一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统及方法，它包括：多个前端设备：安装在铁道线路上用于采集铁道线路上障碍物的三维数据信息信号以及接收控制信号进行控制及报警；多个前端主控机柜：安装在铁道线路上并与所述前端设备通信连接，实现接收所述前端设备发送的障碍物的数据信息信号以及发送控制信号到所述前端设备中；铁路控制中心：与所述前端主控机柜通信连接，接收所述前端主控机柜传输的数据信息，对所有前端主控机柜进行整体控制。通过三维激光雷达的三维成像技术对障碍物进行整体扫描，形成三维点云图像，能够对障碍物的性质以及停留时间进行精准的判断。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统及方法
本专利技术涉及一种障碍物监测系统及方法，尤其涉及一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统及方法。
技术介绍
铁道线路的安全是铁路运输永恒的主题，为加强铁道线路的防护管理确保铁路行车安全和人身安全，减少铁路内外人身伤亡事故，通过一定的监测设备来对铁道线路上障碍物的监测是铁路运营安全中必不可少的手段。现中国专利申请号为201710269081.9公开了“铁道线路障碍物自动监测识别方法”，其包括沿铁道线路上方一平面按设定角度范围发出激光，进行扫动搜索；接收返回的激光信号，自动判断是否存在有害障碍物。该方法能够在各种天气和气候条件下，对铁路线路上可能威胁到列车正常行驶的有害障碍物进行快速，准确地判别，并对告警目标进行定位。但是这种方法存在着以下缺陷：(1)该方法采用激光对一平面进行扫描得到的只是障碍物的二维平面图形图像数据，而二维数据不能够真实反映出障碍物的实际性质，不能对障碍物进行准确的识别；(2)其激光器安装方式为高于铁轨一定距离且沿水平于两轨道延长线进行安装，只能对高于铁轨指定区域障碍物的截面进行检查，很容易受到杂草、道砟等外部条件的干扰，造成误报。(3)不能对报警数据信息进行优先级传输以及对报警等级进行区分，在网络情况不好时将会影响对报警真实情况的判断。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统及方法，解决了现有监测方法中存在的缺陷。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统，它包括：多个前端设备：安装在铁道线路上用于采集铁道线路上障碍物的三维数据信息信号以及接收控制信号进行控制及报警；多个前端主控机柜：安装在铁道线路上并与前端设备通信连接，实现接收前端设备发送的障碍物的数据信息信号以及发送控制信号到前端设备中；铁路控制中心：与前端主控机柜通信连接，接收前端主控机柜传输的数据信息，对所有前端主控机柜进行整体控制。前端设备包括面向铁路轨道吊装在铁路轨道一侧的，实现采集障碍物三维图像数据的三维数据采集装置；三维数据采集装置与前端主控机柜连接，实现数据的交互。前端设备还包括安装在铁道线路上的摄像装置和报警装置；摄像装置将采集到的视频图像数据发送到前端主控机柜，前端主控机柜发送报警控制信号到报警装置实现现场报警，以及发送控制信号到摄像装置实现控制。前端主控机柜包括工控机、硬盘录像机、网络通信模块、接口模块和电源模块；前端设备通过接口模块将采集的障碍物数据传输到前端主控机柜，再通过网络通信模块将数据上传到铁路控制中心；硬盘录像机实现在网络中断时将采集的障碍物数据进行缓存；工控机内嵌入有前端程序，并与铁路控制中心进行相互通信，通过接口模块向前端设备发送控制指令；电源模块实现为前端主控机柜提供电源。铁路控制中心包括用于根据报警信息确定报警等级的客户端，客户端安装有客户端软件，与硬盘录像机缓存的数据同步的实现网络通信模块上传数据存储的中心数据库，以及向客户端推送报警信息的服务器，服务器内嵌入有服务端程序。一种基于三维成像的线路障碍物监测报警方法，所述的方法包括以下步骤：前端设备将采集到的障碍物数据信息，通过计算转换为报警数据，并推送到服务器；服务器根据分析的结果判断是否需要向客户端推送报警数据；客户端根据报警等级进行相应处理。服务器还需要对障碍物数据信息进行分析判断，具体步骤如下：根据前端设备采集的三维点云图像中障碍物的体积、形状和移动轨迹数据判断障碍物的类型；根据障碍物在三维点云图像的空间范围内的位置变化判断障碍物的实时停留时间。报警数据的推送根据网络情况进行优先级报警数据传输，数据传输优先级等级包括第一优先级传输数据、第二优先级传输数据和第三优先级传输。根据推送的报警数据和多次对障碍物数据信息的扫描分析结果判断报警等级的步骤为：如果前端设备采集的三维点云图像内障碍物超过第一阈值条件，则判定为一级报警；如果前端设备采集的三维点云图像内障碍物超过第二阈值条件，则判定为二级报警；客户端根据判定的一级报警或者二级报警与接收到的三个优先级报警数据的结合判断是否判定为三级报警。本专利技术的有益效果是：一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统及方法，通过三维激光雷达的三维成像技术对障碍物进行整体扫描，形成三维点云图像，能够对障碍物的性质以及停留时间进行精准的判断；并通过障碍物分析判断结果设定三个报警等级区分出报警情况的轻重缓急；在网络传输受影响时通过报警数据的优先级传输保证报警信息的及时长传；通过将三维激光雷面向轨道吊装在轨道的一侧避免了杂草等外部因素对障碍物判断的影响。附图说明图1为本专利技术系统的结构原理框图；图2为本专利技术方法的流程图；图3为第三优先级影像数据加载流程图；图4为报警触发和处理流程图；图5为用户报警处理流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术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专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，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专利技术的限制。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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专利技术中的具体含义。下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统，它包括：多个前端设备：安装在铁道线路上用于采集铁道线路上障碍物的三维数据信息信号以及接收控制信号进行控制及报警；多个前端主控机柜：安装在铁道线路上并与所述前端设备通信连接，实现接收所述前端设备发送的障碍物的数据信息信号以及发送控制信号到所述前端设备中；铁路控制中心：与所述前端主控机柜通信连接，接收所述前端主控机柜传输的数据信息，对所有前端主控机柜进行整体控制。前端设备包括面向铁路轨道吊装在铁路轨道一侧的，实现采集障碍物三维图像数据的三维数据采集装置；所述的三维数据采集装置与所述前端主控机柜连接，实现数据的交互。优选地，前端设备包括安装在铁道线路上的激光雷达；激光雷达将采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统，其特征在于：它包括：多个前端设备：安装在铁道线路上用于采集铁道线路上障碍物的三维数据信息信号以及接收控制信号进行控制及报警；多个前端主控机柜：安装在铁道线路上并与所述前端设备通信连接，实现接收所述前端设备发送的障碍物的数据信息信号以及发送控制信号到所述前端设备中；铁路控制中心：与所述前端主控机柜通信连接，接收所述前端主控机柜传输的数据信息，对所有前端主控机柜进行整体控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统，其特征在于：它包括：多个前端设备：安装在铁道线路上用于采集铁道线路上障碍物的三维数据信息信号以及接收控制信号进行控制及报警；多个前端主控机柜：安装在铁道线路上并与所述前端设备通信连接，实现接收所述前端设备发送的障碍物的数据信息信号以及发送控制信号到所述前端设备中；铁路控制中心：与所述前端主控机柜通信连接，接收所述前端主控机柜传输的数据信息，对所有前端主控机柜进行整体控制。2.根据权利要求1所述的一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统，其特征在于：所述的前端设备包括面向铁路轨道吊装在铁路轨道一侧的，实现采集障碍物三维图像数据的三维数据采集装置；所述的三维数据采集装置与所述前端主控机柜连接，实现数据的交互。3.根据权利要求1所述的一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统，其特征在于：所述的前端设备还包括安装在铁道线路上的摄像装置和报警装置；所述的摄像装置将采集到的视频图像数据发送到所述前端主控机柜，所述的前端主控机柜发送报警控制信号到所述报警装置实现现场报警，以及发送控制信号到所述摄像装置实现控制。4.根据权利要求1所述的一种基于三维成像的线路障碍物监测报警系统，其特征在于：所述的前端主控机柜包括工控机、硬盘录像机、网络通信模块、接口模块和电源模块；所述的前端设备通过所述接口模块将采集的障碍物数据传输到前端主控机柜，再通过所述网络通信模块将数据上传到所述铁路控制中心；硬盘录像机实现在网络中断时将采集的障碍物数据进行缓存；所述工控机内嵌入有前端程序，并与所述铁路控制中心进行相互通信，通过所述接口模块向所述前端设备发送控制指令；所述的电源模块实现为前端主控机柜提供电源。5.根据权利要求4所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏翔，王成，黄小丰，胡春林，李慧，袁小华，
申请(专利权)人：四川西南交大铁路发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51