技术领域
[0001] 本
发明属于轨道车辆修理机械设备技术领域，更具体地，涉及一种基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统。
背景技术
[0002] 铁路具有运量大、安全性高、
稳定性好的等优点，是人们出行选择的主要方式，然而遇到节假日或学生放假等特殊时期不可避免的会出现客流量增多，这就为铁路部
门带来极大的挑战。而且铁路行车事故以及各类
自然灾害的发生，都会造成重大的人员伤亡以及经济损失，往往会影响到全局的行车计划及安全。为保障铁路安全，防止发
生铁路突发事件的线路设备检查显得尤为重要。除防止发生外，对已发生的事故和险情做出及时有效的应对措施和挽救工作也必不可少，因此铁路部门的应急协作支持和巡检系统是未来发展的关键环节。
[0003] 线路设备修理分为线路设备大修和线路维修，线路维修分为周期检修、经常保养和临时补休。巡检必须根据线路及其各部件的变化规律和特点，对
钢轨、
道岔、枕轨、扣件、道床、无缝线路及轨道几何形体等按相应周期进行全面检查和修理，以恢复线路完好技术状态。无论是应急协作或是巡检，各大路局均面临着资深工程师配备严重不足、教学培训过多重复投入、现场紧急情况难以高效准确反馈等问题，遇到困难通过电话指导造成维修沟通困难以及细节问题无法把握。
[0004] 信息化、智能化已经成为人类社会发展的下一个方向，运用现实增强后台
自动建模的处理手段来控制成本、远程协助是设备造模的一大发展趋势。BIM作为当前发展势头迅猛的一种数据化管理技术，在许多实际施工建设中已经开始尝试，但远未能发掘出该技术的真正价值。AR是一种将现实同计算机模拟进行交互的技术，能够
增强现实与虚拟场景的实时互动，它最大的特点是可以用于校准两个场景的目标
位置，可以被应用于三维立
体模型的展示。在设备检修处理时，可以使用AR比较设备安装位置及偏差尺度是否符合BIM模型的工程要求，将AR技术与BIM技术进行结合，在具体应急协作和巡检过程中能够对有问题的地方进行实时测量、实时
修改、实时沟通，发挥三维模型
可视化、简单易懂的优势，为铁路应急协作支持和巡检工作建立全过程的信息化服务。
发明内容
[0005] 针对
现有技术的以上
缺陷或改进需求，本发明提供一种基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统，以AR技术为
基础，引入最新的BIM综合信息平台，丰富了数字信息化巡检、远程协助的指导手段，极大地增加了线路设备安全，给出实际有效的解决手段。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统，包括初期信息搜索模
块、应急协作与巡检模块和安全
预防管理模块；其中，[0007] 所述初期信息搜索模块包括AR眼镜实时反馈现场信息单元，所述AR眼镜实时反馈现场信息单元的输出端连入BIM综合信息库，所述BIM综合信息库的输出端连入系统平台，所述系统平台输出端连入信息反馈给AR眼镜设备施工单元，所述信息反馈给AR眼镜设备施工单元的输出端连入员工戴AR眼镜设备施工单元，所述员工戴AR眼镜设备施工单元的输出端连入实时沟通施工现场单元；
[0008] 所述应急协作与巡检模块包括AR端，所述AR端分别与交互式场景切换单元和BIM端双向传输，所述BIM端的输出端连入全套信息单元，所述全套信息单元的输出端连入中心控制系统进行信息处理，且所述中心控制系统的输出端连入所述BIM端，所述中心控制系统分别与巡检端和应急协作端进行双向传输，所述巡检端和应急协作端的输出端接入信息监测端；
[0009] 所述安全预防管理模块包括信息搜索单元，所述信息搜索单元将信息
送达到无线网络实时回传到技术检测人员，由所述无线网络实时回传到技术检测人员将信息进行处理
物联网技术信息传递和技术人员搭建线路设备三维模型，所述物联网技术信息传递和技术人员搭建线路设备三维模型的输出端接入BIM综合数据平台，所述BIM综合数据平台将数据传输到应用处理层。
[0010] 进一步的，所述AR端包括长方体状的AR显示器，所述AR显示器的一侧设有靠垫，且其顶端面上设有摄像头和投影仪，对物体的实际影像进行增强。
[0011] 进一步的，所述AR端通过增强现实的效果帮助员工完成对待检设备的检测。
[0012] 进一步的，所述信息监测端的输出端分别接入设备信息和环境信息。
[0013] 进一步的，所述设备信息和环境信息分设有若干个
传感器，且所述传感器将其检测数据传输于所述全套信息单元。
[0014] 进一步的，所述中心控制系统还与专家咨询端进行双向连接。
[0015] 进一步的，所述初期信息搜索模块还包括施工指导单元，所述施工指导单元接收所述BIM综合信息库的信息反馈到所述员工戴AR眼镜设备施工单元。
[0016] 进一步的，所述初期信息搜索模块还包括AR技术增强虚拟和现实的联系单元，所述AR技术增强虚拟和现实的联系单元导向员工戴AR眼镜设备施工单元，其所述实时沟通施工现场单元由专家修正后反馈到所述AR眼镜实时反馈现场信息单元。
[0017] 进一步的，所述BIM综合数据平台将信息反馈于所述信息搜索单元，进行信息收集指导。
[0018] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0019] (1)本发明的基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统，以AR技术为基础，引入最新的BIM综合信息平台，丰富了数字信息化巡检、远程协助的指导手段，极大地增加了线路设备安全，给出实际有效的解决手段。
[0020] (2)本发明的基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统，结合互联网技术，具有远程维护、远程监督、远程指挥、远程检修等特点，设计的便携式设备能够为职工提供资料查询、信息显示、工程记录，极大地简化职工工作流程，便于作业的顺利展开。
[0021] (3)本发明的基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统，设计的系统平台整合到铁路工务等部门，解决部门内资深工程师严重配备不足、人员流动快、现场紧急情况反应速度慢、复杂情况需资深工程师到现场等问题。从根本上解决了无平台管理的现状，给出一种多数据来源、
大数据信息多样化的指导新模式。
附图说明
[0022] 图1为本发明
实施例一种基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统初期信息搜索模块
流程图；
[0023] 图2为本发明实施例一种基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统模块组成结构示意图；
[0024] 图3为本发明实施例一种基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统安全预防管理模块示意图；
[0025] 图4为本发明实施例一种基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统施工现场三维仿真图；
[0026] 图5为本发明实施例一种基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统AR端201立体示意图。
[0027] 在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：101-AR眼镜实时反馈现场信息单元、102-BIM综合信息库、103-系统平台、104-信息反馈给AR眼镜设备施工单元、105-员工戴AR眼镜设备施工单元、106-实时沟通施工现场单元、107-AR技术增强虚拟和现实的联系单元、108-显示器上显示明确的施工指导单元、201-AR端、202-BIM端、203-中心控制系统、204-专家咨询端、205-巡检端、206-应急协作端、207-信息监测端、208-设备信息、209-环境信息、210-全套信息单元、211-交互式场景切换单元、2011-靠垫、2012-摄像头、2013-投影仪、2014-AR显示器、301-信息搜索单元、302-无线网络实时回传到技术检测人员、303-物联网技术信息传递和技术人员搭建线路设备三维模型、304-BIM综合数据平台、305-应用处理层、401-员工、402-待检设备。
具体实施方式
[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0029] 如图1、图2和图3所示，该铁路应急协作支持与巡检系统包括初期信息搜索模块、应急协作与巡检模块和安全预防管理模块三个阶段。初期信息搜索模块通过AR端201及相应的传感器装置将待检设备的数据传输到网络，之后，再由BIM端202建立模型；在进行应急协作与巡检模块时，通过AR端201及相应的传感器装置将待检设备402的数据传输到网络，结合初期信息搜索模块建立的模型，生成符合当下实况的模型，之后将该模型及技术专家的指导建议同时反馈到AR端201上，以便于员工401进行准确施工。安全预防管理模块用于对铁路设备状态掌控，通过AR端201及相应的传感器装置将待检设备402的数据传输到网络，与BIM端202内的模型对比，到达安全隐患的及时发现与排除，能够有效的保障铁路设备的安全。
[0030] 图4为本发明实施例一种基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统施工现场三维仿真图；图5为本发明实施例一种基于AR技术的铁路应急协作支持与巡检系统AR端201立体示意图。该图4为施工现场三维仿真图，员工401在进行对待检设备的检测维修时，可通过佩戴的AR端201设备，按照AR端201上的指导信息完成对待检设备的准确的处理。如图5所示，AR端201包括靠枕2011、摄像头2012、投影仪2013和AR显示器2014。AR显示器2014整体为长方体结构，且其左端面为弧状结构，在其左右端面为透明显示屏。同时在该AR显示器2014上端并排设置有摄像头2012和投影仪2013，用于将待检设备的影像信息传递到BIM端202，同时，技术专家也能够对该摄像头2012进行微调，从而观察细节部分的具体情况。在AR显示器2014的左侧设置有两根弧形
支撑杆，在该支撑杆上设置有靠垫2011，用于将该AR端201固定在员工401的头部上。
[0031] 如图1所示，在进行初期信息搜索模块时，AR眼镜实时反馈现场信息单元101的输出端连接到BIM综合信息库102，将AR眼镜获取的影视信息传递到BIM综合信息库102，便于建立初期模型。BIM综合信息库102设置有两个输出端，第一输出端连接显示器上显示明确的施工指导单元108的输入端，将事前预防安全管理体系搜集到的行为信息导入到显示器上显示明确的施工指导单元108上；第二输出端连接系统平台103的输入端，将BIM综合信息库102内的信息传递到系统平台103内进行处理。系统平台103的输出端连接信息反馈给AR眼镜设备施工单元104的输入端，将经过系统平台103处理完成的信息传递到信息反馈给AR眼镜设备施工单元104。员工戴AR眼镜设备施工单元105的输入端连接有三个输出端，其连接的第一个输出端为信息反馈给AR眼镜设备施工单元104的输出端；其连接的第二个输出端为AR技术增强虚拟和现实的联系单元107的输出端；其连接的第三个输出端为显示器上显示明确的施工指导单元108的输出端；该员工戴AR眼镜设备施工单元105将其连接的三个输出端所获得的信息整合起来，在AR眼镜设备上集中显示。员工戴AR眼镜设备施工单元105的输出端连接实时沟通施工现场单元106的输入端，同时，实时沟通施工现场单元106的输出端连接AR眼镜实时反馈现场信息单元101的输入端，将员工401现场施工得到的信息经过专家指正之后的信息反馈到AR眼镜实时反馈现场信息单元101完成进行初期信息搜索模块循环。
[0032] 如图2所示，在进行应急协作与巡检模块过程中，由巡检端205或应急协作端206发出指令，该指令分为两个方向连接，第一方向连接为双向连接，与中心控制系统203链接，用于将需检查指令传递到中心控制系统203内和接受中心控制系统203反馈的指令信息，以便于对所需信息的及时补充；第二个方向连接为输出端连接，该输出端连接信息监测端207的输入端，将进行巡检或应急处理所需要信息的指令传递到信息监测端207，以便于信息监测端207准确选择相应的信息。信息监测端207的输出端分别连接设备信息208和环境信息209的输入端，将所需信息的指令传输到设备信息208和环境信息209，之后，设备信息208和环境信息209通过其下位设置的相应的传感器进行对所需信息的检测，之后将信息汇集传输到全套信息单元210。同时该全套信息单元210的第二输入端连接BIM端202的输入端，将BIM端202内的模型数据及信息传递到全套信息单元210进行汇总，全套信息单元210输出端连接中心控制系统203的一个输入端，将全套信息单元210收集的信息传递到中心控制系统203，由中心控制系统203进行集中处理。BIM端202的输入端与中心控制系统203的输出端向连接，接受来自中心控制系统203的相关指令与数据，并将相关指令和数据整合到BIM端202建立的模型中，同时，该BIM端202还与AR端201进行双向连接，AR端201与交互式场景切换单元211进行双向连接，BIM端202生成的模型导入到AR端201，员工401经由AR端201上显示模型进行指导施工，完成交互式场景切换单元211。同时在进行交互式场景切换单元211时，能够通过AR端201上的摄像头2012将数据反馈到BIM端202处，进行新的模型的建立，并将模型和数据信息发送到全套信息单元210内，之后在发送到中心控制系统203。该中心控制系统
203除了与巡检端205和应急协作端206保持双向连接外，还与专家咨询端204进行双向连接，将相关信息传递给专家咨询端204，专家咨询端204在对信息进行分析研究之后，将技术指导反馈到中心控制系统203内部，之后将其发送到BIM端202，将模型进行进一步的更新，以便于员工401在进行工作时能够从AR端201上得到及时准确的技术指导。
[0033] 如图3所示，在进行安全预防管理模块阶段作业时，由员工401佩戴AR端201进行信息收集，同时，通过设备信息208和环境信息209下位配置的传感器进行信息的收集，进而在
感知层面上完成信息搜索单元301。之后将信息搜索单元301所收集的信息通过无线网络实时回传到技术检测人员302，技术检测人员通过网络层面上的检测来达到对安全隐患的搜索。之后将其处理网的数据通过物联网技术信息传递和技术人员搭建线路设备三维模型303，从信息层面上对收到的相关数据及模型进行处理。在完成处理之后，将相关数据及模型下传到BIM综合数据平台304。在BIM综合数据平台304内的数据一方面将反馈所需收集的信息到信息搜索单元301。另一方面，将相关数据及模型传输到应用处理层305上，完成对该待检设备的安全预防管理模块。
[0034] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
