[发明专利]基于无线传感网络的铁路防灾安全监控系统

说明书

技术领域

本发明属于铁路安全监控领域，尤其涉及一种基于无线传感网络的铁路防灾安全监控系统。

背景技术

安全是确保铁路顺利开通运营的核心问题。近年来全球气候异常，洪水、雪灾、水灾等自然灾害所引发的列车脱轨、停运、车毁人亡、线路桥梁遭到破坏性损毁等一系列重大事故时有发生。在高速、高密度、运行环境复杂的运营条件下，如何主动有效地保障铁路运营安全已成为中国高速铁路健康发展的瓶颈问题。

铁路防灾安全监控系统作为保证高速列车安全运行的重要基础装备之一，负责对危及行车安全的风、雨、雪、轨温等自然情况进行检测报警及防护，提供经智能分析后的灾害预警、限速、停运等信息，为列车调度员调整列车运行计划，发布行车限速命令、组织抢险救援等提供依据，保证列车安全正点，高效舒适。

目前的铁路防灾安全监控系统主要是采用有线网络传输方式：现场各类信息采集设备经有线方式接入监控单元，各监控单元通过以太网接入各车站的监控数据处理设备进行分析处理，并根据列车运行管制规则提供行车建议信息，同时将报警、预警信息上传至调度中心。

铁路运营里程较长，沿线的部分地区因地理条件复杂，线路架设困难，限制了基于有线方式的防灾安全监控方法的应用，导致必须依靠人工巡查来采集灾害数据，这种方式由于间歇性采集，因此获得的数据密度小，实时性差，且占用劳动力多，现场工作环境恶劣，不仅不能可靠及时地反映铁路沿线自然情况，而且增加了巡查人员自身的危险。另一方面，这种方式采集的数据还需要通过人工来录入计算机存储进而进行分析处理，也使得监测过程显得不够严谨，自动化程度较低。

在地理环境较好的地区，虽然能够采用有线方式的监测方法，但是由于需要大量布线，导致安装、维护和维修工作复杂，而且造价相对较高，同时也增大了故障发生的概率；在既有线上新建线路及车站时，基于有线方式的监测方法扩展能力也较差。

发明内容

针对背景技术中提到的现有的铁路防灾安全监控系在网络传输方式上的限制，导致监测过程自动化程度低、后期维护复杂和故障发生率高以及扩展能力差的问题，本发明提出了一种基于无线传感网络的铁路防灾安全监控系统。

一种基于无线传感网络的铁路防灾安全监控系统，其特征在于，所述系统采用分布式的结构，共分为三层，包括感知层、网络层和监控层；所述感知层包括若干传感器节点、若干mesh路由器节点、若干无线摄像头和数据服务中心；所述网络层包括第一消息中间件和第二消息中间件；所述监控层包括防灾安全监控主机和数据库服务器；

其中，若干传感器节点构成无线传感网络，用于将采集列车运行环境所涉及的各项数据信息发送给mesh路由器节点；所述无线摄像头采集特定监控区域的视频信息，经过视频压缩编码后发送给mesh路由器节点；所述若干mesh路由器节点构成无线mesh网络中的无线自组骨干网络；所述mesh路由器节点中的一个与所述数据服务中心连接，剩余的mesh路由器节点经单跳或多跳的形式通过该mesh路由器节点接入数据服务中心；

所述第一消息中间件、第二消息中间件和防灾安全监控主机顺次连接；所述第一消息中间件接收数据服务中心发送的数据，并将经第一消息中间件处理后将消息以Topic消息模式进行存储，然后通过第二消息中间件发送给防灾安全监控主机；所述防灾安全监控主机以订阅的方式接收到该消息的一个拷贝，并将接收到的消息进行解析与处理、实时显示、灾害报警，并将消息实时上传至调度中心和数据库服务器进行消息存储。

所述传感器节点通过射频无线通信方式将采集到的数据信息发送到mesh路由器节点。

所述第一消息中间件、第二消息中间件和防灾安全监控主机通过Internet进行消息传输。

所述第一消息中间件和第二消息中间件还包括消息适配器，用于对接收到的消息进行数据格式和通讯协议的转换。

本发明的有益效果是：

（1）通过引入无线传感网络，所构建的铁路防灾安全监控系统能够应用至铁路沿线更广泛的范围，尤其是有线布置困难的山区等地区，扩大了防灾安全监控的适用范围，更大程度上保证了列车的安全运行。

（2）在新建铁路时，通过适当地增加传感器节点及无线摄像头，可以很方便地完成监控范围的增大，扩展比较容易。

（3）传感网络满足了铁路沿线监控的全覆盖也提高了防灾监控系统的自动化程度，在条件恶劣的地区也无需人工干预，保证了人员安全。

附图说明

图1基于无线传感网络的防灾安全监控系统总体结构图；

图2无线传感网络网络体系结构；