基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法及系统技术方案

基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法及系统，涉及铁路周界环境监测技术领域。本发明专利技术是为了解决现有对于铁路线路周界入侵的监测方法所使用的设备容易受自然环境影响而导致误报、且无法监测自然灾害的问题。本发明专利技术通过环境感知设备实时获取线路周围环境信息，实时监测线路周界地震、水灾、山体滑坡、泥石流、暴雨/雪等自然灾害并实时报警。在入侵检测方面，由振动光纤、环境感知设备、雷达、摄像头融合进行入侵检测判断，减少振动光纤单独使用时受环境影响产生的误报；雷达、摄像头也可自行逻辑进行入侵报警，减少漏报。本发明专利技术使用多种传感器相互弥补，降低看系统的误报率和漏报率，并能有效防范铁路线路周界自然灾害造成的事故隐患。成的事故隐患。成的事故隐患。

【技术实现步骤摘要】
基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法及系统


[0001]本专利技术属于铁路周界环境监测


技术介绍

[0002]随着我国铁路建设的快速发展，高速铁路里程逐年增加，铁路沿线环境的安全隐患问题日益凸显。我国铁路运营里程长，周边地质、地貌以及气候条件都十分复杂。而且由于地震、水灾、山体滑坡、泥石流、人员或动物突然闯入等突发事件，也都会给铁路运营造成严重事故隐患。因此，铁路沿线环境和自然灾害始终都是影响铁路安全存在的重点问题，而单纯依靠物防和人防，并不能从根本上防范高速铁路运营时所存在的风险。
[0003]目前，国内对于铁路线路周界入侵的监测方法主要以摄像头为主，辅以脉冲电子围栏、红外/激光对射、振动光纤等设备。但是，由于铁路线路周界防护设备应用于室外，就很容易受周围环境及天气的影响，使得设备易产生误报。此外，对于地震、水灾、泥石流、山体滑坡等自然灾害问题仍无法监测。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决现有对于铁路线路周界入侵的监测方法所使用的设备容易受自然环境影响而导致误报、且无法监测自然灾害的问题，现提供基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法及系统。
[0005]基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法，包括以下步骤：
[0006]S1：同时采集第k时域下被测铁路沿线各时刻的振动信息和环境信息；
[0007]S2：计算当前时域下振动信息与环境信息的皮尔森相关系数γ，并判断γ是否大于n，n为预设的相关系数阈值，是则执行S3，否则执行S4；/>[0008]S3：将振动信息确定为被测铁路沿线环境扰动引起的振动，判断第k时域下被测铁路沿线各时刻的环境信息是否超出其阈值，是则发出自然灾害预警信号，然后使k＝k+1并返回S1，否则使k＝k+1并返回S1；
[0009]S4：判断第k时域下被测铁路沿线周界是否存在入侵目标，是则执行S5，否则使k＝k+1并返回S1；
[0010]S5：利用视觉信息采集设备捕捉入侵目标，并判断入侵目标是否被捕获，是则执行S6，否则发出入侵预警信号，然后使k＝k+1并返回S1；
[0011]S6：根据视觉信息采集设备捕获的视觉信息获得入侵目标在视觉画面中的轮廓面积，并判断所述轮廓面积是否超出其阈值，是则执行S7，否则使k＝k+1并返回S1；
[0012]S7：判断入侵目标停留时间是否超出其阈值，是则执行S8，否则使k＝k+1并返回S1；
[0013]S8：对入侵目标进行追踪并记录入侵目标的轨迹，同时发出入侵报警信号，然后使k＝k+1并返回S1。
[0014]进一步的，上述S1中采集振动信息的具体方法为：
[0015]在被测铁路沿线两侧布置振动光纤，利用振动光纤感知铁路沿线的扰动从而获得振动信息。
[0016]进一步的，上述S1中采集环境信息的具体方法为：
[0017]将被测铁路沿线均匀划分为多个防区，每个防区均匀划分为多个子区域，每个防区均采用一套环境感知设备采集防区内的环境信息，所述一套环境感知设备包括风量传感器、泥石流传感器、地震传感器、倾角传感器和雨雪传感器，所述环境信息包括风量数据、泥石流信号、地震信号、倾角数据和雨雪信号。
[0018]进一步的，分别计算同一防区第k时域内的振动信息与每一种环境信息的皮尔森相关系数γ，并分别判断每个γ与其对应的n的大小关系，当有γ大于与其对应的n时，将大于n的γ所对应的环境信息作为扰动信息，判断扰动信息所在防区和时域下各时刻的值是否超出其阈值，是则发出扰动信息所属类别的自然灾害预警信号。
[0019]进一步的，上述S4中，每个子区域均采用雷达检测子区域内是否存在入侵目标。
[0020]进一步的，上述S5中，每个子区域内均设有一个视觉信息采集设备用于采集子区域内的入侵目标影像。
[0021]进一步的，上述视觉信息采集设备为摄像机。
[0022]进一步的，上述被测铁路沿线每隔100m～200m被划分为一个子区域。
[0023]一种计算机可读的存储设备，所述存储设备存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如进一步的，上述基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法。
[0024]基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警系统，包括存储设备、处理器以及存储在所述存储设备中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如上述基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法。
[0025]本专利技术中的有益效果：
[0026]1、对于铁路周界重点区域地震、水灾、滑坡、泥石流等自然灾害能够有效预警；
[0027]2、多传感器融合技术极大地提高了环境适应性，能够在雨、雪、风、雾等各种恶劣天气下稳定可靠地工作；
[0028]3、避免了单一探测器技术容易受到某种特殊环境干扰的情况，降低误报率和漏报率；
[0029]4、实现24h实时监测，智能分析，并自动报警。
附图说明
[0030]图1为基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警系统的组成结构示意图；
[0031]图2为轨边设备分布位置示意图；
[0032]图3为基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警的原理框图；
[0033]图4为基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法流程图。
具体实施方式
[0034]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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0035]振动光纤分布在铁路两侧，当外界扰动作用在光缆上时，引起感应光缆中传输相位、波长等参量变化。通过采集变化量，经光电转换采集解析之后能得到振动信息，但由于振动光纤的安装环境分布在空旷室外，易受周围环境干扰，因此容易产生误报。为解决该问题，提供了以下具体实施方式。
[0036]具体实施方式一：本实施方式针对高速铁路周围复杂的环境，通过多种探测技术融合感知入侵行为。本实施方式所述的基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法，包括以下步骤：
[0037]S1：同时采集第k时域下被测铁路沿线各时刻的振动信息和环境信息。
[0038]S2：计算当前时域下振动信息与环境信息的皮尔森相关系数γ，并判断γ是否大于n，n为预设的相关系数阈值，是则执行S3，否则执行S4。
[0039]S3：将振动信息确定为被测铁路沿线环境扰动引起的振动，判断第k时域下被测铁路沿线各时刻的环境信息是否超出其阈值，是则发出自然灾害预警信号，然后使k＝k+1并返回S1，否则使k＝k+1并返回S1。
[0040]S4：判断第k时域下被测铁路沿线周界是否存在入侵目标，是则执行S5，否则使k＝k本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：同时采集第k时域下被测铁路沿线各时刻的振动信息和环境信息；S2：计算当前时域下振动信息与环境信息的皮尔森相关系数γ，并判断γ是否大于n，n为预设的相关系数阈值，是则执行S3，否则执行S4；S3：将振动信息确定为被测铁路沿线环境扰动引起的振动，判断第k时域下被测铁路沿线各时刻的环境信息是否超出其阈值，是则发出自然灾害预警信号，然后使k＝k+1并返回S1，否则使k＝k+1并返回S1；S4：判断第k时域下被测铁路沿线周界是否存在入侵目标，是则执行S5，否则使k＝k+1并返回S1；S5：利用视觉信息采集设备捕捉入侵目标，并判断入侵目标是否被捕获，是则执行S6，否则发出入侵预警信号，然后使k＝k+1并返回S1；S6：根据视觉信息采集设备捕获的视觉信息获得入侵目标在视觉画面中的轮廓面积，并判断所述轮廓面积是否超出其阈值，是则执行S7，否则使k＝k+1并返回S1；S7：判断入侵目标停留时间是否超出其阈值，是则执行S8，否则使k＝k+1并返回S1；S8：对入侵目标进行追踪并记录入侵目标的轨迹，同时发出入侵报警信号，然后使k＝k+1并返回S1。2.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法，其特征在于，S1中采集振动信息的具体方法为：在被测铁路沿线两侧布置振动光纤，利用振动光纤感知铁路沿线的扰动从而获得振动信息。3.根据权利要求2所述的基于多传感器融合的铁路周界入侵监测预警方法，其特征在于，S1中采集环境信息的具体方法为：将被测铁路沿线均匀划分为多个防区，每个防区均匀划分为多个子区域，每个防区均采用一套环境感知设备采集防区内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王叡琦，秦昌，马凌宇，
申请(专利权)人：哈尔滨市科佳通用机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：