一种铁路边坡落石监测系统的制作方法

1.本发明涉及铁路边坡落石监测领域，特别是涉及一种铁路边坡落石监测系统。


背景技术：

2.铁路作为中国重要的基础设施和国民经济的大动脉在现代运输体系中发挥着极为重要的作用。随着铁路的不断发展，对行车安全的要求也越来越高。中国铁路很多修建在山区和丘陵地带，形成高边坡线路区段。由于雨水冲刷及自然风化等影响，落石、崩塌现象经常发生。若有落石侵入有不能及时发现，将会给行车带来较大危害。轻则影响行车秩序和运输效率，严重则有可能发生事故甚至威胁到乘客和工作人员的生命安全。
3.铁路边坡防护的主要手段是安装防护网，以防止落石滚入铁轨，对行车安全构成威胁。在铁路沿线的高边坡区域，如果落石从坡顶滚下速度很大，很有可能击穿防护网而滚入铁轨，若遇较大的山体崩塌，防护网还有可能被压塌。传统防护措施是一种单一的被动防护，没有报警设置，出现以上情况时，很难及时发现，给铁路运输带来很大的危险。
4.目前研究的铁路边坡监测报警系统主要分为主动报警和被动报警。主动报警是根据最近一段时间以及当前的环境参数，判断在短时间内可能发生灾情，被动报警是灾害发生后发出报警信息，提出处理。现有的被动报警技术主要集中在视频监测和电缆监测。视频监测的主要缺点是受天气影响较大，且监测范围广没有针对性。电缆监测的可能会存在误报且铁路边坡恶劣的环境下大面积供电困难。
5.因此，针对被动防护网没有报警的现象以及现有视频监控系统的缺点，亟需一种新的铁路边坡落石监测系统，进而准确捕捉灾害点信息进行及时报警，并且避免误报情况发生。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种铁路边坡落石监测系统，可准确捕捉灾害点信息进行及时报警，并且避免误报情况发生。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种铁路边坡落石监测系统，包括：无线传感器、网关、监控服务器以及监控设备；
9.所述无线传感器设置在固定防护网的锚绳上；所述无线传感器用于监测锚绳收到的拉力；当拉力超过拉力阈值时，生成报警信息；所述无线传感器还用于周期性生成心跳信息包；所述无线传感器作为无线传感网节点；
10.所述无线传感器与所述网关连接；所述网关用于接收报警信息和心跳信息包；
11.所述监控服务器分别与所述网关和所述监控设备连接；所述监控服务器用于根据报警信息确定对应的无线传感器的位置，并控制所述监控设备获取对应的无线传感器的图像，并将图像发送至工作监控人员，进而查看现场情况；所述监控服务器还用于根据心跳信息包判断无线传感器是否正常工作。
12.可选地，所述监控设备包括：云台和摄像头；
13.所述云台用于根据监控服务器发送的无线传感器的位置对摄像头进行转动。
14.可选地，所述无线传感器采用电池供电。
15.可选地，所述无线传感器与网关之间的通信协议为zigbee无线通信协议。
16.可选地，所述系统还包括：显示器；
17.所述显示器与所述监控服务器连接；所述显示器用于显示所述监控设备获取对应的无线传感器的图像。
18.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
19.本发明所提供的一种铁路边坡落石监测系统，在固定防护网的锚绳上安装无线传感器，并利用无线传感器进行报警通信，若灾情发生，防护网受到较大的推力时，触发无线传感器发出报警。当触发无线传感器报警，网关将报警信息实时发送给监控服务器，监控服务器收到报警信息时，根据报警信息确定对应的无线传感器的位置，并控制所述监控设备获取对应的无线传感器的图像，并将图像发送至工作监控人员。通过无线传感网监测与视频相结合，发挥了视频监测的直观、清晰的优势，克服其监视面广，不易及时捕捉灾害点信息等缺点；同时也发挥了无线传感网及时主动告警的优势，且可避免误报情况发生。
附图说明
20.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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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。
21.图1为本发明所提供一种铁路边坡落石监测系统结构示意图；
22.图2为无线传感器原理示意图；
23.图3为无线传感器安装示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
25.本发明的目的是提供一种铁路边坡落石监测系统，可准确捕捉灾害点信息进行及时报警，并且避免误报情况发生。
26.为使本发明的上述目的、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发明作进一步详细的说明。
27.图1为本发明所提供一种铁路边坡落石监测系统结构示意图，如图1所示，本发明所提供的一种铁路边坡落石监测系统，包括：无线传感器1、网关2、监控服务器3以及监控设备5。
28.所述无线传感器1设置在固定防护网的锚绳上；所述无线传感器1用于监测锚绳收到的拉力；当拉力超过拉力阈值时，生成报警信息；所述无线传感器1还用于周期性生成心跳信息包；在无报警时，无线传感器1周期性发送心跳信息包，可以在保证不漏检、误检的同
时，最大限度的节省能力，延长无线传感器1的工作时间。
29.对于心跳信息包和报警信息包采用的发送机制不同。心跳信息包不需网关2的接收回复，而如果传感节点发送的是报警信息包，则必须收到网关2发回的确认包才可进入休眠状态，否则超时重发。
30.如图2所示和图3所示，无线传感器1的安装在防护网锚绳上，锚绳一段接防护网和无线传感器1的固定端，锚绳的另一段接无线传感器1的活动端和防护网固定锚。当有落石击撞击防护网时，固定端会产生一定的拉力，使弹簧拉长，从而使位移传感器的活动端上的触点与固定触点相互靠近，无线传感器1可以感知这一变化。
31.所述无线传感器1采用电池供电。无线传感器1一般情况下处于睡眠状态，一种是睡眠定时器到时，醒来发送心跳信息包，另一种是当拉力超过拉力阈值致使无线传感器1的i/0口触发上升沿(或下降沿)中断，认为绳子收到较大拉力，醒来发送报警信息。
32.利用无线传感器1的监测方式还具有无需线路供电，不用布线，电池供电加之一定的节能设计可使传感节点长期工作，成本低，更换简单等优势。
33.所述无线传感器1作为无线传感网节点；
34.所述无线传感器1与所述网关2连接；所述网关2用于接收报警信息和心跳信息包；网关2一般设置在可以供电的场所，如果传输距离达不到可以采用多跳的形式解决。其最主要的功能是信息包的拆包、装包及转发。此时，不再需要无线通信，网关2与服务器之间的通信可以通过因特网，
35.所述监控服务器3分别与所述网关2和所述监控设备5连接；所述监控服务器3用于根据报警信息确定对应的无线传感器1的位置，并控制所述监控设备5获取对应的无线传感器1的图像，并将图像发送至工作监控人员，进而查看现场情况；
36.所述监控服务器3还用于根据心跳信息包判断无线传感器1是否正常工作。若一段时间没有网关2发送的心跳信息包则网关2未正常工作，若收到的心跳信息包中一段时间没有某一无线传感器1的心跳信息包则某一节点未正常工作，这两种状态下需要通知工作人员进行维修。
37.所述监控设备5包括：云台和摄像头；所述云台用于根据监控服务器3发送的无线传感器1的位置对摄像头进行转动。
38.若收到的是报警信息，则监控服务器3立即拆包获得发送报警信息的节点地址，控制云台转动，使摄像头拍摄灾情现场情况，并通知工作人员观察摄像头，判断是否需要进一步处理。
39.当在发生触发无线传感器1报警，无线传感器1将报警信息实时发送给监控服务器3，监控服务器3收到报警信息时，根据报警信息对应的无线传感器1的编号，从配置文件中读取该无线传感器1对应的云台控制参数，并发送至现场对应的云台，控制摄像头转到发出报警的无线传感器1位置；同时，监控服务器3将自动调取该摄像头视频监控信息显示于制定的监控屏幕上
40.所述无线传感器1与网关2之间的通信协议为zigbee无线通信协议。如图1所示，几个无线传感器1均与某一个网关2通信，而无线传感器1之间不通信，即使有某一个或几个无线传感器1失效也并不会影响整个网络的工作。
41.进一步的，所述本发明所提供一种铁路边坡落石监测系统还包括：显示器4；
42.所述显示器4与所述监控服务器3连接；所述显示器4用于显示所述监控设备5获取对应的无线传感器1的图像。
43.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
44.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种铁路边坡落石监测系统，其特征在于，包括：无线传感器、网关、监控服务器以及监控设备；所述无线传感器设置在固定防护网的锚绳上；所述无线传感器用于监测锚绳收到的拉力；当拉力超过拉力阈值时，生成报警信息；所述无线传感器还用于周期性生成心跳信息包；所述无线传感器作为无线传感网节点；所述无线传感器与所述网关连接；所述网关用于接收报警信息和心跳信息包；所述监控服务器分别与所述网关和所述监控设备连接；所述监控服务器用于根据报警信息确定对应的无线传感器的位置，并控制所述监控设备获取对应的无线传感器的图像，并将图像发送至工作监控人员，进而查看现场情况；所述监控服务器还用于根据心跳信息包判断无线传感器是否正常工作。2.根据权利要求1所述的一种铁路边坡落石监测系统，其特征在于，所述监控设备包括：云台和摄像头；所述云台用于根据监控服务器发送的无线传感器的位置对摄像头进行转动。3.根据权利要求1所述的一种铁路边坡落石监测系统，其特征在于，所述无线传感器采用电池供电。4.根据权利要求1所述的一种铁路边坡落石监测系统，其特征在于，所述无线传感器与网关之间的通信协议为zigbee无线通信协议。5.根据权利要求1所述的一种铁路边坡落石监测系统，其特征在于，所述系统还包括：显示器；所述显示器与所述监控服务器连接；所述显示器用于显示所述监控设备获取对应的无线传感器的图像。

技术总结
本发明公开一种铁路边坡落石监测系统，涉及铁路边坡落石监测领域，该系统中无线传感器设置在固定防护网的锚绳上；无线传感器用于监测锚绳收到的拉力；当拉力超过拉力阈值时，生成报警信息；无线传感器还用于周期性生成心跳信息包；无线传感器作为无线传感网节点；无线传感器与网关连接；网关用于接收报警信息和心跳信息包；监控服务器分别与网关和监控设备连接；监控服务器用于根据报警信息确定对应的无线传感器的位置，并控制监控设备获取对应的无线传感器的图像，并将图像发送至工作监控人员，进而查看现场情况；监控服务器还用于根据心跳信息包判断无线传感器是否正常工作。本发明可准确捕捉灾害点信息进行及时报警，并且避免误报情况发生。免误报情况发生。免误报情况发生。


技术研发人员：张宁 张春
受保护的技术使用者：北京万维高科科技有限责任公司
技术研发日：2022.12.06
技术公布日：2023/7/4