浅谈高速铁路周界入侵报警系统的应用

浅谈高速铁路周界入侵报警系统的应用

樊建飞 赵阳

中铁电气化局集团有限公司弥蒙铁路四电系统集成项目经理部 云南省红河州蒙自市 532503

摘 要：在智能AI、大数据、物联网、云计算等新兴技术的加持下，国内安防发展已颇具规模，对技防的关注度持续走高。地质情况复杂，地理人文环境复杂等因素增加高速铁路运营安全风险等级。高速铁路周界入侵报警系统是一种用于保护高速铁路周界安全的设备。本系统可以实时监测高速铁路周界的安全情况，一旦发现有人员、动物或异物进入高速铁路周界，系统会立即发出警报，提醒相关人员及时采取措施，确保高速铁路的安全运行。

关键词：环境复杂，周界入侵报警系统，运营安全

0引言

本文主要讨论周界入侵报警系统在高速铁路中的应用。本系统主要运用光纤传感与智能图像融合监测技术联动，在线路防护栅栏顶部装设振动光纤复合围栏和视频图像探测设备，对高速铁路沿线隧道口、路基地段等人员、动物或异物易进入区段进行全时段、全天候的实时探测，监测中心在收到网络汇集单元设备的数据信息后，进行数据分析处理，同时联动前端视频图像探测设备进行智能AI分析，综合两类判断结果，通过多种判决算法，得到发生入侵行为的阈值。如果阈值超过设置范围，系统会记录和推送报警事件，并录制入侵行为过程视频，提示相关人员进行处理，实现入侵行为监测报警功能。

本系统采用多种方式构成多方位、立体化的综合防范体系，以保证高速铁路运营安全。系统能够在第一时间内做出相应判断和动作，并以视觉、听觉或其他感受方式通知设备管理单位，告知事故现场所发生的各种情况，有效地做出快速反应，并将所发生事件全过程以视频方式进行记录，为处理事故提供现场切实可靠的依据。

1研究背景及意义

随着社会的发展，在智能AI、大数据、物联网、云计算等新兴技术的加持下，国内安防发展已颇具规模，对技防的关注度持续走高。

高速铁路周界入侵报警系统实施完成后，可实现对铁路路基段入侵行为全天候、全时段实时探测，并产生报警信息，触发现场声音示警信号，实现报警信息、报警处理信息、报警视频、设备状态信息等的应用管理、统计分析及存储，保障铁路行车安全。

2国内发展现状

目前我国的铁路周界入侵监测技术主要有电子围栏、微波电磁传感器、超声波电磁传感报警器、振动电缆、红外线对射以及铁路视频监控等多种技术，但是这些技术容易受到天气、温度、铁路电气设备的电磁干扰，并且还不能进行长距离定位和对入侵模式的判别。

振动光纤入侵报警系统具有高灵敏度，视频智能化分析具有高可靠性。然而简单将两个系统拼凑到一起的方案存在两个系统的时间匹配和报警机制的问题，常常带来信息的错报、误报及漏报。然而通过有效将两套系统进行兼容，可降低本系统检测中信息的错报、误报及漏报的概率。

3系统组成及工作流程图

高速铁路周界入侵报警系统采用监测中心、现场监测设备两级架构。由监测中心、网络汇集单元、现场采集单元、监测及维护管理终端（含应用软件）构成。示意图如下：

高速铁路周界入侵报警系统构成示意图

周界入侵报警系统流程图如下：

周界入侵报警系统流程图

4工作原理及关键技术

4.1工作原理

周界入侵报警系统采用光纤传感与智能图像融合监测技术。在线路防护栅栏顶部装设振动光纤复合围栏和视频图像探测设备，对高速铁路沿线隧道口、路基地段等人员易进入区段进行全时段、全天候的实时探测，通过监测中心对发送的报警信息、设备状态信息等进行采集、处理、汇总、统计分析、存储管理，实现入侵行为监测报警。

振动光纤传感器报警由监控器、主控仪、传感器、传感光缆和外部组件五大部分组成。其中，系统监控器、主控仪位于监控室内，引导光缆、传感光缆和外部组件安装与室外。

当光纤传感器收到外接干扰影响时，光缆中传输光的部分特性就会改变，通过配置特殊的感测设备，经过信号采集与分析，就能检测光的特性（即衰减、相位、波长、极化、模场分部和传播时间）变化。光的特性变化通过报警控制器的特殊算法和分析处理，区分第三方入侵行为与正常干扰，实现报警及定位功能。

同时安装在监测点的摄像机，根据振动光纤定位功能，抓取现场影像，并将影像资料上传至监测终端进行分析处理。

4.2关键技术

视频二维数据与光纤一维数据融合分析，不只是简单的振动光纤报警系统和视频智能AI分析系统的简单拼接构成的报警系统。而是将视频的空间信号采集、光纤的触碰应力变化和振动变量采集进行有效融合，构成三维数据库，进行数据分析和处理。

5现场安装

视频图像设备采用立杆方式，实现对入侵报警情况的自动定位、联动抓拍、智能分析（视频自身具备人员攀爬等类似侵入行为的识别报警），并支持远程调用查看现场视频。

振动光纤复合围栏安装于线路防护栅栏上，当发生翻越甚至拆除破坏光纤围栏的行为时，系统通过远程分析现场围栏的信号，实现实时监测和报警。现场安装示意图如下：

6预期目标

将视频数据和光纤数据融合分析处理，不在是单一的光纤传感数据和视频数据分析结果的联动匹配，更是现场采集多维度数据，且具备全方位感知数据及智能分析；在行为精准识别的基础上，具备更加准确的识别度和探测范围；同时兼具光纤识别的长距离和白天夜晚数据无差别特征、视频识别高准确率等特性。

7下一步技术发展研究趋势

（1）人员未在设防区域进入线路内，并进入设防区域，且在未触发振动光缆的情况下，如何实现设防区域摄像机单一联动机制，通过智能AI识别与分析，触发报警的功能，将作为后续系统完善的重要工作方向。

（2）充分运用人工智能技术进行海量数据挖掘和分析，实现真正的安防智能化。相比传统的智能算法，深度学习在解决视频结构化问题上表现得更智能。一方面通过智能算法的应用，极大地改善设备错报、误报及漏报的情况；另一方面基于全网络化的架构，降低工程施工的复杂程度和成本。

1