專利名稱：危巖落石報(bào)警系統(tǒng)及其用于危巖落石報(bào)警的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測報(bào)警技術(shù)，特別是一種危巖落石報(bào)警系統(tǒng)及其用于危巖落石 報(bào)警檢測的方法。
背景技術(shù)：
邊坡坍塌、危巖落石是山區(qū)常見的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象；我國西南地區(qū)的鐵路線路 大多處于山區(qū)地帶，邊坡坍塌、危巖落石嚴(yán)重威脅行車安全；僅南寧鐵路局管轄范圍內(nèi)，鐵 路沿線邊坡坍塌、危巖落石防洪點(diǎn)就有五百多處，其中AA級防洪點(diǎn)達(dá)250多處；目前南寧鐵 路局工務(wù)部門采取的辦法是在部分邊坡坍塌、危巖落石防洪點(diǎn)安裝主動網(wǎng)或被動網(wǎng)，大部 分防洪點(diǎn)是安排專門的看護(hù)人員M小時(shí)不分晝夜的看護(hù)，一旦發(fā)生災(zāi)害立刻通過鐵路專 用無線列調(diào)通信系統(tǒng)報(bào)警；上述安裝主動、被動網(wǎng)阻擋邊坡坍塌、危巖落石侵入鐵路線路， 是一種線路防護(hù)方式，但無法阻擋所有邊坡坍塌、危巖落石，又無報(bào)警功能，防護(hù)的可靠性 受到一定影響；且投資較大，無法大面積推廣應(yīng)用；在防洪點(diǎn)設(shè)專人看護(hù)也是防護(hù)措施之 一，但受人為因素影響較大，無法保證可靠報(bào)警。現(xiàn)有的一種“地質(zhì)災(zāi)害檢測與報(bào)警系統(tǒng)”，它是基于GSM手機(jī)短信網(wǎng)絡(luò)的嵌入式系 統(tǒng)；在容易發(fā)生山體滑坡的山坡地段安置定樁，利用多個固定樁之間布置的專用位移量傳 感器并通過特殊導(dǎo)線傳遞信息，掌握山體的位移、裂縫、擴(kuò)展等動態(tài)情況，感知位移程度。每 當(dāng)傳感器檢測到新位移的發(fā)生，系統(tǒng)將在兩分鐘之內(nèi)將報(bào)警短信發(fā)送至管理員的手機(jī)，以 便有關(guān)部門立即采取相應(yīng)措施；該系統(tǒng)的不足之處是系統(tǒng)必須在GSM或者GPRS網(wǎng)絡(luò)等其 他通信移動網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋區(qū)域使用，依賴第三方提供的服務(wù)，報(bào)警的可靠性和實(shí)時(shí)性都存 在風(fēng)險(xiǎn)。因此需要一種安全可靠、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的自動監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，在線路邊發(fā)生災(zāi)害，可能 危及行車安全時(shí)能及時(shí)攔停列車，有效防止行車事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不用依賴第三方提供的服務(wù)，報(bào)警的可靠性和實(shí)時(shí)性高 的“危巖落石報(bào)警系統(tǒng)”，以解決鐵路線路處于山區(qū)地帶，邊坡坍塌、危巖落石嚴(yán)重威脅行車 安全的問題，同時(shí)提供了危巖落石報(bào)警系統(tǒng)用于危巖落石報(bào)警的方法。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種危巖落石報(bào)警系統(tǒng)，包括η個檢測網(wǎng)I 1、 I 2、I 3、……In、檢測單元、信號處理及作業(yè)記錄單元、檢測報(bào)警單元、人工控制單元、現(xiàn) 場聲光報(bào)警單元和電源模塊；
檢測單元包括傳感器器組及監(jiān)測處理電路，每一個傳感器器組的m個檢測傳感器分別 安裝在檢測網(wǎng)的立柱上，為信號處理及作業(yè)記錄單元及時(shí)提供檢測網(wǎng)被跌落巖石撞到的信 號；
信號處理及作業(yè)記錄單元對檢測網(wǎng)上的傳感器信號進(jìn)行監(jiān)測，在監(jiān)測到檢測網(wǎng)被危石 撞到的信號后控制啟動檢測報(bào)警單元及現(xiàn)場聲光報(bào)警單元，并對所有操作及災(zāi)害信息進(jìn)行記錄；
檢測報(bào)警單元接受來自信號處理及作業(yè)記錄單元的控制信號，發(fā)生災(zāi)害時(shí)通過無線列 調(diào)報(bào)警單元對行車司機(jī)進(jìn)行報(bào)警；
人工控制單元受現(xiàn)場看守人員控制，可手動控制并通過信號處理及作業(yè)記錄單元啟動 檢測報(bào)警單元及現(xiàn)場聲光報(bào)警單元，進(jìn)行報(bào)警、停止報(bào)警等操作； 電源模塊對整套系統(tǒng)正常運(yùn)行提供電力支持；
檢測單元、信號處理及作業(yè)記錄單元、檢測報(bào)警單元、人工控制單元、現(xiàn)場聲光報(bào)警單 元和電源模塊之間通過電纜連接；
上述η個檢測網(wǎng)I 1、I 2、I 3、……I η之η的取值范圍是η為1 20之間的任意 整數(shù)，安裝在檢測網(wǎng)的立柱上之檢測傳感器的個數(shù)m按每間隔8-12米安裝的密度計(jì)算，m為 2 125之間的任意整數(shù)。其進(jìn)一步技術(shù)方案是所述的檢測網(wǎng)或是采用現(xiàn)有的SNS柔性防護(hù)網(wǎng)，或是以立 柱和位于立柱之間連接立柱的橫向鋼條或鋼絲繩構(gòu)成的柔性防護(hù)網(wǎng)，或是由立柱和與立柱 連成一體的鋼條、鋼管構(gòu)成的剛性防護(hù)網(wǎng)；所述的立柱或是圓形或方形的鋼管、鋼條或是槽 鋼或是用工程塑料制成的剛性樁。所述檢測單元的檢測傳感器組的各個檢測傳感器211、212……21m_l、21m是傾斜 傳感器；在同一個檢測網(wǎng)上，各個檢測傳感器之間以串連方式連接成一個大的環(huán)路；該檢 測傳感器在垂直懸掛狀態(tài)下受外力作用且偏離垂直角度30度以上時(shí)，檢測傳感器內(nèi)部就 會輸出一個信號表示檢測傳感器斷開；
檢測單元的監(jiān)測處理電路是由包括檢測傳感器組、落物繼電器、安裝在接線盒內(nèi)的整 流二極管組成的檢測電路，落物繼電器為必須采用帶方向直流電壓才能勵磁吸起的偏極繼 電器，檢測傳感器組的各個檢測傳感器、整流二極管串聯(lián)到落物繼電器線圈電路中；落物繼 電器吸起表示檢測網(wǎng)及檢測傳感器完好，當(dāng)發(fā)生災(zāi)害使檢測傳感器動作斷開后，落物繼電 器失磁落下；
即當(dāng)檢測傳感器組的所有檢測傳感器都閉合時(shí)，監(jiān)測處理電路形成一個通路，此時(shí) 落物繼電器吸起；
當(dāng)檢測傳感器組的某一檢測傳感器斷開時(shí)，監(jiān)測處理電路的回路斷開，此時(shí)落物繼電 器失磁落下。所述的信號處理及作業(yè)記錄單元包括CPU I、輸入模塊I、輸出模塊I、記錄模塊 和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊；
CPU I通過輸入模塊I的輸入信號檢測人工控制單元及檢測單元的檢測傳感器組的狀 態(tài)，通過輸出模塊I驅(qū)動現(xiàn)場聲光報(bào)警單元和檢測報(bào)警單元；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊向CPU I提供 B⑶碼表示的時(shí)間和日期；記錄模塊記錄作業(yè)信息；CPU I通過串口與作業(yè)記錄分析管理系 統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；電源模塊向所有模塊提供電力支持；
CPU I采用高性能工業(yè)級單片機(jī)，該單片機(jī)為一款高性能、低功耗的8位微處理器，具 有32KB內(nèi)部可編程Flash，能直接驅(qū)動SSR或繼電器；
實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊以實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片為核心，為系統(tǒng)提供精確的時(shí)間與日期信息；輸入模塊 I 一端與CPU I連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器I與人工控制單元、檢測單元的 輸出端連接，向CPU I輸入信號；
7輸出模塊I 一端與CPU I連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器II與檢測報(bào)警單元 和現(xiàn)場聲光報(bào)警單元連接，輸出CPU I發(fā)出的控制信號。所述的檢測報(bào)警單元包括CPU II、語音模塊、輸入模塊II、輸出模塊II、無線列調(diào) 報(bào)警單元和電源監(jiān)測模塊；
電源監(jiān)測模塊對電源進(jìn)行監(jiān)測，防止電源掉電時(shí)系統(tǒng)的誤動作，此外，電源監(jiān)測模塊還 具有看門狗功能；
輸入模塊II一端與CPU II連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器IV與信號處理及作 業(yè)記錄單元連接；
輸出模塊II一端與CPU II連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器III與無線列調(diào)報(bào)警 單元的輸入端連接；
CPU II通過輸入模塊II采集信號處理及作業(yè)記錄單元的輸出信息，一旦發(fā)生災(zāi)害或者 人工進(jìn)行了報(bào)警操作，CPU II通過輸入模塊II采集到信號后，控制語音模塊及輸出模塊II驅(qū) 動無線列調(diào)報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警的語音信號，直接攔停列車。所述的人工控制單元由報(bào)警按鍵和能夠表示正常工作以及解除報(bào)警狀態(tài)的旋動 開關(guān)構(gòu)成，報(bào)警按鍵和旋動開關(guān)分別通過信號處理及作業(yè)記錄單元的信號隔離器I和其輸 入模塊I連接；同時(shí)分別與信號處理及作業(yè)記錄單元III的記錄模塊連接，提供手動報(bào)警操 作執(zhí)行信息或停止報(bào)警信息。本發(fā)明的又一技術(shù)方案是一種危巖落石報(bào)警的方法，它是采用本發(fā)明所述危巖 落石報(bào)警系統(tǒng)，在危巖落石、邊坡坍塌或泥石流的看護(hù)地點(diǎn)，安裝設(shè)置η個檢測網(wǎng)，將檢測 報(bào)警單元之傳感器組的m個檢測傳感器安裝在每一個檢測網(wǎng)的各立柱上，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測檢 測網(wǎng)的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生危巖落石、邊坡坍塌或泥石流，對檢測網(wǎng)產(chǎn)生沖擊或引起移位導(dǎo)致檢測 網(wǎng)立柱嚴(yán)重傾斜時(shí)，檢測單元發(fā)出信號，信號處理及作業(yè)記錄單元收到檢測網(wǎng)被危石、邊坡 坍塌或泥石流撞到的信號后立即啟動現(xiàn)場聲光報(bào)警設(shè)備，鳴響警號、閃亮警燈，通知現(xiàn)場看 守人員啟動應(yīng)急處理程序；同時(shí)直接通過檢測報(bào)警單元的無線列調(diào)報(bào)警單元發(fā)出向行車司 機(jī)發(fā)出停車的語音指令，通知司機(jī)采取緊急措施；現(xiàn)場看守人員也可根據(jù)現(xiàn)場需要直接操 作人工控制單元的設(shè)備進(jìn)行報(bào)警或停止報(bào)警；系統(tǒng)同時(shí)記錄下所有操作記錄及災(zāi)害信息， 供事后查詢分析；整個系統(tǒng)動作采用計(jì)算機(jī)軟件控制，其中，信號處理及作業(yè)記錄單元的動 作接受信號處理及作業(yè)記錄單元軟件以及危巖落石作業(yè)記錄分析管理系統(tǒng)軟件控制，檢測 報(bào)警單元的動作接受檢測報(bào)警單元軟件控制，η個檢測網(wǎng)之η的取值范圍是η為1 20之 間的任意整數(shù)，安裝在檢測網(wǎng)的立柱上之檢測傳感器的個數(shù)m按每間隔8-12米安裝的密度 計(jì)算，m為2 125之間的任意整數(shù)。所述信號處理及作業(yè)記錄單元軟件是基于ICCAVR 6. 31+AVR Studio4. 0平臺進(jìn)行 開發(fā)的軟件，危巖落石作業(yè)記錄分析管理系統(tǒng)軟件使用Visual C++ 6.0開發(fā)，信號處理及 作業(yè)記錄單元的控制過程是
CPU I通過輸入模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測檢測單元的檢測傳感器組及人工控制單元的輸入狀態(tài)信 息，從而判斷是否發(fā)生了災(zāi)害或是人為按下了報(bào)警按鈕；當(dāng)監(jiān)測到發(fā)生了災(zāi)害或是人為按 下了報(bào)警按鈕時(shí)，通過輸出模塊驅(qū)動檢測報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警信號，并記錄下發(fā)生災(zāi)害或人 工作業(yè)的日期與時(shí)間；CPU I同時(shí)通過串口與作業(yè)記錄分析管理系統(tǒng)VDI進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，當(dāng) 接收到來自串口的命令信息時(shí)，可根據(jù)命令信息的類型進(jìn)行更新時(shí)鐘、上傳數(shù)據(jù)、擦除數(shù)據(jù)
8等操作；其具體流程是 aSl 系統(tǒng)初始化；
aS2 對CPU I片內(nèi)集成的看門狗進(jìn)行喂狗操作；
aS3 判斷是否發(fā)生了自動報(bào)警，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS 4，否則跳轉(zhuǎn)到aS6 ；
aS 4 通過輸出模塊I的I/O 口輸出報(bào)警信號；
aS 5 將自動報(bào)警信息記錄到CPU I片內(nèi)集成的EEPROM中；
aS6 判斷是否發(fā)生了手動報(bào)警操作，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS7，否則跳轉(zhuǎn)到aS9 ；
aS 7 通過輸出模塊I的I/O 口輸出報(bào)警信號；
aS 8 將手動報(bào)警信息記錄到CPU I片內(nèi)集成的EEPROM中；
aS 9 判斷是否發(fā)生了測試報(bào)警操作，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS10，否則跳轉(zhuǎn)到aS12 ；
aS 10 通過輸出模塊I的I/O 口輸出報(bào)警信號；
aS 11 將測試報(bào)警信息記錄到CPU I片內(nèi)集成的EEPROM中；
aS 12 判斷是否發(fā)生了停止報(bào)警操作，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS13，否則跳轉(zhuǎn)到aS15 ；
aS 13 不輸出報(bào)警信號；
aS 14 停止報(bào)警發(fā)生信息記錄到CPU片內(nèi)集成的EEPROM中；
aS 15 判斷串口是否接收到了上位機(jī)發(fā)送來的命令信息，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS16，如果 否則跳轉(zhuǎn)到aS2 ；
aS 16 根據(jù)命令信息的內(nèi)容執(zhí)行串口處理子程序后返回aS2。所述串口處理子程序包括根據(jù)上位機(jī)管理系統(tǒng)軟件發(fā)來的命令信息進(jìn)行更新時(shí) 鐘、上傳數(shù)據(jù)或擦除數(shù)據(jù)等操作。所述檢測報(bào)警單元軟件使用Keil uVision2開發(fā)，目的是控制檢測報(bào)警單元IV完 成下述動作過程CPU II通過輸入模塊II采集信號處理及作業(yè)記錄單元III的輸出信息，一 旦發(fā)生災(zāi)害或者人工進(jìn)行了報(bào)警操作，CPU II通過輸入模塊采集到信號后，控制語音模塊及 驅(qū)動無線列調(diào)報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警的語音信號，直接攔停列車；
檢測報(bào)警單元控制過程的具體步驟是 bSl 系統(tǒng)初始化； bS2 喂看門口狗；
bS3 判斷是否按下報(bào)警鍵，如果按下則跳到bS4，沒有按下則跳到bS2 ； bS4 執(zhí)行報(bào)警動作后返回bS2。本發(fā)明危巖落石報(bào)警系統(tǒng)其用于危巖落石報(bào)警的方法的主要創(chuàng)新點(diǎn)是
①、采用可靠的檢測網(wǎng)立柱傾斜后檢出技術(shù)，本發(fā)明危巖落石報(bào)警系統(tǒng)在檢測原理上 采取了檢測網(wǎng)+檢測傳感器的檢測方式，為了使檢測網(wǎng)立柱傾斜后能可靠檢出，本發(fā)明采 用傾角傳感器作為檢測傳感器，動作角度為30度，該傾角傳感器正常位置(豎直)下為閉合 狀態(tài)，一旦傾斜到30度角度以上為開路狀態(tài)；檢測網(wǎng)立柱上每隔8-12米安裝上檢測傳感 器，并在傳感器組的連接上采用了串連的連接方式，構(gòu)成檢測傳感器組的所有檢測傳感器 串連進(jìn)監(jiān)測處理電路形成一個大的回路，只要任何一個檢測傳感器動作都能觸發(fā)報(bào)警。②、采用具有自診斷功能檢測電路技術(shù)，該電路具有短路及開路自檢測功能，電路 上傳遞的為電壓信號，抗干擾能力強(qiáng)。③、可靠的報(bào)警技術(shù)，危巖落石報(bào)警系統(tǒng)的最終目的是發(fā)生危害時(shí)向行車司機(jī)發(fā)送語音報(bào)警信號，通知其采取緊急措施；因此如何可靠的發(fā)出語音報(bào)警信號以確保行車司 機(jī)能收到是該報(bào)警系統(tǒng)的一個關(guān)鍵；本發(fā)明設(shè)計(jì)中在硬件上使用音頻隔離變壓器，增加報(bào) 警輸出的可靠性；軟件上一旦報(bào)警即重復(fù)輸出報(bào)警信號直到人工解除報(bào)警為止，相當(dāng)于從 軟件上增加了重復(fù)冗余的功能，大大減少了漏報(bào)及漏聽的可能；
本發(fā)明危巖落石報(bào)警系統(tǒng)及其用于危巖落石報(bào)警的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有 益效果
1、能自動監(jiān)測災(zāi)害發(fā)生，及時(shí)發(fā)出報(bào)警現(xiàn)有技術(shù)之一是在監(jiān)測到邊坡發(fā)生位移時(shí)，通 知管理員，再由有關(guān)部門采取相應(yīng)措施；缺點(diǎn)是監(jiān)測周期長，勞動強(qiáng)度大，報(bào)警存在滯后性， 而且受人為因素影響；本系統(tǒng)自動監(jiān)測到災(zāi)害發(fā)生就及時(shí)通過信號處理及作業(yè)記錄單元啟 動現(xiàn)場聲光報(bào)警設(shè)備及觸發(fā)檢測報(bào)警單元的無線列調(diào)報(bào)警設(shè)備，整個監(jiān)測及報(bào)警的過程由 系統(tǒng)自動完成，無需人工干預(yù)，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)。2、報(bào)警方式更獨(dú)立、更可靠現(xiàn)有技術(shù)之二“地質(zhì)災(zāi)害檢測與報(bào)警系統(tǒng)”在監(jiān)測災(zāi) 害時(shí)需要通過互聯(lián)網(wǎng)或短信等方式將現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)或圖像傳回給指點(diǎn)服務(wù)器或管理員，因 此必須在GSM或者GPRS網(wǎng)絡(luò)等其他通信移動網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋區(qū)域使用，依賴第三方提供的服 務(wù)，如果在沒有信號覆蓋的山區(qū)就無法使用；而本系統(tǒng)是通過現(xiàn)有無線列調(diào)裝置直接對進(jìn) 入列調(diào)對講機(jī)場強(qiáng)覆蓋范圍內(nèi)的行車司機(jī)進(jìn)行報(bào)警，完全不依賴第三方提供的服務(wù)；同時(shí)， 當(dāng)現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)有危及列車運(yùn)行的災(zāi)害發(fā)生，而系統(tǒng)沒有自動報(bào)警時(shí)，現(xiàn)場看守人員也可 根據(jù)現(xiàn)場需要通過人工控制單元直接操作設(shè)備進(jìn)行報(bào)警或停止報(bào)警，進(jìn)一步增加了其可靠 性。3、具有作業(yè)記錄功能(相當(dāng)于黑匣子功能)對所有的作業(yè)進(jìn)行記錄，可通過計(jì)算 機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行查詢分析。4、能充分利用現(xiàn)有裝置及設(shè)備(如無線列調(diào))改造使用，成本低，易于推廣。5、具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會效益由于本系統(tǒng)具有上述優(yōu)點(diǎn)，因此，特別適用于安裝 在可能發(fā)生危巖落石、山體滑坡或泥石流的鐵路沿線，具有很強(qiáng)的針對性；能有效檢測到危 巖落石、山體滑坡或泥石流這類危及行車安全的災(zāi)害發(fā)生；一次就能為鐵路減少幾十、上 百萬元的經(jīng)濟(jì)損失；如果是客車，可避免人民生命財(cái)產(chǎn)的損失，意義更為重大。因此該系統(tǒng) 具有良好的應(yīng)用前景及經(jīng)濟(jì)、社會效益。下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明之危巖落石報(bào)警系統(tǒng)及其用于危巖落石報(bào) 警的方法的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。


圖1 本發(fā)明危巖落石報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖； 圖2 檢測單元及其監(jiān)測處理電路的結(jié)構(gòu)及電原理圖； 圖3 結(jié)構(gòu)及原理框圖4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)電路圖； 圖5 檢測報(bào)警單元結(jié)構(gòu)及原理框圖； 圖6 人工控制單元結(jié)構(gòu)及原理框圖； 圖7 信號處理及作業(yè)記錄單元控制軟件流程圖； 圖8 檢測報(bào)警單元控制軟件流程圖；圖9 危巖落石報(bào)警系統(tǒng)原理示意圖； 圖10 危巖落石報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)場布局示意圖； 圖11-1 圖11-2 檢測網(wǎng)的另兩種結(jié)構(gòu)形式示意圖。圖中
I、I 1、I 2、I 3、……I η -檢測網(wǎng)，I 01-已有防洪點(diǎn)安裝的SNS柔性防護(hù)網(wǎng)、 I 02-由立柱和位于立柱之間連接立柱的橫向鋼條構(gòu)成的柔性防護(hù)網(wǎng)、I 03-由立柱和與 立柱連成一體的細(xì)鋼條、鋼管構(gòu)成的剛性防護(hù)網(wǎng)，II -檢測單元，III-信號處理及作業(yè)記錄 單元，IV -檢測報(bào)警單元，V -人工控制單元，VI -現(xiàn)場聲光報(bào)警單元，W -電源模塊，VDI -作 業(yè)記錄分析管理系統(tǒng)，IX -電纜，X -檢測控制箱，XI -無線列調(diào)天線，ΧΠ -無線列調(diào)天線饋 線，XIII-鐵軌，XIV-危巖點(diǎn)；
11-立柱，121-連接立柱的SNS柔性防護(hù)網(wǎng)，122-連接立柱的橫向鋼條，123-連接在立 柱之間的小鋼條；
21-傳感器組，211,212……21m-l、21m-檢測傳感器，22-接線盒，221- 二極管，231-落 物繼電器，232-降壓變壓器，233-濾波電容，2；34-限流電阻；
31- CPU I，32-輸入模塊I，33-信號隔離器I，34-信號隔離器II，35-輸出模塊I， 36-記錄模塊，37-實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊；
41-CPU II ,42-語音模塊、43-輸出模塊II，44-信號隔離器III，45-無線列調(diào)報(bào)警單元， 46-信號隔離器IV，47-輸入模塊II，48-電源監(jiān)測模塊；
51-報(bào)警按鍵，52-旋動開關(guān)，53-放置人工控制單元V的手動報(bào)警操作箱； 61-現(xiàn)場燈光報(bào)警裝置，62-現(xiàn)場語音報(bào)警裝置； 71-電源箱。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
一種危巖落石報(bào)警系統(tǒng)，如圖1所示，該危巖落石報(bào)警系統(tǒng)由1個檢測網(wǎng)I、檢測單元 II、信號處理及作業(yè)記錄單元III、檢測報(bào)警單元IV、人工控制單元V、現(xiàn)場聲光報(bào)警單元VI 和電源模塊VD組成；
檢測單元II包括傳感器組21及監(jiān)測處理電路，傳感器組21的各傳感器安裝在檢測網(wǎng) I的立柱上，為信號處理及作業(yè)記錄單元及時(shí)提供檢測網(wǎng)被被危石、邊坡坍塌或泥石流撞 到的信號；
信號處理及作業(yè)記錄單元III對檢測網(wǎng)上的傳感器信號進(jìn)行監(jiān)測，在監(jiān)測到檢測網(wǎng)被 危石、邊坡坍塌或泥石流撞到的信號后控制啟動現(xiàn)場聲光報(bào)警單元VI及觸發(fā)檢測報(bào)警單元 IV，并對所有操作及災(zāi)害信息進(jìn)行記錄；
檢測報(bào)警單元IV接受來自信號處理及作業(yè)記錄單元III的控制信號，發(fā)生災(zāi)害時(shí)通過無 線列調(diào)報(bào)警單元對行車司機(jī)進(jìn)行報(bào)警；
人工控制單元V受現(xiàn)場看守人員控制，可手動控制并通過信號處理及作業(yè)記錄單元III 啟動檢測報(bào)警單元IV及現(xiàn)場聲光報(bào)警單元VI，進(jìn)行報(bào)警、停止報(bào)警等操作； 電源模塊νπ對整套系統(tǒng)正常運(yùn)行提供電力支持；
檢測單元II、信號處理及作業(yè)記錄單元III、檢測報(bào)警單元IV、人工控制單元V、現(xiàn)場聲
11光報(bào)警單元VI和電源模塊νπ之間通過電纜IX連接。所述的檢測網(wǎng)I可以采用已有防洪點(diǎn)安裝的SNS柔性防護(hù)網(wǎng)I 01，所述的SNS柔 性防護(hù)網(wǎng)是以覆蓋和攔截來防治各類斜坡坡面地質(zhì)災(zāi)害和雪崩、岸坡沖刷、爆破飛石或墜 物等危害的柔性安全防護(hù)系統(tǒng)(參見圖10)；
該檢測網(wǎng)I也可以是由立柱和位于立柱之間連接立柱的橫向鋼絲繩構(gòu)成的柔性防護(hù) 網(wǎng)(參見圖10)，或是由立柱和位于立柱之間連接立柱的橫向鋼條構(gòu)成的柔性防護(hù)網(wǎng)I 02 (參見圖11-1)，還可以是由立柱和與立柱連成一體的細(xì)鋼條、鋼管構(gòu)成的剛性防護(hù)網(wǎng)I 03 (參見圖11-2)；
所述的立柱或是采用圓形或方形的鋼管、鋼條或槽鋼(參見圖11-1 圖11-2)，也可以 是用工程塑料制成的剛性樁。所述檢測單元II的檢測傳感器組21的各個檢測傳感器(211、212……21m_l、21m) 是傾斜傳感器；該檢測傳感器按每間隔8-12米安裝的密度計(jì)算安裝于檢測網(wǎng)I的立柱上， 在同一個檢測網(wǎng)上，各檢測傳感器之間以串連方式連接成一個大的環(huán)路；本實(shí)施例采用的 檢測傳感器為水銀式傾角傳感器，在垂直懸掛狀態(tài)下受外力作用且偏離垂直角度30度以 上時(shí)，檢測傳感器內(nèi)部就會輸出一個信號表示檢測傳感器斷開；
檢測單元II的監(jiān)測處理電路是由檢測傳感器組21、落物繼電器231、安裝在接線盒22 內(nèi)的整流二極管221組成的檢測電路(參見圖2)，落物繼電器231為必須采用帶方向直流電 壓才能勵磁吸起的偏極繼電器，檢測傳感器組21的各個檢測傳感器(211、212……21m-l、 21m)、整流二極管221和落物繼電器231串聯(lián)到監(jiān)測處理電路23中；落物繼電器231吸起 表示檢測網(wǎng)及檢測傳感器完好，當(dāng)發(fā)生災(zāi)害使檢測傳感器動作斷開后，落物繼電器失磁落 下；
即當(dāng)檢測傳感器組21的所有檢測傳感器都閉合時(shí)，監(jiān)測處理電路形成一個通路，此 時(shí)落物繼電器吸起；
當(dāng)檢測傳感器組21的某一檢測傳感器斷開時(shí)，監(jiān)測處理電路的回路斷開，此時(shí)落物繼 電器失磁落下；電纜上傳輸信號為電壓信號，此電壓信號用來直接勵磁監(jiān)測處理電路內(nèi)的 繼電器，沒有采用任何信息數(shù)字編碼，電壓信號內(nèi)阻都比較小，抗干擾能力強(qiáng)。同時(shí)，該電路還具有短路保護(hù)和開路自診斷功能
短路保護(hù)如圖2所示，接線盒22至監(jiān)控單元線纜發(fā)生短路現(xiàn)象時(shí)，整流二極管221失 去作用，此時(shí)落物繼電器線圈231中，只有交流電流流通，但因落物繼電器231是直流繼電 器，所以不能勵磁吸起；
開路(斷線)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用落物繼電器吸起表示檢測回路完整，當(dāng)聯(lián)系電纜發(fā)生斷線 或端子不緊時(shí)，落物繼電器會失磁落下；
為保證落物繼電器動作的準(zhǔn)確性，該落物繼電器231電路中還串聯(lián)有濾波電容233 ；監(jiān) 測處理電路中串聯(lián)有限流電阻234以及降壓變壓器232。所述的信號處理及作業(yè)記錄單元III包括CPU I 31、輸入模塊I 32、輸出模塊I 35、 記錄模塊36和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊37 (參見圖3)；
CPU I 31通過輸入模塊I 32的輸入信號檢測人工控制單元V及檢測單元II的檢測傳 感器組21的狀態(tài)，通過輸出模塊I 35驅(qū)動現(xiàn)場聲光報(bào)警單元VI和檢測報(bào)警單元IV ；實(shí)時(shí)時(shí) 鐘模塊37向CPU I 31提供B⑶碼表示的時(shí)間和日期；記錄模塊36記錄作業(yè)信息；CPU I 31
12通過串口與作業(yè)記錄分析管理系統(tǒng)通進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；電源模塊通向所有模塊提供電力支 持；
實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊37以實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片為核心，為系統(tǒng)提供精確的時(shí)間與日期信息；設(shè)計(jì)電 路如圖4所示；
輸入模塊I 32—端與CPU I 31連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器I 33與人工 控制單元V、檢測單元II的輸出端連接，向CPU I 31輸入信號；
輸出模塊I 35—端與CPU I 31連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器II 34與檢測 報(bào)警單元IV和現(xiàn)場聲光報(bào)警單元VI連接，輸出CPU I 31發(fā)出的控制信號。本實(shí)施例中，CPU I 31采用高性能工業(yè)級AVR單片機(jī)-Atmega32，該單片機(jī)為一款 高性能、低功耗的8位微處理器，具有32KB內(nèi)部可編程Flash，能直接驅(qū)動SSR或繼電器； 該單片機(jī)內(nèi)部集成了 1KB可重復(fù)擦寫十萬次的EEPR0M，非常適合用作信號處理及作業(yè)單元 的記錄模塊使用；因此，本實(shí)施例中記錄模塊36直接采用CPU I內(nèi)集成的Ik字節(jié)EEPR0M， 可以循環(huán)記錄100條作業(yè)信息；該系列單片機(jī)還有許多突出優(yōu)點(diǎn)，如內(nèi)部集成工業(yè)級WDT， 安全保護(hù)，防止程序走飛，提高產(chǎn)品的抗干擾能力；內(nèi)部集成電源掉電檢測功能(B0D)，減 少了設(shè)計(jì)該功能的外部電路，大大提高了產(chǎn)品的可靠性；具有多重密碼保護(hù)鎖死(LOCK)功 能，大大提高產(chǎn)品的保密性，因此可低價(jià)快速完成產(chǎn)品商品化；具有大電流(灌電流)10 20mA或40mA (單一輸出)，可直接驅(qū)動SSR或繼電器；
作為本發(fā)明實(shí)施例的一種變換，所述的CPU I 31也可以采用其他型號的工業(yè)級AVR單 片機(jī)，其記錄模塊也可以是單獨(dú)的。本發(fā)明系統(tǒng)由于采用光耦使輸入輸出間互相隔離，信號傳輸具有單向性等特點(diǎn)， 因而具有良好的抗干擾能力；又由于光耦的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有 很強(qiáng)的共模抑制能力。如圖5所示，所述的檢測報(bào)警單元IV由所述的檢測報(bào)警單元IV包括CPU II 41、語音 模塊42、輸入模塊II 47、輸出模塊II 43、無線列調(diào)報(bào)警單元45和電源監(jiān)測模塊48 ；
電源監(jiān)測模塊48對電源ΥΠ進(jìn)行監(jiān)測，防止電源掉電時(shí)系統(tǒng)的誤動作，此外，電源監(jiān)測 模塊II 48還具有看門狗功能；CPU II 41每一軟件循環(huán)周期對看門狗進(jìn)行喂狗操作，防止程 序跑飛，增加了系統(tǒng)的可靠性；
輸入模塊II 47 一端與CPU II 41連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器IV 46與信號 處理及作業(yè)記錄單元III連接；
輸出模塊II 43 一端與CPU II 41連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器III44與無線 列調(diào)報(bào)警單元45的輸入端連接；
CPU II 41通過輸入模塊II 47采集信號處理及作業(yè)記錄單元的輸出信息，一旦發(fā)生災(zāi) 害或者人工進(jìn)行了報(bào)警操作，CPU II 41通過輸入模塊II 47采集到信號后，控制語音模塊42 及輸出模塊II 43驅(qū)動無線列調(diào)報(bào)警單元45發(fā)出報(bào)警的語音信號，直接攔停列車。如圖6所示，所述的人工控制單元V由報(bào)警按鍵51和能夠表示正常工作以及解除 報(bào)警狀態(tài)的旋動開關(guān)52構(gòu)成，報(bào)警按鍵51和旋動開關(guān)52分別通過信號處理及作業(yè)記錄單 元III的信號隔離器I 33和其輸入模塊I 32連接；同時(shí)分別與信號處理及作業(yè)記錄單元III 的記錄模塊36連接，提供手動報(bào)警操作執(zhí)行信息或停止報(bào)警信息?，F(xiàn)場聲光報(bào)警單元VI包括閃亮警燈和警號鳴響；在信號處理及作業(yè)記錄單元III的控制下對現(xiàn)場工作人員進(jìn)行報(bào)警，時(shí)間持續(xù)5-10分鐘，所述現(xiàn)場聲光報(bào)警電路采用公知技 術(shù)電路，此處不再贅述。所述電源模塊ΥΠ對整套系統(tǒng)正常運(yùn)行提供電力支持；包括將220V的交流電源降 壓變?yōu)?2J4和36等不同電壓的裝置，為檢測單元II、信號處理及作業(yè)記錄單元III、檢測報(bào) 警單元IV、人工控制單元V、現(xiàn)場聲光報(bào)警單元VI的各部件或模塊提供正常工作所需的直 流電源，保證設(shè)備可靠工作。本發(fā)明實(shí)施例中，所述組成信號處理及作業(yè)記錄單元III、檢測報(bào)警單元IV、現(xiàn)場聲 光報(bào)警單元VI的各個模塊均采用現(xiàn)有成熟集成模塊，其各模塊結(jié)構(gòu)及相互間的連接關(guān)系， 此處不再贅述。所述無線列調(diào)報(bào)警單元45采用現(xiàn)成的無線列調(diào)報(bào)警系統(tǒng)及其電臺，具體結(jié)構(gòu)此 處亦不再贅述。作為本發(fā)明實(shí)施例的一種變換，在一個系統(tǒng)中，所述的檢測網(wǎng)I的個數(shù)還可以增 加至2個以上，直到η個，η個檢測網(wǎng)I 1、1 2、1 3、……I η之η的取值范圍根據(jù)危巖落 石、邊坡坍塌或泥石流的看護(hù)地點(diǎn)面積大小而定，一般η為1 20之間的任意整數(shù)，安裝在 檢測網(wǎng)的立柱11上之檢測傳感器的個數(shù)m按每間隔8-12米安裝的密度計(jì)算，m為2 125 之間的任意整數(shù)；在同一個檢測網(wǎng)上，各檢測傳感器之間以串連方式連接成一個大的環(huán)路。實(shí)施例二
一種危巖落石報(bào)警的方法，它是采用實(shí)施例一所述危巖落石報(bào)警系統(tǒng)，在危巖落石、邊 坡坍塌或泥石流的看護(hù)地點(diǎn)，合理設(shè)置η個檢測網(wǎng)I 1、I 2、I 3、……I η (參見圖9、圖 10)，將檢測報(bào)警單元II之傳感器組21的m個檢測傳感器211、212……21m_l、21m安裝在每 一個檢測網(wǎng)的立柱11上，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測檢測網(wǎng)的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生危巖落石、邊坡坍塌或泥石 流，對檢測網(wǎng)產(chǎn)生沖擊或引起移位導(dǎo)致檢測網(wǎng)柱嚴(yán)重傾斜時(shí)，檢測單元II發(fā)出信號，信號處 理及作業(yè)記錄單元III收到檢測網(wǎng)被危巖落石、邊坡坍塌或泥石流撞到的信號后立即啟動現(xiàn) 場聲光報(bào)警設(shè)備VI，鳴響警號、閃亮警燈，通知現(xiàn)場看守人員啟動應(yīng)急處理程序；同時(shí)直接 通過檢測報(bào)警單元IV的無線列調(diào)報(bào)警單元向行車司機(jī)發(fā)出停車的語音指令，通知司機(jī)采取 緊急措施；現(xiàn)場看守人員也可根據(jù)現(xiàn)場需要直接操作人工控制單元V的設(shè)備進(jìn)行報(bào)警或停 止報(bào)警；系統(tǒng)同時(shí)記錄下所有操作記錄及災(zāi)害信息，供事后查詢分析；整個系統(tǒng)動作采用 計(jì)算機(jī)軟件控制，其中，信號處理及作業(yè)記錄單元III的動作接受信號處理及作業(yè)記錄單元 軟件以及危巖落石作業(yè)記錄分析管理系統(tǒng)軟件VDI控制，檢測報(bào)警單元IV的動作接受檢測報(bào) 警單元軟件控制；上述n、m的取值范圍根據(jù)危巖落石、邊坡坍塌或泥石流的看護(hù)地點(diǎn)面積 大小而定，η個檢測網(wǎng)I 1、I 2、I 3、……I η之η的取值范圍是η為1 20之間的任 意整數(shù)，安裝在檢測網(wǎng)的立柱11上之檢測傳感器的個數(shù)m按每間隔8-12米安裝的密度計(jì) 算，m為2 125之間的任意整數(shù)；在同一個檢測網(wǎng)上，各檢測傳感器之間以串連方式連接 成一個大的環(huán)路。所述信號處理及作業(yè)記錄單元軟件是基于ICCAVR 6. 31+AVR Studio4. 0平臺進(jìn)行 開發(fā)的軟件，危巖落石作業(yè)記錄分析管理系統(tǒng)軟件使用Visual C++ 6.0開發(fā)，信號處理及 作業(yè)記錄單元III的控制過程是
CPU I 31通過輸入模塊I實(shí)時(shí)監(jiān)測檢測單元II的檢測傳感器21及人工控制單元V的 輸入狀態(tài)信息，從而判斷是否發(fā)生了災(zāi)害或是人為按下了報(bào)警按鈕；當(dāng)監(jiān)測到發(fā)生了災(zāi)害
14或是人為按下了報(bào)警按鈕時(shí)，通過輸出模塊I驅(qū)動檢測報(bào)警單元IV發(fā)出報(bào)警信號，并記錄 下發(fā)生災(zāi)害或人工作業(yè)的時(shí)間與日期；CPU I 31同時(shí)通過串口與作業(yè)記錄分析管理系統(tǒng) VDI進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，當(dāng)接收到來自串口的命令信息時(shí)，可根據(jù)命令信息的類型進(jìn)行更新時(shí)鐘、 上傳數(shù)據(jù)、擦除數(shù)據(jù)等操作；其具體流程(參見圖7)是 aSl 系統(tǒng)初始化；
aS2 對CPU I片內(nèi)集成的看門狗進(jìn)行喂狗操作；
aS3 判斷是否發(fā)生了自動報(bào)警，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS 4，否則跳轉(zhuǎn)到aS6 ；
aS 4 通過輸出模塊I的I/O 口輸出報(bào)警信號；
aS 5 將自動報(bào)警信息記錄到CPU I片內(nèi)集成的EEPROM中；
aS6 判斷是否發(fā)生了手動報(bào)警操作，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS7，否則跳轉(zhuǎn)到aS9 ；
aS 7 通過輸出模塊I的I/O 口輸出報(bào)警信號；
aS 8 將手動報(bào)警信息記錄到CPU I片內(nèi)集成的EEPROM中；
aS 9 判斷是否發(fā)生了測試報(bào)警操作，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS10，否則跳轉(zhuǎn)到aS12 ；
aS 10 通過輸出模塊I的I/O 口輸出報(bào)警信號；
aS 11 將測試報(bào)警信息記錄到CPU I片內(nèi)集成的EEPROM中；
aS 12 判斷是否發(fā)生了停止報(bào)警操作，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS13，否則跳轉(zhuǎn)到aS15 ；
aS 13 不輸出報(bào)警信號；
aS 14 停止報(bào)警發(fā)生信息記錄到CPU片內(nèi)集成的EEPROM中；
aS 15 判斷串口是否接收到了上位機(jī)發(fā)送來的命令信息，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS16，如果 否則跳轉(zhuǎn)到aS2 ；
aS 16 根據(jù)命令信息的內(nèi)容執(zhí)行串口處理子程序后返回aS2。所述串口處理子程序包括根據(jù)上位機(jī)管理系統(tǒng)軟件發(fā)來的命令信息，進(jìn)行更新時(shí) 鐘、上傳數(shù)據(jù)或擦除數(shù)據(jù)等操作。所述檢測報(bào)警單元軟件使用Keil uVision2開發(fā)，目的是控制檢測報(bào)警單元IV完 成下述動作過程CPU II通過輸入模塊II采集信號處理及作業(yè)記錄單元III的輸出信息，一 旦發(fā)生災(zāi)害或者人工進(jìn)行了報(bào)警操作，CPU II通過輸入模塊II采集到信號后，控制語音模塊 及驅(qū)動無線列調(diào)報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警的語音信號，直接攔停列車
檢測報(bào)警單元控制過程的具體步驟(參見圖8)是 bSl 系統(tǒng)初始化； bS2 喂看門口狗；
bS3 判斷是否按下報(bào)警鍵，如果按下則跳到bS4，沒有按下則跳到bS2 ； bS4 執(zhí)行報(bào)警動作后返回bS2。
權(quán)利要求
1.一種危巖落石報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括η個檢測網(wǎng)(I 1、1 2、1 3、…… I η)、檢測單元(II)、信號處理及作業(yè)記錄單元(III)、檢測報(bào)警單元(IV)、人工控制單元 (V)、現(xiàn)場聲光報(bào)警單元(VI)和電源模塊(νπ)；檢測單元(II)包括傳感器器組(21)及監(jiān)測處理電路，每一個傳感器器組(21)的m個 檢測傳感器(211、212……21m-l、21m)分別安裝在檢測網(wǎng)的立柱(11)上，為信號處理及作 業(yè)記錄單元及時(shí)提供檢測網(wǎng)被跌落巖石、邊坡坍塌或泥石流撞到的信號；信號處理及作業(yè)記錄單元(III)對檢測網(wǎng)上的傳感器信號進(jìn)行監(jiān)測，在監(jiān)測到檢測網(wǎng)被 跌落巖石、邊坡坍塌或泥石流撞到的信號后控制啟動檢測報(bào)警單元(IV)及現(xiàn)場聲光報(bào)警單 元(VI)，并對所有操作及災(zāi)害信息進(jìn)行記錄；檢測報(bào)警單元(IV)接受來自信號處理及作業(yè)記錄單元(III)的控制信號，發(fā)生災(zāi)害時(shí)通 過無線列調(diào)報(bào)警單元對行車司機(jī)進(jìn)行報(bào)警；人工控制單元(V)受現(xiàn)場看守人員控制，可手動控制并通過信號處理及作業(yè)記錄單元 (III)啟動檢測報(bào)警單元(IV)及現(xiàn)場聲光報(bào)警單元(VI)，進(jìn)行報(bào)警、停止報(bào)警等操作；電源模塊(νπ)對整套系統(tǒng)正常運(yùn)行提供電力支持；檢測單元(II )、信號處理及作業(yè)記錄單元(III)、檢測報(bào)警單元(IV)、人工控制單元(V )、 現(xiàn)場聲光報(bào)警單元(VI)和電源模塊(νπ)之間通過電纜(IX)連接；上述η個檢測網(wǎng)(I 1、I 2、I 3、……I η)之η的取值范圍是η為1 20之間的任 意整數(shù)，安裝在檢測網(wǎng)的立柱(11)上之檢測傳感器的個數(shù)m按每間隔8-12米安裝的密度 計(jì)算，m為2 125之間的任意整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的危巖落石報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于所述的檢測網(wǎng)(I)或是采 用現(xiàn)有的SNS柔性防護(hù)網(wǎng)，或是由立柱和位于立柱之間連接立柱的橫向鋼條或鋼絲繩構(gòu)成 的柔性防護(hù)網(wǎng)，或是由立柱和與立柱連成一體的鋼條、鋼管構(gòu)成的剛性防護(hù)網(wǎng)；所述的立柱或是圓形或方形的鋼管、鋼條或是槽鋼或是用工程塑料制成的剛性樁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的危巖落石報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于所述檢測單元(II)的檢測 傳感器組(21)的各個檢測傳感器(211、212……21m-l、21m)是傾斜傳感器；在同一個檢測 網(wǎng)上，各個檢測傳感器(211、212……21m-l、21m)之間以串連方式連接成一個大的環(huán)路；該 檢測傳感器在垂直懸掛狀態(tài)下受外力作用且偏離垂直角度30度以上時(shí)，檢測傳感器內(nèi)部 就會輸出一個信號表示檢測傳感器斷開；檢測單元(II)的監(jiān)測處理電路是由包括檢測傳感器組(21)、落物繼電器(231)、安裝 在接線盒內(nèi)的整流二極管(221)組成的檢測電路，落物繼電器(231)為必須采用帶方向直 流電壓才能勵磁吸起的偏極繼電器，檢測傳感器組(21)的各個檢測傳感器(211、212…… 21m-l、21m)、整流二極管(221)和落物繼電器(231)串聯(lián)到監(jiān)測處理電路中；落物繼電器 (231)吸起表示檢測網(wǎng)及檢測傳感器完好，當(dāng)發(fā)生災(zāi)害使檢測傳感器動作斷開后，落物繼電 器失磁落下；即當(dāng)檢測傳感器組(21)的所有檢測傳感器都閉合時(shí)，監(jiān)測處理電路形成一個通路， 此時(shí)落物繼電器吸起；當(dāng)檢測傳感器組(21)的某一檢測傳感器斷開時(shí)，監(jiān)測處理電路的回路斷開，此時(shí)落物 繼電器失磁落下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的危巖落石報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于所述的信號處理及作業(yè)記錄單元(III)包括CPU I (31)、輸入模塊I (32)、輸出模塊I (35)、記錄模塊(36)和實(shí)時(shí)時(shí) 鐘模塊(37);CPU I (31)通過輸入模塊I (32)的輸入信號檢測人工控制單元(V)及檢測單元(II) 的檢測傳感器組(21)的狀態(tài)，通過輸出模塊I (35)驅(qū)動現(xiàn)場聲光報(bào)警單元(VI)和檢測報(bào) 警單元(IV);實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊(37)以實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片為核心，向CPU I (31)提供B⑶碼表示的 時(shí)間和日期；記錄模塊(36)記錄作業(yè)信息；CPU I (31)通過串口與作業(yè)記錄分析管理系統(tǒng) (VDI)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；電源模塊(ΥΠ)向所有模塊提供電力支持；輸入模塊I (32)—端與CPU I (31)連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器I (33) 與人工控制單元(V)、檢測單元(II)的輸出端連接，向CPU I (31)輸入信號；輸出模塊I (35)—端與CPU I (31)連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器11(34) 與檢測報(bào)警單元(IV)和現(xiàn)場聲光報(bào)警單元(VI)連接，輸出CPU I (31)發(fā)出的控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的危巖落石報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于所述的檢測報(bào)警單元(IV) 包括CPU II (41)、語音模塊(42)、輸入模塊II (47)、輸出模塊II (43)、無線列調(diào)報(bào)警單元 (45)和電源監(jiān)測模塊(48)；電源監(jiān)測模塊(48 )對電源(ΥΠ)進(jìn)行監(jiān)測，防止電源掉電時(shí)系統(tǒng)的誤動作，此外，電源監(jiān) 測模塊(48)還具有看門狗功能；輸入模塊II (47) 一端與CPU II (41)連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器IV (46) 與信號處理及作業(yè)記錄單元(III)連接；輸出模塊II (43) 一端與CPU II (41)連接，另一端通過光耦構(gòu)成的信號隔離器111(44) 與無線列調(diào)報(bào)警單元(45)的輸入端連接；CPU II (41)通過輸入模塊II (47)采集信號處理及作業(yè)記錄單元的輸出信息，一旦發(fā)生 災(zāi)害或者人工進(jìn)行了報(bào)警操作，CPU II (41)通過輸入模塊II (47)采集到信號后，控制語音 模塊(42)及輸出模塊II (43)驅(qū)動無線列調(diào)報(bào)警單元(45)發(fā)出報(bào)警的語音信號，直接攔停 列車。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的危巖落石報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于所述的人工控制單元(V) 由報(bào)警按鍵(51)和能夠表示正常工作以及解除報(bào)警狀態(tài)的旋動開關(guān)(52)構(gòu)成，報(bào)警按鍵 (51)和旋動開關(guān)(52)分別通過信號處理及作業(yè)記錄單元(III)的信號隔離器I (33)和其輸 入模塊I (32)連接；同時(shí)分別與信號處理及作業(yè)記錄單元(III)的記錄模塊(36)連接，提供 手動報(bào)警操作執(zhí)行信息或停止報(bào)警信息。
7.一種危巖落石報(bào)警的方法，其特征在于它是采用權(quán)利要求1所述危巖落石報(bào)警系 統(tǒng)，在危巖落石、邊坡坍塌或泥石流的看護(hù)地點(diǎn)，安裝設(shè)置η個檢測網(wǎng)(I 1、1 2、1 3、…… In)，將檢測報(bào)警單元(II)之傳感器組(21)的m個檢測傳感器(211、212……21m_l、21m) 安裝在每一個檢測網(wǎng)的各立柱上，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測檢測網(wǎng)的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生危巖落石、邊坡坍塌 或泥石流，對檢測網(wǎng)產(chǎn)生沖擊或引起移位導(dǎo)致檢測網(wǎng)立柱嚴(yán)重傾斜時(shí)，檢測單元(II)發(fā)出 信號，信號處理及作業(yè)記錄單元(III)收到檢測網(wǎng)被危石、邊坡坍塌或泥石流撞到的信號后 立即啟動現(xiàn)場聲光報(bào)警設(shè)備(VI)，鳴響警號、閃亮警燈，通知現(xiàn)場看守人員啟動應(yīng)急處理程 序；同時(shí)直接通過檢測報(bào)警單元(IV)的無線列調(diào)報(bào)警單元發(fā)出向行車司機(jī)發(fā)出停車的語 音指令，通知司機(jī)采取緊急措施；現(xiàn)場看守人員也可根據(jù)現(xiàn)場需要直接操作人工控制單元 (V)的設(shè)備進(jìn)行報(bào)警或停止報(bào)警；系統(tǒng)同時(shí)記錄下所有操作記錄及災(zāi)害信息，供事后查詢分析；整個系統(tǒng)動作采用計(jì)算機(jī)軟件控制，其中，信號處理及作業(yè)記錄單元(III)的動作接受 信號處理及作業(yè)記錄單元軟件以及危巖落石作業(yè)記錄分析管理系統(tǒng)軟件控制，檢測報(bào)警單 元(IV)的動作接受檢測報(bào)警單元軟件控制，η個檢測網(wǎng)(I 1、1 2、1 3、……I η)之η的 取值范圍是η為1 20之間的任意整數(shù)，安裝在檢測網(wǎng)的立柱(11)上之檢測傳感器的個 數(shù)m按每間隔8-12米安裝的密度計(jì)算，m為2 125之間的任意整數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的危巖落石報(bào)警的方法，其特征在于所述信號處理及作業(yè)記 錄單元軟件是基于ICCAVR 6.31+AVR Studio4. 0平臺進(jìn)行開發(fā)的軟件，危巖落石作業(yè)記錄 分析管理系統(tǒng)軟件使用Visual C++ 6.0開發(fā)，信號處理及作業(yè)記錄單元(III)的控制過程 是CPU I (31)通過輸入模塊I (32)實(shí)時(shí)監(jiān)測檢測單元(II)的檢測傳感器組(21)及人工 控制單元(V)的輸入狀態(tài)信息，從而判斷是否發(fā)生了災(zāi)害或是人為按下了報(bào)警按鈕；當(dāng)監(jiān) 測到發(fā)生了災(zāi)害或是人為按下了報(bào)警按鈕時(shí)，通過輸出模塊I (32)驅(qū)動檢測報(bào)警單元(IV) 發(fā)出報(bào)警信號，并記錄下發(fā)生災(zāi)害或人工作業(yè)的日期與時(shí)間；CPU I (31)同時(shí)通過串口與 作業(yè)記錄分析管理系統(tǒng)(VDI)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，當(dāng)接收到來自串口的命令信息時(shí)，可根據(jù)命令 信息的類型進(jìn)行更新時(shí)鐘、上傳數(shù)據(jù)、擦除數(shù)據(jù)等操作；其具體流程是 aSl 系統(tǒng)初始化；aS2 對CPU I片內(nèi)集成的看門狗進(jìn)行喂狗操作；aS3 判斷是否發(fā)生了自動報(bào)警，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS 4，否則跳轉(zhuǎn)到aS6 ；aS 4 通過輸出模塊I的I/O 口輸出報(bào)警信號；aS 5 將自動報(bào)警信息記錄到CPU I片內(nèi)集成的EEPROM中；aS6 判斷是否發(fā)生了手動報(bào)警操作，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS7，否則跳轉(zhuǎn)到aS9 ；aS 7 通過輸出模塊I的I/O 口輸出報(bào)警信號；aS 8 將手動報(bào)警信息記錄到CPU I片內(nèi)集成的EEPROM中；aS 9 判斷是否發(fā)生了測試報(bào)警操作，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS10，否則跳轉(zhuǎn)到aS12 ；aS 10 通過輸出模塊I的I/O 口輸出報(bào)警信號；aS 11 將測試報(bào)警信息記錄到CPU I片內(nèi)集成的EEPROM中；aS 12 判斷是否發(fā)生了停止報(bào)警操作，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS13，否則跳轉(zhuǎn)到aS15 ；aS 13 不輸出報(bào)警信號；aS 14 停止報(bào)警發(fā)生信息記錄到CPU片內(nèi)集成的EEPROM中；aS 15 判斷串口是否接收到了上位機(jī)發(fā)送來的命令信息，如果是則跳轉(zhuǎn)到aS16，如果 否則跳轉(zhuǎn)到aS2 ；aS 16 根據(jù)命令信息的內(nèi)容執(zhí)行串口處理子程序后返回aS2。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的危巖落石報(bào)警的方法，其特征在于所述串口處理子程序包 括根據(jù)上位機(jī)管理系統(tǒng)軟件發(fā)來的命令信息進(jìn)行更新時(shí)鐘、上傳數(shù)據(jù)或擦除數(shù)據(jù)等操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的危巖落石報(bào)警的方法，其特征在于所述檢測報(bào)警單元軟件 使用Keil UVisi0n2開發(fā)，目的是控制檢測報(bào)警單元IV完成下述動作過程CPU II通過輸入 模塊II采集信號處理及作業(yè)記錄單元III的輸出信息，一旦發(fā)生災(zāi)害或者人工進(jìn)行了報(bào)警操 作，CPU II通過輸入模塊采集到信號后，控制語音模塊及驅(qū)動無線列調(diào)報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警的 語音信號，直接攔停列車；檢測報(bào)警單元控制過程的具體步驟是 bSl 系統(tǒng)初始化； bS2 喂看門口狗；bS3 判斷是否按下報(bào)警鍵，如果按下則跳到bS4，沒有按下則跳到bS2 ； bS4 執(zhí)行報(bào)警動作后返回bS2。
全文摘要
一種危巖落石報(bào)警系統(tǒng)及其用于危巖落石報(bào)警的方法，該系統(tǒng)包括檢測網(wǎng)、檢測單元、信號處理及作業(yè)記錄單元、檢測報(bào)警單元、人工控制單元、現(xiàn)場聲光報(bào)警單元和電源模塊，五個單元之間通過有線方式連接；檢測單元包括傳感器組及監(jiān)測處理電路，傳感器組的各傳感器安裝在檢測網(wǎng)的立柱上，為信號處理及作業(yè)記錄單元及時(shí)提供檢測網(wǎng)被跌落巖石撞到的信號；信號處理及作業(yè)記錄單元對檢測網(wǎng)上的傳感器信號進(jìn)行監(jiān)測，在監(jiān)測到檢測網(wǎng)被危石撞到的信號后控制啟動檢測報(bào)警單元及現(xiàn)場聲光報(bào)警單元，并對所有操作及災(zāi)害信息進(jìn)行記錄；人工控制單元可手動控制啟動現(xiàn)場聲光報(bào)警單元，該報(bào)警系統(tǒng)及其報(bào)警的方法不用依賴第三方提供的服務(wù)，報(bào)警的可靠性和實(shí)時(shí)性高。
文檔編號G08B21/10GK102063776SQ20101054851
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者伍毅珊, 何曲波, 張千里, 張明, 張耀威, 張榮火, 彭勛, 曾還尤, 李可東, 李文安, 李規(guī)錄, 林懂明, 梁鍔, 歐陽小洲, 武夫, 潘居禮, 牛建玲, 謝凱華, 鄧捷, 鄒波, 金和清, 陳建國, 駱桂德, 黃一寧 申請人:南寧鐵路局, 南寧鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所