集成调车安全防控及视频监控的工控系统及界面切换方法

摘要

本发明涉及一种集成调车安全防控及视频监控的工控系统和界面切换方法，其中，所述系统包括：显示设备；采集列车内或列车周围图像，在接收到操作指令时将功能界面数据提供给所述显示设备，由所述显示设备显示，并接收操作者下发的指令进行监控操作的视频监控装置；在调车状态时，检测并识别信号灯，依据识别结果进行机务调车及安全防控，且在接收到操作指令时将功能界面提供给所述显示设备的调车作业安全防控装置；产生所述操作指令并提供给所述视频监控装置或调车作业安全防控装置的控制器。本发明提供的方案丰富了工控系统的功能；并且，工控系统中的一些硬件(如显示设备)为两种设备共用，提高了硬件设备的利用率。

权利要求

1.一种集成调车安全防控及视频监控的工控系统，其特征在于，包括：显示设备；

采集列车内或列车周围图像，在接收到操作指令时将功能界面数据提供给所述显示设备，由所述显示设备显示，并接收操作者下发的指令进行监控操作的视频监控装置；

在调车状态时，检测并识别信号灯，依据识别结果进行机务调车及安全防控，且在接收到操作指令时将功能界面提供给所述显示设备的调车作业安全防控装置；

产生所述操作指令并提供给所述视频监控装置或调车作业安全防控装置的控制器，所述视频监控装置及所述调车作业安全防控装置在所述控制器的作用下能够在同一所述显示设备上进行所述功能界面切换；

其中，所述功能界面包括：显示界面和操作界面，所述显示界面用于显示图像或数据，所述操作界面用于提供操作接口以接收操作者针对当前显示界面的控制指令。

2.根据权利要求1所述的工控系统，其特征在于，所述控制器与机车的TAX2箱相连，接收指示调车状态的信息以产生所述操作指令。

3.根据权利要求2所述的工控系统，其特征在于，所述控制器通过所述机车的TAX2箱与机车自带的监控系统相连，所述指示调车状态的信息具体为所述监控系统提供的标志位信息。

4.根据权利要求3所述的工控系统，其特征在于，所述监控系统为列车运行监控记录装置LKJ2000。

5.一种应用于权利要求1所述的工控系统的界面切换方法，其特征在于，包括：产生指示切换当前的功能界面的操作指令；

将所述操作指令发送往视频监控装置或调车作业安全防控装置，由所述视频监控装置或调车作业安全防控装置将自身的功能界面数据提供给显示设备，由所述显示设备显示为当前功能界面；

所述视频监控装置及所述调车作业安全防控装置在控制器的作用下能够在同一所述显示设备上进行所述功能界面切换；

其中，所述功能界面包括：显示界面和操作界面，所述显示界面用于显示图像或数据，所述操作界面用于提供操作接口以接收操作者针对当前显示界面的控制指令。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述操作指令按照以下步骤产生：获取视频监控装置启动信息；

产生用于指示所述视频监控装置将其功能界面数据提供给所述显示设备的操作指令。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述操作指令按照以下步骤产生：确定当前列车是否处于调车状态，若是，则在显示设备的当前功能界面为视频监控装置的功能界面时，生成所述指示调车作业安全防控装置的功能界面提供给显示设备作为当前界面显示的操作指令。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，按照以下步骤确定当前列车处于调车状态：通过TAX2箱获取与其相连的监控系统提供的标志位信息，当所述标志位信息为预设内容时，确定所述当前列车处于调车状态。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，按照以下步骤确定当前列车处于调车状态：监听预设按键的触按信息或携带预设标识及内容的信息，当接收到所述触按信息时，确定所述当前列车处于调车状态。

说明书

集成调车安全防控及视频监控的工控系统及界面切换方法

技术领域

[0001] 本发明涉及铁路技术领域，更具体的说是涉及一种集成调车安全防控及视频监控功能的工控系统及该工控系统中切换不同应用系统的功能界面的方法。

背景技术

[0002] 随着铁路提速及铁路客运货运业务的迅猛发展，铁路交通的管理和控制急需进一步提高水平。

[0003] 目前，应用于铁路交通的工控系统一般仅针对某种具体的应用，例如视频监控或者机务调车作业安全防控，一方面，功能比较单一，另一方面，对硬件设备的利用率不高。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集成调车安全防控及视频监控的工控系统和该工控系统中在同一台显示设备上切换不同应用系统的功能界面的方法，以解决现有技术功能单一及硬件设备利用率不高的问题。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 一种工控系统，包括：

[0007] 显示设备；

[0008] 采集列车内或列车周围图像，在接收到操作指令时将功能界面数据提供给所述显示设备，由所述显示设备显示，并接收操作者下发的指令进行监控操作的视频监控装置；

[0009] 在调车状态时，检测并识别信号灯，依据识别结果进行机务调车及安全防控，且在接收到操作指令时将功能界面提供给所述显示设备的调车作业安全防控装置；

[0010] 产生所述操作指令并提供给所述视频监控装置或调车作业安全防控装置的控制器。

[0011] 优选的，上述系统中，所述控制器与机车的TAX2箱相连，接收指示调车状态的信息以产生所述操作指令。

[0012] 优选的，上述系统中，所述控制器通过所述机车的TAX2箱与机车自带的监控系统相连，所述指示调车状态的信息具体为所述监控系统提供的标志位信息。

[0013] 优选的，上述系统中，所述监控系统为列车运行监控记录装置LKJ2000。

[0014] 本申请同时还提供一种应用于上述工控系统的界面切换方法，包括：

[0015] 产生指示切换当前的功能界面的操作指令；

[0016] 将所述操作指令发送往视频监控装置或调车作业安全防控装置，由所述视频监控装置或调车作业安全防控装置将自身的功能界面数据提供给显示设备，由所述显示设备显示为当前功能界面。

[0017] 优选的，上述方法中，所述操作指令按照以下步骤产生：

[0018] 获取视频监控装置启动信息；

[0019] 产生用于指示所述视频监控装置将其功能界面数据提供给所述显示设备的操作指令。

[0020] 优选的，上述方法中，所述操作指令按照以下步骤产生：

[0021] 确定当前列车是否处于调车状态，若是，则在显示设备的当前功能界面为视频监控装置的功能界面时，生成所述指示调车作业安全防控装置的功能界面提供给显示设备作为当前界面显示的操作指令。

[0022] 优选的，上述方法中，按照以下步骤确定当前列车处于调车状态：

[0023] 通过TAX2箱获取与其相连的监控系统提供的标志位信息，当所述标志位信息为预设内容时，确定所述当前列车处于调车状态。

[0024] 优选的，上述方法中，按照以下步骤确定当前列车处于调车状态：

[0025] 监听预设按键的触按信息或携带预设标识及内容的信息，当接收到所述触按信息时，确定所述当前列车处于调车状态。

[0026] 从上述技术方案可以看出，本发明提供的工控系统集成了视频监控装置和调车作业安全防控装置，能够运行视频监控操作和调车作业安全防控操作，丰富了工控系统的功能；并且，工控系统中的一些硬件(如显示设备)为两种设备共用，提高了硬件设备的利用率。此外，本发明提供的工控系统基于显示设备共用的基础，可以根据需要将两种设备的功能界面进行切换，巧妙地避免了两种设备工作出现干扰或冲突。

附图说明

[0027] 为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0028] 图1为本发明实施例提供的一种集成调车安全防控及视频监控的工控系统的结构示意图；

[0029] 图2为本发明实施例提供的另一种集成调车安全防控及视频监控的工控系统的结构示意图；

[0030] 图3为本发明实施例提供的一种集成调车安全防控及视频监控的工控系统中工控机连接扩展功能模块的示意图；

[0031] 图4为本发明实施例提供的另一种集成调车安全防控及视频监控的工控系统中工控机连接扩展功能模块的示意图；

[0032] 图5为本发明实施例提供的一种集成调车安全防控及视频监控的工控系统中工控机连接应用部件的示意图；

[0033] 图6本发明实施例提供的一种集成调车安全防控及视频监控的工控系统中工控机连接TAX2箱的示意图；

[0034] 图7为本发明实施例提供的一种集成调车安全防控及视频监控的工控系统中，以视频监控界面作为当前功能界面的示意图；

[0035] 图8为本发明实施例提供的一种集成调车安全防控及视频监控的工控系统中，以调车界面作为当前功能界面的示意图；

[0036] 图9为本发明实施例提供的一种界面切换方法的流程图。

具体实施方式

[0037] 在本发明创造的过程中，发明人基于丰富工控机功能及提高硬件设备利用率的目的，提出将多种功能集成于一部设备上的思想。具体的，提供了一种集合视频监控功能和调车功能的工控系统，所述工控系统具体可以为一部工控机(即集合视频监控和调车功能的一体机)，该工控系统能够通过功能界面的切换，实现共用一个显示设备的功能，既丰富了功能，又提高了硬件设备利用率。

[0038] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0039] 本发明实施例提供的一种工控系统的结构如图1所示，包括显示设备11、视频监控装置12、调车作业安全防控装置13和控制器14，其中：

[0040] 所述视频监控装置12，用于获取位于预设位置(该预设位置可以是列车内部或列车周围的任意位置，具体位置可根据需求确定)的图像采集设备(如摄像头)采集的图像，在接收到操作指令时将自身的功能界面数据提供给所述显示设备11，由所述显示设备显示为当前界面，并接收操作者针对所述当前界面下发的指令以进行监控操作。

[0041] 所述功能界面数据是功能界面的数据基础，由显示设备显示后即成功能界面，所述功能界面从逻辑上分为两部分：显示界面和操作界面，所述显示界面用于显示图像或数据，包括摄像头提供的图像和/或补充数据(如TAX2箱数据、经纬度信息、自检信息或报警信息)，所述操作界面用于提供操作接口以接收操作者针对当前显示界面的控制指令。可以认为，所述操作界面仅在所述显示界面为当前界面时才被激活，以接收操作者下发的控制指令。

[0042] 所述调车作业安全防控装置13，用于在调车状态时，检测并识别信号灯(信号灯的颜色，例如蓝或红)，依据识别结果进行机务调车及安全防控，且在接收到操作指令时将功能界面提供给所述显示设备11。所述功能界面与上述视频监控装置12的功能界面的功能基本相同，所不同的是显示的具体内容(例如调车作业安全防控装置的显示界面显示钢轨标定、钢轨检测显示、信号灯标定以及叠加的车次、车号、时间、公里标、速度和报警信息)，以及具体的操作接口和控制指令。

[0043] 所述控制器14，与所述视频监控装置12和调车作业安全防控装置13相连，用于产生操作指令提供给所述视频监控装置12或所述调车作业安全防控装置13。

[0044] 可以认为，所述工控系统中具有视频监控装置和调车作业安全防控装置，这两个装置分时共用一台显示设备，即有时候所述显示设备为视频监控装置所用，此时显示设备显示的是视频监控的内容，有时候所述显示设备为调车作业安全防控装置所用，此时显示设备显示的是调车作业安全防控装置的内容。显示设备为哪个装置所用(即显示哪个装置的内容)是由控制器决定的。

[0045] 在一些实施例中，可以默认视频监控装置12的功能界面为当前功能界面，仅在进行调车工作时才将调车作业安全防控装置13的功能界面切换为当前功能界面。于是，所述控制器14实时监控用户的监控指令或调车指令，或者自动采集列车状况以识别是否处于调车状态，若接收到调车指令或者确定处于调车状态，则向所述调车作业安全防控装置13发送操作指令，以指示所述调车作业安全防控装置13将其功能界面数据提供给所述显示设备11，由所述显示设备将所述功能界面作为当前功能界面，若没有接收到调车指令或确定处于非调车状态，则保持视频监控装置12的功能界面为当前功能界面。

[0046] 具体的，所述视频监控装置12中包括处理器和摄像头组，所述摄像头组可以包括分别安装于列车前后司机室中司机表台部位的摄像头(可以是枪型低照度高清彩色摄像头，优选水平分辨率在540TVL以上的摄像头)，以采集机车前方的图像，以及安装于列车前后司机室内用于对司机室进行实时监控的摄像头(可以是红外半球摄像头，优选水平分辨率在540TVL以上的摄像头，内置拾音器)。

[0047] 另外还可以根据需要布设摄像头，例如安装于电器间、机械间内的若干台摄像头(可以是红外半球摄像头，优选水平分辨率在480TVL以上的摄像头)，具体数量可根据实际现场的布局和形式来确定。

[0048] 而显示设备的数量也可以是多台，例如可以是两台，分别置于列车前后司机室内，具体可以是彩色液晶显示屏(尺寸一般为12.1寸)。

[0049] 所述调车作业安全防控装置13包括处理器和摄像头组，所述摄像头组包括安装于每个司机室外侧的摄像头(例如GigE视觉相机)，每个司机室内的摄像头(可以是室内型的GigE视觉相机。所述处理器根据机车的行进方向，启动摄像头以检测信号灯，并分析摄像头采集的图像，自动识别铁轨及道岔走向，确定机车的走行经路，在经路旁一定区域内检测调车信号灯的状态以及与机车的距离；若发现蓝灯或红灯，则根据当前实时车速判断是否具有充足的制动距离，并给出报警提示，当没有足够的制动距离时，立即紧急制动以控车；若遇到岔群或雨天、雾天等恶劣天气导致检测距离缩短及检测困难的情况，采用“故障导向安全”的原则，自动提示司机减速注意瞭望，并限制机车的运行速度，确保机车不越过信号灯。另外，所述调车作业安全防控装置13可对检测到的逆向道岔及岔群的图像放大后再提供给显示设备11，提示司机注意判断道岔状态，防止挤坏道岔等事故发生。

[0050] 所述视频监控装置12、调车作业安全防控装置13和控制器14可以集成为一部工控机，如图2所示，工控机21与作为显示设备的液晶显示屏22相连，司机可实时根据需要监视列车各部位或者前行方向的情况。

[0051] 在一些实施例中，所述工控机连接一些特定功能的单元，进一步扩展工控系统的功能，例如电源保护模块、排风速控模块、防火监控模块、音视频模块、挂车检测模块、LED指示灯模块、屏幕按键模块和遥控器接收模块，如图3所示。

[0052] 其中：

[0053] 所述电源保护模块包括电池和控制单元，用于在外部供电(一般为110V的电源)断电时，由电池对工控系统提供预设时间(例如1分钟)的电能供给，并通过控制器向系统中各个设备发送关闭指令，保证系统中的各个部件能够正常关闭，避免出现突然断电导致损坏。

[0054] 所述排风速控模块，用于根据操作者的指令，对机车进行排风、减速等操作。

[0055] 所述防火监控模块，包括安装于预设位置(可以是列车上的任意位置，例如电器间某个角落)的温度报警器和烟雾报警器，用于检测所述预设位置环境中的温度或者烟雾，当确定温度或者烟雾浓度超过预设门限时，进行火灾报警并同时向工控系统中的所述控制器发送位置和报警信息，由所述控制器产生操作指令，发送给所述视频监控装置12，控制所述视频监控装置12将显示所述预设位置的图像及在所述图像上叠加的报警信息的界面提供给司机室内的显示设备11，由此，司机能够及时了解到火灾情况并能够及时采取措施，保证设备和人员安全。

[0056] 所述音视频模块布设于列车内的某些位置，例如司机室，用于对所述位置附近的人员的对话及其它语音信息进行录音，以及采集或录制司机室某位置图像。

[0057] 所述挂车检测模块包括安装于机车两侧的超声波收发器及与所有超声波收发器相连的处理器，在超声波收发器检测到机车一侧有挂车车厢时，由处理器向调车设备发送屏蔽紧急制动的指令，以避免发生事故。

[0058] 所述LED指示灯模块用于通过点亮或关闭预设颜色指示灯，来表示各个系统中各个部件的工作状态。

[0059] 所述屏幕按键模块，为接收操作者指令的部件，操作者可以通过按键下发操作指令。

[0060] 所述遥控器接收模块，为接收操作者通过无线设备发送的无线信号，该无线信号承载操作指令。

[0061] 上述各种扩展的功能模块与工控机之间的连接结构，在另外一些实施例中，可以包括插卡式的结构，即工控机连接底板，底板上插接有各种扩展的功能模块，一种具体的结构如图4所示，各种模块具体为插卡板，包括电源插卡板(与电池组成上述电源保护模块)、排风速控插卡板、防火监控插卡板、音视频插卡板、挂车检测插卡板、LED指示灯板、屏幕按键板和遥控器接收板，插接于连接工控机的底板上。所述工控机可以通过RS485总线与所述底板连接。

[0062] 此外，在其他一些实例中，所述LED指示灯板、屏幕按键板和遥控器接收板也可以直接在底板上走线，无需做成插卡板。

[0063] 上述插卡式结构具有以下优点和特点：

[0064] 1、功能独立，任意一个功能模块的损坏，不会影响到整体系统的运行；

[0065] 2、配置灵活，可以根据应用现场的实际需求定制系统功能；

[0066] 3、便于后期的功能扩展；

[0067] 4、有利于日后的维护修理。

[0068] 所述工控机还可以直接与另外一些应用部件相连，如图5所示，工控机除了与液晶显示屏相连外，还进一步与GPS模块、交换机、移动硬盘和/或预留通信接口(如USB或网口)相连。

[0069] 其中：

[0070] 所述GPS模块用于检测并提供定位信号灯地理位置信息。

[0071] 所述交换机用于为工控机与局域网或者外部网络中的计算机或网络设备的信息交互提供支持。

[0072] 所述移动硬盘用于提供扩展的存储空间，可以是500G移动硬盘，实时存储视频图像、报警信息、LKJ数据以及系统自检信息，时间不少于7天(以每天24小时，8路视频来计算)。视频存储采用滚动方式，当占用的存盘空间达到上限时，自动覆盖早期的视频数据。这种情况下，操作者可以通过上述遥控器接收模块，发送包括监控位置、时间、事件信息的回放请求，由工控机将对应历史视频图像提供给液晶显示屏，操作者还可以通过上述遥控器，在视频回放过程中，发送快进、快退、暂停及抓图的指令。另外，所述移动硬盘具备硬盘读写保护功能，加入了抗震设计和硬盘门锁。硬盘门锁的主要作用是以防硬盘正在被读写的时候，人为拔出硬盘而造成的硬盘或者硬盘数据的损坏。

[0073] 所述预留的通信接口用于与外部设备进行通信，例如与外部的USB部件相连，写入或者输出信息，或者通过网口与外部计算机进行通信。例如，在上述移动硬盘存储视频时，按照异常事件存储数据，并通过专用U盘自动将这些数据下载下来进行备份。

[0074] 所述工控机中的控制器产生操作指令的方式可以是由人工控制，即操作者根据实际工作需要，通过特定器件发送指令，所述特定器件可以是某个特定按键或者具有无线通信功能的手持设备。所述特定按键可以是TAX2箱体上的按键，通过TAX2/LKJ接口与所述底板相连，如图6所示，当进入调车状态时，按键被按下，产生标志位数据(可以是72字节的信号)，工控机检测到所述标志位数据时，产生操作指令(即产生一个高电平信号)指示调车作业安全防控装置将其功能界面数据提供给液晶显示屏，由所述液晶显示屏作为当前功能界面进行显示(即当前功能界面为调车界面)。当调车结束后，工控机以一个低电平信号作为操作指令指示视频监控装置将其功能界面数据提供给液晶显示屏，由所述液晶显示屏作为当前功能界面进行显示(即当前功能界面为视频监控界面)，如图7和图8所示。

[0075] 基于前文所述工控系统，本文同时还提供功能界面切换方法。

[0076] 图9示出了所述界面切换方法的一种流程，包括以下步骤：

[0077] 步骤S901、判断是否接收到触发信息，若是，进入步骤S902，否则，继续判断。

[0078] 步骤S902、产生操作指令。

[0079] 产生操作指令包括几种形式：

[0080] 一种是在视频监控装置启动时，默认视频监控装置的功能界面为当前界面，由显示设备显示，这种情况下，需要先获取视频监控装置启动信息，在产生所述操作指令指示所述视频监控装置将其功能界面数据提供给所述显示设备。

[0081] 另外还有一种是在视频监控装置和调车作业安全防控装置处于启动状态情况下，此时，可能显示设备的当前显示界面为所述视频监控的功能界面，则在确定当前列车处于调车状态时，再将调车作业安全防控装置的功能界面作为当前界面。确定当前列车处于调车状态的方法可以是接收到预设按键的触按信息或携带预设标识及内容的信息，或者通过TAX2箱获取与其相连的监控系统提供的预设标志位信息。

[0082] 产生用于的操作指令。

[0083] 步骤S903、将所述操作指令发送往视频监控装置或调车作业安全防控装置。

[0084] 视频监控装置或调车作业安全防控装置在接收到所述操作指令后，即将自身的界面数据提供给显示设备，由所述显示设备作为当前功能界面进行显示。

[0085] 本申请提供的方法中，视频监控和调车作业安全防控的具体过程及细节可参考前文系统部分的相关内容，在此不再赘述。

[0086] 结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，上述视频监控装置和调车作业安全防控装置可以是承载于相同硬件设备上，即对其中的部分硬件资源(如处理器、存储器)进行共用。为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

[0087] 需要说明的是，本说明书中各个实施例可相互补充，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0088] 另外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0089] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。