本發(fā)明涉及一種安全報警系統(tǒng)，特別涉及一種異物入侵安全防控及報警系統(tǒng)。

背景技術：

目前，鐵路系統(tǒng)正處在迅速建設和發(fā)展的時期，隨著高速鐵路網(wǎng)規(guī)模迅速擴大，技術裝備水平也快速提升，速度提升及運力加大。同時，也必須意識到，鐵路運輸安全也面臨更多的挑戰(zhàn)和考驗。鐵路周邊環(huán)境更加復雜，自然氣候環(huán)境變化頻繁，災害天氣增加，對鐵路運輸安全尤其是高鐵運行安全帶來影響。

出于全面防護的考慮，技術人員研發(fā)出各種新技術，例如車載化探測裝置、高速攝像技術、gps紅外線探測技術、微波無線探測等，廣泛應用于定位和監(jiān)測，為鐵路安全允許提供了有效的防護和監(jiān)測手段。但是，各種單獨的技術都有其局限性，分別會受環(huán)境，人文，設備等因素的限制，沒有一種方法能完全解決鐵路特別是高鐵沿線的安全防護問題，而是需要靠各種手段的互補。

實踐中，鐵路軌道常常需要下穿公路或者其他鐵路或者立交橋等。這樣，在鐵路與其他道路交叉口的上方常常會有墜落物。若這些墜落物落到鐵路軌道上，將會對下面的鐵路的允許安全，特別是高速運行的列車會，構成嚴重的威脅。為此，需要設置一定的措施來阻止墜落物掉到下面的鐵路軌道上。

隨著高速鐵路技術的發(fā)展和普及，中國鐵路平均運行時速不斷提升。由于列車高速運行狀態(tài)下應急制動距離長且應急制動的危險性高，鐵路沿線的安全狀況必須進一步得到高質(zhì)量的保證。在此背景下，現(xiàn)有的鐵路異物入侵監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不再適應鐵路的現(xiàn)狀以及發(fā)展的要求?，F(xiàn)有技術中，已經(jīng)設計出設置一定的防護網(wǎng)來阻擋可能的墜落物，比如石塊、磚頭等雜物。然而，隨著日積月累，墜落的雜物重量會不斷增加，且防護網(wǎng)也會逐漸老化，遂產(chǎn)生了防護網(wǎng)破損從而雜物墜落的危險，從而威脅到鐵路運行的安全。這是技術人員需要考慮到的一個問題。

還有的鐵路異物入侵監(jiān)控系統(tǒng)由異物入侵現(xiàn)場監(jiān)測設備，沿線gsm-r基站現(xiàn)場監(jiān)控單元，監(jiān)控數(shù)據(jù)處理設備，傳輸網(wǎng)絡等構成。其中，異物入侵現(xiàn)場設備多設置在橋梁段、隧道出入口處等，大部分采用接觸式雙電網(wǎng)傳感器作為監(jiān)控設備。即在鐵路沿線兩側(cè)鋪設防護網(wǎng)，并于防護網(wǎng)上鋪設電網(wǎng)，作為接觸式的監(jiān)測設備。目前，對防護網(wǎng)的監(jiān)測多采取人工方式進行。并且，現(xiàn)有的可能非人工檢測方式也都存在一定的缺陷，比如系統(tǒng)造價高、器件不耐用、金屬器件易于腐蝕損壞和存在失竊隱患等。由此一來，監(jiān)測設備成本高，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。

紅外預警系統(tǒng)目前已經(jīng)廣泛投入自動控制領域，主要應用于自動門窗的控制系統(tǒng)、民用安保系統(tǒng)等。其原理為通過偵測異物對紅外線的阻擋，做出控制門開啟或窗口關閉的指令，以及做出有異物入侵的判斷并發(fā)出警報。

因此，如何利用現(xiàn)有的成熟的激光偵測技術，提供一種不僅能適應目前高速鐵路沿線監(jiān)測的要求，還能適用于日常廠房民居的安全防護，能對異物入侵做出靈敏、迅速的判斷，確定入侵位置的監(jiān)測及報警系統(tǒng)，成為了目前業(yè)界亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中的不足，提供一種能對異物入侵情況自動進行快速、準確的監(jiān)測以及定位，并實現(xiàn)預警信息的多平臺全方位的發(fā)布，及時進行報警處理的異物入侵安全防控及報警系統(tǒng)，此系統(tǒng)還能應用于除鐵路沿線的其他安全防控領域。

技術方案：本發(fā)明所述的一種異物入侵安全防控及報警系統(tǒng)，包括如下模塊：

現(xiàn)場監(jiān)測設備模塊，均勻設置于需要監(jiān)測的現(xiàn)場，用于實時監(jiān)測異物入侵情況；所述現(xiàn)場監(jiān)測設備模塊包括進行異物入侵實時監(jiān)測的若干監(jiān)測單元，每個所述監(jiān)測單元包括若干激光收發(fā)單元，每個所述激光收發(fā)單元包括發(fā)射單色高相干性的紅外頻段激光束的紅外頻段激光發(fā)射器、激光光強調(diào)制器、激光接收器；

主機模塊，與現(xiàn)場監(jiān)測設備模塊相互連接，用于接收現(xiàn)場監(jiān)測設備模塊記錄的監(jiān)測數(shù)據(jù)、進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理、對監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進行分析、輸出運算結果；

數(shù)據(jù)傳輸模塊，與主機模塊電連接，用于對主機模塊的分析運算結果進行傳輸；

統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，與數(shù)據(jù)傳輸模塊電連接，用于對數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)進行存儲；

報警模塊，與統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺連接，用于報警處理；

電源模塊，分別與現(xiàn)場監(jiān)測設備模塊、主機模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，并向各個模塊提供電源。

進一步的，所述監(jiān)測單元中的若干激光收發(fā)單元平行等距分布。

進一步的，所述主機模塊包括控制器與外圍電路。

進一步優(yōu)化的，所述外圍電路包括電源模塊、以太網(wǎng)接口模塊、輸出控制繼電器模塊。

進一步的，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包括利用光纜進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠芯€傳輸模塊或利用無線通信進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線傳輸模塊中的任意一種或兩種。

進一步優(yōu)化的，所述無線傳輸模塊包括無線通信控制器、信號調(diào)制器、天線。

進一步的，所述電源模塊包括太陽能電池板、電源適配器、變壓器、交直流轉(zhuǎn)換器。

有益效果：本發(fā)明的異物入侵安全防控及報警系統(tǒng)正常運行時，由電源模塊向系統(tǒng)提供 電源?，F(xiàn)場監(jiān)測設備模塊由若干在監(jiān)測現(xiàn)場均勻分布的監(jiān)測單元組成，監(jiān)測單元由平行等距分布的若干激光收發(fā)單元組成。對于激光收發(fā)單元，由激光接收器接收經(jīng)過調(diào)制的紅外頻段激光信號，并輸出電壓波形形式的模擬信號至主機模塊，轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后進行分析。若激光束遭異物入侵遮擋，則主機模塊即可利用對應信號的變化做出判斷，計算遮擋位置，輸出包含上述信息的信號，并由數(shù)據(jù)傳輸模塊將信號傳輸至統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，并由報警模塊發(fā)出相應預警。本發(fā)明在已有的監(jiān)控系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)的基礎上，對異物入侵現(xiàn)場監(jiān)測設備做出全面改進，使用紅外頻段的激光發(fā)射器、激光接收器作為非接觸式的監(jiān)測設備，從而替代原始的接觸式雙電網(wǎng)傳感器。在保證了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性，監(jiān)測結果的準確性、及時性的同時，使監(jiān)測設備的安裝、設備故障排查及維修過程大大簡化，系統(tǒng)的成本大為降低，運行的能耗更為節(jié)省。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意框圖。

圖2為本發(fā)明的激光收發(fā)單元的基本結構示意框圖；

圖3為本發(fā)明的主機模塊的結構示意框圖。

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。

一種異物入侵安全防控及報警系統(tǒng)，包括如下模塊：

現(xiàn)場監(jiān)測設備模塊，均勻設置于需要監(jiān)測的現(xiàn)場，用于實時監(jiān)測異物入侵情況。

現(xiàn)場監(jiān)測設備模塊包括進行異物入侵實時監(jiān)測的若干監(jiān)測單元，每個監(jiān)測單元包括若干激光收發(fā)單元，每個激光收發(fā)單元包括激光發(fā)射器，發(fā)射單色高相干性的紅外頻段激光束的紅外頻段激光；激光光強調(diào)制器，用于向激光束添加光強變化信號，從而實現(xiàn)激光束相位信息的攜帶，實現(xiàn)電信號到光信號的傳遞；激光接收器，用于接受激光光強信息，并轉(zhuǎn)化為電壓高低，實現(xiàn)光信號輸出為電信號。通過以上激光收發(fā)單元，可以實現(xiàn)對異物遮擋激光情況的實時記錄，做出異物入侵的判斷，并可以通過激光包含的相關信息確定具體遮擋位置。

主機模塊，與現(xiàn)場監(jiān)測設備模塊相互連接，用于接收現(xiàn)場監(jiān)測設備模塊記錄的監(jiān)測數(shù)據(jù)、進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理、對監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進行分析、輸出運算結果；

數(shù)據(jù)傳輸模塊，與主機模塊電連接，用于對主機模塊的分析運算結果進行傳輸；

統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，與數(shù)據(jù)傳輸模塊電連接，用于對數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)進行存儲；

報警模塊，與統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺連接，用于報警處理；

電源模塊，分別與現(xiàn)場監(jiān)測設備模塊、主機模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，并向各個模塊提 供電源。

作為對本發(fā)明的進一步優(yōu)化，監(jiān)測單元中的若干激光收發(fā)單元平行等距分布。主機模塊包括控制器與外圍電路。外圍電路包括電源模塊、以太網(wǎng)接口模塊、輸出控制繼電器模塊。數(shù)據(jù)傳輸模塊包括利用光纜進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠芯€傳輸模塊或利用無線通信進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線傳輸模塊中的任意一種或兩種。無線傳輸模塊包括無線通信控制器、信號調(diào)制器、天線。電源模塊包括太陽能電池板、電源適配器、變壓器、交直流轉(zhuǎn)換器。

實施例

本實施例提出的一種異物入侵安全防控及報警系統(tǒng)，能對異物入侵情況做出靈敏、迅速的判斷，并確定入侵位置。具體的實施方式為：

如圖1所示，給出了本系統(tǒng)各個模塊之間的連接關系以及相對細節(jié)的模塊架構。在監(jiān)測現(xiàn)場鋪設現(xiàn)場監(jiān)測設備，現(xiàn)場監(jiān)測設備由首尾相接均勻分布的監(jiān)測單元組成，監(jiān)測單元長度為5公里，監(jiān)測單元由若干激光收發(fā)單元構成，沿水平方向平行分布，且豎直方向分布間距為50cm，共設三組，由于監(jiān)測現(xiàn)場兩側(cè)應對稱，故一個監(jiān)測單元共有6個激光收發(fā)單元。

如圖2所示，為激光收發(fā)單元基本結構示意圖。其中，激光發(fā)射器發(fā)射紅外頻段激光脈沖，經(jīng)過激光光強調(diào)制器，變?yōu)檎{(diào)制脈沖，對應激光接收器接收脈沖，輸出為電壓信號。每個激光收發(fā)單元由兩個如圖2所示的基本結構構成。

每個監(jiān)測單元與主機模塊的一主機對應連接，若干主機構成主機模塊，如圖3所示。主機接收來自激光接收器的輸出信號和數(shù)據(jù)，進行處理、存儲和分析以及傳輸。當發(fā)生異物入侵引起某一激光收發(fā)單元的激光束被遮擋時，對應的激光接收器輸出信號發(fā)生突然下降至零的變化，主機模塊分析到此種信號變化時，做出異物入侵的判斷，并根據(jù)相關信息計算入侵位置。

主機模塊的輸出信號由數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送至統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺獲取相應的異物入侵信息，由報警模塊發(fā)出預警信號。

電源模塊用于給系統(tǒng)所有模塊供電。系統(tǒng)所需的電力供應可以來自于太陽能電池板，也可以來自于電網(wǎng)。前者主要用于作為主機內(nèi)數(shù)字電路的電源；后者經(jīng)過變壓器、交直流轉(zhuǎn)換器、適配器可作為激光收發(fā)單元內(nèi)激光發(fā)射器、激光光強調(diào)制器、激光接收器的電源。

本發(fā)明的異物入侵安全防控及報警系統(tǒng)正常運行時，由電源模塊向系統(tǒng)提供電源?，F(xiàn)場監(jiān)測設備模塊由若干在監(jiān)測現(xiàn)場均勻分布的監(jiān)測單元組成，監(jiān)測單元由平行等距分布的若干激光收發(fā)單元組成。對于激光收發(fā)單元，由激光接收器接收經(jīng)過調(diào)制的紅外頻段激光信號，并輸出電壓波形形式的模擬信號至主機模塊，轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后進行分析。若激光束遭異物入侵遮擋，則主機模塊即可利用對應信號的變化做出判斷，計算遮擋位置，輸出包含上述信 息的信號，并由數(shù)據(jù)傳輸模塊將信號傳輸至統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，并由報警模塊發(fā)出相應預警。

本發(fā)明在已有的監(jiān)控系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)的基礎上，對異物入侵現(xiàn)場監(jiān)測設備做出全面改進，使用紅外頻段的激光發(fā)射器、激光接收器作為非接觸式的監(jiān)測設備，從而替代原始的接觸式雙電網(wǎng)傳感器。在保證了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性，監(jiān)測結果的準確性、及時性的同時，使監(jiān)測設備的安裝、設備故障排查及維修過程大大簡化，系統(tǒng)的成本大為降低，運行的能耗更為節(jié)省。

上述具體實施方式，僅為說明本發(fā)明的技術構思和結構特征，目的在于讓熟悉此項技術的相關人士能夠據(jù)以實施，但以上內(nèi)容并不限制本發(fā)明的保護范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明的精神實質(zhì)所作的任何等效變化或修飾，均應落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。