[发明专利]一种基于物联网技术的轨道异物入侵自动检测与预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及到使用物联网技术、视频监控、图像处理方法对轨道异物入侵进行自动检测与预警。

背景技术

近年来我国的铁路建设进程迅速发展，然而随着铁路里程数的增加和运行速度的提高，铁路安全日益成为突出问题。火车在高速运行时如果碾压到铁轨上异物将会对列车的行驶产生影响，极端情况下可以造成重大事故。轨道异物入侵一直是威胁列车行车安全的一个重要隐患。广义上，这里的异物包括如缓变异物(积沙、积雪等)、“低慢行”漂浮物(风筝、孔明灯、气球等)、由山体滑坡及泥石流塌方等造成的道上沙石、桥梁隧道掉落的悬挂物、轨道上的落石、因报警失误仍滞留在道上的工务人员以及相关设备、小动物、穿越行人等。

传统的轨道异物入侵主要采用人工巡检的方式进行，这种巡检方式效率低，工作量大，而且人工巡检对于越来越快的行车速度以及越来越多的列车车次来讲，不能满足路网应急调度需求。虽然根据有人值守的视频监控巡检方式可以减少人工路面行走的弊端，但还是容易出现可靠性不足且漏检等情况，巡检的信息滞后性较为明显。

针对人工巡检的弊端，工程师们也逐渐采用新的自动化或半自动化巡检技术。异物入侵自动化检测的方式可分为接触式和非接触式监测两种。

(1)接触式主要采用防护网，通过检测导线判断防护网上或者应变式传感器或光纤传感器判断防护网或者监测目标上是否有物体落入。该方式只能检测从上方落入的较大物体，对较小物体和各种机械从侧面的侵入则无能为力。

(2)非接触式检测主要利用激光、红外、微波或机器视觉的方式探测物体的大小及位置。由于测量精度高、速度快，激光扫描作为一种新型数据获取手段被广泛应用于物体尺寸及变形测量、自主导航与定位、山体滑坡监测等领域。激光扫描通过测距获取周围环境的点云数据，通过分析点云的分布特征对测量目标进行分类和识别。双电缆传感器检测方法已经应用在法国地中海线上；光缆检测方法已经应用在日本新干线上的；微波检测方法已经应用在意大利罗马-那不勒斯高速铁路上的；红外检测方法与微波方式相似，但是其无法判断异物的大小及形状。以上均是属于非接触检测方法中的主动检测。主动检测是向需检测的方位发出某种探测信号，通过传感器反射回来的信号检测障碍物。这种方法是侵犯式检测，增加了环境噪声，检测的空间覆盖率有限。

智能视频检测方式是利用视频监控技术的动态分析功能，通过对监测点视频图像的实时动态分析，计算异物的大小及形状甚至具体特征。这种方式属于一种被动检测方式，其与主动检测比较有诸多优点。如以非侵犯方式检测，不增加环境噪声，空间覆盖广，但其算法复杂、计算量大。

另外，传统的异物入侵检测方法仅仅使用路面固定检测方式或者是车载检测方式，这样在检测过程中异物入侵检测状态仅仅局限在局域的路网当中，不能实现全路网的信息共享，如果异物入侵出现在某个区域并导致了临近此路段的列车停滞，其他路段的列车不能及时根据路况进行路面控制和调度，容易引发事故。

综上所述，传统的人工巡检以及目前的自动化、半自动化异物入侵检测存在不同程度的缺陷，因此亟待提出一种新型的轨道异物入侵检测方法以实现高效、可靠、准确的检测和预警。

发明内容

本发明要克服传统轨道异物入侵方法的不足，提出一种基于物联网技术的轨道异物入侵自动检测与预警方法。本测量方法采用在路面立柱及列车上布置视觉传感装置(摄像机、热成像相机和智能红外夜视一体化云台相机)、无线热点收发器、云端服务器及数据处理平台、路面控制箱、车载分析中心、车载控制中心通过群组无线传输、物联网和云计算的技术架构起一套完整的检测和预警系统。

本发明要解决以下几个方面的问题：

一是解决传统人工巡检出现的效率低、可靠度低、人工工作量大及漏检事件多的缺陷；

二是解决传统接触式检测方法识别范围小，不能识别较小物体且只能识别一定侵入方向异物的缺点；

三是解决传统非接触检测方法中主动检测需向检测的方位发出某种探测信号，检测的空间覆盖率有限，且是侵犯式检测，增加了环境噪声；

四是解决传统非接触检测方法其无法判断异物的大小及形状的缺陷；

五是解决传统非接触视频检测方法算法复杂、计算量大的弊端；

六是解决传统非接触视频检测方法对天气(雨、雪、雾、霾和霜等)以及光照变化较为敏感，从而出现预警误报的缺陷；

七是解决检测方法中仅仅使用路面固定检测系统或者仅仅使用车载检测系统的不能实现全路网异物入侵信息共享的弊端。

本发明所述的一种基于物联网技术的轨道异物入侵自动检测与预警方法，具体实施步骤如下：