CN101762327B - 电气化铁路接触网红外温度监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电气化铁路接触网红外温度监测方法及系统，包括红外温度监测装置、服务器和终端显示设备，服务器内安装有车载软件集控系统，车载软件集控系统包括红外热像数据分析处理模块、存储模块、显示模块及图像数据库管理模块，系统通过红外温度监测装置获取带有接触网信息的可见光图片和带有温度数据的热像图，经过服务器内车载软件集控系统各模块的分析处理，将有关数据存储并通过终端显示器显示，当发现有缺陷时，系统则会报警。本发明的有益效果是：采用非接触式的红外、可见光图像拍摄对电气化铁路接触网进行快速检测，既保证电力机车的正常运行，又可对接触网进行实时监测，如有隐患可及时发现。
Description
技术领域
本发明涉及电气化接触网监测领域，尤其是一种电气化铁路接触网红外温度监测系统及方法。
背景技术
为满足经济发展的需要，电力机车以其速度快、对环境无污染等优点使电气化铁路成为各国铁路系统的发展方向，但在实际应用中，由于线路故障、接触网老化等问题会引发电力机车停电、铁路系统停运等重大问题。为了保证供电线路通畅及电力机车的正常运行，需要对为电力机车提供电力的接触网不断进行检测。
用于接触网检测的设备及方法多种多样，如：1、人工检测。人工检测是最基本的方法，由工作人员通过红外测温仪定时定位检测接触网的温度，及时发现隐患，可人工巡检，既费时又费力，又不能时刻检测，仍然存在许多盲点，给铁路运行带来隐患。2、采用传感器检测。公开号为CN101452628的中国专利公开了一种电气化铁路接触网温度在线监测系统，通过在接触网上安装连续测量温度的传感器，对连接器的运行状态实时进行监测，数据通过软件分析可发现隐患，使其达到预期效果。存在的问题是间隔安装的温度传感器不能对接触网全程检测，且检测的接触网温度易受温度传感器的影响，一旦温度传感器位置发生偏移、老化等问题时所检测的温度就会失真，达不到预期效果。3、图像视觉检测。公开号为CN1519143A的中国专利公开了一种电气化铁路接触网视觉检测系统及其方法，通过可见光摄像机拍摄接触网的图像(包括支柱、受电弓和导线)，将图像传至PC机，通过模糊图像处理技术与PC机数据库内的数据比对，判断出结果。此方法能实时检测接触网的各项几何速度，能及时排除硬件存在的安全隐患，但对于电力故障等问题造成的发热却无能为力。以上几种方法各有优劣，都能在一定程度上减少事故的发生。
如何才能更好地对电气化铁路接触网进行全面检测呢？这是很多人关注的问题，既能不影响铁路的正常运行，又能及时发现隐患，就必需采用非接触的检测方法，但一些因素(如温度)很难检测，利用现有的热像仪能够定时定点地对温度进行检测，但要在高速的电力机车上实时检测并记录数据，这便是一个难题。据了解，本申请人在公开号为CN1967180A的中国专利中公开了一种红外热像数据实时压缩/解压方法及基于网络和嵌入式计算机的红外温度监测装置与系统，能将检测到的红外温度数据进行无损压缩并在线传输，通过解压后可对数据管理、分析及处理。能否将此系统对电气化铁路接触网进行监测呢？会不会受云、雾、雨等环境因素的影响？高速行驶的电力机车是否会影响采集的数据精度？采集到的数据怎样处理才能判断接触网是否存在缺陷呢？这些问题目前还没有人进行研究，自然也还没有答案。
发明内容
本发明的基本任务是克服现有技术的缺陷，提供一种非接触式的实时监测电气化铁路接触网温度并及时报警的电气化铁路接触网红外温度监测系统及方法。
本发明的技术方案是：一种电气化铁路接触网红外温度监测方法，其特征是：包括下列步骤：
(1)通过一种具有可见光摄像机及热像仪功能的红外温度监测装置获取电气化铁路接触网的可见光图像和带温度数据的热像图；
(2)将获取的图像数据无损压缩并通过网络传送至与红外温度监测装置相连的服务器，服务器内安装有车载软件集控系统，车载软件集控系统包括红外热像数据分析处理模块、存储模块、显示模块及图像数据库管理模块；
(3)通过服务器内的车载软件集控系统对接收到的红外数据存储并进行解压，经过分析处理，将带有温度数据的红外图像、可见光图像经显示模块再通过终端显示设备实时显示出来，同时将电力机车上通过传感器获得的杆号及车速信息一并显示出来；
(4)当红外图像中的温度数据高于设定值时，系统发出报警信号和调出所有高于设定温度的目标所对应的可见光图像，并将存在有缺陷或故障接触网的有关数据存储导入数据库。
所述车载软件集控系统还设有可以在电子地图上显示车辆的运行状态，已经监测的区间，以及标出超温点位置的导航模块。
电气化铁路接触网红外温度监测系统，包括红外温度监测装置、服务器和终端显示设备，其特征是：所述红外温度监测装置为一安装在车顶或车尾的镜头对着接触网的红外/可见光热像仪，红外/可见光热像仪包括热像仪和可见光摄像机，热像仪通过网络与车厢内的服务器相连，所述电力机车上还设有用以获得杆号及车速信息的传感器；红外温度监测装置通过红外/可见光热像仪获取电气化铁路接触网的可见光图像和带温度数据的热像图，将获取的图像数据无损压缩并通过网络传送至与红外温度监测装置相连的服务器，服务器内安装有车载软件集控系统，车载软件集控系统包括红外热像数据分析处理模块、存储模块、显示模块及图像数据库管理模块；服务器内的车载软件集控系统对接收到的红外数据存储并进行解压，经过分析处理，将带有温度数据的红外图像、可见光图像经显示模块再通过终端显示设备实时显示出来，同时将电力机车上通过传感器获得的杆号及车速信息一并显示出来；当红外图像中的温度数据高于设定值时，系统发出报警信号和调出所有高于设定温度的目标所对应的可见光图像，并将存在有缺陷或故障接触网的有关数据存储导入数据库。
所述可见光摄像机通过视频采集卡与服务器相连。
所述服务器内安装有车载软件集控系统，车载软件集控系统设有可以在电子地图上显示车辆的运行状态，已经监测的区间，以及标出超温点位置的导航模块；车载软件集控系统包括红外热像数据分析处理模块、存储模块、显示模块、导航模块及图像数据库管理模块，分析处理模块将获取的图像数据处理后通过存储模块存储，并通过显示模块将带有温度数据的红外图像、可见光图像在终端显示器上显示，同时根据带有温度数据的红外图像将温度数据以图示形式显示，包括温度趋势分析曲线图、温度的线分析图，导航模块将车辆的运行状态、监测区间及超温点位置通过显示模块在终端显示器上显示出来。
所述可见光摄像机与所述热像仪的视场角一致，该可见光摄像机装在该热像仪的上端，且该两装置的轴心线在同一垂直平面上，在所述可见光摄像机的下端设置有一个可调整其俯仰角度的云台。
所述服务器上还连接有控制前台监控装置的输入设备。
本发明之监测系统具有以下特点：1、将红外热成像/可见光多光谱等信息采集技术与图像数据处理等技术相结合，采用非接触的图像拍摄实现对接触网线路的快速检测；该系统可以全天候工作，红外部分不受云、雨、雾的影响，单帧图像采集时间仅为7ms，完全满足高速车辆运行监测工作；高清可见光摄像机可以清晰地拍摄到缺陷的细节，使故障判断更加直接。2、在图像传输方式上，采用千兆网络传输方式，先对数据进行无损压缩，再进行实时传输，因此服务器上存储的图像都是带温度数据的，可以在回放的录像上直接做分析。3、可以综合控制系统中的监测设备，并与铁路部门现有的其它数据采集系统接口相整合，综合所获得的信息，实现任务记录、检测设备自动拍照和采集信息等功能。4、具备海量数据存储及其快速检索分析功能，实现预置目标的缺陷特征、目标位置信息实时处理，可自动锁定故障并报警。
附图说明
图1是本发明之监测方法的流程图；
图2是本发明之监测系统的方框图。
具体实施方式
如图1所示，一种电气化铁路接触网红外温度监测方法，包括下列步骤：
(1)通过一种具有可见光摄像机及热像仪功能的红外温度监测装置1获取电气化铁路接触网的可见光图像和带温度数据的热像图；
(2)将获取的图像数据无损压缩并通过网络传送至与红外温度监测装置1相连的服务器2，服务器2内安装有车载软件集控系统，车载软件集控系统包括红外热像数据分析处理模块、存储模块、显示模块及图像数据库管理模块；
(3)通过服务器2内的车载软件集控系统对接收到的红外数据存储并进行解压，经过分析处理，将带有温度数据的红外图像、可见光图像经显示模块再通过终端显示设备3实时显示出来，同时将电力机车上通过传感器获得的杆号及车速信息一并显示出来；
(4)当红外图像中的温度数据高于设定值时，系统发出报警信号和调出 所有高于设定温度的目标所对应的可见光图像，并将存在有缺陷或故障接触网的有关数据存储导入数据库。
如图2所示，一种电气化铁路接触网红外温度监测系统，包括红外温度监测装置1、服务器2和终端显示设备3，终端显示设备3包括一置于车厢内的商用显示器和一置于车顶控制室内的高清军用显示器，服务器2上还连接有控制前台监控装置的输入设备。红外温度监测装置1为一安装在车顶或车尾的镜头对着接触网的红外/可见光热像仪，红外/可见光热像仪包括热像仪和高清可见光摄像机，热像仪通过网络与车厢内的服务器2相连，高清可见光摄像机通过高清视频采集卡与服务器2相连。本实施例中服务器选用IBMX3650系列的服务器，在服务器2内安装有车载软件集控系统，车载软件集控系统包括红外热像数据分析处理模块、存储模块、显示模块、导航模块及图像数据库管理模块，分析处理模块将获取的图像数据处理后通过存储模块存储，并通过显示模块将带有温度数据的红外图像、可见光图像在终端显示设备3上显示，同时根据带有温度数据的红外图像将温度数据以图示形式显示，包括温度趋势分析曲线图、温度的线分析图，通过显示模块在终端显示器显示的还有通过传感器获得的杆号及车速信息；导航模块将车辆的运行状态、监测区间及超温点位置通过显示模块在终端显示设备3上显示出来。
本发明的工作原理是：通过红外/可见光热像仪获取带有接触网信息的可见光图片和带有温度数据的热像图，经过服务器内车载软件集控系统各模块的分析处理，将有关数据存储并通过终端显示器显示，当发现有缺陷时，系统则会报警。
Claims (7)
1.一种电气化铁路接触网红外温度监测方法，其特征是：包括下列步骤：
(1)通过一种具有可见光摄像机及热像仪功能的红外温度监测装置获取电气化铁路接触网的可见光图像和带温度数据的热像图；
(2)将获取的图像数据无损压缩并通过网络传送至与红外温度监测装置相连的服务器，服务器内安装有车载软件集控系统，车载软件集控系统包括红外热像数据分析处理模块、存储模块、显示模块及图像数据库管理模块；
(3)通过服务器内的车载软件集控系统对接收到的红外数据存储并进行解压，经过分析处理，将带有温度数据的红外图像、可见光图像经显示模块再通过终端显示设备实时显示出来，同时将电力机车上通过传感器获得的杆号及车速信息一并显示出来；
(4)当红外图像中的温度数据高于设定值时，系统发出报警信号和调出所有高于设定温度的目标所对应的可见光图像，并将存在有缺陷或故障接触网的有关数据存储导入数据库。
2.根据权利要求1所述的电气化铁路接触网红外温度监测方法，其特征是：所述车载软件集控系统还设有可以在电子地图上显示车辆的运行状态，已经监测的区间，以及标出超温点位置的导航模块。
3.电气化铁路接触网红外温度监测系统，包括红外温度监测装置、服务器和终端显示设备，其特征是：所述红外温度监测装置为一安装在车顶或车尾的镜头对着接触网的红外/可见光热像仪，红外/可见光热像仪包括热像仪和可见光摄像机，热像仪通过网络与车厢内的服务器相连，所述电力机车上还设有用以获得杆号及车速信息的传感器；红外温度监测装置通过红外/可见光热像仪获取电气化铁路接触网的可见光图像和带温度数据的热像图，将获取的图像数据无损压缩并通过网络传送至与红外温度监测装置相连的服务器，服务器内安装有车载软件集控系统，车载软件集控系统包括红外热像数据分析处理模块、存储模块、显示模块及图像数据库管理模块；服务器内的车载软件集控系统对接收到的红外数据存储并进行解压，经过分析处理，将带有温度数据的红外图像、可见光图像经显示模块再通过终端显示设备实时显示出来，同时将电力机车上通过传感器获得的杆号及车速信息一并显示出来；当红外图像中的温度数据高于设定值时，系统发出报警信号和调出所有高于设定温度的目标所对应的可见光图像，并将存在有缺陷或故障接触网的有关数据存储导入数据库。
4.根据权利要求3所述的电气化铁路接触网红外温度监测系统，其特征是：所述可见光摄像机通过视频采集卡与服务器相连。
5.根据权利要求3所述的电气化铁路接触网红外温度监测系统，其特征是：所述服务器内安装有车载软件集控系统，车载软件集控系统设有可以在电子地图上显示车辆的运行状态，已经监测的区间，以及标出超温点位置的导航模块；车载软件集控系统包括红外热像数据分析处理模块、存储模块、显示模块、导航模块及图像数据库管理模块，分析处理模块将获取的图像数据处理后通过存储模块存储，并通过显示模块将带有温度数据的红外图像、可见光图像在终端显示器上显示，同时根据带有温度数据的红外图像将温度数据以图示形式显示，包括温度趋势分析曲线图、温度的线分析图，导航模块将车辆的运行状态、监测区间及超温点位置通过显示模块在终端显示器上显示出来。
6.根据权利要求3-5所述的任一种电气化铁路接触网的检测系统，其特征是：所述可见光摄像机与所述热像仪的视场角一致，该可见光摄像机装在该热像仪的上端，且该两装置的轴心线在同一垂直平面上，在所述可见光摄像机的下端设置有一个可调整其俯仰角度的云台。
7.根据权利要求6所述的电气化铁路接触网的检测系统，其特征是：所述服务器上还连接有控制前台监控装置的输入设备。
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Denomination of invention: Infrared temperature monitoring method and system for overhead contact system of electrified railway Effective date of registration: 20210716 Granted publication date: 20120411 Pledgee: Guangzhou Caold financing Company limited by guarantee Pledgor: GUANGZHOU KEII ELECTRO OPTICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021980006289 |
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Denomination of invention: Infrared temperature monitoring method and system for electrified railway catenary Effective date of registration: 20220926 Granted publication date: 20120411 Pledgee: Guangzhou Caold financing Company limited by guarantee Pledgor: GUANGZHOU KEII ELECTRO OPTICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980016495 |