CN101898567A - 基于智能视频的铁路异物侵限监控*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能视频的铁路异物侵限监控***，由现场监控子***(1)、车载报警子***(2)、数据传输子***(3)、监测中心子***(4)其中，现场监控子***(1)由摄像机(11)和异物侵限监测终端(12)组成；监测中心子***(4)是本***信息处理中心，包括监测中心服务端(41)和监测中心客户端(42)；车载报警子***(2)主要由车载报警终端(21)组成，负责接收现场监控子***发送来的报警信息并向机车发出报警提示。本发明监测直观，范围大，监控能力强，尤其适合高铁***使用，减少安全事故的发生。

Description

基于智能视频的铁路异物侵限监控***

所属技术领域

本发明涉及一种对铁路异物侵限进行监测报警的铁路防灾安全监控***，尤其是一种基于智能视频分析和无线通信技术的铁路异物侵限监控***。

背景技术

随着高速铁路建设的快速发展，列车运行速度不断提高，对列车运行安全的要求也不断提高。时速200公里以上的列车制动距离大约需要2公里，此时如果仅仅依靠司机目视来发现线路中的异物，将无法及时采取制动措施，从而引发重大行车事故。由于异物侵限事件的发生具有突发性、无规律可循和不可预测等特点，需要采用先进技术监测异物侵限事件，在列车到达侵限地点前发出报警，控制列车减速或停车，保证列车运行安全。

中国专利CN200820148978.2提出了一种基于监测电网的异物侵限监测装置，该装置实现了实时监测特定区域的异物侵限状态。但该监测方法有如下缺点：1、需要配合防护网工作，维护工作量大，需要申请开天窗时间；2、检测范围小，只能检测到监测网所覆盖的范围，适合待定区域的监测，而不适合铁路正线的监测；3、无法检测细长、数量大的落物；1、无法检测已落入轨道中的异物。

利用传统的视频监控方式方法也可以实现异物侵限的监测，但它有如下的缺点：1、需要专门的监视人员长期盯着屏幕来观察是否有异物侵限，容易产生视疲劳而发生漏报警事件；2、当监控点比较多时，由于一个人所能看的内容有限，需要投入大量的人员来看屏幕；3、所有的视频全部传回监控中心需要占用大量的带宽；4、没有将报警信息及时告知列车，司机无法及时采取应对措施。

针对上述问题，本发明提出了一种基于智能视频分析技术，通过对实时视频的分析判断，自动判断各种异物侵限事件，并通过无线通信技术将报警信息同时发送给列车司机和监控中心的铁路异物侵限监控***。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供一种基于智能视频的异物侵限监控***：第一，该***能实时监控线路视频，并自动分析判断是否有异物侵限事件发生，所有的采集和判断部在监控前端进行，无需人工干预；第二，当有异物侵限发生时，能自动根据设定的报警规则产生报警信息，并将报警信息叠加在图像上通过有线或无线网络发送回监控中心，监控中心客户端自动弹出发生报警的监控点画面；第三，产生的报警信息同时通过无线网络发送给监控点附近的列车，并通过语音提示告知列车司机采取相应的措施；第四，提供报警联动功能，在有报警发生时，可同时触发存储装置或其它联动设备。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

基于智能视频的铁路异物侵限监控***，由现场监控子***1、车载报警子***2、数据传输子***3、监测中心子***4组成。其中，现场监控子***1由摄像机11和异物侵限监测终端12组成；监测中心子***4包括监测中心服务端41和监测中心客户端42；车载报警子***2主要由车载报警终端21组成，负责接收现场监控子***发送来的报警信息并向机车发出报警提示。

本发明的工作原理是：通过摄像机11采集监控点实时视频信息，由异物侵限监测终端12采用智能视频分析技术，自动分析和抽取视频源中的关键信息，对异物侵限进行识别判断，然后将生成的报警信息叠加在图像上，送至视频编码模块进行压缩编码，最后通过传输子***3上报至监控中心，监控人员可以根据图像信息和报警信息作出进一步判断，采取相应的措施。同时，由异物侵限监测终端12生成的报警信息通过无线传输网络传输至车载报警终端21，车载报警终端根据报警内容向司机发出语音报警提示。

采用如上的设计后，本发明的有益效果主要表现在：

1、监测直观，范围大。由于本***是基于视频的监测，监控人员可根据需要随时调看监控现场图像，因此监测直观，覆盖范围大，摄像机视场范围内的区域部在本***监测范围内；

2、监测效率高。本***基于智能视频分析技术，能够根据报警规则自动判断异物侵限的发生，不需要监控人员一直紧盯屏幕，监控人员只需要在***报警时进行确认即可。避免了监控人员因长时间观看屏幕造成疲劳而降低注意力，提高了监控人员实际监控的效果；

3、监控能力强。智能视觉分析技术可以识别出人眼无法分辨的细微变化，例如在遥远距离、光线不足、低对比度、环境伪装等等情况下的入侵行为和威胁，已落入轨道中的异物等；

4、使用维护简便。由于本***是一种非接触式的检测，检测设备没有损耗，降低维护成本；

5、节省带宽。只有在报警规则被触发才传输视频，大大节省了传输带宽，在同等带宽条件下可以容纳更多路监控；

6、报警信息能通过无线通信技术实现自动传输至监测点附近列车，并根据报警类别和报警等级向列车司机发出报警提示，列车司机可及时采取应对措施，减少安全事故的发生；

7、前端设备本地存储单元可保留监控现场的录像资料，便于相关部门执法分析；

8、高度集成。基于DSP的完全嵌入式智能视觉分析，所有的监测判断全部在监控前端实现，不需要外部软件支持，无需人工干预。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的异物侵限监测终端结构框图。

图3是本发明的车载报警终端结构框图。

图4是本发明的监控中心服务端结构框图。

图5是本发明的监控中心客户端结构框图。

图6是本发明的异物侵限监测终端工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示的结构框图，现场监控子***1、车载报警子***2、数据传输子***3、监测中心子***4。

现场监控子***1由摄像机11和异物侵限监测终端12组成，负责采集监控现场的实时图像，并对异物侵限进行判断识别，当有异物侵限情况发生时，产生报警信息，叠加在图像上一起发送至监控中心，同时将报警信息发送至监测点附近的列车。

摄像机11包括摄像头、云台和红外照明装置。异物侵限监测终端12的结构框图如图2所示，具体包括：视频采集模块121、视频分析模块122、视频编码模块123、本地存储模块124、报警联动接口125、车地无线传输接口126、网络通信接口127。视频采集模块121通过视频线与摄像机11相连，将摄像机11采集的模拟视频信号进行数字化处理，视频分析模块122对视频场景进行分析处理，辨别运动目标并判断目标的行为是否符合预设的报警条件，当报警条件满足时，产生报警信息，并将叠加了报警信总的图像送入视频编码模块123，视频编码模块123对视频进行压缩编码，压缩后的视频流一方面通过网络通信接口127传送至监控中心，另一方面送至本地存储模块124予以保存，以备事后查证。

进一步的，当视频分析模块122判断报警条件满足时，还将报警信息送入车地无线传输接口126，通过车地无线传输接口126将报警信息发送至监测点附近的列车。更进一步地，当有报警发生时，还可输出报警信号至报警联动接口125，以控制外部设备进行联动(如打开信号灯等)。

异物侵限监测终端的工作流程如图6所示，具体描述如下：

步骤1：视频采集模块121采集监控现场的视频，并进行数字化处理；

步骤2：视频分析模块122对视频信息进行分析处理，根据报警规则判断是否符合预设的报警条件，如果判断报警条件满足，则进入下一步骤，否则继续进行采集和分析；

步骤3：如果判断发生报警，则根据报警规则生成报警信息，包括报警类别、报警等级及监测点编号等。并进行如下处理：

步骤3.1：将生成的报警信息叠加在视频画面上并送至视频编码模块123；

步骤3.2：如果配置了车地无线传输模块，则将生成的报警信息送至车地无线传输接口126，通过车地无线传输接口126传输至监控点附近的列车；

步骤3.2：如果配置了报警联动，则产生报警联动控制信号，送至报警联动接口125；

步骤4：视频编码模块123对视频进行压缩编码，编码后的视频流分成两路，一路送至本地存储模块124，一路通过网络通信接口127传送至监控中心。

步骤2中用于异物侵限判别的报警规则是用户根据实际需要设置的以下几种不同类型的报警规则的一种或其组合：

1)绊网穿越报警：当人、动物或其它异物侵穿越绊线时自动发出报警。该报警规则设定一条或多条任意形状的绊线，针对每一条绊线还可以指定穿越绊线的非法方向(两个单向或者双向)。当以绊网穿越模式进行检测时，在绊线平行方向运动的目标将被忽略，仅当目标穿越绊线时发出报警。这种检测模式适用于某些特定场合的入侵检测，例如攀越围墙、穿越安全检查点、穿越铁路安全周界等。

2)围栏入侵报警：专为检测攀越(或穿越)周界和围栏等行为所提供的快速配置模式。该报警规则设定一道或多道任意形状的虚拟围栏，每一道虚拟围栏的长度、高度和厚度可以独立设置，此外还可以指定攀越(或穿越)某个虚拟围栏的非法方向(两个单向或者双向)。当入侵者在非法方向上攀越(或穿越)围栏(包括从围栏下面爬过、围栏缝隙中间穿越或从围栏上方攀越)时将自动触发报警。这种报警规则非常适合用于各种周界和围栏的入侵防范，例如铁路护栏(防止进入)、站场围墙(防止任意方向穿越)等应用场合。

3)区域入侵报警：当有人、动物或其它异物侵入监控防区时自动发出报警。该报警规则设定多个任意形状的防区，多个防区位置可以重叠，互不影响。针对每一个防区，还可以指定该防区内入侵者的类型(人、动物、交通工具)、尺寸大小、入侵速度、最短入侵时间和运动方向等参数，各防区内各类型的参数可以独立设定，互不影响。利用以上功能，可以在同一场景中检测不同特征的运动目标。该报警模式针对入侵者不同的尺寸大小和运动特征进行检测，发出报警信号并提供即时的视频确认机制，有效减少了由于误报引起的不必要的警卫行动。这种报警规则适用于各种场合的非法入侵检测，例如侵入高危区域、进入铁路限界、攀越围墙，以及针对在非工作时间内在非法方向上运动的过往人员进行记录等。

4)异物遗留报警：当物品(包裹、碎块、行李等)在某个防区内被放置或遗弃的时候自动报警。无论是由人携带而来并在防区中遗弃的物品(摄像机看到完整遗弃过程的情况)，或者是被人从防区外扔入防区内的物品(摄像机看到部分遗弃过程的情况)，还是在防区中突然出现的物品(摄像机完全看不到遗弃过程的情况)，都可以从场景中正确检测出遗弃物。本报警规则适用于各种场合的遗弃物检测，例如铁路上的危险障碍物、危岩落石、乱扔的垃圾、高速铁路上的物品碎块、地面上积留的滑溜液体(可能导致行人滑倒、车祸等事故)等。

车载报警子***2主要由车载报警终端21组成，负责接收现场监控子***发送来的报警信息，并向司机发出报警提示。车载报警终端21的结构框图如图3所示，具体包括：车地无线传输接口211、报警处理模块212、语音报警模块213和车载显示模块214。车地无线传输接口211通过空中接口与现场监控子***的车地无线传输接口126进行通信，接收报警信息，送入报警处理模块212，报警处理模块212根据对报警信息进行处理和存储，根据不同的报警级别产生不同的提示信息，语音报警模块213则根据报警级别向司机播报报警话音提示信息，车载显示单元214为可选模块，可以显示监测点的实时图像信息及报警数据。

数据传输子***3负责将现场采集的视频信息和报警信息上传到监控中心。可选的传输方式包括GSM-R/GPRS/CDMA/3G或有线(光纤、ADSL)等多种通讯方式，根据现场实际情况，灵活选择。

监测中心子***4是本***信息处理中心，包括监测中心服务端41和监测中心客户端42。现场监控子***1采集的视频信息和报警信息通过传输网络3汇集到监测中心服务端41，监测中心服务端41对信息进行处理和存储，相关业务部门和有关领导可利用监测中心客户端42，通过无线网络、Internet等多种方式进行实时监控和查询。

监测中心服务端41的结构框图如图4所示，具体包括：中心管理服务器411、存储服务器412、转发服务器413组成。中心管理服务器411对***资源进行集中管理，包括设备、用户、站点等。中心管理服务器作为整个***的核心部分，为整个***提供原始数据的保存、管理和维护。存储服务器412主要功能是对录像和报警数据进行集中存储和管理。转发服务器413负责媒体流的分发，现场监控设备发送来的视频首先接入转发服务器，再由转发服务413分发给客户端。

监测中心客户端42的结构框图如图5所示，具体包括：实时监控单元421、信息管理单元422、录像回放单元423和历史数据查询单元424组成。实时监控单元42用来实时查看监控点视频，当监控现场有报警发生时，监控单元将自动弹出报警点的视频信息，用户可以根据视频作进一步判断，以解除误报警。用户也可根据需要调看指定监控点的视频。信息管理单元422用来配置管理各种设备、显示各设备的运行状态、配置和管理用户权限等。录像回放单元423用来查看和点播录像信息。历史数据查询单元424以各种图表形式显示历史报警信息，并根据报警等级和监控点进行分类统计分析。

Claims (5)

1.基于智能视频的铁路异物侵限监控***，由现场监控子***(1)、车载报警子***(2)、数据传输子***(3)、监测中心子***(4)其中，现场监控子***(1)由摄像机(11)和异物侵限监测终端(12)组成；监测中心子***(4)是包括监测中心服务端(41)和监测中心客户端(42)；车载报警子***(2)主要由车载报警终端(21)组成，负责接收现场监控子***发送来的报警信息并向机车发出报警提示。

2.根据权利要求1所述之基于智能视频的铁路异物侵限监控***，其特征在于，所述的异物侵限监测终端(12)的结构具体包括：视频采集模块(121)、视频分析模块(122)、视频编码模块(123)、本地存储模块(124)、报警联动接口(125)、车地无线传输接口(126)、网络通信接口(127)；视频采集模块(121)通过视频线与摄像机(11)相连，将摄像机(11)采集的模拟视频信号进行数字化处理，视频分析模块(122)对视频场景进行分析处理；视频编码模块(123)对视频进行压缩编码，编码后的视频流分成两路，一路送至本地存储模块(124)，一路通过网络通信接口(127)传送至监控中心。

3.根据权利要求1所述之基于智能视频的铁路异物侵限监控***，其特征在于，所述的车载报警终端(21)的结构具体包括：车地无线传输接口(211)、报警处理模块(212)、语音报警模块(213)和车载显示模块(214)。车地无线传输接口(211)通过空中接口接收报警信息，送入报警处理模块(212)，报警处理模块(212)根据对报警信息进行处理和存储，根据不同的报警级别产生不同的提示信息，语音报警模块(213)则根据报警级别向司机播报报警话音提示信息，车载显示单元(214)为可选模块，可以显示监测点的实时图像信息及报警数据。

4.根据权利要求1所述之基于智能视频的铁路异物侵限监控***，其特征在于，所述负责将现场采集的数据上传到监测中心子***的数据传输子***(3)可选的传输方式包括GPRS/CDMA/3G、有线光纤和ADSL多种通讯方式。

5.根据权利要求1所述之基于智能视频的铁路异物侵限监控***，其特征在于，监测中心服务端(41)包括：中心管理服务器(411)、行储服务器(412)、转发服务器(413)；监测中心客户端(42)包括：实时监控单元(421)、信息管理单元(422)、录像回放单元(423)和历史数据查询单元(424)。

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