概率分布，比较常用的是高斯核函数。

直方图法先画出各个采样点离线阶段每个蓝牙节点的信号强度值分布的直方图，然后利用直方图得到落在不同区间的信号强度的概率。

在求出了用户观测信号强度在每个采样点的验后概率分布后，将取得最大概率的那个采样点作为用户最终的位置lu，结果可以用下面的公式表示：

lu＝max{p(li|su)}

步骤六，如果卫星导航信号不能获得定位结果，仅能收到蓝牙信号，则接收到蓝牙信号的信号强度折算出距离蓝牙源的距离，并在整体坐标框架上进行位置信息的给出。蓝牙定位采用几何法定位法，通过边长交会的方法求出终端的位置信息。由于蓝牙的观测量是信号强度，因此要建立信号强度随着距离变化的函数关系式。

步骤s102：基于预先建立的铁路巡检地图，根据每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息和时间戳，建立相应所述巡检终端的运动轨迹。

在所述基于预先建立的铁路巡检地图，根据每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息和时间戳，建立相应所述巡检终端的运动轨迹的步骤之前，还包括：根据监测点、铁路布局和边界围栏，建立铁路巡检地图。

其中，边界围栏指电子围栏。

在获取到每个巡检终端的位置信息和时间戳后，将每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息转换为所述铁路巡检地图对应的坐标信息；按照所述位置信息的所述时间戳顺序，将对应的所述坐标信息标注在所述铁路巡检地图上，形成所述巡检终端在一段时间内的运动轨迹。

通过实时获取到每个巡检终端在当前的位置信息和时间戳，按照时间戳的顺序在铁路巡检地图上标注位置信息，会形成每个巡检终端的运动轨迹。其中，时间戳的间隔可以人为设定。

在将位置信息转换为坐标信息时，首先得根据铁路巡检地图建立一个坐标系，然后将位置信息映射为坐标信息。

步骤s103：输出每个所述巡检终端的所述运动轨迹。

在本发明中，需要为每个巡检终端设置编号，记录每个巡检人员佩戴的巡检终端的编号。

在输出运动轨迹时，可以根据用户输入的时间范围、巡检终端编号查询相应巡检终端的运动轨迹。在本发明中，可以接收用户输入的回放指令，监控终端可以根据回放指令，回放相应巡检终端的运动轨迹。

在本发明中，还可以将边界围栏与巡检人员进行关联设置，当巡检人员佩戴的所述巡检终端的位置信息超出相应的边界围栏，则发出报警信息。可以向监控人员发送报警信息，也可以向巡检终端发送报警信息。

在本发明中，还可以包括：根据用户输入的属地、边界围栏名称、时间范围、巡检人员姓名和巡检终端编号中的一种或多种信息，查询相应的事件。通过这种方式，可以清楚地查询到事件的概况。

本发明通过实时获取并存储至少一个巡检终端在当前的位置信息和时间戳；基于预先建立的铁路巡检地图，根据每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息和时间戳，建立相应所述巡检终端的运动轨迹；输出每个所述巡检终端的所述运动轨迹，能够实现对巡检人员的实时高精度定位，保证操作人员可以在系统界面中实现对巡检人员的实时监控和管理等任务。

监控终端可以通过巡检终端上传的位置信息，实时动态显示佩戴巡检终端的巡检人员所处的位置。当遇到突发等情况时，佩戴巡检终端的人员可以通过巡检终端的报警按钮，一键实现sos呼救，后台响应后进入应急搜救预案。

在监控终端可设置电子围栏功能，电子围栏可关联具体人员或班组，当佩戴巡检终端的人员越过电子围栏时，通过蜂鸣器和振动马达提示佩戴人员触发电子围栏，如佩戴人员未退出电子围栏，则巡检终端持续通过蜂鸣器和振动告警同时向后台系统发送告警信息，通知监控人员采取相应操作。该围栏还具备打卡功能。

监控终端包含通信服务软件、数据解算及处理服务软件，arcgis接口软件和系统管理服务接口软件。后台软件对信息进行处理后发送给应用软件进行分析展示，后台应用软件通过中间件软件向定位终端发送控制指令进行配置或发出警报。后台软件通过接收巡检终端传回的位置、时间信息实现在电子地图上进行人员位置展示与查询分析以及基础信息管理、用户管理等功能。

软件的数据功能包括：a)实时接收巡检终端上传的室内定位信息和北斗/gps室外定位伪距差分信息；b)调用定位算法服务器，将结合惯导修正后的室外定位人员位置信息上传给后台软件服务端；c)在电子地图上进行人员位置、设备报警、主动呼救等状态、电子围栏出入人员的展示和实时更新；d)接收后台软件服务端的越界报警、设备参数设置等指令，转发给巡检终端，并反馈巡检终端的确认指令。

以上，为本发明提供的一种铁路巡检的监控方法。

基于与上述一种铁路巡检的监控方法相同的发明构思，与之相对应的，本发明实施例还提供了一种铁路巡检的监控装置，如图3所示。由于装置实施例基本相似与方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明提供的一种铁路巡检的监控装置，包括：

信息获取模块101，用于实时获取并存储至少一个巡检终端在当前的位置信息和时间戳；

轨迹建立模块102，用于基于预先建立的铁路巡检地图，根据每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息和时间戳，建立相应所述巡检终端的运动轨迹；

轨迹输出模块103，用于输出每个所述巡检终端的所述运动轨迹。

在本发明提供的一个具体实施例中，所述信息获取模块101，包括：

信息计算单元，用于巡检终端实时接收定位基站发送的差分信息和预埋在地面的蓝牙道钉的蓝牙信息；根据所述差分信息和蓝牙信息，计算所述巡检终端在当前的位置信息；将计算所述位置信息的时间点作为当前所述位置信息的时间戳；

信息接收单元，用于实时接收并存储至少一个所述巡检终端发送的所述位置信息和时间戳。

在本发明提供的一个具体实施例中，所述装置，还包括：

地图建立模块，用于根据监测点、铁路布局和边界围栏，建立铁路巡检地图。

在本发明提供的一个具体实施例中，所述轨迹建立模块102，包括：

坐标转换单元，用于将每个所述巡检终端在一段时间内的位置信息转换为所述铁路巡检地图对应的坐标信息；

轨迹形成单元，用于按照所述位置信息的所述时间戳顺序，将对应的所述坐标信息标注在所述铁路巡检地图上，形成所述巡检终端在一段时间内的运动轨迹。

在本发明提供的一个具体实施例中，还包括：

回放指令接收模块，用于接收用户输入的回放指令；

轨迹回放单元，用于根据所述回放指令，回放相应所述巡检终端的运动轨迹。

在本发明提供的一个具体实施例中，还包括：

编号模块，用于为每个所述巡检终端设置编号，记录每个巡检人员佩戴的所述巡检终端的编号；

人员关联模块，用于将边界围栏与巡检人员关联设置；

报警模块，用于当巡检人员佩戴的所述巡检终端的位置信息超出相应的边界围栏，则发出报警信息。

在本发明提供的一个具体实施例中，还包括：

事件查询模块，用于根据用户输入的属地、边界围栏名称、时间范围、巡检人员姓名和巡检终端编号中的一种或多种信息，查询相应的事件。

进一步地，在上述实施例所提供的一种铁路巡检的监控方法及装置的基础上，本发明实施例还提供了一种铁路巡检的监控设备。如图4所示，该设备可以包括：一个或多个处理器201、一个或多个输入设备202、一个或多个输出设备203和存储器204，上述处理器201、输入设备202、输出设备203和存储器204通过总线205相互连接。存储器204用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器201被配置用于调用所述程序指令执行上述方法实施例部分的方法。

应当理解，在本发明实施例中，所称处理器201可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

输入设备202可以包括键盘等，输出设备203可以包括显示器(lcd等)、扬声器等。

该存储器204可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器201提供指令和数据。存储器204的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器204还可以存储设备类型的信息。

具体实现中，本发明实施例中所描述的处理器201、输入设备202、输出设备203可执行本发明实施例提供的一种铁路巡检的监控方法的实施例中所描述的实现方式，在此不再赘述。

相应地，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现：上述一种铁路巡检的监控方法。

所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的系统的内部存储单元，例如系统的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述系统的外部存储设备，例如所述系统上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述计算机可读存储介质还可以既包括所述系统的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述系统所需的其他程序和数据。所述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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权利要求的保护范围为准。