[发明专利]一种高速铁路环境信息采集、评估和预警装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速铁路的环境安全评估和预警技术领域，具体而言涉及一种高速铁路环境信息采集、评估和预警装置与方法。

背景技术

列车在高速运行过程中，需要判断线路前方是否有横风、雷电、暴雨、积雪以及泥石流、地震、山体滑坡等环境灾害，以便采取降低车速或者其它措施保障列车的行驶安全。此外，铁路管理部门也希望能够时刻监控线路的环境现状，获取铁路线路的实时安全信息，根据线路具体情况，对行驶在存在环境风险线路的列车发出预警信息，合理的控制列车的运行速度，防范于未然。

目前，日本、德国和法国这些高速铁路发展较早的国家根据自身特点建立了防灾体系，日本主要致力于对地震灾害的预测与防灾体系建设，德国和法国主要致力于对横风和降雨的防灾体系建设。

外高速铁路防灾系统的建设都采用中心控制的模式，通常高速铁路线路跨度较大，出于对数据通信和工程造价方面的考虑，外建立的防灾系统大都针对线路的一些特定地点或者路段的环境监测，暴露出当前的高速铁路防灾系统虽结构复杂，但是无法进行全线监测，监测精度低的缺点。同时，现有的防灾系统只是对环境安全数据的观测和采集，然后通过直接与国外的环境风险阈值对比的方法控制列车的行驶速度，没有建立相应的线路环境安全评估和预测体系，带有一定的主观性。

发明内容

本发明目的在于提供一种高速铁路环境信息采集、评估和预警装置与方法，基于环境传感器/视频监测器实现对高速铁路线路周边横向风速、轨道温度、空气湿度、等环境信息及视频图像信息的采集，通过分析实现对高速铁路线路环境安全评估和预警。

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高速铁路环境信息采集、评估和预警装置，包括控制模块、环境参数信息采集模块、存储模块、视频图像信息采集模块、评估预警模块以及通信模块，控制模块分别与环境参数信息采集模块、存储模块、视频图像信息采集模块、评估预警模块以及通信模块连接，该控制模块作为核心模块用于控制上述模块的功能实现，其中：

环境参数信息采集模块用以对装置所处位置的环境信息进行监测以及空间坐标信息的提取，并将监测信息和空间坐标信息记录在储存模块中；

视频图像信息采集模块用以对装置所处环境的红外图像信息进行监测，并将监测信息存储在储存模块中；

存储模块用以存储前述环境参数信息和视频图像信息，并可在控制模块的控制下通过通信模块传输视频图像信息和环境参数信息；

评估预警模块用以对前述采集得到的环境参数信息和视频图像信息进行评估和预警，即根据评估结果判定当前线路的环境安全等级，依据线路安全等级得到相应的铁路线路环境应急措施信息，并可在控制模块的控制下通过通信模块发送环境安全等级评估信息以及铁路线路环境应急措施信息，从而实现对铁路线路的环境安全评估和预警过程；

通信模块作为装置的对外通信模块，在控制模块的控制下通过无线发射向外界以无线信号，或者通过移动基站接口以短信的形式传输和广播图像信息、编码信息、短信信息，实现装置与车站上位机终端、列车驾驶室终端以及乘客手机终端通信。

进一步的实施例中，所述控制模块采用单片机实现，所述环境参数采集模块采用传感器实现，所述视频图像信息采集模块采用视频拍摄装置实现，存储模块采用存储介质实现，评估预警模块以程序的形式存储在控制模块的单片机内并可有单片机进行调用执行。

进一步的实施例中，所述环境参数采集模块包括用于检测横向风速的风速传感器，用于检测轨道温度的温度传感器，用于检测轨道湿度的湿度传感器，用于检测雷电密度的雷电监测器，用于检测积雪深度的积雪深度传感器，以及用于检测地震波动的地震振动器。

进一步的实施例中，所述视频图像信息采集模块包括用于拍摄视频的视频拍摄器、用于红外图像采集的图片拍摄器、用于检测红外对象的红外感应器，其中，当红外感应器感应到有红外对象入侵线路时，启动图片拍摄器，采集红外图片信息。

进一步的实施例中，还包括一与控制模块连接的计算机处理装置，该计算机处理装置包括接口单元、操作面板和指示单元，其中：

控制模块通过接口单元提供的USB接口与计算机处理装置连接，实现计算机处理装置与控制模块之间的通信；

操作面板用以对所述控制模块发送操作指令，包括数据清理、重新启动以及对前述环境参数信息采集模块和视频图像信息采集模块的调试；

指示单元用以监控上述环境参数信息采集模块、存储模块、视频图像信息采集模块、评估预警模块以及通信模块的工作状况，并表征给用户。