一种非接触式铁路异物侵限检测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种非接触式铁路异物侵限检测系统，包括：激光扫描报警装置、中继器和远程监控服务器；激光扫描报警装置包括：二维激光测距仪、ＣＰＵ、报警单元、通信单元和存储报警单元，用于通过二维激光测距仪采集测量信息，并在检测范围内比较当前测量信息和环境信息的信息差异，当信息差异满足报警条件时，将对应的测量信息输入至存储单元、进行现场报警，并将测量信息发送到中继单元；中继器，用于获取由激光扫描报警装置发送的测量信息，并将测量信息传输至远程监控服务器；远程监控服务器，用于接收中继器发送的测量信息，并对测量信息进行显示和记录。通过本发明专利技术，能够实现大范围小物体的检测，并且提高检测的精确度和实时性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路检测
，特别是涉及一种非接触式铁路异物侵限检测系 统。
技术介绍
随着高速铁路建设力度的日益加大和工程进度的不断加快，在新建铁路跨越或 邻近既有线施工过程中，经常发生机械、机具、人员及施工材料侵入既有线限界的情 况，对既有线的安全运行造成极大的安全隐患。同时，在高速铁路运营过程中，在关键 路段，尤其是山区和隧道出入口，经常存在落石等突发危害，严重危及铁路运输安全。 作为铁路防灾安全监控系统的重要组成部分，异物侵限检测主要提供对重点地段异物侵 入的监测，一旦检测到异物侵入，进行现场或远程报警，提醒维修人员及时排除危险因 素，提醒司乘人员采取措施避免事故发生。目前国内外的轨道交通异物侵限检测主要应 用在运营期间，检测原理分为接触式和非接触式两种。应用较成熟的是接触式的防护网技术，例如京津城际铁路为防止公路桥上的 汽车等大型物体坠落到铁路上危及行车安全，特设置了防护网异物侵限监控系统，当 落物破坏了防护网上的检知导线时，就会产生报警信息。日本和德国的高速铁路也采 用了这种接触式的检测技术。专利号为ZL200820148978.2的技术专利中介绍了一 种基于接触网检测的技术。专利技术专利申请“高速铁路异物侵入监测系统”(申请号 200810024620.3)也是接触式异物侵限检测系统的一种具体实现方案。接触式的防护网技术在铁路建设期大范围安装较为困难，同时由于建设期施工 情况较为复杂，例如在工作天窗可能存在侵限作业，防护网使用不便，而且一旦破损及 时修复较为困难。而且，防护网只能拦截大于防护网网眼大小的物体，纤细的钢筋等物 体无法检测，该种方式无法判断侵入物体的大小及具体位置；同时，只能在侵限事件发 生时才能报警，无法对报警事件进行记录、查询。非接触式检测技术具有安装维护方便、检测灵敏准确的特点。非接触式物体侵 入探测大部分采用红外探测光幕组成幕墙。例如，西班牙的高速铁路在隧道口等容易发 生异物侵限(如落石)的路段，安装了基于红外线光幕的落物监测系统。红外报警器的原理是能够响应入侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射 变化，从而完成报警功能。当入侵者静止时，对于防区内红外辐射没有变化的情况无法 完成检测，只能探测辐射变化的运动物体；而且只能监测物体的有无，无法确定该物体 的大小和在防区内的具体位置；并且，由于小物体的辐射能量较小，对于体积较小的钢 筋、石块等物体的侵入无能为力，而在铁路建设施工期间，存在着大量潜在的小截面侵 限物体，如钢筋、钢轨、石块等。总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是如何能够提供一种 非接触式铁路异物侵限检测方案，能够实现大范围小物体的检测，并且提高检测的精确 度和实时性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种非接触式铁路异物侵限检测系统，能够 实现大范围小物体的检测，并且提高检测的精确度和实时性。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种非接触式铁路异物侵限检测系统，包 括至少一个激光扫描报警装置、中继器和远程监控服务器；所述激光扫描报警装置包括二维激光测距仪，用于以扇面扫描的方式输出激光光束，并根据探测到的反射 光采集测量信息，以及将所述测量信息输入至CPU ；CPU,用于实时获取二维激光测距仪输出的测量信息，并在检测范围内比较当 前测量信息和环境信息的信息差异，当所述信息差异满足报警条件时，将对应的测量信 息输入至存储单元，同时触发报警单元；报警单元，用于进行现场报警；通信单元，用于当所述信息差异满足报警条件时，将所述测量信息发送到中继 单元；存储单元，用于记录检测区域范围，以及保存环境信息和报警时的测量信息；所述中继器，用于获取由激光扫描报警装置的通信单元发送的测量信息，并将 测量信息传输至远程监控服务器；所述远程监控服务器，用于接收中继器发送的测量信息，并对测量信息进行显 示禾口记录。优选的，每个工点设置一个中继器，一个中继器对应一个或多个激光扫描报警直ο进一步，所述远程监控服务器还用于向将标定参数发送至中继器；则所述中继 器还用于将接收到的远程监控服务器发送的标定参数转发给各个激光扫描报警装置；其 中，所述标定参数包括检测区域范围、扫描频率、报警条件。进一步，所述测量信息包括激光光束在扫描扇面内的扫描角度、对应扫描角 度上激光光束反射点到反射光探测点的探测距离。优选的，所述环境信息为检测区域内没有侵入异物时，CPU获取的二维激光 测距仪采集的一包测量信息；其中，所述一包测量信息为二维激光测距仪完成一次扇 面扫描所采集的多组测量信息。优选的。所述报警条件为当前测量信息的探测距离与环境信息中对应扫描角 度上的探测距离之差大于预置阈值；和/或，完成一次扇面扫描，所述探测距离之差大 于预置阈值的累积次数。优选的，所述二维激光测距仪以每0.5度发射一激光光束的方式进行扇面扫描； 其中，扫描角度范围为180度。优选的，所述扫描频率为一秒完成一次扇面扫描。所述检测类型包括跨越类施工工点和并行类施工工点。优选的，所述中继器通过轮询的方式从各个激光扫描报警装置获取测量信息；所述中继器通过GPRS无线方式将测量信息远程传输至远程监控服务器。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术通过激光扫描报警装置进行异物检测，具体的，利用二维激光测距仪以 扇面扫描的方式输出激光光束，根据探测到的反射光采集测量信息和预先采集的环境信 息做比较，当信息差异满足报警条件时进行报警。通过该激光扫描报警装置，相比于 现有技术的防护网和红外检测，能够精确获知侵入异物的具体位置及大小，可精确到毫米。此外，本专利技术可在多个工点设置多组激光扫描报警装置，可以根据现场需要灵 活设置现场检测装置的数量及位置，而且每个激光扫描报警装置的监控范围可以通过软 件任意设置(含任意多边形或曲线形状)，通过中继器和远程监控服务器实现对多个工点 的远程监控，监控中心可以同时远程监测并记录上百个施工地点的侵限状况，增大了监 控范围，提高了监控的及时性。进一步，可对多种类型施工工点进行检测，本专利技术提出的跨越或并行既有铁路 施工侵界报警技术，采用高密度的激光扫描实现非接触式、高密度的侵限报警，对确保 高速铁路施工安全具有重要意义。附图说明图1是本专利技术一种非接触式铁路异物侵限检测系统实施例一的结构图；图2是本专利技术一种二维激光测距仪的扫描示意图；图3是本专利技术一种非接触式铁路异物侵限检测系统实施例二的结构图；图4是本专利技术一种跨越类施工工点的激光扫描报警装置的布置示意图；图5是本专利技术一种并行类施工工点的激光扫描报警装置的布置示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体 实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参照图1，示出了本专利技术一种非接触式铁路异物侵限检测系统实施例一的结构 图，包括至少一个激光扫描报警装置11、中继器12和远程监控服务器13 ；所述激光扫描报警装置11包括二维激光测距仪111，用于以扇面扫描的方式输出激光光束，并根据探测到的反 射光采集测量信息，以及将所述测量信息输入至CPU ；CPU 112,用于实时获取二维激光测距仪输出的测量信息，并在检测范围内比较 当前测量信息和环境信息的信息差异，当所述信息差异满足报警条件时，将对应的测量 信息输入至存储单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式铁路异物侵限检测系统，其特征在于，包括：至少一个激光扫描报警装置、中继器和远程监控服务器；所述激光扫描报警装置包括：二维激光测距仪，用于以扇面扫描的方式输出激光光束，并根据探测到的反射光采集测量信息，以及将所述测量信息输入至ＣＰＵ；ＣＰＵ，用于实时获取二维激光测距仪输出的测量信息，并在检测范围内比较当前测量信息和环境信息的信息差异，当所述信息差异满足报警条件时，将对应的测量信息输入至存储单元，同时触发报警单元；报警单元，用于进行现场报警；通信单元，用于当所述信息差异满足报警条件时，将所述测量信息发送到中继单元；存储单元，用于记录检测区域范围，以及保存环境信息和报警时的测量信息；所述中继器，用于获取由激光扫描报警装置的通信单元发送的测量信息，并将测量信息传输至远程监控服务器；所述远程监控服务器，用于接收中继器发送的测量信息，并对测量信息进行显示和记录。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭保青，朱力强，余祖俊，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11