一种铁路巡检的监控系统论文和设计

全文摘要

本实用新型提供了一种铁路巡检的监控系统，包括：至少一个巡检终端、定位卫星、差分服务器、通信基站、蓝牙道钉和监控终端；所述巡检终端，包括：差分模块、4G模块、蓝牙模块、处理器和供电模块；所述监控终端，包括：服务器和显示器。通过该监控系统，可以在显示器上实时显示巡检终端当前的最终定位信息和巡检终端的运动轨迹，能够实现对巡检人员的实时高精度定位，实现对巡检人员的实时监控。同时，通过本实用新型提供的监控系统，可以对铁路轨道、道岔进行精确定位，使铁路巡检和维护更加高效。

主设计要求

1.一种铁路巡检的监控系统，其特征在于，包括：至少一个巡检终端、定位卫星、差分服务器、通信基站、蓝牙道钉和监控终端；所述巡检终端，包括：差分模块、4G模块、蓝牙模块、处理器和供电模块；所述监控终端，包括：服务器和显示器；所述供电模块与所述处理器连接；所述差分模块、4G模块和蓝牙模块均与所述处理器连接；所述巡检终端通过所述差分模块与所述定位卫星连接；通过所述4G模块与所述通信基站连接；通过所述蓝牙模块与所述蓝牙道钉连接；所述差分服务器与所述定位卫星和所述通信基站均连接；所述巡检终端通过所述4G模块与所述监控终端的服务器进行通信连接；所述服务器与所述显示器连接；所述巡检终端，还包括：蜂鸣器；所述蜂鸣器与所述处理器连接；所述蜂鸣器用于在所述处理器的控制下，向用户发送提示声音；所述巡检终端，还包括：马达；所述马达与所述处理器连接；所述马达用于在所述处理器的控制下进行震动。

设计方案

1.一种铁路巡检的监控系统，其特征在于，包括：至少一个巡检终端、定位卫星、差分服务器、通信基站、蓝牙道钉和监控终端；

所述巡检终端，包括：差分模块、4G模块、蓝牙模块、处理器和供电模块；

所述监控终端，包括：服务器和显示器；

所述供电模块与所述处理器连接；

所述差分模块、4G模块和蓝牙模块均与所述处理器连接；

所述巡检终端通过所述差分模块与所述定位卫星连接；通过所述4G模块与所述通信基站连接；通过所述蓝牙模块与所述蓝牙道钉连接；

所述差分服务器与所述定位卫星和所述通信基站均连接；

所述巡检终端通过所述4G模块与所述监控终端的服务器进行通信连接；

所述服务器与所述显示器连接；

所述巡检终端，还包括：蜂鸣器；

所述蜂鸣器与所述处理器连接；

所述蜂鸣器用于在所述处理器的控制下，向用户发送提示声音；

所述巡检终端，还包括：马达；

所述马达与所述处理器连接；

所述马达用于在所述处理器的控制下进行震动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述巡检终端，还包括：至少一个LED灯；

所述LED灯与所述处理器连接；

所述LED灯用于在所述处理器的控制下关闭或打开。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述巡检终端，还包括：话筒和按键；

所述话筒和所述按键均与所述处理器连接；

所述按键用于在用户的操作下向所述处理器发送通信指令；所述处理器用于根据所述通信指令接收用户通过所述话筒发送的语音；并通过所述4G模块将所述语音发送至所述监控终端。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述巡检终端，还包括：电量检测模块；

所述电量检测模块与所述供电模块和所述处理器均连接；

所述电量检测模块用于实时检测所述供电模块的电量；并将检测的电量发送至所述处理器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述巡检终端，还包括：USB接口；

所述USB接口与所述处理器连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及智能监控系统，具体涉及一种铁路巡检的监控系统。

背景技术

现有技术中，巡检人员对铁路进行巡检时，没有管理员进行监控，若巡检人员在工作期间没有进行巡检，则管理员也无从得知，无法对巡检人员进行实时监控和管理。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种铁路巡检的监控系统，无需电源就可以工作，能够实现对巡检人员的实时监控。

本实用新型提供一种铁路巡检的监控系统，包括：至少一个巡检终端、定位卫星、差分服务器、通信基站、蓝牙道钉和监控终端；

所述巡检终端，包括：差分模块、4G模块、蓝牙模块、处理器和供电模块；

所述监控终端，包括：服务器和显示器；

所述供电模块与所述处理器连接；

所述差分模块、4G模块和蓝牙模块均与所述处理器连接；

所述巡检终端通过所述差分模块与所述定位卫星连接；通过所述4G模块与所述通信基站连接；通过所述蓝牙模块与所述蓝牙道钉连接；

所述差分服务器与所述定位卫星和所述通信基站均连接；

所述巡检终端通过所述4G模块与所述监控终端的服务器进行通信连接；

所述服务器与所述显示器连接。

可选的，所述巡检终端，还包括：蜂鸣器；

所述蜂鸣器与所述处理器连接；

所述蜂鸣器用于在所述处理器的控制下，向用户发送提示声音。

可选的，所述巡检终端，还包括：马达；

所述马达与所述处理器连接；

所述马达用于在所述处理器的控制下进行震动。

可选的，所述巡检终端，还包括：至少一个LED灯；

所述LED灯与所述处理器连接；

所述LED灯用于在所述处理器的控制下关闭或打开。

可选的，所述巡检终端，还包括：话筒和按键；

所述话筒和所述按键均与所述处理器连接；

可选的，所述巡检终端，还包括：电量检测模块；

所述电量检测模块与所述供电模块和所述处理器均连接；

所述电量检测模块用于实时检测所述供电模块的电量；并将检测的电量发送至所述处理器。

可选的，所述巡检终端，还包括：USB接口；

所述USB接口与所述处理器连接。

本实用新型提供的一种铁路巡检的监控系统，包括：至少一个巡检终端、定位卫星、差分服务器、通信基站、蓝牙道钉和监控终端；所述巡检终端，包括：差分模块、4G模块、蓝牙模块、处理器和供电模块；所述监控终端，包括：服务器和显示器。通过该监控系统，可以在显示器上实时显示巡检终端当前的最终定位信息和巡检终端的运动轨迹，能够实现对巡检人员的实时高精度定位，实现对巡检人员的实时监控。同时，通过本实用新型提供的监控系统，可以对铁路轨道、道岔进行精确定位，使铁路巡检和维护更加高效。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型具体实施例提供的一种铁路巡检的监控系统的示意图；

图2为本实用新型具体实施例提供的一种铁路巡检的监控系统的原理示意图。

具体实施方式

这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、方法，但并不包含对功能、方法本身提出的改进。本实用新型对于功能、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参考图1，图1为本实用新型具体实施例提供的一种铁路巡检的监控系统的示意图，图2为本实用新型具体实施例提供的一种铁路巡检的监控系统的原理示意图，本实施例提供的一种铁路巡检的监控系统，包括：至少一个巡检终端、定位卫星、差分服务器、通信基站、蓝牙道钉和监控终端；所述巡检终端，包括：差分模块、4G模块、蓝牙模块、处理器和供电模块；所述监控终端，包括：服务器和显示器；所述供电模块与所述处理器连接；所述差分模块、4G模块和蓝牙模块均与所述处理器连接；所述巡检终端通过所述差分模块与所述定位卫星连接；通过所述4G模块与所述通信基站连接；通过所述蓝牙模块与所述蓝牙道钉连接；所述差分服务器与所述定位卫星和所述通信基站均连接；所述巡检终端通过所述4G模块与所述监控终端的服务器进行通信连接；所述服务器与所述显示器连接。

所述差分服务器用于接收所述定位卫星发送的卫星信号，并根据所述卫星信号计算差分信息，并将所述差分信息发送至所述通信基站，所述通信基站与所述4G模块连接，将所述差分信息通过所述4G模块发送至所述处理器；所述处理器将所述差分信息发送至所述差分模块；所述差分模块用于接收所述定位卫星发送的所述卫星信号，接收所述处理器发送的所述差分信息，并根据所述卫星信号和所述差分信息计算初始定位信息；并将所述初始定位信息发送至所述处理器；所述蓝牙道钉用于感应蓝牙信号的强弱，向所述蓝牙模块发送蓝牙信号；所述处理器用于通过所述蓝牙模块接收所述蓝牙信号；并根据所述蓝牙信号和所述初始定位信息计算最终定位信息；并记录当前的时间为所述最终定位信息的时间戳；所述处理器还用于通过所述4G模块将所述最终定位信息和所述时间戳发送至所述监控终端；所述监控终端的服务器用于根据所述最终定位信息和所述时间戳，建立相应巡检终端的运动轨迹，并通过所述显示器输出所述运动轨迹。所述服务器还用于向所述显示器发送所述最终定位信息，在显示器上实时显示当前的最终定位信息。

通过在显示器上实时显示巡检终端当前的最终定位信息和巡检终端的运动轨迹，能够实现对巡检人员的实时高精度定位，实现对巡检人员的实时监控。

在工作区域，架设卫星导航参考站接收机，巡检终端采用差分模式进行高精度定位，定位精度可以达到10cm以内，定位精度较原有普通GPS定位的10米精度，有非常大的提升，满足铁路巡检的需求。而且结合了蓝牙场强感应定位后，对于雨棚遮挡条件下，也可以进行不低于5米的定位精度。

在利用本系统进行监控时，需要在铁路沿线的每个监测点均设置至少一个蓝牙道钉。

供电模块给处理器供电，由于差分模块、4G模块和蓝牙模块均与处理器连接，因此，处理器可以为差分模块、4G模块和蓝牙模块供电。供电模块可以包括：锂电池和电源管理单元。电源管理单元可以对锂电池进行充放电管理。锂电池用来为处理器充电。

其中，差分模块可以为BDS\/GPS差分模块。

差分模块可以接收定位卫星发送的卫星信号，4G模块接收通信基站发送的差分信息，并发送至处理器，处理器将差分信息发送至差分模块，差分模块可以根据卫星信号和差分信息计算巡检终端的初始定位信息，并将该初始定位信息发送至处理器，具体计算过程为：根据所述差分信息，修正所述卫星信号，获得修正卫星信号；判断所述修正卫星信号的强度是否小于第一预设阈值；若小于，删除对应的修正卫星信号；若不小于，则保留对应的修正卫星信号；根据保留的修正卫星信号的信号强度，对参与定位的修正卫星信号进行加权计算，获得初始定位信息。

其中，第一预设阈值可以为39dbHz。

另外，还可以判断原始观测量数据的残差是否低于第三预设阈值，若低于，则将对应的修正卫星信号删除，不利用其进行定位方程的解算；若不低于，则保留对应的修正卫星信号。

在根据保留的修正卫星信号的信号强度，对参与定位的修正卫星信号进行加权计算时，通过位置解算方程获得初始定位信息。

获得初始定位信息后，可以对初始定位信息进行行卡尔曼滤波，抛弃孤点、减少严重多径造成的定位偏差，得到高精度定位信息。

获得高精度定位信息后，可以根据高精度定位信息和蓝牙信号计算最终定位信息，具体过程为：判断所述蓝牙信号的信号强度是否高于第二预设阈值；若高于，则基于预先建立的指纹模型，根据所述高精度定位信息和所述蓝牙信号，获得最终定位信息；若不高于，则将所述高精度定位信息作为最终定位信息。

在本实用新型中，也可以不对初始定位信息进行滤波，直接根据初始定位信息和蓝牙信号计算最终定位信息。

在本实用新型中，当所述差分模块根据所述差分信息和所述卫星信号计算初始定位信息失败，则向所述处理器发送初始定位信息的空值；所述根据所述初始定位信息和所述蓝牙信号，计算最终定位信息，包括：根据所述蓝牙信号，采用几何定位法，计算最终定位信息。

若卫星导航信号不能获得定位结果，仅能收到蓝牙信号，则接收到蓝牙信号的信号强度折算出距离蓝牙源的距离，并在整体坐标框架上进行位置信息的给出。蓝牙定位采用几何法定位法，通过边长交会的方法求出终端的位置信息。由于蓝牙的观测量是信号强度，因此要建立信号强度随着距离变化的函数关系式。

在根据最终定位信息和蓝牙信号建立巡检终端的运动轨迹的过程为：

根据监测点、铁路布局和边界围栏，建立铁路巡检地图；基于铁路巡检地图，根据每个所述巡检终端在一段时间内的最终位置信息和时间戳，建立相应所述巡检终端的运动轨迹。

在获取到每个巡检终端的最终位置信息和时间戳后，将每个所述巡检终端在一段时间内的最终位置信息转换为所述铁路巡检地图对应的坐标信息；按照所述位置信息的所述时间戳顺序，将对应的所述坐标信息标注在所述铁路巡检地图上，形成所述巡检终端在一段时间内的运动轨迹。

通过实时获取到每个巡检终端在当前的最终位置信息和时间戳，按照时间戳的顺序在铁路巡检地图上标注位置信息，会形成每个巡检终端的运动轨迹。其中，时间戳的间隔可以人为设定。

在将最终位置信息转换为坐标信息时，首先得根据铁路巡检地图建立一个坐标系，然后将位置信息映射为坐标信息。

本实用新型提供的巡检终端，还包括：蜂鸣器；所述蜂鸣器与所述处理器连接；所述蜂鸣器用于在所述处理器的控制下，向用户发送提示声音。

其中，处理器可以在用户通过操作按键的情况下，向蜂鸣器发送打开指令，蜂鸣器根据该打开指令发出提示声音。该提示声音可以表示报警提示。例如，当遇到突发等情况时，佩戴巡检终端的人员可以通过巡检终端的报警按钮，一键实现SOS呼救，监控终端响应后进入应急搜救预案。

在本实用新型中，巡检终端还可以包括：话筒和按键；所述话筒和所述按键均与所述处理器连接；所述按键用于在用户的操作下向所述处理器发送通信指令；所述处理器用于根据所述通信指令接收用户通过所述话筒发送的语音；并通过所述4G模块输出所述语音。

该用户为巡检人员，当巡检人员操作该按键时，可以通过话筒向其它智能设备发送语音。例如，请求救助语音，支援语音等。

巡检终端还可以包括：扬声器，扬声器与处理器连接，处理器可以控制扬声器向巡检人员发送语音，这样，可以使巡检人员与管理者进行互动。

在本实用新型中，巡检终端还可以包括：马达；所述马达与所述处理器连接；所述马达用于在所述处理器的控制下进行震动。

在巡检终端中可设置电子围栏功能，电子围栏可关联具体人员或班组，当佩戴巡检终端的人员越过电子围栏时，通过蜂鸣器和振动马达提示佩戴人员触发电子围栏，如佩戴人员未退出电子围栏，则巡检终端持续通过蜂鸣器和振动告警同时向后台系统发送告警信息，通知监控人员采取相应操作。

在本实用新型中，巡检终端还可以包括：至少一个LED灯；所述LED灯与所述处理器连接；所述LED灯用于在所述处理器的控制下关闭或打开。

该LED灯可以通过亮灯的方式来进行报警提示。

该LED灯还可以用于提示电池电量。

在本实用新型中，对巡检人员的提示可通过蜂鸣器、马达、LED来进行提示，用于工作状态(是否巡检到位)和通知信息(例如危险提示、跌倒报警)提醒等，不同类型的警示信息可通过蜂鸣器发声长短和间隔不同加以区分。

在本实用新型中，巡检终端还可以包括：电量检测模块；所述电量检测模块与所述供电模块和所述处理器均连接；所述电量检测模块用于实时检测所述供电模块的电量；并将检测的电量发送至所述处理器。

当处理器判断检测的电量小于预设电量时，可通过蜂鸣器、马达和LED灯等中的一种或多种进行提示。

在本实用新型中，巡检终端还可以包括USB接口，USB接口与所述处理器连接，所述USB接口可以用于充电或传输数据。

以上，为本实用新型提供的一种铁路巡检的监控系统。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

设计图

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设计说明书

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