本发明涉及铁路轨道交通领域，尤其是涉及一种用于监测隧道防护门开关状态的装置及系统。
背景技术：
随着我国铁路路网的高速发展，隧道数量与日俱增。隧道内附属设施状态及安全状况对铁路正常运行的影响越来越大。目前，铁路隧道防护门在瑞士、德国、美国、日本等发达国家已得到普遍运用，但在国内由于对防护门及其附属构件经济性、适用性、耐久性及施工便易性等方面的研究不足，进而缺乏统一的铁路隧道防护门设计施工配套工艺、通用技术条件以及质量检验标准，导致铁路隧道用防护门在实际应用中出现了各类问题。这些问题，包括：①门扇多为钢筋混凝土材料或钢板夹水泥纤维材料，重量大，安装及开阖困难；②铰链或连接件强度低，囿于重量大的门扇结构，极易损坏；③门体安装质量差，采用植筋或化学锚注安装工艺的门体易倾覆；④铰链或连接件抗疲劳性差，不能抵御隧道内长时间周期性正负风压；⑤门扇涂层易脱落，金属材料耐腐蚀性能差，耐久性差，维护管养成本高。近年来，随着高铁线路的大规模建设，以往隧道中普遍使用的老式安全门普遍暴露出门体强度低、门轴抗锈蚀性差、门锁闭合不严等问题，给列车运行带来极大安全隐患。
目前，铁路隧道服役期的状态监控多依靠隧道检测工作人员，通过目视检查的方式完成，具有成本高、效率低、信息传递滞后、工作质量受人为因素影响大等问题。随着信息技术的成熟和发展，开发基于物联网的铁路隧道服役期状态监控及智能分析系统，从实际需求、技术能力和发展趋势等方面均已具备条件。这一系统的开发，将建成一套集数据采集、数据传输、数据存储、数据分析应用为一体的软硬件平台，可为相关部门提供隧道及其附属设施实时状态信息、分析重点技术参数变化趋势、预测服役期风险、形成辅助决策数据等，成体系、分层次地实现全国铁路隧道全服役期的数字化可视化监测与分析，进一步提高铁路系统信息化、智能化管理水平。
列车在开阔的地面上运行时，车头前方的空气毫无阻挡地被排挤到列车的两侧和上部，形成亚音速绕流运动，在列车前方和列车周围所形成压力场的波动较小。但当高速列车突入隧道时，由于几何空间受到隧道的限制，以及空气本身的可压缩性和黏性，空气不能及时、顺畅地沿列车两侧和上部流动，产生相当大的压力波动，这种压力波动即为瞬变压力。为了抵抗列车在隧道内同行产生带来的瞬变压力、以及为阻隔这种瞬变压力冲击波源危害的安全需要，需要在隧道内特定位置处设置有相应的应处于关闭状态的防护门。
但在实际应用过程中，常常仅依靠隧道检测工作人员的目测和主观操作，来完成针对一处防护门的包括防护门开关是否正常和防护门养护检查等检测项目，这种完全依赖检测人员主观操作的检测过程，常常会出现如检测结束后防护门仍处于打开状态、非检测人员非法开门等异常开门情况。这样，使得行驶在隧道内的列车具有很大的安全隐患，甚至会造成严重的交通事故。因此，现有技术急需一种能够实时监测隧道内防护门的开关状态的系统，一方面对异常开门状态进行实时性的逻辑判断，还需要在异常开门状态逻辑判断后进行自动关门和/或自动警报，以消除检测结果与主观性判断的依赖，从而大大提高人工检测的效率和准确性。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于监测隧道防护门开关状态的装置，包括：门状态检测器，其设置在防护门的门框边缘处，用于采集表示当前防护门开关状态的开门信号；身份采集器，其用于采集表示控制当前打开状态的主控者是检测人员或闯入者的身份信息；环境采集器，其用于在记录开门环境指令的控制下，采集表示当前开门状态的环境信息；门端控制器，其用于接收并检测所述开门信号，在所述防护门打开时，接收并检测所述身份信息，根据检测结果判断当前是否发生非法侵入舱室情况，并生成相应的所述记录开门环境指令，在接收到所述环境信息后，生成含有非法/合法开门标志、所述身份信息和所述环境信息在内的开门记录。
优选地，所述环境采集器，包括：红外探测器，其用于在所述记录开门环境指令的控制下，探测控制当前防护门处于打开状态的主控者是否进入防护门；视频记录仪，其用于在所述红外探测器的探测结果的控制下触发，采集含有当前防护门周围环境状态的图像。
优选地，所述门端控制器，包括：环境信息检测模块，其用于接收所述环境信息内的红外探测信息，对所述红外探测信息的有效性进行检测，根据红外检测结果，生成满足预设拍照时间控制条件的拍照指令，以触发所述视频记录仪。
优选地，所述门端控制器，还包括：门状态检测模块，其用于根据所述开门信号，判断所述防护门的开关状态；身份检测模块，其用于在所述防护门为开门状态时，对是否接收到所述身份信息进行检测，根据身份信息检测结果，判断当前是否发生非法侵入舱室情况，从而生成所述记录开门环境指令，以激活所述环境采集器；环境信息检测模块，其用于接收所述环境信息；开门记录生成模块，其用于将接收到的开门状态检测结果、所述身份信息、所述环境信息和非法侵入舱室情况诊断结果进行打包，生成相应的所述开门记录。
优选地，所述身份检测模块，其进一步用于在当前防护门为开门状态时，核实是否接收到所述身份信息和当前主控者为检测人员时该人员是否具有检测当前防护门的权限，在全部合格后表明当前未发生非法侵入舱室情况，否则，当前发生非法侵入舱室情况。
优选地，所述装置还包括：声光报警器，其用于对当前防护门处于开门状态、以及对所述主控者为非检测人员的检测结果进行声光报警提示。
另一方面，本发明还提供了一种用于监测隧道防护门开关状态的系统，所述系统包括：如上述所述的装置，其设置于隧道内防护门处；隧道主机，其设置于隧道内，用于接收当前隧道内所有装置的开门记录，并将预设时间段内接收到的所有所述开门记录打包后输出，以及接收当前隧道内所有装置的心跳信息，以监测所述隧道主机与相应装置之间的连通状态。
优选地，所述系统还包括：云平台，其用于接收并收集所有隧道的所述开门记录，基于此，发布非法开门报警信息，其中，所述云平台与铁路管理系统通讯，获取所有铁路线路信息、每条铁路线路上的所有隧道信息。
优选地，所述云平台，其用于记录所有隧道内每个防护门的信息，其中，防护门信息包括：防护门名称、隧道编号、防护门类型、防护门尺寸、防护门出厂编号和生产厂家。
优选地，所述系统还包括：移动终端，其设置于检测人员处，用于接收所述云平台推送的与所述检测人员有关的所述非法开门报警信息，以及通过访问所述云平台获取满足当前查询需求信息的指定隧道内所有防护门的所述开门记录。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
本发明提供一种基于物联网的用于监控隧道防护门开关状态的装置及系统，该系统公开了一种从异常开门检测、开门合法性检测、开门状态记录和自动关门操作一体化的异常开门逻辑控制流程，不仅对非法开门诊断结果进行报警，还能够实现非法报警信息的全网发布、且职权范围内的检测人员的终端的个性化有责发布，大大提高了检测人员的工作效率，消除了人工检测的主观性因素对检查效果的影响。另外，本发明在一定程度上对检测人员的工作到达时间、到达位置和检测工作完成效果进行监控，便于后期与检测人员的工作考勤及绩效系统相结合，提高了本发明的适用性。此外，本发明还能够收录防护门信息、隧道信息和铁路线路信息，与铁路管理系统充分结合，从铁路线路地图上便能够直观的查看精细到每个防护门的门设备信息和相应的开门记录，有利于提高全线铁路网络的防护门安全管理的效率。
虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本发明，但本领域技术人员应当理解，为并不旨在将本发明限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本发明的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本申请实施例的用于监测隧道防护门开关状态的系统的结构示意图。
图2为本申请实施例的用于监测隧道防护门开关状态的装置的结构示意图。
图3为本申请实施例的用于监测隧道防护门开关状态的装置的工作流程图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
由于列车在开阔的地面上运行时，车头前方的空气毫无阻挡地被排挤到列车的两侧和上部，形成亚音速绕流运动，在列车前方和列车周围所形成压力场的波动较小。但当高速列车突入隧道时，由于几何空间受到隧道的限制，以及空气本身的可压缩性和黏性，空气不能及时、顺畅地沿列车两侧和上部流动，产生相当大的压力波动，这种压力波动即为瞬变压力。为了抵抗列车在隧道内同行产生带来的瞬变压力、以及为阻隔这种瞬变压力冲击波源危害的安全，需要在隧道内特定位置处设置有相应的应处于关闭状态的防护门。
但在实际应用过程中，常常仅依靠隧道检测工作人员的目测和主观操作，来完成针对一处防护门的包括防护门开关是否正常和防护门养护检查等检测项目，这种完全依赖检测人员主观操作的检测过程，常常会出现如检测结束后防护门仍处于打开状态、非检测人员非法开门等异常开门情况。这样，使得行驶在隧道内的列车具有很大的安全隐患，甚至会造成严重的交通事故。因此，现有技术急需一种能够实时监测隧道内防护门的开关状态的系统，一方面对异常开门状态进行实时性的逻辑判断，还需要在异常开门状态逻辑判断后进行自动关门和/或自动警报，以消除检测结果与主观性判断的依赖，从而大大提高人工检测的效率和准确性。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于物联网的用于监测隧道防护门开关状态的系统(以下简称“防护门开关状态监测系统”)。该系统为每个防护门配备一套门端装置100，针对同一隧道配置一个隧道主机200，隧道主机200监控当前隧道内的所有防护门的开关状态，在防护门处于开门状态时，通过当前防护门对应的门端装置100所采集的信息一方面确定当前防护门开门状态是否为非法侵入舱室的情况，即检测当前开门状态是在检测人员或是非检测人员控制下完成的，进一步根据非法侵入舱室情况的判断结果生成相应的开门记录，以实时监测每个防护门的开门状态(由于防护门是应用在铁路隧道环境下的，因此，防护门正常状态下是关闭的，异常状态是打开的)，以及在完成开门记录后生成关门指令，并发送至当前处于开门状态的门端装置100中，使得门端装置100内的开关门执行装置在关门指令控制下，自动执行关门操作。
另外，隧道主机200能够实时将各门端装置100的开门记录上传至本发明所述的防护门开关状态监测系统内的云平台300。云平台300收集监控范围内来自所有隧道内的隧道主机200所发送的相应隧道内每个门端装置100的异常开门记录，并对非法开门情况进行报警。
这样，本发明通过门端装置100、隧道主机200和云平台300的配合，不仅能够实时监测所有防护门的开门情况，并在开门情况记录完成后自动关门，以防止因主观因素带来的防护门检测后仍处于开门状态的情况；还能对非法闯入防护门造成的开门状态进行实时报警，以防止出现对非检测人员非法侵入当前防护门舱室的无法察觉的情况出现。
图1为本申请实施例的用于监测隧道防护门开关状态的系统的结构示意图。如图1所示，本发明所述的防护门开关状态监测系统，至少包括：至少一个门端装置(门端装置为下述所述的用于监测隧道防护门开关状态的装置)100和隧道主机200。其中，门端装置100设置于当前隧道a内的防护门处，门端装置100的数量与隧道a内具有的防护门的数量一致，即每个防护门配置有相应的门端装置100；隧道主机200设置于隧道a内，每个隧道配备有相应的隧道主机200，用于对当前隧道内的所有防护门进行监控。具体地，门端装置100用于在当前防护门处于打开状态时，采集表示控制当前打开状态的主控者是检测人员或闯入者的身份信息、和在记录开门环境指令的控制下采集表示当前开门状态的环境信息；而后，接收当前防护门的(控制当前防护门处于打开状态的主控制的身份)身份信息和(反映当前防护门开关状态的)环境信息，根据当前身份信息判断当前是否发生非法侵入舱室情况，生成相应的记录开门环境指令，进一步根据非法侵入判断结果和当前环境信息，生成含有非法/合法开门标志信息的开门记录，最后在关门指令的控制下，自动控制防护门关闭。
由于在实际应用过程中，每个门端装置100的结构及功能、以及每个门端装置100与隧道主机200的通信过程均一致，因此，本发明以一个门端装置100和隧道主机200为例，对本发明所述的防护门开关状态监测系统进行具体说明。图2为本申请实施例的用于监测隧道防护门开关状态的装置的结构示意图。下面参考图2，对门端装置100和隧道主机200的结构及工作过程进行详细说明。
如图2所示，门端装置100包括门状态检测器11、身份采集器12、环境采集器、红外探测器13、视频记录仪14、门端控制器15、开关门执行装置16和声光报警器17。
门状态检测器11设置在防护门门框边缘处，采用门状态传感器，用于采集表示当前防护门开关状态的开门信号并进行实时输出。身份采集器12设置在防护门处，采用读卡器设备，用于采集表征控制当前防护门处于开门状态的主控者是否为检测人员的身份信息(即采集表示控制当前防护门处于开门状态的主控者是检测人员或闯入者的身份信息)，并在读取到有效数据后，将该身份信息发送至门端控制器15。环境采集器设置在防护门处，用于在记录开门环境指令的控制下激活，采集表示当前防护门周围环境状态的环境信息。门端控制器15设置在防护门处，用于接收并检测上述开门信号，在当前防护门处于打开状态时，接收并检测来自身份检测器12的身份信息，而后，根据检测结果判断当前是否发生非法侵入舱室情况，并在生成非法侵入舱室情况检测结果后生成相应的记录开门环境指令，以在接收到环境信息后，进一步生成含有非法或合法开门标志、身份信息和环境信息在内的开门记录。
进一步，门端控制器15包括：门状态检测模块151、身份检测模块152、环境信息检测模块153和开门记录生成模块154。其中，门状态检测模块151用于检测实时接收到的开门信号，根据开门信号的有效性状态，判断当前防护门的开关状态，以生成用于提示当前防护门开关状态的标识信息。其中，门状态检测模块151用于在检测到开门信号为有效时，表示当前防护门处于打开状态，生成相应的开门状态标识。门状态检测模块151用于在检测到开门信号为无效时，表示当前防护门处于关闭状态，生成相应的关门状态标识。身份检测模块152用于在当前防护门为开门状态(检测到上述开门状态标识)时，对接收到的当前主控者的身份信息进行检测，根据身份信息检测结果，判断当前是否发生非法侵入舱室情况，从而生成记录开门环境指令，以激活环境采集器。环境信息检测模块153用于接收并检测上述环境信息。开门记录生成模块154用于将接收到的开门状态检测结果、身份信息、环境信息和非法侵入舱室情况诊断结果进行打包，生成针对当前防护门的开门记录。
这样，本发明实施例中所述的门端装置100能够利用实时接收到的开门信号，来实时检测当前隧道a内的当前防护门是否处于异常的开门状态，在检测到当前防护门处于开门状态时，进行主控者身份的核实，判断当前开门状态是否是非法侵入，并且无论开门状态是否为非法侵入都要生成记录开门环境指令，以启动环境信息采集过程。因此，本发明所述的门端装置100涉及了环境信息采集控制、和开关状态记录及诊断过程。
其中，上述环境采集器包括：红外探测器13和视频记录仪14。红外探测器13设置在防护门处，进一步，红外探测器13的探测部位正对于防护门，用于在接收到记录开门环境指令后，探测表示控制当前防护门处于开门状态的主控者是否通过防护门进入舱室，将当前红外探测结果信息发送至门端控制器15，以作为第一类环境信息。视频记录仪14设置在防护门处，进一步，视频记录仪14的镜头部位正对于防护门，用于在接收到拍照指令后(也就是，在红外探测器13的探测结果的控制下触发)，采集含有当前防护门周围环境状态的(开门)图像，并将当前开门图像发送至门端控制器15，以作为第二类环境信息。
此时，门端控制器15内的环境信息检测模块153，进一步用于在接收到环境信息内的红外探测信息后，对当前红外探测信息的有效性进行检测，根据红外检测结果，生成满足预设拍照时间控制条件的拍照指令，以触发视频记录仪14。由此可知，本发明中的红外探测器13与视频记录仪14的触发时机是有先后顺序的，需要先激活红外探测器13使其得到探测结果后，利用红外探测结果进一步触发视频记录仪14的拍照功能，从而得到本发明实施例所需的开门图像。具体地，在红外探测结果为有效时，说明当前检测人员或非检测人员触发红外探测，表示当前检测人员或非检测人员已经通过防护门进入当前防护门所属的舱室；在红外探测结果为无效时，说明当前检测人员或非检测人员未触发红外探测，表示当前检测人员或非检测人员没有进入当前防护门所属的舱室。
另外，开关门执行装置16是集plc控制、关门操作所需机械部件于一体的装置，用于在接收到关门指令后，在关门指令的控制下，执行自动关门操作，以防止检测人员忘记手动关门操作造成的开门状态的情况。声光报警器107用于对开门状态进行声光警示，以及对非检测人员控制当前防护门打开的检测结果进行声光报警。
进一步，门端控制器15内的开门记录生成模块154，用于转发门端装置100和隧道主机200之间需要相互传输的信号、数据及指令。具体地，开门记录生成模块154用于将开/关门状态标识、和/或当前身份信息、和/或红外探测结果信息、和/或开门图像进行打包后，转发至隧道主机200。具体地，本发明所述的门端控制器105用于按照预设时间间隔进行打包操作。
图3为本申请实施例的用于监测隧道防护门开关状态的装置的工作流程图。下面结合图2和图3对本发明所述系统的工作流程进行说明。
首先，门状态检测模块151用于检测实时接收到的开门信号的有效性。具体地，门状态检测模块151用于对开门信号进行实时检测，在检测到该信号有效时，立即生成开门状态标记(信号)，并将当前开门状态标记(信号)发送至视频记录仪14和声光报警器17，直到当前防护门关闭后，检测到无效的开门信号后，生成关门状态标记(信号)，并将关门状态标记(信号)发送至视频记录仪14和声光报警器17。此时，参考图3，视频记录仪14在接收到当前开门状态标记后，采集表示当前开门状态的开门视频信息；在接收到当前关门状态标记后，停止开门视频信息的采集进入待机状态。进一步，声光报警器17在接收到当前开门状态标记(信号)后，报警器响应当前开门状态标记信号，使得光报警器灯光闪烁并使得声报警器进行声音提示，以对开门状态进行声光警示。如果声光报警器17在接收到当前关门状态标记(信号)后，报警器响应当前关门状态标记(信号)，使得报警器停止声、光报警提示，以对关门状态无需进行声光报警。这样，本发明可利用视频记录仪104能够在防护门从开门状态到关闭状态之间的开关门过程中获得全部开门视频信息，并在这一过程中进行灯光闪烁并声音提示。
进一步，在本发明实施例中，上述拍照指令的优先级别高于开门状态标记信号，也就是说，在视频记录仪14进行开门视频信息的采集时，如果接收到拍照指令，则需要从当前视频采集模式暂时跳转成图片拍照模式，在采集到当前的开门图像后，恢复至视频采集模式，并将当前开门图像发送至门端控制器15。
此时，在检测出当前防护门处于异常的开门状态时，需要对以下信息进行采集，其中包括：一、主控者的身份信息，用于判断控制当前防护门处于打开状态的主控者是检测人员还是非法闯入者、以及若为检测人员是否是有权限巡视当前隧道的检测人员；二、防护门处的红外探测信息，用以判断当前主控者是否进入了防护门所属的舱室；三、开门图像，用以作为当前开门记录中具体展现当前开门状态环境的内容。
进一步，身份检测模块152用于在当前防护门为异常的开门状态时，对是否接收到上述身份信息进行检测，根据身份信息检测结果，判断当前是否发生非法侵入舱室情况，从而无论是否发生非法侵入舱室情况，都要生成记录开门环境指令。在发明实施例中，由于在当检测当前防护门的工作人员对当前防护门进行检测工作时，需要打开当前防护门，为了记录控制当前防护门打开状态的主控者的身份信息，保障当前开门状态的合法性，需要先后进行两轮主控者身份信息的检测过程，每轮身份检测过程均包括两种检测子过程，其一、需要检测是否在当前防护门处于打开状态时接收到有效的身份信息(有效的身份信息即为有数据的身份信息)，其二、需要检测该身份信息所代表的检测人员是否具有检测当前防护门的权限(由于不同的检测人员对应有不同检测范围，因此，不同隧道对应的检测人员可能是不同的，不同检测人员相互之间没有检测其他检测人员检测范围的权限)。也就是说，身份检测模块152进一步用于在当前防护门为开门状态时，核实是否接收到当前主控者的身份信息和当前主控者为检测人员时该人员是否具有检测当前防护门的权限，生成表示非法侵入情况检测结果的身份信息检测结果，同时生成记录开门环境指令，以激活环境采集器，其中，在上述检测全部合格后表明当前未发生非法侵入舱室情况，否则，当前发生非法侵入舱室情况。
具体地，参考图3，身份检测模块152用于在第一次身份信息检测过程中，检测出在当前防护门处于打开状态时接收到有效的身份信息，并且当前身份信息所代表的检测人员具有检测当前防护门的权限，则通过第一次身份信息检测，表明当前非法侵入判断结果为未发生非法侵入舱室情况，生成表示当前非法侵入判断结果为身份检测通过的合法开门标志信号，并记录包括当前身份信息、当前身份信息对应的获取时间、获取地点(隧道编号及防护门编号)在内的身份信息检测结果。进一步，身份检测模块152用于在第一次身份信息检测过程中，检测出在当前防护门处于打开状态时成功接收到有效的身份信息，并且当前身份信息所代表的检测人员不具有检测当前防护门的权限，那么当前未通过身份信息检测，表明当前非法侵入判断结果为发生非法侵入舱室情况，生成表示当前非法侵入判断结果为身份检测失败的非法开门标志信号，并记录包括当前身份信息、当前身份信息对应的获取时间、获取地点(隧道编号及防护门编号)在内的身份信息检测结果。
进一步，身份检测模块152用于在第一次身份信息检测过程中，检测出在当前防护门处于打开状态时，尚未接收到有效的身份信息，在预设的补充读卡时间后，继续对身份信息进行二次检测。具体地，身份检测模块152用于在第二次身份信息检测过程中，检测出已接收到有效的身份信息，并且当前身份信息所代表的检测人员具有检测当前防护门的权限，则通过身份信息检测，表明当前非法侵入判断结果为未发生非法侵入舱室情况，生成表示当前非法侵入判断结果为身份检测通过的合法开门标志信号，并记录包括当前身份信息、当前身份信息对应的获取时间、获取地点(隧道编号及防护门编号)在内的身份信息检测结果。另外，身份检测模块152用于在第二次身份信息检测过程中，检测出已成功接收到有效的身份信息，并且当前身份信息所代表的检测人员不具有检测当前防护门的权限，那么当前未通过身份信息检测，表明当前非法侵入判断结果为发生非法侵入舱室情况，生成表示当前非法侵入判断结果为身份检测失败的非法开门标志信号，并记录包括当前身份信息、当前身份信息对应的获取时间、获取地点(隧道编号及防护门编号)在内的身份信息检测结果。此外，身份检测模块152用于在第二次身份信息检测过程中，仍未检测出成功接收到有效的身份信息时，表明当前非法侵入判断结果为发生非法侵入舱室情况，直接生成表示当前非法侵入判断结果为身份检测失败的非法开门标志信号，并记录包括当前身份信息、当前身份信息对应的获取时间、获取地点(隧道编号及防护门编号)在内的身份信息检测结果。
进一步的，在身份信息检测失败的情况下，此时，上述声光报警器107用于响应上述身份检测失败信号，从而对主控者为(当前隧道的)非检测人员的检测结果进行声光报警。
需要说明的是，身份检测模块152中存储有属于该隧道的所有检测人员的身份信息，以在身份信息检测过程中，无论接收到属于该隧道的哪一个检测人员的身份信息均可以通过身份信息检测过程。在检测人员因正常检测工作而使得当前防护门处于打开状态时，要求检测人员需要在开门操作前后立即执行刷卡操作，以利用身份采集器12迅速获取到该名检测人员的身份信息，为了提高身份信息检测准确性，通过前后两次检测，来识别闯入者或检测人员，以判断当前的开门状态属于正常检测工作(合法)、或是由不属于当前隧道检测人员的闯入者控制完成的。其中，在本发明实施例中，上述补充读卡时间优选为10秒。
而后，上述身份检测模块152生成记录开门环境指令后将该指令发送至红外探测器13中，红外探测器13立即激活以探测当前防护门处的红外影像，将红外探测信息发送至门端控制器15内。此时，门端控制器15内的环境信息检测模块153用于检测红外探测信息的有效性。具体地，环境信息检测模块153用于对当前红外探测信息的有效性进行检测，根据检测结果并结合当前非法侵入判断结果，判断当前主控者是否通过防护门进入舱室，从而生成满足预设拍照时间控制条件的拍照指令。其中，在本发明实施例中，上述环境信息检测模块153包括第一检测单元1531和第二检测单元1532。
进一步，在当身份检测模块152检测出当前非法侵入判断结果为未发生非法侵入舱室情况(说明当前防护门的开门状态属于正常检修工作任务)，则第一检测单元1531直接接收当前红外探测信息。具体地，第一检测单元1531用于对当前红外探测信息的有效性进行检测，根据红外探测信息检测结果并结合当前非法侵入判断结果，判断当前检测人员是否通过防护门进入舱室，从而生成满足预设拍照时间控制条件的拍照指令。在一个示例中，第一检测单元1531用于在检测到当前红外探测信息为有效时，当前主控者进入舱室的检测结果为当前检测人员通过防护门进入舱室，立即生成拍照指令，以将该拍照指令立即发送至视频记录仪14内。在另一个示例中，第一检测单元1531用于在检测到当前红外探测信息为无效时，当前主控者进入舱室的检测结果为当前检测人员并未进入舱室，在预设的拍照时间间隔后生成拍照指令，而后将当前生成的拍照指令发送至视频记录仪14内。
需要说明的是，本发明所述的拍照时间控制条件指的是在检测到已探测到主控者人体时立即生成拍照指令，来获取当前开门状态的图像，在未探测到主控者人体时需要在拍照时间间隔后生成拍照指令，来获取当前开门状态的图像。这样，在当前未发生非法侵入情况下，本发明所述的系统在检修人员在进入当前防护门所属舱室时，能够立即记录开门图像，在未进入舱室时，也需要对当前的开门图像进行捕捉。
另外，在当身份检测模块152检测出当前非法侵入判断结果为已发生非法侵入舱室情况(说明当前防护门的开门状态不属于正常检修工作任务，是由不属于当前隧道检测人员的非法闯入者控制完成的)，则第二检测单元1532直接接收当前红外探测信息。具体地，第二检测单元1532用于对当前红外探测信息的有效性进行检测，根据红外探测信息检测结果并结合当前非法侵入判断结果，判断当前闯入者是否通过防护门进入舱室，从而生成满足预设拍照时间控制条件的拍照指令。在一个示例中，第二检测单元1532用于在检测到当前红外探测信息为有效时，当前主控者进入舱室的检测结果为当前闯入者通过防护门进入舱室，立即生成拍照指令，以将拍照指令发送至视频记录仪14内。在另一个示例中，第二检测单元1532用于在检测到当前红外探测信息为无效时，当前主控者进入舱室的检测结果为当前闯入者并未进入舱室，在预设的拍照时间间隔后生成拍照指令，以将当前生成的拍照指令发送至视频记录仪14内。这样，在当前未发生非法侵入情况下，本发明所述的系统在闯入者在进入当前防护门所属舱室时，能够立即记录开门图像，在未进入舱室时，也需要对当前的开门图像进行捕捉。
接着，上述环境信息检测模块153在生成拍照指令后将该指令发送至视频记录仪14内，视频记录仪14立即采集当前开门状态的图像并作为当前环境信息，将其发送至门端控制器15内。此时，门端控制器15用于获得相应的开门图像。
进一步，开门记录生成模块154用于在获取到开门图像后，根据非法侵入判断结果、以及当前主控者进入舱室的检测结果，生成相应的非法/合法开门标志、当前主控者的身份信息、红外探测信息以及对应的含有开门图像信息的开门记录。第一个示例，开门记录生成模块154用于在当前非法侵入判断结果为未发生非法侵入舱室情况，且当前主控者进入舱室检测结果为当前闯入者通过防护门进入舱室时，生成含有合法开门标志、当前开门图像、当前身份信息检测结果在内的开门记录。第二个示例，开门记录生成模块154用于在当前非法侵入判断结果为未发生非法侵入舱室情况，且当前主控者进入舱室检测结果为当前闯入者未进入舱室时，生成含有合法开门标志、当前开门图像、和当前身份信息检测结果在内的开门记录。第三个示例，开门记录生成模块154用于在当前非法侵入判断结果为已发生非法侵入舱室情况，且当前主控者进入舱室检测结果为当前闯入者通过防护门进入舱室时，生成含有非法开门标志、当前开门图像、和当前身份信息检测结果在内的开门记录。第四个示例，开门记录生成模块154用于在当前非法侵入判断结果为已发生非法侵入舱室情况，且当前主控者进入舱室检测结果为当前闯入者未进入舱室时，生成含有非法开门标志、当前开门图像、和当前身份信息检测结果在内的开门记录。
最后，开门记录生成模块154用于在生成当前开门记录后，直接将当前开门记录上传至下述隧道主机200，并且生成关门指令，以将当前关门指令通过发送至开关门执行装置106，执行自动关门操作。
另外，本发明所述的开门记录生成模块154还用于在针对当前防护门的关门指令发送后，是否在预设的关门操作时间阈值内检测到当前防护门处于关门状态，以对当前自动关门操作的实现效果进行监控。进一步，开门记录生成模块154用于在针对当前防护门的关门指令发送后，若在关门操作时间阈值内检测到当前防护门仍处于开门状态，则生成关门操作失败信号，记录并存储当前关门操作失败信息，并将当前生成的关门操作失败信息发送至隧道主机200，以通过隧道主机200将该信息发送至云平台300中，以提示后台工作人员。云平台300在接收到当前关门操作失败信息后，将该信息发送至具有检测当前防护门权限的所有检测人员对应的下述移动终端400中。其中，当前关门操作失败信息包括：当前关门操作失败的时间、隧道编号和防护门编号等。此时，在当前关门操作失败的情况下，上述声光报警器17用于响应上述关门操作失败信号，从而自动关门操作失败进行声光报警。
进一步，上述隧道主机200用于监测当前隧道内门端装置100对应的防护门的开关状态。具体地，隧道主机200用于接收当前隧道内门端装置100发送的开门记录，并按照预设时间间隔，将该时间段内接收到的来自当前隧道内所有门端装置100对应的所有开门记录打包后上传至下述云平台300内。另外，隧道主机200能够监测与该主机连接的门端装置100之间的连接状态。具体地，隧道主机200用于实时接收当前隧道内门端装置100发送的心跳信息，以监测隧道主机与相应装置之间的连通状态。
进一步，本发明所述的上述防护门开关状态监测系统还包括：云平台300。云平台300与监控范围内所有隧道主机连接，用于通过无线网络或通用数据链路接收并收集所有隧道中所有具有开门状态的防护门的开门记录，针对含有非法开门标志信息的开门记录，发布关于当前开门记录所属防护门的非法开门报警信息。其中，非法开门报警信息包括当前防护门的开门记录。
进一步，云平台300用于与铁路管理系统连接并进行通讯，能够录入并获取所有铁路线路信息(线路名称、线路编号、线路长度和该线路途径站点等信息)、每条铁路线路上所有隧道的信息(隧道名称、隧道编号、隧道类别、和隧道在所属线路的起始里程或位置等信息)。另外，云平台300还用于记录并存储所有隧道内每个防护门的信息。其中，防护门信息包括：防护门名称、隧道编号、防护门类型、防护门尺寸、防护门出厂编号和生产厂家。这样，在防护门发生部件损坏需要维修时可迅速查找到厂家信息，或者同一生产批次的防护门发生质量问题时，追根溯源，查找到这一批次其他防护门的安装位置，并对其进行严格监控，或者在检测人员进行检修时迅速了解到当前防护门的基本型号信息等。
需要说明的是，这些隧道信息、铁路线路信息和防护门信息可在位于云平台300处的网络应用页面端的铁路交通地图上显示出来，用户可从网络应用页面端实时输入查询条件，即可获得满足查询条件的非法开门报警信息内的开门记录、和/或防护门信息、和/或关门操作失败信息等信息。其中，检测人员用户可以利用非法开门报警信息的发布时间、铁路线路信息中涉及的隧道内容、隧道信息中涉及的防护门等不同类型的查询条件，来查阅想要查看的防护门的历史的开门记录。
此外，本发明所述的上述防护门开关状态监测系统还包括：移动终端400。移动终端400设置于检测人员处，用于通过客户端软件接收云平台300推送的与检测人员有关的非法开门报警信息，以及通过访问云平台300获取满足当前查询需求信息的指定隧道内所有防护门的开门记录。具体地，在本发明实施例中，云平台300用于在发布非法开门报警信息时，确定出针对当前防护门具有检查权限的所有检测人员对应的移动终端400，并将当前非法开门报警信息推送到指定的具有当前防护门检查权限的检测人员的移动终端400，从而实现云端的全网发布及检测人员端的有责发布。其中，上述客户端软件是基于android系统或ios系统的。
本发明提出了一种基于物联网的用于监控隧道防护门开关状态的装置及系统，该系统包括用于采集防护门状态、并检测及诊断防护门开门操作合法性的门端装置；用于记录隧道内所有防护门对应的开门记录的隧道主机；用于收集所有隧道开门记录的云平台；以及调取用户所需开门记录的移动终端。本发明提出了一种从异常开门检测、开门合法性检测、开门状态记录和自动关门操作一体化的异常开门逻辑控制流程，不仅对非法开门诊断结果进行报警，还能够实现非法报警信息的全网发布、且职权范围内的检测人员的终端的个性化有责发布，大大提高了检测人员的工作效率，消除了人工检测的主观性因素对检查效果的影响。另外，本发明在一定程度上对检测人员的工作到达时间、到达位置和检测工作完成效果进行监控，便于后期与检测人员的工作考勤及绩效系统相结合，提高了本发明的适用性。
此外，本发明还能够收录防护门信息、隧道信息和铁路线路信息，与铁路管理系统充分结合，从铁路线路地图上便能够直观的查看精细到每个防护门的门设备信息和相应的开门记录，有助于全线铁路网络的防护门安全管理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
技术特征：
1.一种用于监测隧道防护门开关状态的装置，其特征在于，包括：
门状态检测器，其设置在防护门的门框边缘处，用于采集表示当前防护门开关状态的开门信号；
身份采集器，其用于采集表示控制当前打开状态的主控者是检测人员或闯入者的身份信息；
环境采集器，其用于在记录开门环境指令的控制下，采集表示当前开门状态的环境信息；
门端控制器，其用于接收并检测所述开门信号，在所述防护门打开时，接收并检测所述身份信息，根据检测结果判断当前是否发生非法侵入舱室情况，并生成相应的所述记录开门环境指令，在接收到所述环境信息后，生成含有非法/合法开门标志、所述身份信息和所述环境信息在内的开门记录。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环境采集器，包括：
红外探测器，其用于在所述记录开门环境指令的控制下，探测控制当前防护门处于打开状态的主控者是否进入防护门；
视频记录仪，其用于在所述红外探测器的探测结果的控制下触发，采集含有当前防护门周围环境状态的图像。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述门端控制器，包括：
环境信息检测模块，其用于接收所述环境信息内的红外探测信息，对所述红外探测信息的有效性进行检测，根据红外检测结果，生成满足预设拍照时间控制条件的拍照指令，以触发所述视频记录仪。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述门端控制器，还包括：
门状态检测模块，其用于根据所述开门信号，判断所述防护门的开关状态；
身份检测模块，其用于在所述防护门为开门状态时，对是否接收到所述身份信息进行检测，根据身份信息检测结果，判断当前是否发生非法侵入舱室情况，从而生成所述记录开门环境指令，以激活所述环境采集器；
环境信息检测模块，其用于接收所述环境信息；
开门记录生成模块，其用于将接收到的开门状态检测结果、所述身份信息、所述环境信息和非法侵入舱室情况诊断结果进行打包，生成相应的所述开门记录。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，
所述身份检测模块，其进一步用于在当前防护门为开门状态时，核实是否接收到所述身份信息和当前主控者为检测人员时该人员是否具有检测当前防护门的权限，在全部合格后表明当前未发生非法侵入舱室情况，否则，当前发生非法侵入舱室情况。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
声光报警器，其用于对当前防护门处于开门状态、以及对所述主控者为非检测人员的检测结果进行声光报警提示。
7.一种用于监测隧道防护门开关状态的系统，其特征在于，所述系统包括：
如权利要求1～6中任一项所述的装置，其设置于隧道内防护门处；
隧道主机，其设置于隧道内，用于接收当前隧道内所有装置的开门记录，并将预设时间段内接收到的所有所述开门记录打包后输出，以及接收当前隧道内所有装置的心跳信息，以监测所述隧道主机与相应装置之间的连通状态。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
云平台，其用于接收并收集所有隧道的所述开门记录，基于此，发布非法开门报警信息，其中，所述云平台与铁路管理系统通讯，获取所有铁路线路信息、每条铁路线路上的所有隧道信息。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述云平台，其用于记录所有隧道内每个防护门的信息，其中，防护门信息包括：防护门名称、隧道编号、防护门类型、防护门尺寸、防护门出厂编号和生产厂家。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
移动终端，其设置于检测人员处，用于接收所述云平台推送的与所述检测人员有关的所述非法开门报警信息，以及通过访问所述云平台获取满足当前查询需求信息的指定隧道内所有防护门的所述开门记录。
技术总结
本发明公开了一种用于监测隧道防护门开关状态的装置，包括：门状态检测器，其设置在防护门门框边缘处，用于采集表示当前防护门开关状态的开门信号；身份采集器，其用于采集表示控制当前打开状态的主控者的身份信息；环境采集器，其用于在记录开门环境指令的控制下，采集当前环境信息；门端控制器，其用于接收并检测开门信号，在防护门打开时，接收并检测身份信息，根据检测结果判断当前是否发生非法侵入舱室情况，并生成记录开门环境指令，在接收到环境信息后，生成含有非法/合法开门标志、身份信息和环境信息在内的开门记录。本发明提高了检测人员的工作效率，提高了本发明的适用性，有利于全线铁路网络的防护门安全管理。
技术研发人员：马伟斌;王志伟;赵有明;韩自力;蔡德钩;郭小雄;张翠兵;赵鹏;王子洪;安哲立;付兵先;王翠萍;马超锋;徐建威;邹文浩;李尧;常凯;柴金飞;许学良
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所
技术研发日：.11.07
技术公布日：.02.14
