基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112562270 A(43)申请公布日 2021.03.26

(21)申请号 202011439731.8(22)申请日 2020.12.10

(71)申请人 兰州交通大学

地址 730070 甘肃省兰州市安宁区西路118

号(72)发明人 石明星　孙志强　马虎迎　任新　

臧小萌　王平清　(74)专利代理机构 青岛致嘉知识产权代理事务

所(普通合伙) 37236

代理人 王巧丽(51)Int.Cl.

G08B 21/10(2006.01)G08B 25/08(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

(54)发明名称

基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法

(57)摘要

本发明公开了一种基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法，通过图像采集端将采集的铁路地质信息传输至交换机，交换机将接收的信息分别通过5G线路和接触网载波通讯两种的路径传输至基层监控中心服务器，基层监控中心服务器将数据处理后再分别经无线wifi以无线通信方式传输至车载5G通讯模块和手机APP，通过手机APP显示采集的铁路段图像并对发生地质灾害的铁路区域进行报警提示；车载5G通讯模块的信息传输至车载监控系统。本发明采用了5G通讯和接触网载波通讯两种路径传递铁路地质灾害信号，两种传递路径完全，信号传递的安全系数高。利用5G通讯大大提高信号的传输速率，显著降低延时，能够快速获取铁路地质灾害情况。

CN 112562270 ACN 112562270 A

权　利　要　求　书

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1.基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法，其特征在于，铁路沿线设置的图像采集端将采集的铁路地质信息传输至交换机，所述交换机将接收的信息分别通过5G线路和接

所述基层监控中心服务器将数据处理后分别经触网载波通讯传输至基层监控中心服务器，

无线wifi以无线通信方式传输至车载5G通讯模块和手机APP，通过手机APP显示采集的铁路段图像并对发生地质灾害的铁路区域进行报警提示；所述车载5G通讯模块的信息传输至车载监控系统。

2.如权利要求1所述的基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法，其特征在于，所述图像采集端包括摄像头和录像机，摄像头和录像机分别与所述交换机电连接。

3.如权利要求1所述的基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法，其特征在于，所述交换机的信息输出端连接5G通讯模块，所述5G通讯模块传输信息至基站，通过所述基站再将信息传输至基层监控中心服务器。

4.如权利要求1所述的基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法，其特征在于，所述接触网载波通讯包括第一载波器、第一耦合器、第二载波器、第二耦合器和接触网导线，所述第一载波器接收交换机传输的信息并将信息传输至第一耦合器，所述第一耦合器的高压端通过接触网导线与第二耦合器的高压端连接，所述第二耦合器传输信息至第二载波器，所述第二载波器传输信息至所述基层监控中心服务器。

5.如权利要求3所述的基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法，其特征在于，所述5G通讯模块和车载5G通讯模块均采用5G工业模组MH5000‑31。

6.如权利要求2所述的基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法，其特征在于，所述摄像头采用360°旋转的DS‑2DC32IW‑A红外夜视摄像头，所述录像机采用16路接口的DS‑7916N‑R4录像机。

7.如权利要求6所述的基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法，其特征在于，所述交换机采用16路接口的TL‑SG1016DT交换机，传输速度为1000Mbps。

8.如权利要求4所述的基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法，其特征在于，所述第一载波器和第二载波器均支持RS232/RS485通信，所述第一耦合器和第二耦合器均采用LXZB‑OH‑YR一体化电容耦合器，承受接触网最高电压29kV，载波频率范围40‑500kHz。

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CN 112562270 A

说　明　书

基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法

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技术领域

[0001]本发明属于铁路地质监测技术领域，尤其涉及一种基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法。

背景技术

[0002]铁路附近发生山体滑坡、泥石流、塌方、落石等灾害时会对火车的正常通行造成影响，应及时将发生灾害的铁路段情况反馈至相关人员，预防铁道机车驶向灾害发生地段时引起铁道机车脱轨，避免造成事故。[0003]目前，铁路地质灾害的监测与预警主要利用图像采集系统，通过无线通讯的方式将铁路附近的地质信息传输至铁路相关监控部门，但由于列车运行速度快，而普通的无线传输技术的传输速度较慢，延时明显，导致列车获取相关信息的时间延迟，无法及时快速地采取措施。此外，单一的信息传输方式安全性和信号稳定性均不高，一旦通讯线路出现故障，就会导致监测系统无法及时获得铁路地质情况，存在安全隐患。发明内容

[0004]针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：[0006]基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法，铁路沿线设置的图像采集端将采集的铁路地质信息传输至交换机，所述交换机将接收的信息分别通过5G线路和接触网载波通讯传输至基层监控中心服务器，所述基层监控中心服务器将数据处理后分别经无线wifi以无线通信方式传输至车载5G通讯模块和手机APP，通过手机APP显示采集的铁路段图像并对发生地质灾害的铁路区域进行报警提示；所述车载5G通讯模块的信息传输至车载监控系统。

[0007]优选地，所述图像采集端包括摄像头和录像机，摄像头和录像机分别与所述交换机电连接。

[0008]优选地，所述交换机的信息输出端连接5G通讯模块，所述5G通讯模块传输信息至基站，通过所述基站再将信息传输至基层监控中心服务器。[0009]优选地，所述接触网载波通讯包括第一载波器、第一耦合器、第二载波器、第二耦合器和接触网导线，所述第一载波器接收交换机传输的信息并将信息传输至第一耦合器，所述第一耦合器的高压端通过接触网导线与第二耦合器的高压端连接，所述第二耦合器传输信息至第二载波器，所述第二载波器传输信息至所述基层监控中心服务器。[0010]优选地，所述5G通讯模块和车载5G通讯模块均采用5G工业模组MH5000‑31。[0011]优选地，所述摄像头采用360°旋转的DS‑2DC32IW‑A红外夜视摄像头，所述录像机采用16路接口的DS‑7916N‑R4录像机。[0012]优选地，所述交换机采用16路接口的TL‑SG1016DT交换机，传输速度为1000Mbps。

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CN 112562270 A[0013]

说　明　书

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优选地，所述第一载波器和第二载波器均支持RS232/RS485通信，所述第一耦合器

和第二耦合器均采用LXZB‑OH‑YR一体化电容耦合器，承受接触网最高电压29kV，载波频率范围40‑500kHz。[0014]相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

[0015]本发明将采集的铁路地质灾害信息通过5G通讯和接触网载波通讯两种路径传递至铁路相关监控部门，并且两种传递路径完全，提高了信号传递的安全系数，确保铁路地质灾害信号获取的及时性。所采集的铁路地质灾害信息主要包括电流信号和视频信号，监测目标针对性强，监测精度高，在5G通讯线缆中，采集的信号转换为5G信号上报监测结果，信号传递速度快，延时超低，确保监测结果准确、快速、稳定的传输；监测结果还可通过手机APP更直观、准确地了解事故区的情况，覆盖面广。附图说明

[0016]图1是本发明实施例提供的基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法的总体框架图。

具体实施方式

[0017]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0018]基于5G通讯的铁路地质灾害监测与预警方法的总体框架图参照图1，铁路沿线设置图像采集端，图像采集端包括摄像头和录像机，采集视频信号，摄像头采用型号DS‑2DC32IW‑A，400万像素，具有红外夜视功能，360°旋转，可实现远距离监测；录像机采用型号DS‑7916N‑R4，16路接口，支持24小时全天候录像。摄像头和录像机采集的铁路地质信息传输至交换机，交换机采用型号TL‑SG1016DT，传输速度为1000Mbps，16路接口。交换机将接收的信息分别通过5G线路和接触网载波通讯两种路径进行传递，第一种信号传输路径为5G线路，首先由交换机将信息传输至5G通讯模块(采用华为工业模组MH5000‑31)，5G通讯模块再将信息传输至基站，通过基站将信息传输至基层监控中心服务器，该信号传输路径的传输速率非常块，最高可达到10Gb/s；延迟超低，5G的空口时延可低到1ms；连接密度大。其连接密度可达100/km2；铁路发生事故后监测系统接收到信号处理后能够快速传输至火车司机驾驶室和铁道应急中心，信号的稳定性高，覆盖全面。第二种信号传输路径为接触网载波通讯，包括第一载波器、第一耦合器、第二载波器、第二耦合器和接触网导线，第一载波器和第二载波器均采用LXZB‑Z02系列中压载波机，支持RS232/RS485通信，第一载波器为主机，第二载波器为从机，交换机与第一载波器通过以太网转RS485接口连接，第一载波器通过高频电缆将信息传输至第一耦合器，第一耦合器的高压端通过接触网导线与第二耦合器的高压端连接，第二耦合器传输信息至第二载波器，第二载波器输出端通过RS485转以太网接口与基层监控中心服务器连接。第一耦合器和第二耦合器均采用LXZB‑OH‑YR一体化电容耦合器，承受接触网最高电压29kV，载波频率范围40‑500kHz。基层监控中心服务器接收信息后进行数据处理，然后将处理后的数据分别经无线wifi以无线通信方式传输至车载5G通讯模块(采用华为工业模组MH5000‑31)和手机APP，通过手机APP显示采集的铁路段图像并对发

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说　明　书

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生地质灾害的铁路区域进行报警提示；车载5G通讯模块的信息传输至车载监控系统进行显示，本发明中各信号传输端均采用双向通信方式。本发明采用两种完全的信号传递路径进行铁路地质灾害的监测，提高了信号传递的安全系数，信号传输稳定快速，为铁路监控部门提供更精确铁路地质灾害情况。

[0019]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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说　明　书　附　图

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图1

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