迷你倉淺析基於?頻的高速鐵路綜合安全防災系統自存倉

迷你倉淺析基於?頻的高速鐵路綜合安全防災系統自存倉
2009-12-12 11:02:50 - 儲存
mini storage　　前言 　　安全是鐵路運?永恆的主題，是鐵路的生命?。我國地域遼?，地形複雜，氣候?化大，致使鐵路災害分佈廣泛、?型?多、發生頻繁，鐵路災害的分佈遍及全國，基本上凡有鐵路的地方均受程度不同的災害侵襲，由此平均每年造成鐵路運?中斷100餘次，累?10002000h，最高峰曾達到年斷道211次。已發生災害路段佔全路?運營里程的20%以上，尚有許多?路災害?於?伏狀態，嚴重威脅鐵路的行?安全。 　　高速鐵路由於列?運行速度高、密度大，運送對像以旅客為主，一旦發生事故後果不可想像。因此，除了要求機??輛、供?、?路以及通信信?設備高性能外，對各種可能發生的災害，如自然災害(?風、暴雨、大雪、地震)、突發事故(坍方落石、?物侵限)、列?及設備故障、突發的大?模群體事件等，都要?施全面監測。世界各國已建成和正在建成的高速鐵路均將綜合安全保障體系的研究放在首位。如何?對可能發生的各?危及行?安全的災害，建立安全、可靠、?時、準確的鐵路安全防災監控和信息傳?體系，制定科學有效的預警機制和應急預案，在災害發生前或發生後及時控制運行列?減速或停?，使各種多發、隨機的鐵路災害造成的破壞力降低到最小程度或避免災害的發生，這對鐵路部門科學、合理地調度列?、指揮運行，確保鐵路客運專?運行安全有著重大的?踐意義。 　　一、高速鐵路綜合安全防災的需求分析 　　1.1綜合防災安全監控功能需求 　　綜合防災安全監控系統是對危及列?運行安全的自然災害(風、雨、洪水、地震等)、?物侵限、突發事故和事件等進行?時監測；對各種監測信息進行分析、?理、匯?，判定設備安全隱患、災害及故障的?型、性質和?別；?時顯示??理後的信息及災害預警、限速、停運、恢復運營等?理建議，為運營調度中心調整運行??，下達行?管制、?險救援、維修等指令提供依據。 　　1.2覆蓋內容需求 　　高速鐵路安全監控的主要監測內容按對像不同可大致分為5大?：自然災害監測(如地震、雨量及洪水、風速和風向等)；?路監測(如軸溫、路基災害等)；大型結?物監測(如?站站房、隧道、牽引??所及通信信?機械室內及周圍自然狀況監測等)；物體侵入監測；列?運行狀況與?廂監測等。 　　1.2.1自然災害監測 　　?風監測：監測點設置在易發生?風或突發性大風地區的?站、高架?和橋樑上。 　　雨量及洪水監測：洪水災害不像地震、風災那樣具有突發性，而是按積少成多、循序漸進的?律因汛期雨水多而形成災害的。高速鐵路受雨及洪水破壞主要表現在路堤、橋樑以及路塹自然?坡破壞三大方面。 　　地震監測：地震是屬於發生概率較小，但危害最大的一種特殊災害，高速鐵路沿?地震儀應設置在地震烈度大於等於VII度的?路區段，一般考慮設在牽引??所內，以利於及時斷??應。 　　高速鐵路同普速鐵路一樣，?應?對不同地理環境條件、不同的運營機制，設置相應的防火災、防雷擊、防冰雪等設施。 　　1.2.2?路監測 　　?溫監測：?溫的升高使無縫?路??的縱向應力加大，超過一定標準時會導致??跑道事故，對行?安全有極大的危害。??溫度傳感器設置地點應選擇在?路條件如路基、道床、曲?、坡度等不利的地點。在橋樑較多地段或曲?較多地段，可根據?際情況適?增設。 　　路基災害監測：主要監測路基病害的發生、發展和發出預警信息，這部分屬於「漸進」災害。對於路基病害要結合發生災害?的地形、地質、環境和降雨量作出安全評估。 　　1.2.3大型結?物監測 　　?站監測：在大型?站設有相應的安全監測系統，對周圍環境、設備狀態等具有自動監測和報警功能。?發生重大災害和事件可能影?行?時(如事故、停?、火災等)將信息通過?站綜合信息系統傳至調度中心安全調度台?理。 　　橋樑、隧道監測：高速鐵路為了提高行?速度，大量地使用了橋樑和隧道，所以必?設置橋樑、隧道監測系統。系統所收集的可能或直接影?行?安全的信息(如火災、非法侵限等)，應直接或通過綜合信息系統傳送至調度中心安全調度台匯??理。 　　牽引供?、通信信?監測：作為客運專?重要設備的牽引供?和通信信?等系統應具有高度的可靠性，保證設備??於良好的狀態，或一旦設備存在危及行?安全的隱患時，能及時地發出警告，?制列?減速甚至停?，需要具有防火、防水、防盜等監測。 　　1.2.4物體入侵監測 　　依據?路建築標準，對於一些易發生土、石崩潰和塌方，落物難以預測巨整治投資大、施工困難的地段，根據預測的塌方?圍及落物?跡，設置崩塌、落物防護監測網是必要的。按照要求高速鐵路為全封閉?路，但是如果防護網被破壞以後有物體進入也會造成事故，因此同樣需要進行監測。 　　二、基於?頻的高速鐵路綜合安全防災的?成 　　傳統的高速鐵路綜合安全防災系統都是基於各種傳感器來進行的，但是隨著?頻監控及其分析技術的不斷發展和進步，基於?頻的綜合監測系統得到了更多的重?和應用。 　　2.1綜合安全防災系統?體設? 　　高速鐵路客專綜合安全防災監控系統的運用和管理分為客運專?公司、綜合調度中心、基層站段和前端採集設備四?，均配備相應的防災顯示設備、工作站和網絡傳?設備等。系統可與客運專?的其他信息系統共享基礎信息資源，並與其他信息系統進行數據交換。整?系統是一?分佈式結?，由客運專?鐵路公司安全設備、綜合調度中心防災設備、基層站段防災設備、現場採集設備四部分組成，系統的?體結?如圖1所示。圖1　高速鐵路客專綜合安全防災系統?體結?圖 　　2.2綜合安全防災系統組成及其功能?析 　　現場採集設備的工作是從設置在客運專?鐵路沿?的?頻採集點、各種監測設備/系統採集有關環境狀況以及設備工況等安全監控數據；將這些數據按照災害信息種?、災害信息程度分別進行初步?理後?網絡傳?傳送至基層站段。運行的列?通過自診斷系統檢測到列?上的故障信息，通過區間或站內無?基站傳送至?站綜合信息系統，並繼續通過專用數據通信網傳送至綜合調度中心的安全監控台匯?、存貯和?理。 　　?站綜合信息系統將接收到的各?災害基礎數據進行彙集，?時傳送至綜合調度中心安全監控台。綜合維修段將接收到的各?災害基礎數據結合?頻信息進行統?分析，形成報表，將結果上報客運專?公司。 　　調度中心安全監控台對接收的數據進行?理，?理後的?頻、?風、暴雨、洪水、?溫、地震等報警信息中包括災害?度、?路狀態、行??定和巡檢要求等具體?定。按照災害?理?程給出預警?理建議和方案，將建議和方案傳送至各相關業務調度台，並在相關區域運行的列?上顯示。行?調度台將其作為調整行?運行??的參考因索，必要時行?調度台通知維修和救援部門作好準備。救援列?由?輛調度台通知動?段調動，救援部門由相關?站出而協調。客運專?公司將從調度中心安全監控台接收到的信息存檔??以供決策。 　　三、基於?頻的高速鐵路綜合安全防災系統涉及的監控技術 　　3.1主動紅外夜?技術 　　綜合安全防災系統的前端?頻監控點通常在戶外自然環境較為惡劣的場所，同時需要對目標進行全天候的監控，在夜間也沒有路燈、建築物燈光等其它的環境光源可以利用，對於雨天、霧天等特殊氣象條件要求能夠保持良好的可?距離，可?距離最好能在1-2公里左右。目前市場上能夠提供的夜?技術主要有三種：被動紅外成像技術、基於紅外燈的主動紅外夜?技術、基於激光器的主動紅外夜?技術。被動紅外成像技術適合於監控夜間人或?等運動物體，對於環境監控力不從心，基於紅外燈的主動紅外夜?技術可?距離近（300米以內），光源體積大壽命短故障率高，很難適應戶外惡劣的自然環境。基於激光器的主動紅外夜?技術目前已?比較成熟，包括紅外激光照明器燈、超低照度彩轉黑攝像機、紅外夜?專用監控鏡頭三大部分。激光的特性決定了激光可以照攝更遠的距離，而且光?度也比常?光源要?的多。激光具有亮度高、單色性好、方向性好等?點，通過對波長的選擇可以增大CCD對波長的感應程度。激光燈的壽命很長，一般都在10000?小時以上。攝像機的選擇則主要?及兩?方面：一?是白天成像效果；一?是是否是感紅外的低照度。白天要求效果好，就是要求其有濾光片切換結?，白天濾掉不可?光，使成像色彩更真?；晚上切換到夜?模式，把不可?光放進來，這樣既能保證白天不失色，又能保證夜?效果。夜?鏡頭的F數一般比常?鏡頭的F數要小，這就意味著鏡頭的進光量要比常?鏡頭要大，有較?的光收集能力，好的夜?鏡頭的鏡片對近紅外光進行了增透，提高了近紅外光的透過率。為了看清楚遠距離的物體，一般選用?動長焦鏡頭。 　　3.2智能?頻分析技術 　　智能?頻（IV，Intelligent　Video）技術源自?算機?覺（CV，Computer　Vision）與人工智能（AI，Artificial　Intelligent）的研究，其發展目標在於將圖像與事件描述之間建立一種映射關係，使?算機從?繁的?頻圖像中分辯、識別出關鍵目標物體，這一研究應用於?頻監控系統、將能借助?算機?大的數據?理能力過濾掉圖像中無用的或干擾信息、自動分析、抽取?頻源中的關鍵有用信息，從而使傳統的監控系統中的攝像機不但成為人的眼睛，也使「智能?頻分析」?算機成為人的大腦，並具有更為「?明」的學?思考方式。這一根本性的改?，可極大地發揮與拓展?頻監控系統的作用與能力，使監控系統具有更高的智能化，大幅度降低資源與人員配置，同時，必將全面提升安全防?工作的效率。智能?頻分析在火災報警、?物入侵報警、?站與橋樑監測方面能夠發揮很多積極作用 　　3.3綜合監控主機 傳統的矩?監控系統有單?的報警主機，但是通常只能接入開關量報警，而現有的網絡?頻?碼器在報警接入方面數量較少，不能滿足多種監測系統：?風、雨量、地震，多種數據協議：485??，CANBUS??等接入的要求，對多路模擬和數字量的採集無能為力。而集成了設備監控、周?區域音?頻監控?像，周界報警系統、消防報警系統、門禁控制系統、燈光語音控制系統、動力環境監控、模擬量數字量採集等多種功能的天地偉業綜合監控主機能夠?現與其它多種傳感器/系統的對接。採用基於Arm9的嵌入式系統提供了極高的系統?定性。多路插卡式設?，通過不同的插卡可以在一台主機上支持多路門禁控制、RS-485??或CANBUS??、開關量?入?出、RS-232接口。
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