一种基于大数据的铁路监控辅助系统的制作方法

本发明属于铁路监控领域，涉及铁路监控辅助技术，具体是一种基于大数据的铁路监控辅助系统。

背景技术：

公开号为cn110588729a的专利公开了一种基于大数据的铁路监控辅助系统，属于铁路监控领域，一种基于大数据的铁路监控辅助系统，通过将大数据中央控制系统与路况监测系统以及高速列车终端系统进行连接，实现对高速铁路所行驶路段的气候环境、周围地质以及针对一些一些城市郊区、山区以及村镇居民居住区、山体易滑坡区进行实时的视频监测与管理，实现列车得到前进方向更远距离的气候、地质以及路段视频信息，同时在路况监测系统内设定子站限定速度存储模块，有利于根据根据所处路段的具体情况来及时通过高速列车终端系统内的列车控制终端来调整行车速度，并通过速度传感器实时监测列车的实际行驶速度，进一步有效提高列车行驶安全性能。

但是，其针对铁路进行监控，并没有结合具体的路况进行分析，也没有根据不同的车速对车前方不同的情况进行监控，为了合理根据火车的不同时速，进行不同情况的数据监测，一边给予火车驾驶人员足够的反应速度；先提供一种解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于大数据的铁路监控辅助系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于大数据的铁路监控辅助系统，包括车速检测单元、数据分析模块、启用单元、摄像单元一、摄像单元二、摄像单元三、接收单元、数据解析单元、解析规则库、控制器、显示单元、存储单元、列车辅控模块和智能设备；

其中，所述车速检测单元包括设置在火车顶部的车速传感器，用于获取实时的车速信息，并将车速信息传输到数据分析模块，所述数据分析模块接收车速检测单元传输的车速信息，并对车速信息进行车速拆分步骤，根据车速拆分步骤产生变更信号；

数据分析模块在产生初始速值时将其传输到启动单元，所述数据分析模块还用于在产生变更信号时将车速信息cn传输到启动单元，所述启用单元接收到数据分析模块传输的初始速值、车速信息cn和变更信号时，自动进入启摄分析步骤，具体步骤为：

s1：获取到初始速值，设定反应时间t2，t2为用户预设值；之后对初始速值进行判定；

当初始速值小于x3时，产生一值信号；

当x3≤初始速值≤x4时，产生二选信号；

当初始速值>x4时，三选信号；x3和x4为预设值；

s2：在对初始速值进行判定后，若产生一值信号时，计算测算距，测算距＝初始速值*t2；

在产生二选信号时，计算测算距，测算距＝初始速值*(t2*1.2)；

在产生三选信号时，计算测算距，测算距＝初始速值*(t2*1.4)；

s3：令核距＝测算距+初始速值*t3时，t3为预设值；

当核距处于0-j1时，产生启一信号；

当核距处于j1-j2时，产生启二信号；

当核距大于j2时，产生启三信号；

之后不做动作，直到接收到变更信号才会产生分析；

s3：获取到此时的车速信息cn，对车速信息cn进行判定，具体判定原理与步骤s1内的对初始速值进行判定，判定方式为将车速信息cn替代初始速值，进行相同原理判定；

所述启用单元在产生启一信号、启二信号和启三信号中任一种时，对应开启相应的摄像单元一、摄像单元二和摄像单元三；

其中，摄像单元一、摄像单元二和摄像单元三均包括摄像机，其焦距依次增大；且三者监控距离依次为0-j1，j1-j2，以及j2以上；j1和j2均为管理人员根据选定摄像机的焦距设定的值；用于获取到火车前方的实时影像信息；

当启动对应摄像单元一、摄像单元二和摄像单元三中任一种时，将获取到实时影像信息传输到接收单元，所述接收单元用于将实时影像信息传输到数据解析单元，数据解析单元用于结合解析规则库对实时影像信息进行景象行驶分析，得到接近占比和逼近信号；

所述数据解析单元用于在产生逼近信号时，将逼近信号传输到控制器，所述控制器接收到数据解析单元传输的逼近信号时，自动驱动显示单元显示“当前行驶会出现危险”字眼；

所述数据解析单元用于将接近占比传输到控制器，所述控制器用于根据接近占比进行减速分析，具体分析步骤为：

ss1：当接近占比低于b1时，产生减速信号一；

当接近占比处于b1和b2之间时，此时产生减速信号二；

当接近占比超过b2时，产生减速信号三；

ss2：当产生减速信号一时，此时控制器向列车辅控模块传输减速信号一，此时车速减少0.15；

当产生减速信号二时，此时控制器向列车辅控模块传输减速信号二，此时车速减少0.25；

当产生减速信号二时，此时控制器向列车辅控模块传输减速信号二，此时车速减少0.4；

所述控制器还用于将接近占比打上时间戳传输到存储单元进行存储；

所述控制器还用于将逼近信号传输到智能设备，所述智能设备在接收到控制器传输的逼近信号时，还会自动显示“当前有异物逼近，并注意避让”。

进一步地，所述车速拆分步骤的具体步骤为：

步骤一：首先，获取到车速检测单元传输的车速信息；

步骤二：从初始时，每间隔预设时间t1获取一次车速信息，其中t1为预设值；

步骤三：将车速信息标记为ci，i＝1...n；其中cn表示为最新时刻的车速信息cn；

步骤四：对车速信息的数量进行判定，若当n＜x1时，不做任何处理；当满足n＝x1时，获取到此时的x1组车速信息的均值，将其标记为初始速值；获取到初始速值的同时开始进入步骤五的平稳判定；

步骤五：求取到车速信息ci的均值，将该均值标记为均速值p；

步骤六：求取车速信息的稳值w1，此时

步骤七：持续获取车速信息，别根据步骤五-步骤六的原理获取其稳值w2；持续获取稳值wj，j＝1...m；

步骤八：根据公式cw＝|wj-wj-1|实时计算稳差值cw；当稳差值cw超过x2时，产生变更信号；否则不做任何处理；x2为预设值。

进一步地，所述景象行驶分析步骤为：

s01：在接收到实时影像信息时，会自动获取初始时刻图片，初始时刻图片为火车核距位置处的图片信息；

s02：之后每经过t4时间后，再次获取核距位置处的图片信息，其中t3＝4*t4；

s03：连续获取四次核距位置处的图片信息，加上初始时刻图片，共计五张图片，将其标记为变化图片，得到变化图片组；

s04：获取到变化图片组，对其进行距离识别分析，得到接近占比。

进一步地，所述距离识别分析的具体分析步骤为：

s041：选定第一张变化图片，获取到该变化图片中每一个物体距离铁轨的最近距离，铁轨指代铁路两侧边框；

s042：之后选定第二张变化图片，重复步骤s041；

s043：重复步骤s042，直到对变化图片组内的变化图片处理完毕；

s044：选定任一物体；

s045：依次获取其五个最近距离，将其依次标记为po,o＝1-5；

s046：利用公式计算距离缩差cp，cp＝po-po-1，o＝2...5；得到四个距离缩差cp，p＝1...4；当四个cp值中存在三个及其以上的值大于零时，产生逼近信号；

s047：选定下一物体，重复步骤s045-s047，直到对所有的物体处理完毕；得到产生逼近信号的物体站所有物体个数的比例，将该比例标记为接近占比。

进一步地，所述智能设备为管理人员智能设备，具体为为手机或平板电脑。

进一步地，所述控制器还用于将接近占比传输到显示单元，所述显示单元接收控制器传输的接近占比时，进行自动显示。

本发明的有益效果：

本发明通过车速检测单元内设置在火车顶部的车速传感器，用来实时获取车速信息，并将车速信息传输到数据分析模块，之后利用数据分析模块接收车速检测单元传输的车速信息，并对车速信息进行车速拆分步骤，得到不同情况下，针对不同车速做出何种反应，给予对应的相应处理过程，当满足相应要求时，会利用启用单元对接收到的数据分析模块传输的初始速值、车速信息cn和变更信号进行启摄分析，以便得知此时该启用何种摄像单元；

之后启动摄像单元之后会启动对应摄像单元一、摄像单元二和摄像单元三中任一种，并将获取到实时影像信息传输到接收单元，之后借助接收单元将实时影像信息传输到数据解析单元，数据解析单元结合解析规则库对实时影像信息进行景象行驶分析，得到铁路沿线是否存在移动物体，以及对应此时的危险程度；并在危险程度达到一定时，自动报警并给予相应的反应措施。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于大数据的铁路监控辅助系统，包括车速检测单元、数据分析模块、启用单元、摄像单元一、摄像单元二、摄像单元三、接收单元、数据解析单元、解析规则库、控制器、显示单元、存储单元、列车辅控模块和智能设备；

其中，所述车速检测单元包括设置在火车顶部的车速传感器，用于获取实时的车速信息，并将车速信息传输到数据分析模块，所述数据分析模块接收车速检测单元传输的车速信息，并对车速信息进行车速拆分步骤，具体步骤为：

步骤一：首先，获取到车速检测单元传输的车速信息；

步骤二：从初始时，每间隔预设时间t1获取一次车速信息，其中t1为预设值；

步骤三：将车速信息标记为ci，i＝1...n；其中cn表示为最新时刻的车速信息cn；

步骤四：对车速信息的数量进行判定，若当n＜x1时，不做任何处理；当满足n＝x1时，获取到此时的x1组车速信息的均值，将其标记为初始速值；获取到初始速值的同时开始进入步骤五的平稳判定；

步骤五：求取到车速信息ci的均值，将该均值标记为均速值p；

步骤六：求取车速信息的稳值w1，此时

步骤七：持续获取车速信息，别根据步骤五-步骤六的原理获取其稳值w2；持续获取稳值wj，j＝1...m；

步骤八：根据公式cw＝|wj-wj-1|实时计算稳差值cw；当稳差值cw超过x2时，产生变更信号；否则不做任何处理；x2为预设值；

数据分析模块在产生初始速值时将其传输到启动单元，所述数据分析模块还用于在产生变更信号时将车速信息cn传输到启动单元，所述启用单元接收到数据分析模块传输的初始速值、车速信息cn和变更信号时，自动进入启摄分析步骤，具体步骤为：

s1：获取到初始速值，设定反应时间t2，t2为用户预设值；之后对初始速值进行判定；

当初始速值小于x3时，产生一值信号；

当x3≤初始速值≤x4时，产生二选信号；

当初始速值>x4时，三选信号；x3和x4为预设值；

s2：在对初始速值进行判定后，若产生一值信号时，计算测算距，测算距＝初始速值*t2；

在产生二选信号时，计算测算距，测算距＝初始速值*(t2*1.2)；

在产生三选信号时，计算测算距，测算距＝初始速值*(t2*1.4)；

s3：令核距＝测算距+初始速值*t3时，t3为预设值；

当核距处于0-j1时，产生启一信号；

当核距处于j1-j2时，产生启二信号；

当核距大于j2时，产生启三信号；

之后不做动作，直到接收到变更信号才会产生分析；

s3：获取到此时的车速信息cn，对车速信息cn进行判定，具体判定原理与步骤s1内的对初始速值进行判定，判定方式为将车速信息cn替代初始速值，进行相同原理判定；

所述启用单元在产生启一信号、启二信号和启三信号中任一种时，对应开启相应的摄像单元一、摄像单元二和摄像单元三；

其中，摄像单元一、摄像单元二和摄像单元三均包括摄像机，其焦距依次增大；且三者监控距离依次为0-j1，j1-j2，以及j2以上；j1和j2均为管理人员根据选定摄像机的焦距设定的值；用于获取到火车前方的实时影像信息；

当启动对应摄像单元一、摄像单元二和摄像单元三中任一种时，将获取到实时影像信息传输到接收单元，所述接收单元用于将实时影像信息传输到数据解析单元，数据解析单元用于结合解析规则库对实时影像信息进行景象行驶分析，景象行驶分析步骤为：

s01：在接收到实时影像信息时，会自动获取初始时刻图片，初始时刻图片为火车核距位置处的图片信息；

s02：之后每经过t4时间后，再次获取核距位置处的图片信息，其中t3＝4*t4；

s03：连续获取四次核距位置处的图片信息，加上初始时刻图片，共计五张图片，将其标记为变化图片，得到变化图片组；

s04：获取到变化图片组，对其进行距离识别分析，具体分析步骤为：

s041：选定第一张变化图片，获取到该变化图片中每一个物体距离铁轨的最近距离，铁轨指代铁路两侧边框；

s042：之后选定第二张变化图片，重复步骤s041；

s043：重复步骤s042，直到对变化图片组内的变化图片处理完毕；

s044：选定任一物体；

s045：依次获取其五个最近距离，将其依次标记为po,o＝1-5；

s046：利用公式计算距离缩差cp，cp＝po-po-1，o＝2...5；得到四个距离缩差cp，p＝1...4；当四个cp值中存在三个及其以上的值大于零时，产生逼近信号；

s047：选定下一物体，重复步骤s045-s047，直到对所有的物体处理完毕；得到产生逼近信号的物体站所有物体个数的比例，将该比例标记为接近占比；

所述数据解析单元用于在产生逼近信号时，将逼近信号传输到控制器，所述控制器接收到数据解析单元传输的逼近信号时，自动驱动显示单元显示“当前行驶会出现危险”字眼；

所述数据解析单元用于将接近占比传输到控制器，所述控制器用于根据接近占比进行减速分析，具体分析步骤为：

ss1：当接近占比低于b1时，产生减速信号一；

当接近占比处于b1和b2之间时，此时产生减速信号二；

当接近占比超过b2时，产生减速信号三；

ss2：当产生减速信号一时，此时控制器向列车辅控模块传输减速信号一，此时车速减少0.15；

当产生减速信号二时，此时控制器向列车辅控模块传输减速信号二，此时车速减少0.25；

当产生减速信号二时，此时控制器向列车辅控模块传输减速信号二，此时车速减少0.4；

所述控制器还用于将接近占比打上时间戳传输到存储单元进行存储；

所述控制器还用于将逼近信号传输到智能设备，智能设备为管理人员智能设备，具体可为手机、平板电脑等；所述智能设备在接收到控制器传输的逼近信号时，还会自动显示“当前有异物逼近，并注意避让”。

所述控制器还用于将接近占比传输到显示单元，所述显示单元接收控制器传输的接近占比时，进行自动显示。

一种基于大数据的铁路监控辅助系统，在工作时，首先通过车速检测单元内设置在火车顶部的车速传感器，用来实时获取车速信息，并将车速信息传输到数据分析模块，之后利用数据分析模块接收车速检测单元传输的车速信息，并对车速信息进行车速拆分步骤，得到不同情况下，针对不同车速做出何种反应，给予对应的相应处理过程，当满足相应要求时，会利用启用单元对接收到的数据分析模块传输的初始速值、车速信息cn和变更信号进行启摄分析，以便得知此时该启用何种摄像单元；

之后启动摄像单元之后会启动对应摄像单元一、摄像单元二和摄像单元三中任一种，并将获取到实时影像信息传输到接收单元，之后借助接收单元将实时影像信息传输到数据解析单元，数据解析单元结合解析规则库对实时影像信息进行景象行驶分析，得到铁路沿线是否存在移动物体，以及对应此时的危险程度；并在危险程度达到一定时，自动报警并给予相应的反应措施。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

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