CN110285858A - 一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置 - Google Patents

一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置 Download PDF

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陈享成
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Abstract

本发明公开了一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，包括：车站运营环境监测终端，用于监测列车停靠车站内的环境数据，并根据列车停靠车站内不同位置处的影像信息，通过提取影像特征，确定列车停靠车站内不同位置处的人流密度、乘车安全信息；车内运营环境监测终端，用于监测列车内的环境数据，并根据不同监测区域内污染物气味浓度，确定污染物类别和污染程度。本发明通过监测列车停靠车站内不同位置处影像信息，提取影像特征后获得人流密度和乘车安全信息，从而保证旅客能够在列车开动前安全上车；通过对列车内污染物类型和各类型浓度的有效监测，从而保证了长时间乘坐列车的环境舒适良好。

Description

一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置
技术领域
本发明涉及列车运营环境技术领域，更具体的涉及一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置。
背景技术
无线传感器网络在铁路列车运营环境监测领域具有广阔的应用前景，车站环境的监测是为了保证旅客安全有效上车，车内环境监测是为了保证旅客处于舒适良好的环境中。
但是，当人流量较大时，目前仅是对人流量进行统计，并没有考虑随机调控以保证旅客能够在列车开动前上车，更没有对上车时的大量人流的安全流动进行监控，从而不能保证旅客安全有效上车；同时，目前对列车内环境的监测仅停留在对空气温湿度、空气颗粒物浓度等常见环境因素的监测，并没有具体考虑列车的实际情况而对列车空间的污染物进行监测，从而未能有效对列车内部环境进行监测。
发明内容
本发明实施例提供一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，用以解决上述背景技术中存在的问题。
本发明实施例提供一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，包括：多个车站运营环境监测终端、多个车内运营环境监测终端、列车监测中心和ZigBee无线通信网络，所述车站运营环境监测终端和所述车内运营环境监测终端均通过所述ZigBee无线通信网络与所述列车监测中心无线通信；
所述车站运营环境监测终端，用于监测列车停靠车站内的环境数据，并根据列车停靠车站内不同位置处的影像信息和声音信息，通过提取影像特征和声音特征，确定列车停靠车站内不同位置处的人流密度、乘车安全信息和信噪比例信息；
所述车内运营环境监测终端，用于监测列车内的环境数据，并根据不同监测区域内污染物气味浓度，确定污染物类别和污染程度；
所述列车监测中心，用于根据人流密度，通过语音按照就近原则进行人群乘车疏散调配播报；用于根据乘车安全信息，通过语音进行车站安全预警播报；用于根据信噪比例信息，通过语音进行车站噪音控制播报；以及用于根据污染物类别和污染程度，通过语音进行车内污染物清除播报。
进一步地，多个所述车站运营环境监测终端分别设置在列车顶部的不同位置处，且所述车站运营环境监测终端包括：第一采集模块，所述第一采集模块包括：图像采集单元、音频采集单元和车外环境采集单元；
所述图像采集单元，用于采集列车停靠车站内的影像信息；
所述音频采集单元，用于采集列车停靠车站内的声音信息；所述声音信息包括：广播播报声音信息、人群噪音信息；
所述车外环境采集单元，用于采集列车停靠车站内的温度、亮度、烟雾浓度和气象数据。
进一步地，所述车外环境采集单元包括：第一温度传感器、烟雾传感器和气象传感器；其中，所述气象传感器包括：测量相对湿度的电容传感器和测量风速的超声波传感器。
进一步地，所述车站运营环境监测终端包括：人流密度确定模块、乘车安全确定模块和信噪比例确定模块；
所述人流密度确定模块，用于根据提取的影像特征，通过头像数量的分布，确定车站内不同位置处的人流密度；
所述乘车安全确定模块，用于根据提取的影像特征，通过人流轮廓形状和人流轮廓形状内人体动作状态，确定车站内乘车安全状态；
所述信噪比例确定模块，用于根据提取的声音特征，通过广播播报声音的分贝和人群声音的分贝，确定车站内信噪比例。
进一步地，多个所述车内运营环境监测终端分区布设在列车内部，所述车内运营环境监测终端包括：第二采集模块，所述第二采集模块包括：空气质量监测单元、第二温度传感器和湿度传感器；
所述空气质量监测单元，用于监测列车内部颗粒物浓度、污染物气味浓度；
所述第二温度传感器，用于监测列车内温度信息；
所述湿度传感器，用于监测列车内湿度信息。
进一步地，所述空气质量监测单元包括：颗粒物浓度传感器和污染物气味浓度检测单元；其中，所述颗粒物浓度传感器包括TSP、PM10、PM5、PM2.5或PM1浓度规格的传感器。
进一步地，所述车内运营环境监测终端包括：污染物类别确定模块和污染程度确定模块；
所述污染物类别确定模块，用于通过污染物类别检测单元判断监测的污染物气体类别；其中，所述污染物气体类别包括：臭味、霉味、腥味；
所述污染程度确定模块，用于通过污染物浓度检测单元判断监测的污染物气体浓度。
进一步地，所述列车监测中心包括：人员疏散调配提醒模块、安全预警模块和污染物清除提醒模块；
所述人员疏散调配提醒模块，用于当乘车时间到达预设时间时，根据各车厢口人流密度，按照就近原则进行人员疏散调配提醒；
所述安全预警模块，用于当列车停靠车站内人流轮廓形状为“人流围观”形状和“人流围观”内形状有“打架”动作时，进行车站内对应位置处的安全预警播报；
所述污染物清除提醒模块，用于当污染物气体浓度达到预设浓度时，进行车内污染物清除提醒。
本发明实施例提供一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，与现有技术相比，其有益效果如下：
本发明通过监测列车停靠车站内不同位置处影像信息，提取影像特征后获得人流密度和乘车安全信息，根据各上车入口处的人流密度信息可以通过就近原则进行人群乘车疏散调配，保证旅客能够在列车开动前上车，根据车站内人流轮廓形状和人员运动动作可以判断人流流动过程是否发生事故，从而可以及时处理事故，保证了旅客安全有效上车。进一步，通过监测列车停靠车站内不同位置处的声音信息，根据广播播报声音和人群噪音确定其信噪比例信息，当人群噪音较大时，可以紧急持续播报降低噪音的语音提示，从而保证了车站上车过程有序安全进行。
本发明通过对列车内污染物类型(臭味、霉味、腥味)和各类型浓度的有效监测，当污染物气体浓度达到预设浓度时，进行车内污染物清除提醒，从而保证了长时间乘坐列车的环境舒适良好。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置的整体原理框图；
图2为本发明实施例提供的一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置的具体原理框图。
具体实施方式
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。
参见图1～2，本发明实施例提供一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，该装置包括：多个车站运营环境监测终端1、多个车内运营环境监测终端2、列车监测中心3和ZigBee无线通信网络4，车站运营环境监测终端1和车内运营环境监测终端2均通过ZigBee无线通信网络4与列车监测中心3无线通信。
上述技术方案，通过ZigBee无线通信网络(即无线传感器网络)实现铁路列车车站环境和列车内部环境的监测，其中，每个车站运营环境监测终端1和每个车内运营环境监测终端2为无线传感器采集节点，列车监测中心3为无线传感器汇聚节点，通过无线传感器组网实现无线通信。即无线传感器网络由具有感知、计算和通信能力的传感器节点组成，大范围的监测网络由采集节点、汇聚节点组成，并最终将数据传输至列车监测中心3。
具体地，车站运营环境监测终端1，用于监测列车停靠车站内的环境数据，并根据列车停靠车站内不同位置处的影像信息和声音信息，通过提取影像特征和声音特征，确定列车停靠车站内不同位置处的人流密度、乘车安全信息和信噪比例信息。车内运营环境监测终端2，用于监测列车内的环境数据，并根据不同监测区域内污染物气味浓度，确定污染物类别和污染程度。列车监测中心3，用于根据人流密度，通过语音按照就近原则进行人群乘车疏散调配播报；用于根据乘车安全信息，通过语音进行车站安全预警播报；用于根据信噪比例信息，通过语音进行车站噪音控制播报；以及用于根据污染物类别和污染程度，通过语音进行车内污染物清除播报。
上述技术方案，通过监测列车停靠车站内不同位置处影像信息，提取影像特征后获得人流密度和乘车安全信息，根据各上车入口处的人流密度信息可以通过就近原则进行人群乘车疏散调配，保证旅客能够在列车开动前上车，根据车站内人流轮廓形状和人员运动动作可以判断人流流动过程是否发生事故，从而可以及时处理事故，保证了旅客安全有效上车。进一步，通过监测列车停靠车站内不同位置处的声音信息，根据广播播报声音和人群噪音确定其信噪比例信息，当人群噪音较大时，可以紧急持续播报降低噪音的语音提示，从而保证了车站上车过程有序安全进行。同时，通过对列车内污染物类型(臭味、霉味、腥味)和各类型浓度的有效监测，当污染物气体浓度达到预设浓度时，进行车内污染物清除提醒，从而保证了长时间乘坐列车的环境舒适良好。
进一步地，多个车站运营环境监测终端1分别设置在列车顶部的不同位置处，且车站运营环境监测终端1包括：第一采集模块11，第一采集模块11包括：图像采集单元111、音频采集单元112和车外环境采集单元113。
其中，图像采集单元111，用于采集列车停靠车站内的影像信息；音频采集单元112，用于采集列车停靠车站内的声音信息；声音信息包括：广播播报声音信息、人群噪音信息；车外环境采集单元113，用于采集列车停靠车站内的温度、亮度、烟雾浓度和气象数据，且车外环境采集单元113包括：第一温度传感器、烟雾传感器和气象传感器，气象传感器包括：测量相对湿度的电容传感器和测量风速的超声波传感器。
进一步地，车站运营环境监测终端1还包括：人流密度确定模块12、乘车安全确定模块13和信噪比例确定模块14。
其中，人流密度确定模块12，用于根据提取的影像特征，通过头像数量的分布，确定车站内不同位置处的人流密度；乘车安全确定模块13，用于根据提取的影像特征，通过人流轮廓形状和人流轮廓形状内人体动作状态，确定车站内乘车安全状态；信噪比例确定模块14，用于根据提取的声音特征，通过广播播报声音的分贝和人群声音的分贝，确定车站内信噪比例。
进一步地，多个车内运营环境监测终端2分区布设在列车内部，车内运营环境监测终端2包括：第二采集模块21，第二采集模块21包括：空气质量监测单元211、第二温度传感器212和湿度传感器213。
其中，空气质量监测单元211，用于监测列车内部颗粒物浓度、污染物气味浓度；第二温度传感器212，用于监测列车内温度信息；湿度传感器213，用于监测列车内湿度信息。空气质量监测单元211包括：颗粒物浓度传感器和污染物气味浓度检测单元；颗粒物浓度传感器包括TSP、PM10、PM5、PM2.5或PM1浓度规格的传感器。
进一步地，车内运营环境监测终端2还包括：污染物类别确定模块22和污染程度确定模块23；
其中，污染物类别确定模块22，用于通过污染物类别检测单元判断监测的污染物气体类别；其中，污染物气体类别包括：臭味、霉味、腥味等；污染程度确定模块23，用于通过污染物浓度检测单元判断监测的污染物气体浓度。
进一步地，列车监测中心3包括：人员疏散调配提醒模块31、安全预警模块32和污染物清除提醒模块33。
其中，人员疏散调配提醒模块31，用于当乘车时间到达预设时间时，根据各车厢口人流密度，按照就近原则进行人员疏散调配提醒；安全预警模块32，用于当列车停靠车站内人流轮廓形状为“人流围观”形状(即围观包围形，其区别于正常人流流动形状)和“人流围观”内形状有“打架”动作(即胳膊腿大幅度动作，其区别于正常人员行走动作)时，进行车站内对应位置处的安全预警播报；污染物清除提醒模块33，用于当污染物气体浓度达到预设浓度时，进行车内污染物清除提醒。
综上所述，本发明从车站人流监测和车内污染物监测两个方面，实现了创新的铁路列车运行环境监测，从而保证了旅客安全有效上车和舒适乘车。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，其特征在于，包括：多个车站运营环境监测终端(1)、多个车内运营环境监测终端(2)、列车监测中心(3)和ZigBee无线通信网络(4)，所述车站运营环境监测终端(1)和所述车内运营环境监测终端(2)均通过所述ZigBee无线通信网络(4)与所述列车监测中心(3)无线通信；
所述车站运营环境监测终端(1)，用于监测列车停靠车站内的环境数据，并根据列车停靠车站内不同位置处的影像信息和声音信息，通过提取影像特征和声音特征，确定列车停靠车站内不同位置处的人流密度、乘车安全信息和信噪比例信息；
所述车内运营环境监测终端(2)，用于监测列车内的环境数据，并根据不同监测区域内污染物气味浓度，确定污染物类别和污染程度；
所述列车监测中心(3)，用于根据人流密度，通过语音按照就近原则进行人群乘车疏散调配播报；用于根据乘车安全信息，通过语音进行车站安全预警播报；用于根据信噪比例信息，通过语音进行车站噪音控制播报；以及用于根据污染物类别和污染程度，通过语音进行车内污染物清除播报。
2.如权利要求1所述的基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，其特征在于，多个所述车站运营环境监测终端(1)分别设置在列车顶部的不同位置处，且所述车站运营环境监测终端(1)包括：第一采集模块(11)，所述第一采集模块(11)包括：图像采集单元(111)、音频采集单元(112)和车外环境采集单元(113)；
所述图像采集单元(111)，用于采集列车停靠车站内的影像信息；
所述音频采集单元(112)，用于采集列车停靠车站内的声音信息；所述声音信息包括：广播播报声音信息、人群噪音信息；
所述车外环境采集单元(113)，用于采集列车停靠车站内的温度、亮度、烟雾浓度和气象数据。
3.如权利要求2所述的基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，其特征在于，所述车外环境采集单元(113)包括：第一温度传感器、烟雾传感器和气象传感器；其中，所述气象传感器包括：测量相对湿度的电容传感器和测量风速的超声波传感器。
4.如权利要求1所述的基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，其特征在于，所述车站运营环境监测终端(1)包括：人流密度确定模块(12)、乘车安全确定模块(13)和信噪比例确定模块(14)；
所述人流密度确定模块(12)，用于根据提取的影像特征，通过头像数量的分布，确定车站内不同位置处的人流密度；
所述乘车安全确定模块(13)，用于根据提取的影像特征，通过人流轮廓形状和人流轮廓形状内人体动作状态，确定车站内乘车安全状态；
所述信噪比例确定模块(14)，用于根据提取的声音特征，通过广播播报声音的分贝和人群声音的分贝，确定车站内信噪比例。
5.如权利要求1所述的基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，其特征在于，多个所述车内运营环境监测终端(2)分区布设在列车内部，所述车内运营环境监测终端(2)包括：第二采集模块(21)，所述第二采集模块(21)包括：空气质量监测单元(211)、第二温度传感器(212)和湿度传感器(213)；
所述空气质量监测单元(211)，用于监测列车内部颗粒物浓度、污染物气味浓度；
所述第二温度传感器(212)，用于监测列车内温度信息；
所述湿度传感器(213)，用于监测列车内湿度信息。
6.如权利要求5所述的基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，其特征在于，所述空气质量监测单元(211)包括：颗粒物浓度传感器和污染物气味浓度检测单元；其中，所述颗粒物浓度传感器包括TSP、PM10、PM5、PM2.5或PM1浓度规格的传感器。
7.如权利要求1所述的基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，其特征在于，所述车内运营环境监测终端(2)包括：污染物类别确定模块(22)和污染程度确定模块(23)；
所述污染物类别确定模块(22)，用于通过污染物类别检测单元判断监测的污染物气体类别；其中，所述污染物气体类别包括：臭味、霉味、腥味；
所述污染程度确定模块(23)，用于通过污染物浓度检测单元判断监测的污染物气体浓度。
8.如权利要求1所述的基于无线传感器的铁路列车运营环境监测装置，其特征在于，所述列车监测中心(3)包括：人员疏散调配提醒模块(31)、安全预警模块(32)、噪音控制提醒模块(33)和污染物清除提醒模块(34)；
所述人员疏散调配提醒模块(31)，用于当乘车时间到达预设时间时，根据各车厢口人流密度，按照就近原则进行人员疏散调配提醒；
所述安全预警模块(32)，用于当列车停靠车站内人流轮廓形状为“人流围观”形状和“人流围观”内形状有“打架”动作时，进行车站内对应位置处的安全预警播报；
所述噪音控制提醒模块(33)，用于当语音播报声音小于人群噪音时，提高分贝进行持续降低噪音播报；
所述污染物清除提醒模块(34)，用于当污染物气体浓度达到预设浓度时，进行车内污染物清除提醒。
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