一種異物入侵安全防控裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種異物入侵安全防控裝置，包括現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備、遠(yuǎn)程控制設(shè)備、無線通信設(shè)備，現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備通過無線通信設(shè)備與遠(yuǎn)程控制設(shè)備連接?，F(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備均為非接觸式的監(jiān)控設(shè)備，現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備均勻分布在需要監(jiān)測的現(xiàn)場。遠(yuǎn)程控制設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備和控制器，遠(yuǎn)程控制設(shè)備設(shè)置在各遠(yuǎn)程控制站點。無線通信設(shè)備包括無線通信控制器、信號調(diào)制器、天線。本實用新型適用于鐵路沿線對異物入侵進(jìn)行監(jiān)測，還適用于各廠戭民居的安全防護(hù)，以及任何野外戶外無人值守項目，利用激光技術(shù)，快速準(zhǔn)確地實現(xiàn)異物入侵位置的確定，成本低、結(jié)構(gòu)簡單，效率高、耗能少，便于多領(lǐng)域推廣使用。
【專利說明】
一種異物入侵安全防控裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及安全監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種異物入侵安全防控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，鐵路客貨運輸量不斷增加，列車運行速度不斷提高，給鐵路安全監(jiān)控帶來巨大的壓力，其中鐵路異物入侵嚴(yán)重影響到列車的運行安全。由于列車在露天高速行駛中環(huán)境因素不可預(yù)測，軌道異物入侵可能會給行車安全帶來嚴(yán)重后果。軌道異物是指鐵道上影響到正常行車安全的障礙物，如山體滑坡、泥石流塌方等造成的道上沙石、橋梁隧道掉落的懸掛物、因報警失誤仍滯留在道上作業(yè)的工作人員以及相關(guān)裝備。
[0003]隨著高速鐵路技術(shù)的完善和進(jìn)一步普及，中國的鐵路平均時速不斷提升，對于沿線異物入侵的監(jiān)測成為了一項重要工作，對于保障乘客以及沿線居民的生命財產(chǎn)安全也是至關(guān)重要的。在此背景下，目前的鐵路沿線監(jiān)測系統(tǒng)大部分采用接觸式雙電網(wǎng)傳感器作為監(jiān)控設(shè)備。即在鐵路沿線兩側(cè)鋪設(shè)防護(hù)網(wǎng)，并于防護(hù)網(wǎng)上鋪設(shè)電網(wǎng)，作為接觸式的監(jiān)測設(shè)備。由此一來，監(jiān)測設(shè)備成本高，安裝笨重，耗能高，故障排查以及維修過程困難等弊端在所難免，已不適于高速鐵路沿線入侵情況的監(jiān)測。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，還有一種紅外報警系統(tǒng)已經(jīng)廣泛投入自動控制領(lǐng)域，主要應(yīng)用于自動門窗的控制系統(tǒng)、民用安保系統(tǒng)等。但以上系統(tǒng)均只能做出對遮擋情況的判斷，不能從中獲取相關(guān)的位置信息。
[0005]因此，如何提供一種可以快速準(zhǔn)確的確定入侵位置的方法，成為了目前業(yè)界亟待解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]實用新型目的:本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種適用于鐵路沿線、廠房民居等領(lǐng)域的，不僅能對異物入侵做出靈敏快速的判斷，還能確定入侵位置的成本低、結(jié)構(gòu)簡單的異物入侵安全防控裝置。
[0007]技術(shù)方案:本實用新型所述的一種異物入侵安全防控裝置，包括現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備、遠(yuǎn)程控制設(shè)備、無線通信設(shè)備，所述現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備通過無線通信設(shè)備與遠(yuǎn)程控制設(shè)備連接；
[0008]所述現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備均為非接觸式的監(jiān)控設(shè)備，所述現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備均勻分布在需要監(jiān)測的現(xiàn)場；
[0009]所述遠(yuǎn)程控制設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備和控制器，所述遠(yuǎn)程控制設(shè)備設(shè)置在各遠(yuǎn)程控制站點。
[0010]進(jìn)一步的，所述現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備包括若干個監(jiān)測單元構(gòu)成;所述每個監(jiān)測單元包括對稱分布在監(jiān)測現(xiàn)場的若干組激光收發(fā)單元;所述每組激光收發(fā)單元包括兩組方向相反的激光發(fā)射器、激光接收器。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述激光發(fā)射器發(fā)射的是紅外頻段、不經(jīng)調(diào)制的單色激光，所述激光接收器輸出的波形為穩(wěn)定的均值波。
[0012]進(jìn)一步的，所述無線通信設(shè)備包括無線通信控制器、信號調(diào)制器、天線。
[0013]有益效果:本實用新型設(shè)計的異物入侵安全防控裝置，通過在監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)置的激光發(fā)射器和激光接收器接收記錄穩(wěn)定波形信息，遠(yuǎn)程控制設(shè)備對通過無線通信設(shè)備傳輸過來的波形進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，根據(jù)波形變化判斷異物入侵情況，記錄波形變化信息，并且分析波形變化，以確定入侵位置。對每組激光收發(fā)單元，若其兩個激光接收器輸出波形都出現(xiàn)了突然的下降沿，并在一段時間內(nèi)維持低水平，則遠(yuǎn)程控制設(shè)備的控制器控制數(shù)據(jù)處理設(shè)備在記錄波形的同時，做出有異物入侵的判斷。
[0014]本實用新型適用于鐵路沿線對異物入侵進(jìn)行監(jiān)測，還適用于大型油田、油井、油庫、油汽站、地鐵、銀行、博物館、機場、監(jiān)獄、軍事重地、彈藥庫、邊防警戒、各廠房民居線等地面任何場所，以及水利、橋梁、隧道、電力等超高報警項目，可以滿足任何野外戶外無人值守項目，利用激光技術(shù)包含的相關(guān)信息，快速準(zhǔn)確地確定異物入侵位置，簡單準(zhǔn)確、方便可靠，成本低、結(jié)構(gòu)簡單，效率高、耗能少，便于多領(lǐng)域推廣使用。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖。
[0016]圖2為本實用新型的實施例中單個激光收發(fā)單元示意圖。
[0017]圖3為本實用新型的實施例中激光接收器A2、激光接收器B2輸出波形示意圖。
[0018]附圖標(biāo)號:1、異物。
【具體實施方式】
[0019]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。
[0020]如圖1所示，一種異物入侵安全防控裝置，包括現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備、遠(yuǎn)程控制設(shè)備、無線通信設(shè)備，現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備通過無線通信設(shè)備與遠(yuǎn)程控制設(shè)備連接。
[0021]現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備均為非接觸式的監(jiān)控設(shè)備，現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備均勻分布在需要監(jiān)測的現(xiàn)場。
[0022]遠(yuǎn)程控制設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備和控制器，遠(yuǎn)程控制設(shè)備設(shè)置在各遠(yuǎn)程控制站點。
[0023]作為對本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備包括若干個監(jiān)測單元構(gòu)成，每個監(jiān)測單元包括對稱分布在監(jiān)測現(xiàn)場的若干組激光收發(fā)單元，每組激光收發(fā)單元包括兩組方向相反的激光發(fā)射器、激光接收器。進(jìn)一步優(yōu)選的，激光發(fā)射器發(fā)射的是紅外頻段、不經(jīng)調(diào)制的單色激光，激光接收器輸出的波形為穩(wěn)定的均值波。無線通信設(shè)備包括無線通信控制器、信號調(diào)制器、天線。
[0024]本實用新型設(shè)計的異物入侵安全防控裝置，通過在監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)置的激光發(fā)射器和激光接收器接收記錄穩(wěn)定波形信息，遠(yuǎn)程控制設(shè)備對通過無線通信設(shè)備傳輸過來的波形進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，根據(jù)波形變化判斷異物I入侵情況，記錄波形變化信息，并且分析波形變化，以確定入侵位置。對每組激光收發(fā)單元，若其兩個激光接收器輸出波形都出現(xiàn)了突然的下降沿，并在一段時間內(nèi)維持低水平，則遠(yuǎn)程控制設(shè)備的控制器控制數(shù)據(jù)處理設(shè)備在記錄波形的同時，做出有異物I入侵的判斷。
[0025]實施例
[0026]以在鐵路沿線使用為例，在相對平直的高速鐵路沿線設(shè)置現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備，現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備由若干個監(jiān)測單元構(gòu)成，每個監(jiān)測單元由對稱分布在鐵路兩側(cè)的若干組激光收發(fā)單元組成，每組激光收發(fā)單元由兩對方向相反的激光發(fā)射器、激光接收器構(gòu)成，水平相距為5公里;相對于鐵路單側(cè)，若干組激光收發(fā)單元成垂直均勻分布，各激光收發(fā)單元之間距離為
0.5 米。
[0027]確定異物I入侵位置的具體方法為，由光的波粒二象性可知，由激光發(fā)射器發(fā)射的是紅外頻段、不經(jīng)調(diào)制的單色激光，為單色脈沖，亦可視為光子束，且單個光子的能量是相同的。那么，一段時間內(nèi)由激光接收器輸出波形積分所得的能量的大小正比于這段時間內(nèi)到達(dá)激光接收器的光子的數(shù)目。
[0028]如圖2所示，其中，箭頭方向表示激光束傳播方向。A，B為監(jiān)測單元的兩端，A，B二者之間距離為L，光在A，B二者之間單程傳播的時間為光子的通過時間T，定義在無遮擋情況下單個激光接收器在通過時間T內(nèi)接收的由對應(yīng)激光發(fā)射器發(fā)射的激光的能量為飽和值E。
[0029]則通過以下方法即可獲得位置信息:裝備在A端的激光發(fā)射器Al及激光接收器A2，裝備在B端的激光發(fā)射器BI及激光接收器B2。兩組激光收發(fā)單元必須距離為0.5米，保證異物I入侵時，產(chǎn)生如圖2對兩束反向激光束的同時的遮擋。
[0030]對于單個激光收發(fā)單元，若兩組激光接收器輸出波形都出現(xiàn)了突然的下降沿并在一段時間內(nèi)維持低水平，則遠(yuǎn)程控制設(shè)備的控制器控制數(shù)據(jù)處理設(shè)備記錄波形的同時，做出有異物I入侵的判斷。
[0031]數(shù)據(jù)處理設(shè)備同時處理同一激光收發(fā)單元中兩組接收器輸出的功率-時間波形，在同一時間坐標(biāo)中，確定時刻to，使得自to開始至下降沿時刻，兩激光接收器接收的能量值之和為已知恒定的飽和值E。
[0032]參見圖3所示，其中，上方的圖為激光接收器B2輸出波形，下方的圖為激光接收器A2輸出波形。異物I入侵遮擋后，繼續(xù)到達(dá)激光接收器B2及激光接收器A2的光子數(shù)，因為相對遮擋位置的差異而不同，同理可表述為，遮擋后兩激光接收器接收的能量值不同；或兩激光接收器輸出波形的下降沿的位置不同。to的尋找如圖3所示，確定某一時刻to，使得對于兩個激光接收器，從to開始至下降沿的時刻為止接收的能量相加為飽和值，即圖中兩組陰影部分面積之和為相對的飽和值。
[0033]to確定后，在激光接收器B2接收的波形曲線中，自to至下降沿時刻的時間段At1即為光自遮擋位置到B端的傳播時間，計算I1 = C.At1即為遮擋位置距B端的距離。同理，在激光接收器A2接收的波形曲線中，自to至下降沿時刻的時間段At2即為光自遮擋位置到A端的傳播時間，計算I2 = C.At2即為遮擋位置距A端的距離。c為光的傳播速度。
[0034]實際上，對于一般的異物I入侵，其對激光束的遮擋時間一般不低于ls，相對于光的傳播速度，可視為長時間的遮擋，均可以利用上述方法確定遮擋位置。
[0035]由上可知，本實用新型適用于鐵路沿線對異物入侵進(jìn)行監(jiān)測，還適用于各廠房民居的安全防護(hù)，本實用新型適用于鐵路沿線對異物I入侵進(jìn)行監(jiān)測，還適用于大型油田、油井、油庫、油汽站、地鐵、銀行、博物館、機場、監(jiān)獄、軍事重地、彈藥庫、邊防警戒、各廠房民居線等地面任何場所，以及水利、橋梁、隧道、電力等超高報警項目，可以滿足任何野外戶外無人值守項目，利用激光技術(shù)包含的相關(guān)信息，快速準(zhǔn)確地確定異物I入侵位置，簡單準(zhǔn)確、方便可靠，成本低、結(jié)構(gòu)簡單，效率高、耗能少，便于多領(lǐng)域推廣使用。
[0036]上述【具體實施方式】，僅為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思和結(jié)構(gòu)特征，目的在于讓熟悉此項技術(shù)的相關(guān)人士能夠據(jù)以實施，但以上內(nèi)容并不限制本實用新型的保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本實用新型的精神實質(zhì)所作的任何等效變化或修飾，均應(yīng)落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種異物入侵安全防控裝置，其特征在于:包括現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備、遠(yuǎn)程控制設(shè)備、無線通信設(shè)備，所述現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備通過無線通信設(shè)備與遠(yuǎn)程控制設(shè)備連接； 所述現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備均為非接觸式的監(jiān)控設(shè)備，所述現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備均勻分布在需要監(jiān)測的現(xiàn)場； 所述遠(yuǎn)程控制設(shè)備包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備和控制器，所述遠(yuǎn)程控制設(shè)備設(shè)置在各遠(yuǎn)程控制站點； 所述現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備包括若干個監(jiān)測單元構(gòu)成;所述每個監(jiān)測單元包括對稱分布在監(jiān)測現(xiàn)場的若干組激光收發(fā)單元;所述每組激光收發(fā)單元包括兩組方向相反的激光發(fā)射器、激光接收器;所述激光發(fā)射器發(fā)射的是紅外頻段、不經(jīng)調(diào)制的單色激光，所述激光接收器輸出的波形為穩(wěn)定的均值波； 所述無線通信設(shè)備包括無線通信控制器、信號調(diào)制器、天線。
【文檔編號】G05B19/048GK205450697SQ201521099143
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月25日
【發(fā)明人】徐振華
【申請人】江蘇海盟金網(wǎng)信息技術(shù)有限公司