基于5G的铁路设备设施状态监测和管理方法及系统与流程

本发明涉及铁路设备监测技术领域，具体涉及一种基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统。

背景技术：

铁路沿线配置有很多保障行车安全和线路安全的固定设备设施，随着我国铁路运营里程逐年增加，铁路沿线的铁跨公路的桥涵防撞梁、沿线封闭铁路沿线护网的检修通道门、未进行平改立的平交道口等数量多、位置分散、周边环境复杂管理困难，一旦现场固定设备设施失去作用就会出现，如：汽车冲击铁路桥涵和路基、闲杂人员闯入铁路正线、货车冲击铁路道口等重大事故。

铁路桥涵防撞梁被撞损并造成铁路桥涵受损的情况时有发生，现阶段对于日常的防撞梁检测主要采用人工巡检的方式，遇到被撞事件往往找不到肇事车辆或花费很大的经历，而日常中小的剐蹭事件更是无知无感；对于铁路通道门的管理由于各专业部门都需要进出通道门，所以造成多把锁锁一道门，对于谁开的锁、什么时候开锁、开锁后有没有关锁等无法管理，也有要求进出通道门均拍照的管理模式，但未能彻底解决问题照片也只能作为事后追查的依据且管理复杂；对于铁路道口等存在相同的粗放式管理模式，通常都是安装视频监控系统，只能是作为后期事件分析数据而日常的监管需要耗费专人或大量的人力对视频录像进行分析；而且铁路各部门间相互独立，对于建设的铁路设备设施的管理需要多方协作与沟通，因此难以形成有效的监管系统，因此需要提供一种基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统，以满足现在铁路设备设施统一监管的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种基于5g的铁路设备设施状态监测和管理方法及系统，通过检测桥涵左右支柱的冲击及姿态，评估冲击对支柱、横梁姿态造成的影响，之后将冲击报警信息、冲击力大小、桥涵姿态信息上传至桥涵监控平台，可以通过数据接口与铁路外部环境安全隐患动态数据库和开放式智能监管平台进行数据交互，便于相关部门进行统筹管理。

本发明实施例提供了一种基于5g的铁路设备设施状态监测和管理方法，包括：获取被监测铁路设施的实时状态信息和图像信息；根据接收到的状态信息判断被监测铁路设施的工作状态，若判断得出的工作状态为巡检状态则按照预设台账复核巡检计划，根据巡检数据生成巡检报告和考核报告；若判断工作状态为紧急状态，则从图像信息中提取车辆信息；获取被监测铁路设施的位置信息，根据位置信息定位1km范围内的大型车辆北斗轨迹，根据提取的车辆信息锁定肇事车辆。

在本发明实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理方法中，利用检测到的铁路设施的实时状态，用现代传感器技术、5g技术、大数据技术和北斗通信技术，通过对现场固定设备设施运行的三轴震动信号的采集和分析，识别固定设备设施运行状态、健康状态和工作状态，可提供有效的运行状态评估、任务发布和工作自动考核，针对不同工作模式匹配不同的信号处理方法、算法模型和考核机制，可以实现铁跨公桥梁防撞梁、沿线通道门和平交道口道杆等的日常运行状态评估、工作状态识别、异常状态报警、异常事件视频采集等功能，从而实现了铁路固定设备设施运行状态在线监控和数字化管理。

优选的，所述在获取被监测铁路设施的实时状态信息时，采用定时获取或触发获取实时状态信息和图像信息；所述实时状态信息包括被测设施的振动信号、姿态信号、加速度信号和温度信号；所述图像信息包括被监测铁路设施的监控视频。

在本实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理方法中，通过对铁路设施的振动情况、姿态情况和温度等多方位进行监控，方便监控部门及时对铁路设施的环境及时了解，实施对铁路设施是否受冲击情况、姿态现状和是否受温度影响等做出判断，方便及时维护。

在上述任意一项实施例中优选的，进行工作状态判断时，按照以下方法：

判断接收到的状态信息是否超过第一预设阈值，若超过阈值则为紧急状态；若未超过阈值继续判断接收到的状态信息中振动信号的频率，若振动信号的频率达到第二预设阈值则判断为巡检状态。在本实施例中，由于人为敲打与撞击产生的振动幅度有较大差异，因此第一预设阈值为振动幅度阈值，具体根据收到的冲击是否超过预设阈值判断，是人为敲打巡检发出的振动，还是是由实体撞击产生的振动，再根据振动信号的频率确定巡检信息准确上报。

本发明还提供一种基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统，包括：监测装置、管理平台和巡检终端；所述监测装置包括信息采集模块、5g物联网传输模块；

所述信息采集模块包括用于采集被测铁路设施的状态信息的传感器和用于采集被测铁路设施图像信息的摄像头；

所述5g物联网传输模块用于传输状态信息和图像信息至管理平台；

所述管理平台包括健康管理模块、北斗轨迹追踪模块和智能运管模块；

所述智能运管模块用于向巡检终端发布巡检计划，根据接收到的状态信息判断被监测铁路设施的工作状态，若判断得出的工作状态为巡检状态则按照预设台账复核巡检计划，根据巡检结果生成被测铁路设施的巡检报告和巡检人员的考核评分；若判断工作状态为紧急状态，则从图像信息中提取车辆信息；

所述北斗轨迹追踪模块，用于获取被监测铁路设施的位置信息，根据位置信息定位1km范围内的大型车辆北斗轨迹，根据提取的车辆信息锁定肇事车辆；

所述健康管理模块用于根据巡检结果结合初始状态信息对固定设施的运行状态进行评估，给出维修保养建议。

根据本实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统，利用检测到的铁路设施的实时状态，用现代传感器技术、5g技术、大数据技术和北斗通信技术，通过对现场固定设备设施运行的三轴震动信号的采集和分析，识别固定设备设施运行状态、健康状态和工作状态，可提供有效的运行状态评估、任务发布和工作自动考核，针对不同工作模式匹配不同的信号处理方法、算法模型和考核机制，可以实现铁跨公桥梁防撞梁、沿线通道门和平交道口道杆等的日常运行状态评估、工作状态识别、异常状态报警、异常事件视频采集等功能，从而实现了铁路固定设备设施运行状态在线监控和数字化管理。

优选的，所述智能运管模块；进行工作状态判断时，包括：

判断接收到的状态信息是否超过第一预设阈值，若超过阈值则为紧急状态；若未超过阈值继续判断接收到的状态信息中振动信号的频率，若振动信号的频率达到第二预设阈值则判断为巡检状态。

在上述任意一项实施例中优选的，所述信息采集模块采用定时上报或突发事件触发上报形式，上报状态信息和图像信息，所述状态信心包括振动信号、姿态信号、加速度信号和温度信号。

在上述任意一项实施例中优选的，所述突发事件包括防撞梁被撞击、通道门开启和道杆起落。

在上述任意一项实施例中优选的，还包括补光灯，所述补光灯用于突发事件发生时，辅助摄像机补光拍摄现场照片。本实施例中，5g物联网传输模块，可以采用nbiot无线通信模块，信息采集模块可以采用三轴mems传感器，可以采用光伏或风能等新能源组件，作为供电模块。

在上述任意一项实施例中优选的，所述智能运管模块，针对不同的业务场景发布巡检计划，包括：防撞梁的巡检计划、通道门的施工计划、道杆的调车计划。

在上述任意一项实施例中优选的，所述巡检报告和巡检人员的考核评分根据采集现场设施的工作状态和图像、视频信息匹配对应算法根据时间和位置信息生成工作表格，生成的表格与工作计划进行匹配可自动生成考核成绩单。

本发明实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统，可以有效的解决人工作业不到位的问题，数字量化指标也改变了现阶段完全依赖人工经验和主观判断的问题，同时系统全天候实时在线监测可以有效的捕捉所有异常信息并留存图像和视频信息为纠正违法和违规事件提供的有效证明，采用5g传输施工成本低对环境影响小。

附图说明

图1所示为本申请一实施例提供的一种基于5g的铁路设备设施状态监测和管理方法的流程图。

图2所示为本申请一实施例提供的一种基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统的结构示意图。

图3所示为本申请一实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统中管理平台的界面示意图。

图4所示为本申请一实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统中管理平台的巡检管理界面示意图；

图5所示为本申请一实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统中管理平台的北斗轨迹追踪模块的界面示意图；

图6所示为本申请一实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统中管理平台接收到的姿态信息和图像信息界面图；

图7所示为本申请一实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统中管理平台的报警信息统计界面示意图；

图8所示为本申请一实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统中报警信息统计界面示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

此外，在示例性实施例中，因为相同的参考标记表示具有相同结构的相同部件或相同方法的相同步骤，如果示例性地描述了一实施例，则在其他示例性实施例中仅描述与已描述实施例不同的结构或方法。

在整个说明书及权利要求书中，当一个部件描述为“连接”到另一部件，该一个部件可以“直接连接”到另一部件，或者通过第三部件“电连接”到另一部件。此外，除非明确地进行相反的描述，术语“包括”及其相应术语应仅理解为包括所述部件，而不应该理解为排除任何其他部件。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于5g的铁路设备设施状态监测和管理方法，包括：

s1、获取被监测铁路设施的实时状态信息和图像信息；

s2、根据接收到的状态信息判断被监测铁路设施的工作状态；

s3、若判断得出的工作状态为巡检状态则按照预设台账复核巡检计划，并生成巡检报告和巡检人员的考核评分，若判断工作状态为紧急状态，则从图像信息中提取车辆信息；获取被监测铁路设施的位置信息，根据位置信息定位1km范围内的大型车辆北斗轨迹，根据提取的车辆信息和北斗轨迹锁定肇事车辆。

在本发明实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理方法中，利用检测到的铁路设施的实时状态，用现代传感器技术、5g技术、大数据技术和北斗通信技术，通过对现场固定设备设施运行的三轴震动信号的采集和分析，识别固定设备设施运行状态、健康状态和工作状态，可提供有效的运行状态评估、任务发布和工作自动考核，针对不同工作模式匹配不同的信号处理方法、算法模型和考核机制，可以实现铁跨公桥梁防撞梁、沿线通道门和平交道口道杆等的日常运行状态评估、工作状态识别、异常状态报警、异常事件视频采集等功能，从而实现了铁路固定设备设施运行状态在线监控和数字化管理。

优选的，所述在获取被监测铁路设施的实时状态信息时，采用定时获取或触发获取实时状态信息和图像信息；所述实时状态信息包括被测设施的振动信号、姿态信号、加速度信号和温度信号；所述图像信息包括被监测铁路设施的监控视频和照片。需要说明的是，正常工作中，摄像机摄录被测铁路设施的环境视频，当受到撞击时，触发拍照并锁定撞击发生前1分钟和撞击发生后1分钟内的视频，进行上传。

在本实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理方法中，通过对铁路设施的振动情况、姿态情况和温度等多方位进行监控，方便监控部门及时对铁路设施的环境及时了解，实施对铁路设施是否受冲击情况、姿态现状和是否受温度影响等做出判断，方便及时维护。

在上述任意一项实施例中优选的，进行工作状态判断时，按照以下方法：

判断接收到的状态信息是否超过第一预设阈值，若超过阈值则为紧急状态；若未超过阈值继续判断接收到的状态信息中振动信号的频率，若振动信号的频率达到第二预设阈值则判断为巡检状态。在本实施例中，由于人为敲打与撞击产生的振动幅度有较大差异，因此第一预设阈值为振动幅度阈值，具体根据收到的冲击是否超过预设阈值判断，是人为敲打巡检发出的振动，还是由实体撞击产生的振动，再根据振动信号的频率确定巡检信息准确上报。

如图2所示，本发明还提供一种基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统，包括：监测装置1、管理平台2和巡检终端3；所述监测装置包括信息采集模块101、5g物联网传输模块102；

所述信息采集模块101包括用于采集被测铁路设施的状态信息的传感器和用于采集被测铁路设施图像信息的摄像头；信息采集模块：在监测对象设施上安装集成了三轴mems传感器的信息采集设备，采集设备内置传感器信息处理单元、5g物联网通信模块和电池，可定期和内置事件算法触发两种模式采集监测对象的震动信息、姿态信息、加速度信息和温度信息，相关信息通过5g物联网模块无线传输到云端数据库；

摄像头作为视频采集模块：可以选用高清数字摄像机、摄像机镜头、夜间辅助照明灯、4g路由器、安全盒子组成的一体化智能摄像机、大功率锂电池组和光伏组件，安全盒子与云平台持续握手并存储内置相机采集的视频信息，当云平台收到传感器的工作状态信息如防撞梁被撞击、通道门开启和道杆起落等信息，云平台想视频采集与直播模块发出抓拍图像和截取事件小视频的指令，前端一体化智能摄像机收到云平台的指令后执行抓拍并生成事件小视频上传到云数据库，遇特殊紧急情况可开通视频直播功能，可将摄像机采集的实时视频通过云媒体服务器广播到各访问终端，起到远程指挥的作用。大功率锂电池和光伏组件为前端智能摄像机提供持续电能。所述5g物联网传输模块用于传输状态信息和图像信息至管理平台；5g物联网传输模块：包括信息采集设备的nb-iot窄带信息传输和视频信息、图像信息传输的5g网络，实现信息采集模块、视频采集和直播模块、云端数据服务器和移动终端app间的数据交互与共享。

所述管理平台包括健康管理模块202、北斗轨迹追踪模块203和智能运管模块201；所述健康管理模块用于通过被监测固定设施每日的震动信息和姿态信息、工作状态信息结合初始状态信息和数字算法模型对固定设施的运行状态进行评估，给出维修保养建议。

如图4所示，所述智能运管模块根据接收到的状态信息判断被监测铁路设施的工作状态，若判断得出的工作状态为巡检状态则按照预设台账复核巡检计划，若判断工作状态为紧急状态，则从图像信息中提取车辆信息；优选的，所述智能运管模块进行工作状态判断时，包括：判断接收到的状态信息是否超过第一预设阈值，若超过阈值则为紧急状态；若未超过阈值继续判断接收到的状态信息中振动信号的频率，若振动信号的频率达到第二预设阈值则判断为巡检状态。

如图5所示，所述北斗轨迹追踪模块，用于获取被监测铁路设施的位置信息，根据位置信息定位1km范围内的大型车辆北斗轨迹，根据提取的车辆信息锁定肇事车辆；进一步，还包括，有交管部门协助，根据肇事车辆信息获取司机和车主信息。

所述智能运管模块用于向巡检终端发布巡检计划，并接收巡检终端发送的巡检结果，根据巡检结果生成被测铁路设施的巡检报告和巡检人员的考核评分。进一步，所述智能运管模块，针对不同的业务场景发布巡检计划，包括：防撞梁的巡检计划、通道门的施工计划、道杆的调车计划。

智能运管模块是管理系统的核心，主要是由任务发布、任务信息采集和智能考核三部分组成，任务发布针对不同的业务场景发布工作计划，包括：防撞梁的巡检计划、通道门的施工计划、道杆的调车计划等，系统自动采集现场设施的工作状态和图像、视频信息匹配对应算法根据时间和位置信息生成工作表格，系统自动生成的表格与工作计划进行匹配可自动生成考核成绩单。

如图6-8所示，还包括与管理平台交互的移动终端模块：主要是由移动终端及专用app软件组成，可以通过移动app对设备设施进行管理、接收任务事件、查询图像和小视频信息及各类统计分析。

根据本实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统，利用检测到的铁路设施的实时状态，用现代传感器技术、5g技术、大数据技术和北斗通信技术，通过对现场固定设备设施运行的三轴震动信号的采集和分析，识别固定设备设施运行状态、健康状态和工作状态，可提供有效的运行状态评估、任务发布和工作自动考核，针对不同工作模式匹配不同的信号处理方法、算法模型和考核机制，可以实现铁跨公桥梁防撞梁、沿线通道门和平交道口道杆等的日常运行状态评估、工作状态识别、异常状态报警、异常事件视频采集等功能，从而实现了铁路固定设备设施运行状态在线监控和数字化管理。

如图3所示，所述信息采集模块采用定时上报或突发事件触发上报形式，上报状态信息和图像信息，所述状态信心包括振动信号、姿态信号、加速度信号和温度信号。所述突发事件包括防撞梁被撞击、通道门开启和道杆起落。

还包括补光灯，所述补光灯用于突发事件发生时，辅助摄像机补光拍摄现场照片。本实施例中，5g物联网传输模块，可以采用nbiot无线通信模块，信息采集模块可以采用三轴mems传感器，可以采用光伏或风能等新能源组件，作为供电模块。

优选的，所述巡检报告和巡检人员的考核评分根据采集现场设施的工作状态和图像、视频信息匹配对应算法根据时间和位置信息生成工作表格，生成的表格与工作计划进行匹配可自动生成考核成绩单。

本发明实施例提供的基于5g的铁路设备设施状态监测和管理系统，可以有效的解决人工作业不到位的问题，数字量化指标也改变了现阶段完全依赖人工经验和主观判断的问题，同时系统全天候实时在线监测可以有效的捕捉所有异常信息并留存图像和视频信息为纠正违法和违规事件提供的有效证明，采用5g传输施工成本低对环境影响小。

实现了利用5g传感器对铁路桥隧防撞梁、防护网通道门和平交道口道杆的运行状态和工作状态进行数字化采集；在统一的管理平台上对铁路的固定设施进行集中管理，核心包括数字台账、视频采集与直播、健康管理和智能运管等；

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦式可编程只读存储器（eprom或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。