铁路区间作业防护用声光报警器的制作方法

1.本发明属于铁路维修预警技术领域，具体是铁路区间作业防护用声光报警器。


背景技术：

2.目前铁路维修施工属于站后工程施工，经常在行车密度大、速度快的铁路上施工，为了保障施工的进度，就需要在行车间隙作业，这就对施工安全的防护提出了一个新的问题，随着铁路的提速，对安全防护的要求越来越高；当前铁路施工主要采用人员防护措施，由于防护人员的精神状态、安全意识以及防护人员和施工人员之间的交流等不确定因素，很容易造成行车安全事故；因此目前需要一种铁路区间作业防护用声光报警器，用于解决目前铁路维修施工的安全预警问题。


技术实现要素：

3.为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了铁路区间作业防护用声光报警器。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.铁路区间作业防护用声光报警器，包括作业模块、预警模块、摄像模块、报警模块和服务器；摄像模块用于进行图像采集，通过作业模块获取预警区域；所述预警模块用于在轨道作业过程中进行预警，具体方法包括：
6.根据作业人员信息采集当前的作业人员图像信息，根据采集的作业人员图像信息制作人员识别库；获取作业天窗，根据获取的作业天窗标记现场施工区域，建立空域模型，实时获取预警时间，当到达预警时间时，生成预警信号，将预警信号发送给报警模块，当经过的时间到达作业人员撤离时长时，通过摄像模块实时获取施工区域内的采集影像，将采集影像输入到空域模型中，获得定位结果，当具有作业人员位于预警单元区域内时，生成驱离报警信号，将驱离报警信号发送给报警模块；
7.报警模块于根据接收到的报警信号进行报警。
8.进一步地，通过作业模块获取预警区域的方法包括：
9.获取铁路内部专用地图，标记为铁路地图，获取作业计划表格，识别作业计划表格中的作业计划时间、作业人员和作业区域，获取构成作业区域的铁路轨旁部件经纬度坐标，根据铁路轨旁部件经纬度坐标匹配对应的轨道，将匹配的轨道标记为预警轨道；
10.获取预警轨道作业的安全施工规范，根据获取的安全施工规范设置轨道缓冲边界，将两条轨道缓冲边界围成的区域标记为缓冲区域，获取作业计划表格中的作业区域，将作业区域与缓冲区域围成的区域标记为作业天窗；作业天窗即为预警区域。
11.进一步地，根据获取的作业天窗标记现场施工区域的方法包括：
12.获取作业天窗的边界坐标，获取摄像模块的采集影像，识别采集影像中的铁路轨旁部件，获取识别的铁路轨旁部件的经纬度坐标，标记为坐标引点，根据坐标引点设置一个坐标辅助点，根据坐标辅助点和坐标引点放样出作业天窗的边界坐标，识别放样区域，将识别的放样区域标记为现场施工区域。
13.进一步地，识别采集影像中的铁路轨旁部件的方法包括：
14.获取预警轨道上具有的铁路轨旁部件的图像，根据获取的铁路轨旁部件的图像建立铁路轨旁部件图像库，获取采集影像和图像匹配模型，通过铁路轨旁部件图像库中的铁路轨旁部件图像对图像匹配模型进行再训练，通过训练后的图像匹配模型对采集影像进行识别，获得采集影像中的铁路轨旁部件。
15.进一步地，建立空域模型的方法包括：
16.获取标记的现场施工区域，根据摄像模块的采集影像设置采集区域，在采集区域内设置预警单元区域和安全单元区域，获取人员识别模型，人员识别模型用于识别输入进来的采集影像中的作业人员，设置定位模型，定位模型用于将人员识别模型识别的作业人员定位到对应的安全单元区域或预警单元区域内，将人员识别模型、定位模型和采集区域整合为空域模型。
17.进一步地，在采集区域内设置预警单元区域和安全单元区域的方法包括：
18.在采集区域中标记现场施工区域，根据采集影像设置若干个固定参照点，根据现场施工区域边界坐标计算每个固定参照点的坐标，标记为固定点坐标，将固定点坐标标记在采集区域内，根据固定点坐标将采集区域划分为若干个单元区域，且每个单元区域内至少具有一个固定坐标点；将位于现场施工区域内的单元区域标记为预警单元区域，将没有位于现场施工区域内的单元区域标记为安全单元区域。
19.进一步地，空域模型的工作方法包括：
20.当获取到输入进来的采集影像时，将采集影像输入到人员识别模型中，获得识别的作业人员在采集影像中的位置，将作业人员的位置在采集影像中进行标记，将标记后的采集影像和采集区域输入到定位模型中，将作业人员定位到采集区域中的安全单元区域或预警单元区域内，输出定位结果；定位结果包括位于安全单元区域和位于预警单元区域。
21.进一步地，实时获取预警时间的方法包括：
22.实时获取设置在预警轨道下的分布式光线振动测量装置的采集数据，根据获取的采集数据，实时获取列车在预警轨道上的位置，设置作业人员撤离时长和预警铁路轨旁部件，根据作业计划时间和作业人员撤离时长计算预设预警时间，当列车在到达预警铁路轨旁部件，且时间没有到预设预警时间时，将当前的时间作为预警时间；当列车没有到达预警铁路轨旁部件前，时间到达预设预警时间时，预设预警时间即为预警时间。
23.进一步地，报警模块的工作方法包括：
24.设置语音报警库，当接收到报警信号时，将报警信号输入到语音报警库中匹配到对应的语音报警信息，播放匹配到的语音报警信息，并开启灯光闪烁。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现对作业人员的作业区域是否安全进行判断，对作业人员的实时位置进行监管，有效提高铁路线上作业人员的安全作业，解决作业人员的“早进晚出”的问题；通过使用铁路内部专用地图，并根据铁路内部专用地图中的铁路轨旁部件进行定位和数据处理，使得设置的预警区域更加的精准。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明原理框图。
具体实施方式
28.下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.如图1所示，铁路区间作业防护用声光报警器，包括作业模块、预警模块、摄像模块、固定模块、报警模块和服务器；
30.摄像模块用于进行图像采集；即声光报警器上设有摄像装置；
31.固定模块用于声光报警器的固定，可以根据需要采用成多种固定方式，例如支架式装置、挂靠式装置，支架式装置如三角支架，用于连接在声光报警器下方，实现声光报警器的固定；挂靠式装置如夹块等装置，用于连接在声光报警器外侧，实现声光报警器的挂靠。
32.所述作业模块用于获取预警区域，具体方法包括：
33.获取铁路内部专用地图，标记为铁路地图，因为铁路内部专用地图与网络中的线路图是有较大区别的，例如铁路内部专用地图上可显示轨道桩号；获取作业计划表格，识别作业计划表格中的作业计划时间、作业人员和作业区域，获取构成作业区域的铁路轨旁部件经纬度坐标，根据铁路轨旁部件经纬度坐标匹配对应的轨道，将匹配的轨道标记为预警轨道；
34.获取预警轨道作业的安全施工规范，根据获取的安全施工规范设置轨道缓冲边界，相当于根据安全施工规范设置距施工轨道两侧多宽的距离为缓冲边界，即缓冲边界内为危险区，在非工作时间不能进入；将两条轨道缓冲边界围成的区域标记为缓冲区域，获取作业计划表格中的作业区域，将作业区域与缓冲区域围成的区域标记为作业天窗；作业天窗即为预警区域。
35.根据铁路轨旁部件经纬度坐标匹配对应的轨道的方法是：如果获取到的铁路轨旁部件是公里标，那么通过关键字匹配到沿公里标所在轨道；如果铁路轨旁部件是道岔，那么查找到道岔关联的轨道；如果是铁路轨旁部件是信号灯，那么查找到信号灯关联轨道。
36.所述预警模块用于在轨道作业过程中进行预警，具体方法包括：
37.根据作业人员信息采集当前的作业人员图像信息，根据采集的作业人员图像信息制作人员识别库；获取作业天窗，根据获取的作业天窗标记现场施工区域，建立空域模型，实时获取预警时间，当没有到达预警时间时，不进行操作；当到达预警时间时，生成预警信号，将预警信号发送给报警模块，当经过的时间到达作业人员撤离时长时，通过摄像模块实时获取施工区域内的采集影像，将采集影像输入到空域模型中，获得定位结果，当具有作业人员位于预警单元区域内时，生成驱离报警信号，将驱离报警信号发送给报警模块；
38.根据获取的作业天窗标记现场施工区域的方法包括：
39.获取作业天窗的边界坐标，获取摄像模块的采集影像，识别采集影像中的铁路轨
旁部件，获取识别的铁路轨旁部件的经纬度坐标，标记为坐标引点，根据坐标引点设置一个坐标辅助点，坐标辅助点由人工的方式根据坐标引点进行设置；根据坐标辅助点和坐标引点放样出作业天窗的边界坐标，识别放样区域，将识别的放样区域标记为现场施工区域。
40.识别采集影像中的铁路轨旁部件的方法包括：
41.获取预警轨道上具有的铁路轨旁部件的图像，根据获取的铁路轨旁部件的图像建立铁路轨旁部件图像库，获取采集影像和图像匹配模型，图像匹配模型可以直接使用现有的可以进行图像匹配的模型，通过铁路轨旁部件图像库中的铁路轨旁部件图像对图像匹配模型进行再训练，通过训练后的图像匹配模型对采集影像进行识别，获得采集影像中的铁路轨旁部件。
42.建立空域模型的方法包括：
43.获取标记的现场施工区域，根据摄像模块的采集影像设置采集区域，在采集区域中标记现场施工区域，根据采集影像设置若干个固定参照点，例如铁轨上的某个螺钉、枕木等固定物品，根据现场施工区域边界坐标计算每个固定参照点的坐标，标记为固定点坐标，将固定点坐标标记在采集区域内，根据固定点坐标将采集区域划分为若干个单元区域，且每个单元区域内至少具有一个固定坐标点；将位于现场施工区域内的单元区域标记为预警单元区域，将没有位于现场施工区域内的单元区域标记为安全单元区域；
44.获取人员识别模型，人员识别模型用于识别输入进来的采集影像中的作业人员，设置定位模型，定位模型用于将人员识别模型识别的作业人员定位到对应的安全单元区域或预警单元区域内，将人员识别模型、定位模型和采集区域整合为空域模型。这个采集区域指的是包括安全单元区域和预警单元区域的采集区域。
45.人员识别模型即为现有的识别影像中人员的图像识别模型，可以根据实际需要选择合适的人员识别模型。
46.根据现场施工区域边界坐标计算每个固定参照点的坐标的方法为：利用现有的数学公式即可根据现场施工区域边界坐标推算出每个固定参照点的坐标，具体的计算方式为本领域常识，因此在本技术中不进行详细叙述。
47.空域模型的工作方法包括：
48.当获取到输入进来的采集影像时，将采集影像输入到人员识别模型中，获得识别的作业人员在采集影像中的位置，将作业人员的位置在采集影像中进行标记，将标记后的采集影像和采集区域输入到定位模型中，将作业人员定位到采集区域中的安全单元区域或预警单元区域内，输出定位结果；定位结果包括位于安全单元区域和位于预警单元区域。
49.定位模型是基于cnn网络或dnn网络进行建立的，通过设置训练集进行训练的，训练集包括标记作业人员位置的采集影像、采集区域和对应设置的作业人员定位区域，作业人员定位区域即为作业人员是定位在哪个单元区域内。
50.通过设置固定点坐标和对应的单元区域，可以使得定位模型的定位更加的准确。
51.实时获取预警时间的方法包括：
52.实时获取设置在预警轨道下的分布式光线振动测量装置的采集数据，分布式光线振动测量装置为现有的设置在轨道下方，用于根据振动检测列车位置的检测装置，根据获取的采集数据，实时获取列车在预警轨道上的位置，设置作业人员撤离时长和预警铁路轨旁部件，作业人员撤离时长是由专家组根据当前的作业任务进行设置的，用于保障在作业
人员撤离时长内作业人员可以全部撤离现场施工区域；预警铁路轨旁部件是根据作业人员撤离时长和列车速度进行设置的；根据作业计划时间和作业人员撤离时长计算预设预警时间，当列车在到达预警铁路轨旁部件，且时间没有到预设预警时间时，将当前的时间作为预警时间；当列车没有到达预警铁路轨旁部件前，时间到达预设预警时间时，预设预警时间即为预警时间。
53.所述报警模块用于根据接收到的报警信号进行报警，具体方法包括：
54.设置语音报警库，当接收到报警信号时，将报警信号输入到语音报警库中匹配到对应的语音报警信息，播放匹配到的语音报警信息，并开启灯光闪烁。
55.设置语音报警库的方法包括：
56.获取具有的信号种类，即为接收到的报警信号种类，根据信号种类设置不同的语音报警信息，建立数据库，将信号种类和对应的语音报警信息储存到数据库中，将数据库标记为语音报警库。
57.本发明的工作原理：通过作业模块获取预警区域；预警模块在轨道作业过程中进行预警，根据作业人员信息采集当前的作业人员图像信息，根据采集的作业人员图像信息制作人员识别库；获取作业天窗，根据获取的作业天窗标记现场施工区域，建立空域模型，实时获取预警时间，当到达预警时间时，生成预警信号，将预警信号发送给报警模块，当经过的时间到达作业人员撤离时长时，通过摄像模块实时获取施工区域内的采集影像，将采集影像输入到空域模型中，获得定位结果，当具有作业人员位于预警单元区域内时，生成驱离报警信号，将驱离报警信号发送给报警模块；
58.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

技术特征：
1.铁路区间作业防护用声光报警器，其特征在于，包括作业模块、预警模块、摄像模块、报警模块和服务器；摄像模块用于进行图像采集，通过作业模块获取预警区域；所述预警模块用于在轨道作业过程中进行预警，具体方法包括：根据作业人员信息采集当前的作业人员图像信息，根据采集的作业人员图像信息制作人员识别库；获取作业天窗，根据获取的作业天窗标记现场施工区域，建立空域模型，实时获取预警时间，当到达预警时间时，生成预警信号，将预警信号发送给报警模块，当经过的时间到达作业人员撤离时长时，通过摄像模块实时获取施工区域内的采集影像，将采集影像输入到空域模型中，获得定位结果，当具有作业人员位于预警单元区域内时，生成驱离报警信号，将驱离报警信号发送给报警模块；报警模块于根据接收到的报警信号进行报警。2.根据权利要求1所述的铁路区间作业防护用声光报警器，其特征在于，通过作业模块获取预警区域的方法包括：获取铁路内部专用地图，标记为铁路地图，获取作业计划表格，识别作业计划表格中的作业计划时间、作业人员和作业区域，获取构成作业区域的铁路轨旁部件经纬度坐标，根据铁路轨旁部件经纬度坐标匹配对应的轨道，将匹配的轨道标记为预警轨道；获取预警轨道作业的安全施工规范，根据获取的安全施工规范设置轨道缓冲边界，将两条轨道缓冲边界围成的区域标记为缓冲区域，获取作业计划表格中的作业区域，将作业区域与缓冲区域围成的区域标记为作业天窗；作业天窗即为预警区域。3.根据权利要求1所述的铁路区间作业防护用声光报警器，其特征在于，根据获取的作业天窗标记现场施工区域的方法包括：获取作业天窗的边界坐标，获取摄像模块的采集影像，识别采集影像中的铁路轨旁部件，获取识别的铁路轨旁部件的经纬度坐标，标记为坐标引点，根据坐标引点设置一个坐标辅助点，根据坐标辅助点和坐标引点放样出作业天窗的边界坐标，识别放样区域，将识别的放样区域标记为现场施工区域。4.根据权利要求3所述的铁路区间作业防护用声光报警器，其特征在于，识别采集影像中的铁路轨旁部件的方法包括：获取预警轨道上具有的铁路轨旁部件的图像，根据获取的铁路轨旁部件的图像建立铁路轨旁部件图像库，获取采集影像和图像匹配模型，通过铁路轨旁部件图像库中的铁路轨旁部件图像对图像匹配模型进行再训练，通过训练后的图像匹配模型对采集影像进行识别，获得采集影像中的铁路轨旁部件。5.根据权利要求1所述的铁路区间作业防护用声光报警器，其特征在于，建立空域模型的方法包括：获取标记的现场施工区域，根据摄像模块的采集影像设置采集区域，在采集区域内设置预警单元区域和安全单元区域，获取人员识别模型，人员识别模型用于识别输入进来的采集影像中的作业人员，设置定位模型，定位模型用于将人员识别模型识别的作业人员定位到对应的安全单元区域或预警单元区域内，将人员识别模型、定位模型和采集区域整合为空域模型。6.根据权利要求5所述的铁路区间作业防护用声光报警器，其特征在于，在采集区域内设置预警单元区域和安全单元区域的方法包括：
在采集区域中标记现场施工区域，根据采集影像设置若干个固定参照点，根据现场施工区域边界坐标计算每个固定参照点的坐标，标记为固定点坐标，将固定点坐标标记在采集区域内，根据固定点坐标将采集区域划分为若干个单元区域，且每个单元区域内至少具有一个固定坐标点；将位于现场施工区域内的单元区域标记为预警单元区域，将没有位于现场施工区域内的单元区域标记为安全单元区域。7.根据权利要求6所述的铁路区间作业防护用声光报警器，其特征在于，空域模型的工作方法包括：当获取到输入进来的采集影像时，将采集影像输入到人员识别模型中，获得识别的作业人员在采集影像中的位置，将作业人员的位置在采集影像中进行标记，将标记后的采集影像和采集区域输入到定位模型中，将作业人员定位到采集区域中的安全单元区域或预警单元区域内，输出定位结果；定位结果包括位于安全单元区域和位于预警单元区域。8.根据权利要求1所述的铁路区间作业防护用声光报警器，其特征在于，实时获取预警时间的方法包括：实时获取设置在预警轨道下的分布式光线振动测量装置的采集数据，根据获取的采集数据，实时获取列车在预警轨道上的位置，设置作业人员撤离时长和预警铁路轨旁部件，根据作业计划时间和作业人员撤离时长计算预设预警时间，当列车在到达预警铁路轨旁部件，且时间没有到预设预警时间时，将当前的时间作为预警时间；当列车没有到达预警铁路轨旁部件前，时间到达预设预警时间时，预设预警时间即为预警时间。9.根据权利要求1所述的铁路区间作业防护用声光报警器，其特征在于，报警模块的工作方法包括：设置语音报警库，当接收到报警信号时，将报警信号输入到语音报警库中匹配到对应的语音报警信息，播放匹配到的语音报警信息，并开启灯光闪烁。

技术总结
本发明公开了铁路区间作业防护用声光报警器，属于铁路维修预警技术领域，包括作业模块、预警模块、摄像模块、报警模块和服务器；摄像模块用于进行图像采集，通过作业模块获取预警区域；所述预警模块用于在轨道作业过程中进行预警，具体方法包括：根据作业人员信息采集当前的作业人员图像信息，根据采集的作业人员图像信息制作人员识别库；获取作业天窗，根据获取的作业天窗标记现场施工区域，建立空域模型，实时获取预警时间，当到达预警时间时，生成预警信号，将预警信号发送给报警模块，实现对作业人员的作业区域是否安全进行判断，对作业人员的实时位置进行监管，有效提高铁路线上作业人员的安全作业。业人员的安全作业。业人员的安全作业。


技术研发人员：周波 汤玉泉 白明明 李彬彬 周影
受保护的技术使用者：安徽徽一通讯科技有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/3/8