一种适用于地铁人防门位移检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及地铁人防门检测技术领域，特别涉及一种适用于地铁人防门位移检测装置。


背景技术：

2.地铁人防门：人防门是人防工程的一部分，常见设在出入口、车站通风井、车站与区间连接处等通道。在紧急情况下可进行锁闭。
3.地铁作为公益性基础设施中的生命线工程，而人防门作为地铁隧道人防工程的一个重要组成部分，是设置在地铁隧道中起到隔离作用的门，它具有体积大、吨位重的特点。造成人防门侵限的原因可能有：列车长期行驶时产生的正负风压反复作用于人防门上，致使定位锁装置发生损坏；隧道内空气湿度大，致使定位锁装置发生锈蚀；人防门的相关维修保养制度不完善等。
4.在人防门位置的自动化检测方面，大多数的地铁站都无法达到数字化标准，这项工作的开展一直都处于相对落后的状态。通常的检测手段是车站运营人员进入地铁隧道现场进行定期检测，维护安全，检测手段耗时耗力，检测频率低下，且检测结果的准确性与车站运营人员的责任意识息息相关，存在误差较大的问题。特别是当出现人防门侵入行车线路限界的突发情况时，由于缺乏相应的检测系统，无法对列车司机进行提前预警工作，从而导致严重的撞击事故。由此可见，传统的人工检测手段已经难以适应当前隧道人防门位置的检测需求，采用自动化的检测系统进行人防门位置的检测是时代发展的必然趋势。
5.最接近现有技术是采用视频监控的方式，检测人防门的位置变化。
6.具体为，将棋盘格固定在人防门门扇上，安装固定门扇监测相机，拍摄图像作为门扇初始位置图像，识别初始位置图像中的角点和编码方块，以编码方块连线上的角点作为坐标原点，将上述识别信息保存作为门扇初始状态信息。从门扇监测相机的视频流中获取一幅图像；识别图像角点；识别图像中编码方块的位置，编码方块交点上的角点为棋盘格的坐标系原点，得到棋盘格坐标系中的物理坐标系原点位置；以棋盘格物理坐标系原点位置，将检测到的角点坐标和初始棋盘格对应位置的角点坐标进行比对计算，得到门扇位移变化量。
7.该方法依赖相机对固定在人防门上的棋盘格成像，根据棋盘格圆心的像素点位变化，判断人防门的位置变化。但是有以下缺点：
8.1)系统分为相互分离的两部分，即相机与棋盘格，存在安全隐患，一旦棋盘格掉落，系统将失效。
9.2)增加了维护工作量。该方法的准确检测取决于棋盘格维护保养程度。一旦棋盘格表面发生无损、表面变形等，都将影响测量精度。尤其在地铁环境下，灰尘、漏水等等，都有可能污损棋盘格表面
10.3)系统采用的是单目测距的方式，测距精度低，容易产生误判；
11.4)地铁隧道内光线不佳，该方法并未采用补光措施，容易受到环境光照的干扰，可
能无法工作。


技术实现要素：

12.本实用新型的目的是提供一种适用于地铁人防门位移检测装置，实时监测地铁人防门的位置，当发生异常位置变化时，发送预警信号至运营单位，提高检测效率。
13.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于地铁人防门位移检测装置，包括：
14.激光雷达，固定在指定位置，用于对地铁人防门投射激光脉冲进行扫描，通过接收回波信号，根据所述回波信号的飞行时间，获得所述地铁人防门相对于所述激光雷达、指定建筑的距离；
15.处理器，用于接收所述地铁人防门相对于所述激光雷达、指定建筑的距离，并与标准位置数据进行比对，并输出位置差信息。
16.其中，还包括与所述处理器连接的报警器件，用于在所述位置差信息超出阈值后输出报警信息。
17.其中，还包括与所述激光雷达、所述处理器、所述报警器件连接的控制中心，用于接收所述地铁人防门相对于所述激光雷达、指定建筑的距离、所述位置差信息、所述报警信息以及控制所述激光雷达、所述处理器、所述报警器件的运行参数和工作状态。
18.其中，还包括用于对所述激光雷达进行固定安装的机械固定部件。
19.其中，所述激光雷达的数量为多个。
20.其中，多个所述激光雷达与所述对地铁人防门的间距不相等。
21.其中，还包括与控制中心连接的存储器，用于存储所述控制中心接收的数据以及所述控制中心运行产生的数据。
22.其中，还包括与所述处理器、所述控制中心、所述报警器件连接的通信模块，用于向指定人员输出控制指令以及设备运行数据。
23.其中，所述通信模块包括wifi单元、4g单元、5g单元中的至少一种。
24.相比于现有技术，本实用新型所提供的适用于地铁人防门位移检测装置，具有以下优点：
25.所述本实用新型公开了一种适用于地铁人防门位移检测装置，通过采用激光雷达对地铁人防门和周围环境进行深度扫描，获取地铁人防门的准确坐标信息，分析出其位移变化，具有精度更高的优点；激光雷达的扫描波段为不可见光，因此不会受到环境光照的影响，无论是强光环境还是弱光环境，都能正常工作；传感器为单一传感器，无需多部件配合成像或测试，减少了系统对外界的依懒性，具有更高的可靠性，也简化了维护措施。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型所提供的适用于地铁人防门位移检测装置的结构示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.参考图1，图1为本实用新型所提供的适用于地铁人防门位移检测装置的结构示意图。
30.激光雷达：是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,运用光脉冲时间飞行法，就可获得目标的距离信息。
31.本实用新型的核心是提供一种适用于地铁人防门位移检测装置，包括：
32.激光雷达10，固定在指定位置，用于对地铁人防门投射激光脉冲进行扫描，通过接收回波信号，根据所述回波信号的飞行时间，获得所述地铁人防门相对于所述激光雷达、指定建筑的距离；
33.处理器20，用于接收所述地铁人防门相对于所述激光雷达、指定建筑的距离，并与标准位置数据进行比对，并输出位置差信息。
34.通过采用激光雷达10对地铁人防门和周围环境进行深度扫描，获取地铁人防门的准确坐标信息，分析出其位移变化，具有精度更高的优点；激光雷达10的扫描波段为不可见光，因此不会受到环境光照的影响，无论是强光环境还是弱光环境，都能正常工作；传感器为单一传感器，无需多部件配合成像或测试，减少了系统对外界的依懒性，具有更高的可靠性，也简化了维护措施。
35.本技术中采用激光雷达10进行测距，对于其中的具体算法不做限定，工作人员可以根据需要的测量精度选择不同的算法，也可以根据当前所处环境的不同选择不同的算法，如在一般情况可以选择精度较低的算法，而在遭遇保育等洪涝灾害以及其它的危险降临时，选择精度较高的算法，保证对于地铁人防门的位置的精准监控，提高所处人员、设备的安全型。
36.由于在本技术中由于处理器20会处理大量的数据，如果由工作人员直接获得并检测位置差信息，一方面需要进行数据检测，数据量庞大，数据分析效率低，另一方面，由于数据分析效率低，会造成维护效率低，不能达到快速响应维护的要求。
37.为了实现这一目的，在一个实施例中，所述适用于地铁人防门位移检测装置还包括与所述处理器20连接的报警器件30，用于在所述位置差信息超出阈值后输出报警信息。
38.通过所述报警器件30，使得在所述位置差信息超出阈值后输出报警信息，使得工作人员可以快速实时获得地铁人防门位移异常信息，提高了维护效率以及监控效率。
39.更进一步，由于在不同环境下所需要监控的频率以及精度等可能会不同。例如，在正常天环境下，在白天以及半夜对于地铁人防门位移的位移精度检测要求不同，在雨天与晴天的检测要求不同，这时为了降低资源浪费，可以适当对于检测频率以及精度进行不同程度的调整，在特殊时期，还需要进一步加强检测频率以及精度，例如在发生大暴雨的情况下，地铁可能出现进水的情况，这时就需要进一步加强监控精度。
40.因此，为了实现上述的技术效果，在一个实施例中，所述地铁人防门位移检测装
置，还包括与所述激光雷达10、所述处理器20、所述报警器件30连接的控制中心40，用于接收所述地铁人防门相对于所述激光雷达、指定建筑的距离、所述位置差信息、所述报警信息以及控制所述激光雷达10、所述处理器20、所述报警器件30的运行参数和工作状态。
41.本技术对于控制中心40的具体结构以及运行方式不做限定，包括但是不局限于对于检测频率、算法等的控制。
42.在本技术中采用激光雷达10进行距离检测，但是如将其设置在人防门附近的地面，可能会造成对地铁正常运行造成干扰，而且也可能会容易造成意外碰撞以及损坏，同时还容易造成意外碰撞造成实际的测量精度不准确。
43.为了解决上述的技术问题，在一个实施例中，所述适用于地铁人防门位移检测装置还包括用于对所述激光雷达10进行固定安装的机械固定部件。
44.通过固定部件，可以将所述激光雷达10进行固定安装到特定位置，避免人员的接触，提高发生意外的可能性，提高其使用可靠性。
45.由于单个器件可能会由于意外等情况发生位置移动以及故障等，造成实际的监控效低下的情况，因此一般所述激光雷达的数量为多个。
46.更进一步，多个所述激光雷达10与所述对地铁人防门的间距不相等。
47.通过将多个所述激光雷达10与所述对地铁人防门设置的间距不相等，使得在实际检测中，还可以进行相互位置监控，这样就可以通过相互校正，避免出现单一器件误差较大的情况，从而提高监控精度。
48.需要指出的是，本技术对于多个所述激光雷达10与所述对地铁人防门的间距不做限定。
49.更进一步，为了进一步提高监控效率，在一个实施例中，所述适用于地铁人防门位移检测装置还包括与控制中心40连接的存储器，用于存储所述控制中心40接收的数据以及所述控制中心40运行产生的数据。
50.通过存储器存储所述控制中心40接收的数据以及所述控制中心40运行产生的数据，可以根据激光雷达10的历史数据对激光雷达10本身进行状态检测，如在其它激光雷达10的数据没有发生突变，而其中的一个激光雷达10的数据发生突变，说明其状态发生了改变，发生了故障，需要进行设备维护，提高了设备的高效维护。
51.更进一步，由于在实际运行中，工作人员以及维护人员对于其监控以及维护需要实现高效性，在一个实施例中，所述适用于地铁人防门位移检测装置还包括与所述处理器20、所述控制中心40、所述报警器件30连接的通信模块，用于向指定人员输出控制指令以及设备运行数据。
52.通过通信模块可以实现工作人员以及维护人员实时通过自己的手机app进行数据的获取以及相关维护任务的获取，提高维护效率。
53.本技术对于通信模块的类型以及安装位置不做限定，所述通信模块包括wifi单元、4g单元、5g单元中的至少一种。
54.系统采用激光雷达扫描方式，对地铁人防门进行扫描，可获得地铁人防门相对于激光雷达和其他固定建筑的距离，从而得出人防门是否发生了位移。当人防门位移异常或超出阈值范围时，系统将向occ发出预警信号。
55.在本技术的一个实施例中，激光雷达的作用是向周围环境投射激光脉冲，接收回
波信号，根据回波信号的飞行时间，得出人防门与周围环境之间的位置关系；
56.激光雷达通过机械装置固定在地铁人防门附近合适位置，既不干涉列车行驶，也不干涉日常检修人员作业，同时在激光雷达最佳工作距离内；
57.激光雷达的数据通过以太网传输至处理器；
58.处理器的作用是接收激光雷达的数据，处理激光雷达的点云数据，与标准位置数据进行比对，用以分析是否超出了限制；标准位置数据为人防门最初固定好以后扫描得到的激光点云数据。
59.处理器的数据通过以太网传输至管理后台；
60.处理器还负责标准位置数据的采集。在每一次人防门经过人为可控的方式进行复位后，都需要将复位后的位置信息重新录入，作为参考位置信息。该参考位置信息除了在处理器本地进行保存外，还将通过以太网传输至管理后台；
61.管理后台用于接收处理器的处理结果，根据处理结果判断是否实施报警；管理后台还可以进行历史数据的比对和复核。
62.系统也可以利用管理后台对处理器和激光雷达进行远程控制，结合维保人员的检修维护记录，可以对人房门的标准位置数据进行采样。
63.报警装置的作用是当人防门位置超限时，向运营单位发出报警信号，其安装在occ。
64.另一个实施例中，系统的部署情况如下：
65.激光雷达通过安装组件被固定在人防门附近合理位置，该位置需要不干涉车辆正常行驶，不影响检修维护人员的日常作业；还要考虑激光雷达的最佳工作距离，同时还需使激光雷达在工作时能获得足够多的环境特征。环境特征越多，越典型，在进行位置计算时将更方便模型建立。
66.处理器固定在激光雷达附近位置。处理器和激光雷达之间通过以太网线缆传输数据。
67.管理后台部署在occ(控制中心)，由运营人员实施管理。处理器处理之后的结果通过以太网传输至管理后台。
68.报警装置设置在工作台上容易观察的位置，以便第一时间能接收报警信息。
69.系统部署完成后，首先需要采集标准位置数据，具体方法是启动激光雷达，连续采样，保存稳定扫描阶段的点云数据，此即为标准位置数据。标准位置数据将会被保存在处理器本地，用作后续处理；同时还会将标准位置数据发送至管理后台。
70.采集标准数据后，激光雷达将进行例行扫描阶段。激光雷达通过发出激光雷达采用光脉冲飞行时间法对距离进行测定，激光脉冲真空中传播速度为c,激光脉冲从发射到接收的时间为δt，那么被检测物体的距离为其中n为空气折射率。激光雷达可进行360
°
环扫，因此会获得有关人防门和周围环境的点云数据，且该点云数据具有坐标和距离信息。
71.激光雷达发出的激光为不可见光，不会干扰车辆行驶和人员作业，也不会受到环境光线的影响。激光雷达的激光属于人眼安全级别。
72.激光雷达采集的点云数据经以太网送至处理器进行分析。首先进行法向量分析，
点云的法向量指过该点且与点云组成的表面相切的平面的垂直向量。法向量的变化在一定程度上体现了点云表面的变化。采用利用最小二乘法估计点云法向量，假设点云模型的表面是处处光滑的，每个点的邻域都可以通过平面很好地拟合，这样就可以利用拟合平面的法向量代替该点的法向量。随后进行点云平滑，消除噪声。然后从环境和人防门上选取特征点，通过坐标信息，计算人防门特征点与环境特征点距离l1。
73.假设标准位置数据中心，人防门特征点与环境特征点距离l0。那么位置偏差可表达为|l1－l0|。若|l1－l0|没有超过设定阈值，说明人防门状态正常；若|l1－l0|超过设定阈值，说明人防门状态异常，将触发后台报警。
74.处理器分析完结果后，将结果数据通过以太网传输至管理后台，管理后台根据数据结果实施相应的报警措施
75.综上所述，本实用新型所提供的适用于地铁人防门位移检测装置，通过采用激光雷达对地铁人防门和周围环境进行深度扫描，获取地铁人防门的准确坐标信息，分析出其位移变化，具有精度更高的优点；激光雷达的扫描波段为不可见光，因此不会受到环境光照的影响，无论是强光环境还是弱光环境，都能正常工作；传感器为单一传感器，无需多部件配合成像或测试，减少了系统对外界的依懒性，具有更高的可靠性，也简化了维护措施。
76.以上对本实用新型所提供的适用于地铁人防门位移检测装置进行了详细介绍。本文中运用几个实例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明，只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，本领域技术人员，在没有创造性劳动的前提下，对本实用新型所做出的修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术中。
77.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个操作与另一个操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”等类似词，使得包括一系列要素的单元、设备或系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种单元、设备或系统所固有的要素。