一种基于解耦式安全帽的铁路施工安全管理系统

本技术涉及铁路施工安全防护，特别涉及一种基于解耦式安全帽的铁路施工安全管理系统。

背景技术：

1、在铁路施工与检修作业过程中，作业人员通常需要佩戴安全帽进行作业。随着铁路施工与检修作业通常涉及通信、信号、电力、电气化等多个专业领域，作业环境复杂、安全风险高。随着铁路安全管理向信息化、智能化方向发展，传统仅具备物理防护功能的安全帽已难以满足实时感知、预警与远程管理的需求。

2、现有技术中，中国专利cn214230077u公开了一种可预警铁路列车接近的多功能安全帽和系统，包括安全帽本体，以及连接在安全帽本体上的控制芯片、第一定位模块、报警装置、防晒装置和防雨装置，第一定位模块、报警装置、防晒装置和防雨装置均与控制芯片连接，控制芯片与外部控制中心连接，其中，外部控制中心与设置于铁路列车上的第二定位模块连接；外部控制中心包括联锁逻辑功能模块和报警模块。

3、然而，上述现有技术采用高度集成的一体化架构，所有功能模块均依赖单一控制芯片运行，一旦芯片或核心模块故障，整个系统将完全瘫痪，关键预警功能无法得到有效保障，铁路施工安全管理系统的可靠性和关键预警功能的稳定性有待提高。

技术实现思路

1、本技术提供了一种基于解耦式安全帽的铁路施工安全管理系统，用以解决现有技术中铁路施工安全管理系统的可靠性和关键预警功能的稳定性有待提高的问题。

2、一方面，本技术提供了一种基于解耦式安全帽的铁路施工安全管理系统，包括：红闪灯振动感知单元、智能安全帽终端、本地服务处理节点、远程安全管理平台。

3、所述智能安全帽终端包括：通过标准化通信接口交互的感知模块单元、中间处理单元、主控处理单元、通信模块、人员预警与交互单元、电源模块，形成硬件无关、软件解耦的结构。

4、所述红闪灯振动感知单元用于采集轨道的振动原始数据并通过通信模块传输至所述智能安全帽终端。

5、所述智能安全帽终端被设置为：接收振动原始数据，采集定位原始数据、视频数据、语音数据，其中振动原始数据和定位原始数据均经过中间处理后得到预警数据和定位数据，根据预警数据进行本地预警提示，并将预警数据、视频数据、语音数据发送给所述本地服务处理节点，将定位数据发送给所述远程安全管理平台。

6、所述本地服务处理节点被设置为：对所述预警数据、所述视频数据进行存储管理，为所述语音数据提供双向语音通信中继，按需从所述远程安全管理平台拉取所述定位数据。

7、所述远程安全管理平台被设置为：对所述定位数据进行云端存储管理。

8、在一种可能的实现方式中，所述感知模块单元被设置为：包括定位感知子模块、视频感知子模块、语音感知子模块，其中定位感知子模块用于采集定位原始数据，视频感知子模块用于采集视频数据，语音感知子模块用于采集语音数据。

9、所述定位感知子模块、所述视频感知子模块、所述语音感知子模块根据施工需求独立启用或关闭。

10、在一种可能的实现方式中，所述中间处理单元被设置为：对所述振动原始数据进行数字滤波和阈值比较，得到预警数据；对所述定位原始数据进行解析和打包，得到定位数据。

11、所述主控处理单元被设置为：控制所述感知模块单元、所述中间处理单元、所述通信模块的启动、停止和工作模式；所述主控处理单元不直接绑定具体感知硬件型号，仅通过标准化接口与所述中间处理单元交互。

12、所述通信模块被设置为：实现所述智能安全帽终端与所述本地服务处理节点、所述远程安全管理平台、所述红闪灯振动感知单元的数据交互。

13、所述人员预警与交互单元被设置为：根据预警数据进行本地预警提示。

14、所述电源模块被设置为：为所述感知模块单元、所述中间处理单元、所述主控处理单元、所述通信模块、所述人员预警与交互单元供电，并在所述主控处理单元的控制下实现分模块供电控制。

15、在一种可能的实现方式中，所述通信模块被设置为：包括近距离无线通信子模块和广域无线通信子模块，其中近距离无线通信子模块用于实现所述智能安全帽终端与所述本地服务处理节点的数据交互，广域无线通信子模块用于实现所述智能安全帽终端与所述远程安全管理平台的数据交互。

16、所述通信模块支持多通信方式按需切换与冗余备份。

17、在一种可能的实现方式中，所述本地预警提示包括：声音提示、光信号提示、振动提示，不同预警等级对应不同的提示组合和强度。

18、在一种可能的实现方式中，所述电源模块在所述主控处理单元的控制下，独立切断或恢复各个功能模块的电源，并进行功耗监测与动态能量调度。

19、在一种可能的实现方式中，所述本地服务处理节点部署于铁路工区监控室，包括：视频流处理模块、报警数据库模块、语音通信中继模块。

20、所述视频流处理模块被设置为：接收所述视频数据并进行存储管理。

21、所述报警数据库模块被设置为：接收所述预警数据并进行存储管理。

22、所述语音通信中继模块被设置为：中转浏览器与智能安全帽终端之间的双向音频分片，为所述语音数据提供双向语音通信中继。

23、在一种可能的实现方式中，所述远程安全管理平台部署于云端服务器，包括：人员定位服务模块、历史轨迹查询模块、数据管理模块。

24、所述人员定位服务模块被设置为：接收所述定位数据并进行云端存储管理，提供最新位置查询及历史轨迹查询的api接口。

25、所述历史轨迹查询模块被设置为：支持按设备id和时间范围检索轨迹点。

26、所述数据管理模块被设置为：提供数据备份、权限管理服务。

27、本技术中的一种基于解耦式安全帽的铁路施工安全管理系统，具有以下优点：

28、通过将智能安全帽各功能模块标准化解耦并采用端边云分层数据分流架构，避免了单一模块故障导致系统整体失效，提高了铁路施工安全管理系统的可靠性和关键预警功能的稳定性。

29、通过将振动、定位、视频、语音等感知子模块独立设置并支持根据施工需求独立启用或关闭，实现了功能按需配置，提高了系统对隧道、桥梁、站场等不同铁路施工场景的适配性。

30、通过中间处理模块对原始数据预处理并隔离主控与感知硬件，实现硬件无关化设计，结合分模块供电控制，提高了系统的硬件兼容性和现场维护便捷性，缩短了模块更换时间。

31、通过将通信模块拆分为近距离无线通信和广域无线通信子模块，支持多通信方式按需切换与冗余备份，实现了不同类型数据的最优传输路径，提高了系统通信的稳定性和带宽利用率。

32、通过在解耦架构下实现声音、光信号、振动多维度分级预警提示，不同预警等级对应差异化的提示组合和强度，提高了预警信息的辨识度和现场作业人员的风险感知速度。

33、通过实现各功能模块的独立电源切断与恢复控制，结合实时功耗监测与动态能量调度策略，精准降低非必要模块的能耗，提高了系统的续航能力和电源使用效率。

34、通过在铁路工区监控室部署本地服务节点，实现视频流、预警数据本地存储管理和语音通信中继，避免了公网波动对关键业务的影响，提高了系统的实时性和业务连续性。

35、通过在云端服务器部署远程安全管理平台，实现定位数据云端统一存储管理并提供标准化查询接口，支持按设备和时间检索轨迹，提高了跨区域人员位置管理效率和数据可追溯性。