一种铁路现场作业综合防护卡控方法及系统与流程

本发明涉及一种防护卡控系统，特别涉及一种铁路现场作业综合防护卡控方法及系统。

背景技术：

1、目前，大部分铁路局及地方铁路对站内线路和区间线路作业的防护主要依靠人工瞭望、驻站防护员人工通知等传统方式进行，这种方式受气象条件、地理条件、车流密度和行车速度、防护员安全意识、防护员身体状况等因素制约，防范效果不佳。管理方面，个别单位作业标准执行、安全关键卡控存在薄弱环节，专用铁路、铁路专用线安全管理薄弱等问题也给现场作业人员的人身安全防护留下隐患。

2、国内外虽然有类似的列车接近报警设备，但是它们只能实现通知现场作业人员列车接近信息等基础功能，无法直观的了解作业人员在现场的实际位置，以及无法实现监控作业人员、机具的行为，对作业人员、机具的安全防护存在漏洞。需要新型智能的技术装备，来提高对现场作业人员、作业机具的安全防护控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种铁路现场作业综合防护卡控方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铁路现场作业综合防护卡控系统，包括数据采集系统，所述数据采集系统包括现场作业人员数据模块、机具定位数据模块、定位基准站数据模块和防护区域数据模块，且所述数据采集系统和数据处理模块之间相互电性连接，所述数据处理模块的输出端分别和区域划分模块、手持终端的输入端之间相互电性连接，所述手持终端分别和危险警告模块、集中监控终端之间相互电性连接，所述区域划分模块和危险警告模块之间相互电性连接，所述危险警告模块和集中监控大屏之间相互电性连接。

3、一种铁路现场作业综合防护卡控方法，所述铁路现场作业综合防护卡控方法基于上述铁路现场作业综合防护卡控系统，包括以下步骤：

4、步骤一：系统采集列车运行数据，进行解析、筛选、分析及加密后，生成列车接近预警信息及时发送给现场作业人员；

5、步骤二：采集现场作业人员、机具高精度定位数据，结合定位基准站定位数据、列车运行位置，三者关联分析，自动进行防护区域的动态计算，当列车进入具体作业人员当前防护区域时，根据距离不同通知提示或报警要求相关人员及时下道避车，并向手持终端及集中监控终端发布预警信息；

6、步骤三：系统将作业现场情况及工作单信息相结合，形成智能分析数据，使各级管理层可在安全监控终端、手持监控终端中进行行为监控，数据处理方面，rtk基准站间模糊度的确定是属于一种长距离静态基线模糊度求解问题，实现了对现场作业人员、机具高精度定位数据以及基准站定位数据、列车运行位置等数据的智能分析处理；

7、步骤四：现场作业时，系统根据工作单划定工作区域、危险区域、工作时间等，同步跟踪并记录出入网时间及人员、机具情况，作业时人员位置、防护员操作记录等信息；

8、步骤五：经由行为分析模块智能分析处理，自动监控危险行为的发生，如：无计划入网、超区作业、超防护范围作业、防护员参与作业、下道避车晚、不同去同归、单人作业、超时作业、作业机具已遗落等，发现危险行为立刻警告作业人员，并于集中监控大屏突出显示提示信息。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中，机具高精度定位数据采用rtk技术，rtk定位时要求基准站实时地把观测数据(伪距观测值，相位观测值)及已知数据传输给流动站。

10、通过上述技术方案，大大提高了rtk的测量范围，在数据传输方面也有了长足的进展，大大提高了数据的传输效率和范围，在仪器方面，不仅精度高而且比传统的rtk更简洁、容易操作。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中，rtk基准站的单历元整周模糊度搜索法直接利用观测站坐标已知、模糊度为整数和双频整周模糊度之间的线性关系三个条件进行搜索。

12、通过上述技术方案，与传统方法相比，该方法的主要优点是快速、简单、实用，并且因为是单历元模糊度搜索，所以不受周跳和电离层突变的影响。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述单历元整周模糊度搜索法主要分为三步：一是误差消除与计算，主要消除多路径等误差和计算对流层延迟；二是模糊度备选值的选取，在假设最大双差电离层延迟的前提下，找出该范围内的所有整周模糊度备选值；三是模糊度的确定。

14、通过上述技术方案，当基准站网的双差模糊度确定以后，就可以通过区域误差模型的建立，将基准站之间的误差计算到厘米级精度。

15、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中，准确有效地计算出流动站误差同样是rtk定位技术和算法中的重要内容，影响gnss定位的误差中，与距离相关的电离层误差、对流层误差和轨道误差是网络rtk误差处理的主要内容。

16、通过上述技术方案，轨道误差可以使igs(国际gnss服务)的快速预报星历得到较好的解决；而对流层误差则是先通过模型改正，然后用参数进行估计。

17、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中，基准站定位数据获取基本步骤如下：

18、1)对车站及管内区域进行航拍摄影测绘。具体是以航带飞行方式倾斜摄影，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出定位地图；

19、2)使用contextcapture将定位地图进行建模；

20、3)现场测绘信号机、绝缘节、道岔心尖、站台边缘、公里标、桥涵隧等关键设备或关键点坐标；

21、4)根据信号平面布置图制作符合铁路单位使用习惯的矢量示意图，并在图上标注关键点坐标；

22、5)将测绘建模图扭曲变形，以使其中关键点位置尽量贴合矢量示意图中的关键点位置，形成定位底图；

23、6)在矢量示意图的关键点位置绘制示意符号，并标注其名称id，使其可由应用软件对颜色、样式等属性进行修改，以满足成品站场图中实时显示设备表示状态的要求；

24、7)将各图层进行资源封装，形成完整的站场图。

25、通过上述技术方案，现场设备线路高精坐标转换技术，以站场及区间平面图为基础制作高精度坐标系站场图，现场测绘地标关键数据、设备线路数据，使定位显示精准的前提下，显示效果符合既有习惯。

26、作为本发明的一种优选技术方案，上述建模图向定位底图的扭曲变形算法的转换方法的基础是计算机图形学中的图像扭曲的技术，即将二维平面中一个有界区域的图像(源域)src的像素值，离散表示为一个二维矩阵，找到一个合适的变换f(i),使目标图像(目的域)可以通过dest＝f(src)变形得到。

27、通过上述技术方案，由于源域是经测绘得到的实际定位地图，目的域是像素不具有确定性的站场图，所以利用插值算法将源域的像素值在若干个输出像素间进行分配。

28、作为本发明的一种优选技术方案，在进行插值算法的同时，由于铁路站场环境较为特殊，作为关键元素的钢轨的走向基本一致，所以，具体变形方式是通过指定不同源域的影响半径。

29、通过上述技术方案，根据正线、站内、支线、标志物以及特殊位置等不同区域分割定位地图，应用图像局部约束变形原理，在限定源域内控制映射，以在变形后达到定位准确的效果。

30、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤五中，安全防护模型的构建基本步骤包括：

31、1)对实时站场情况监控，对当前正在发生的危险行为进行报警；

32、2)对可能导致危险发生的违规行为进行监控、报警，提前防止危险发生。

33、通过上述技术方案，方便建立防护模型，对危险进行提前预判，严防危险的发生，并实时提醒采取应急措施，事故发生后及时的记录人员车辆移动轨迹，对对讲通话录音进行记录，并将各类报警数据进行留存，以供反思。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

35、1、本发明通过采用广域差分系统wadgps，大大提高了rtk的测量范围，在数据传输方面也有了长足的进展，大大提高了数据的传输效率和范围，且不仅精度高而且比传统的rtk更简洁、容易操作。

36、2、本发明以厘米级高精度定位及物联网技术为基础，通过作业人员防护、现场作业控制和智能行为分析相结合，实现“精准防护，智能控制，防控结合”的一体化综合劳动人身安全防护系统，运用基于北斗卫星定位系统的rtk技术，每个车站设基准站提供rtk定位数据流，云端布设专用服务器，将定位精度提升到厘米级，以提供精准防护，使本系统更加安全可靠。

37、3、本发明通过现场手持终端及多种定位设备提供的厘米级高精度定位信息、信号点定位信息、列车运行位置三者的关联分析，自动进行防护区域的动态计算，当列车进入作业人员当前防护区域时，根据距离不同通知提示或报警要求相关人员及时下道避车，并向手持终端及集中监控终端发布预警信息。防护区域外的列车信息不再播报，以减少无关信息对作业人员的干扰。

38、4、本发明根据工作单划定安全区域、危险区域、工作时间等，同步跟踪并记录出入网时间及人员、机具情况，作业时人员位置、防护员操作记录等信息。经由行为分析模块智能分析处理，自动监控危险行为的发生。