СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ УЧАСТКОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Полезная модель относится к системам дистанционного зондирования Земли и может быть использована для мониторинга потенциально-опасных участков железнодорожного пути.
Известна система дистанционного контроля состояния трубопровода в зоне вечной мерзлоты, реализующая способ аналогичного назначения (RU 2260742 Cl, F17D 5/02, 09.20.2005), в которой дистанционное зондирование трассы пролегания трубопровода осуществляют путем проведения радиолокационной интерферометрической съемки с повторяющихся орбит космических аппаратов. При этом для каждого из элементов радиолокационных изображений, полученных в разные моменты времени, определяют разность фаз сигналов, содержащую информацию о перемещениях отражающей поверхности и рельефе. В результате достигается своевременное дистанционное обнаружение потенциально опасных мест трассы трубопровода.
Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности оценки риска воздействия потенциально-опасных природно-техногенных явлений на железнодорожную инфраструктуру путем анализа спутниковых данных дистанционного зондирования Земли, данных наземного обследования и ретроспективных данных о происшествиях на дороге.
В качестве наиболее близкого аналога принята система контроля потенциально опасных участков железнодорожного пути с использованием данных дистанционного зондирования земли (RU 86319 Cl, G01S 13/00, B61L 25/00, 27.08.2009), содержащая средства космической оптической съемки и средства космической радиолокационной съемки, связанные каналами спутниковой связи с блоком приема и заказа космических съемок, выход которого соединен с входом блока обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), последовательно соединенные блок формирования цифровой карты потенциально-опасных участков местности, геоинформационная система, блок формирования карты рисков и блок передачи, выходы которого подключены посредством каналов связи к соответствующим входам процессоров поездного диспетчера и работника службы пути, блок ввода сейсмических и метеорологических данных, процессор мобильного автоматизированного рабочего места работника геологической базы, один из выходов которого подключен ко второму входу блока обработки данных ДЗЗ, причем один из выходов процессора геоинформационной системы подключен к одному из входов блока приема и заказов космической съемки, другой - к входу блока формирования карты рисков, а вход - к выходу базы данных геинформационной системы, к соответствующим входам которой подключены выход блока формирования цифровой карты потенциально-опасных участков местности, выход блока ввода сейсмических и метеорологических данных, второй выход процессора мобильного автоматизированного рабочего места работника геологической базы и другой выход процессора работника службы пути.
Известная система обеспечивает оценку рисков неблагоприятного воздействия природных факторов смещения земной поверхности на железнодорожную структуру, определяя потенциально-опасные участки вдоль железнодорожного пути. Однако точность определения недостаточно высока, поскольку отсутствует возможность сравнения сформированной на основе космических снимков цифровой карты потенциально-опасных участков местности с ранее полученными данными
Задачей настоящей полезной модели является создание системы превентивного мониторинга потенциально-опасных участков железнодорожного пути методом сравнительного анализа оптико-электронных и дифференциально интерферометрических разновременных радиолокационных космических снимков и наземного контроля этих участков для принятия своевременных решений по ремонтно-восстановительным и предупредительным работам на пути и безопасному пропуску поездов
Технический результат заключается в повышении точности определения состояния потенциально-опасных участков железнодорожного пути за счет возможности сравнения карты потенциально-опасных участков с ранее полученными данными, а также за счет возможности оценки смещения земной поверхности путем сравнения обработанных данных космических съемок с цифровой моделью рельефа.
Это достигается тем, что в системе мониторинга потенциально-опасных участков железнодорожного пути, содержащей средства космической оптической съемки и средства космической радиолокационной съемки, связанные каналами спутниковой связи с блоком приема и заказа космических съемок, выход которого соединен с входом блока обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), последовательно соединенные блок формирования цифровой карты потенциально-опасных участков местности, геоинформационная система, блок формирования карты рисков и блок передачи, выходы которого подключены посредством каналов связи к соответствующим входам процессоров поездного диспетчера и работника службы пути, блок ввода сейсмических и метеорологических данных, процессор мобильного автоматизированного рабочего места работника геологической базы, один из выходов которого подключен ко второму входу блока обработки данных ДЗЗ, причем один из выходов процессора геоинформационной системы подключен к одному из входов блока приема и заказов космической съемки, другой - к входу блока формирования карты рисков, а вход - к выходу базы данных геинформационной системы, к соответствующим входам которой подключены выход блока формирования цифровой карты потенциально-опасных участков местности, выход блока ввода сейсмических и метеорологических данных, второй выход процессора мобильного автоматизированного рабочего места работника геологической базы и другой выход процессора работника службы пути, введены блок ввода архивных снимков, выходом соединенный с соответствующим входом базы данных геоинформационной системы, а входом - с другим выходом блока обработки данных ДЗЗ, и блок ввода цифровой модели рельефа, выход которого подключен к соответствующему входу блока обработки ДЗЗ выход которой соединен с входом блока формирования карты потенциально-опасных участков местности.
Кроме того, система может включать блок выдачи приказов по ремонтно-восстановительным и предупредительным работам на пути, входом подключенный к соответствующему выходу процессора работника службы пути, а также блок выдачи приказов по оперативному управлению движением поездов, вход которого соединен с соответствующим выходом процессора поездного диспетчера.
Сущность заявленной системы мониторинга поясняется схемой фиг.1.
Система мониторинга состоит из следующих основных узлов: средства 1 космической оптической съемки и средства 2 космической радиолокационной съемки, входы/выходы которых с помощью спутниковых каналов 13 и 14 связи соединены с входом/выходом блока 3 приема и заказа космических съемок, выход которого с помощью канала связи 15 соединен с первым входом блока 4 обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), второй вход которого соединен по каналу 37 с выходом процессора 5 мобильного АРМа работника геологической базы, а третий вход по каналу 33 - с выходом блока 32 ввода цифровой модели рельефа (ЦМР).
Первый выход блока 4 соединен по каналу связи 36 с входом блока 34 ввода архивных снимков, второй выход - соединен каналом связи 16 с входом блока 30 формирования цифровой карты потенциально-опасных участков местности, выход которого посредством канала связи 19 подключен к первому входу базы 6 данных (БД 6) геоинформационной системы 37. Второй, третий, четвертый и пятый входы БД 6 соединены каналами связи 35, 20, 21 и 22 соответственно с выходами блока 34 ввода архивных снимков, блока 17 ввода сейсмических и метеорологических данных, процессора 5 мобильного АРМ работника геологической базы и процессора 7 работника службы пути.
При этом выход БД 6 соединен каналом связи 23 с входом процессора 8 геоинформационной системы 38, первый выход которой соединен каналом связи 18 с блоком 3 приема и заказа космических съемок, а второй каналом связи 24 - с блоком 9 формирования карты риска, подключенного каналом связи 25 - с блоком 10 передачи.
Первый выход блока 10 передачи подключен по каналу связи 26 к соответствующему входу процессора 7 работника службы пути, выход которого каналом связи 27 соединен с блоком 31 выдачи приказов по ремонтно-восстановительным и предупредительным работам на пути.
Второй выход блока 10 передачи соединен каналом связи 28 с соответствующим входом процессора 11 поездного диспетчера, который посредством канала связи 29 подключен к блоку 12 выдачи приказов по оперативному управлению движением поездов.
Система мониторинга потенциально опасных участков железнодорожного пути используется следующим образом.
Средства 1 космической оптической съемки осуществляют оптико-электронную съемку потенциально-опасных участков вдоль железнодорожной линии. Потенциально-опасные участки вдоль железнодорожной линии определяют по ретроспективным данным наземных обследований работников геологической базы, уточняют в процессоре 8 ГИС 37 и передают в блок 3 приема и заказа космических съемок. Блок 3 по каналу связи 13 передает необходимую информацию средствам 1 для осуществления съемки выбранных участков вдоль железнодорожной линии. Результаты съемки по каналу 13 спутниковой связи поступают в устройство приема и заказа космических съемок 3, где осуществляется их передача на блок 4 обработки данных ДЗЗ.
Средства 2 космической радиолокационной съемки осуществляют при прохождении ими потенциально-опасных участков парную (с двух аппаратов или с одного аппарата, но с разных витков) радиолокационную интерферометрическую съемку территории. Результаты радиолокационной съемки по каналу 14 спутниковой связи также поступают в устройство 3 заказа и приема космических съемок, где осуществляется их передача на блок 4 обработки данных ДЗЗ.
В блоке 4 обработки для каждой пары радиолокационных изображений, полученных в разные моменты времени, определяют разность фаз сигналов, опираясь в первую очередь на постоянные естественные отражатели, данные о которых поступают в блок 4 по каналу связи 37 из процессора 5 мобильного АРМ работника геологической базы. Разность фаз сигналов содержит информацию о перемещениях отображаемой поверхности и рельефе потенциально-опасных участков, а оптические снимки привязываются к топологии местности, дешифрируются и ортотрансформируются с помощью цифровой модели рельефа, информация о которой вводится в блок 4 посредством блока 32 ввода ЦМР.
Цифровая модель рельефа используется также для контроля точности дифференциальной интерферометрической обработки пар радиолокационных снимков.
Обработанные в блоке 4 оптические и радиолокационных данные дистанционного зондирования Земли по каналу связи 16 поступают в блок 30, где происходит формирование цифровой карты потенциально-опасных участков местности, а также по каналу связи 36 - в блок 34 ввода архивных снимков.
С выхода блока 30 по каналу связи 19 информация о цифровой карте потенциально-опасных участков местности поступает в БД 6. В БД 6 по каналу связи 21 из процессора 5 поступают также данные наземных обследований дороги, по каналу связи 22 с соответствующего выхода процессора 7 работника службы пути - данные, характеризующие состояние пути, по каналу связи 20 с выхода блока 17 - данные о сейсмической и метеорологической обстановках исследуемой местности, а по каналу связи 35 с выхода блока 34 архивных снимков - изображения анализируемого участка местности.
Информация из БД 6 ГИС 38 передается по каналу связи 23 для анализа состояния потенциально-опасных участков в процессор 8 ГИС 38. Анализ осуществляют путем сравнения полученных данных в реальном времени с данными геоинформационной системы. Результаты анализа с соответствующего выхода процессора 8 ГИС передают по каналу связи 24 в блок формирования карты рисков 9. Кроме того, процессор формирует заявку на снимки соответствующих участков местности и по каналу связи 18 передает ее в блок 3 заказа космических съемок.
Блок 9 осуществляет формирование карты рисков. Сформированная карта риска по каналу связи 25 передается в блок 10 передачи, откуда по каналу связи 26 информация о ней передается в процессор 7 работника службы пути, формирующего приказы по ремонтно-восстановительным и предупредительным работа, которые по каналу связи 27 передаются в блок 31 выдачи приказов.
Информация о карте риска по каналу связи 28 поступает также на процессор 11 поездного диспетчера. С учетом состояния потенциально-опасных участков процессор 11 формирует приказы по оперативному управлению движением поездов, которые по каналу связи 29 передает в блоке 12 выдачи приказов.