CN101922915B - 接触网关键部位动态偏移量检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种接触网关键部位动态偏移量检测方法及装置，将检测标识安装在被检测接触网断面的接触线、承力索、吊弦、立柱等接触网关键部位被检测对象上，线上CCD检测装置安装在接触网立柱上，CCD摄像机采集接触网视频图像，检测到的位移与运动量保存并绘制振幅、扭转角度及相应的时程曲线，线上CCD检测装置将上述数据通过无线通信模块传送给上位机房数据中心；本发明方法及装置非接触、自标定，实用性强，同步监测，得数据和图像；实时记录其振幅、频率、扭转角度及相应的时程曲线，用于分析大风环境或其他因素作用下接触网系统稳定性的影响，并根据接触网实时偏移状态指导行车。

Description

接触网关键部位动态偏移量检测方法及装置

技术领域：

本发明涉及一种检测方法及装置，具体涉及一种铁路电力线接触网关键部位动态偏移量检测方法及装置。

背景技术：

铁路电力线跨线长，接触网长期在各种复杂的气候条件下工作，特别是遇大风等恶劣环境，经常发生偏移、抬升及扭转，而目前国内还没有检测接触网关键部位偏移量的装置，这就无法实时记录接触网关键部位的动态偏移量，不利于铁路电力机车的安全运行。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种接触网关键部位动态偏移量检测方法及装置，实时记录其振幅、频率、扭转角度及相应的时程曲线，用于分析大风环境或其他因素作用下接触网系统稳定性的影响，并根据接触网实时偏移状态指导行车。

本发明采用的技术方案是：这种接触网关键部位动态偏移量检测方法为：将检测标识安装在被检测接触网断面的接触线、承力索、吊弦、立柱等接触网关键部位被检测对象上，线上CCD检测装置安装在接触网立柱上，线上CCD检测装置由CCD摄像机、视频采集模块、图像处理模块、图像测量模块和无线数据通信模块组成，CCD摄像机采集接触网视频图像，在CCD像幅中检测标识图像能显著区别于背景图像，通过比较CCD视频相邻像幅中同一检测标识图像的位置差异计算被检测对象的运动；通过比较CCD视频相邻像幅中对象的检测标识图像与立柱上检测标识图像的位置差异计算被检测对象的绝对位移；通过比较CCD视频相邻像幅中立柱上检测标识图像与远方背景图像的位置差异计算立柱的绝对位移；上述检测到的位移与运动量以时间为参照保存并绘制振幅、扭转角度及相应的时程曲线，对时程曲线进行分析即得被检测对象的运动频率曲线，线上CCD检测装置将上述数据通过无线通信模块传送给上位机房数据中心；上位机房数据中心的无线通信模块接受由多个线上CCD检测装置传送来的接触网各关键部位的偏移量数据，并将数据保存在偏移量数据库服务器中，无线通信模块也接受由多个线上CCD检测装置传送来的因事件触发的短视频段，并将其保存在视频数据库服务器中，授时服务器统一各服务器以及各线上CCD检测装置的时间，通信服务器通过路由器响应远程通信请求，实现远程工作站管理整个检测系统，查询分析偏移量数据和由事件触发的视频事件。

上述技术方案中，线上CCD检测装置安装在接触网立柱上的位置略高于或低于接触导线。线上CCD检测装置可采用三星光电子产品，型号SDZ330P。

上述技术方案中，CCD摄像机采集接触网视频图像，当线上CCD检测装置用于悬挂定位点处接触网断面接触线、吊弦偏移、抬升及扭转检测时，对相邻立柱悬挂点处接触网截面附近成像；当线上CCD检测装置用于跨中接触网截面接触线、承力索偏移、抬升及扭转检测时，对跨中接触网截面附近成像；在CCD所成像幅中包含接触网关键部位检测标识，也包含相邻的立柱和远方背景。

上述技术方案中，在CCD像幅中，运动量和位移量都以象素为单位表示。

上述技术方案中，线上CCD检测装置的图像处理模块能检测视频事件，当视频图像中有大的运动如列车通过或超过阈值的大偏移量时，则启动短视频段采集，采集一小段视频，由通信模块发往上位机房数据中心。

本发明的接触网关键部位动态偏移量检测装置，由线上关键部位检测标识、线上CCD检测装置和上位机房数据中心三部分组成，检测标识安装在被检测接触网断面中的接触线、承力索、吊弦、立柱这些接触网部位被检测对象上，线上CCD检测装置安装在接触网立柱上略高于或略低于接触导线的位置，线上CCD检测装置由CCD摄像机、视频采集模块、图像处理模块、图像测量模块和无线数据通信模块依次连接组成，CCD摄像机采集接触网视频图像，经视频采集模块、图像处理模块、图像测量模块处理后，最后由无线数据通信模块发往上位机房数据中心。

上述技术方案中，上位机房数据中心包括无线通信模块、通信服务器、偏移量数据库服务器、视频服务器、授时服务器、交换机和远程通信路由器，无线通信模块接受由多个线上CCD检测装置传送到数据中心来的接触网各关键部位的偏移量数据，并将数据保存在偏移量数据库服务器中；无线通信模块也接受由多个线上CCD检测装置传送到数据中心来的因事件触发的短视频段，并将其保存在视频数据库服务器中；授时服务器统一各服务器以及各线上CCD检测装置的时间，为各数据和视频打上统一的时间戳，通信服务器通过路由器响应远程通信请求，在远程工作站上管理整个检测系统、查询分析偏移量数据和由事件触发的视频事件。

上述技术方案中，检测标识具有一定的光亮度，由发光LED或光源照射下的回光反射材料构成，LED需要的电源由检测标识线夹中纽扣电池仓电池供给，或采用高压互感器直接从高压接触网导线上馈电。

上述技术方案中，所述的线上关键部位是指接触网跨中接触线、承力索、悬挂定位点处接触线、吊弦这些需要测量的部位。

本发明的检测目的

检测接触网接触导线、承力索跨中、悬挂点处在大风或其他因素作用下的偏移值，实时记录其振幅、频率、扭转角度及相应的时程曲线，用于分析大风环境或其他因素作用下接触网系统稳定性的影响并根据接触网实时偏移状态指导行车。

本发明的检测内容

①对接触网跨中断面接触线、承力索偏移、抬升及扭转进行测试；

②对接触网悬挂定位点处断面接触线、吊弦偏移、抬升及扭转进行测试(悬挂定位点处接触线、吊弦尽管位于相距2.5m的不同断面，但可用同一检测装置进行测量)。

本发明的特点：

(1)非接触：测试工程实施性好，对被测试对象和流场无干扰；

(2)自标定：适应于长期连续监测，测试系统的工程可维护性好；

(3)适应性强：能适用于接触线、承力索、滑轮、坠砣和附加导线等的风偏振动及扭转监测；

(4)可同步监测一个断面上多个监测对象的二维风偏振动及扭转(如包括接触线、承力索、定位器和附加导线)；

(5)测试结果包含数值数据和事件视频图像；

附图说明：

图1为本发明结构示意图

图2为检测标识正面图

图3为检测标识侧面图

图4为检测标识背面截面图

图5为线上CCD检测装置结构框图

图6为上位机房数据中心结构图

图7为本发明硬件组成框图

图8为CCD摄像机拍摄的视频图像照片

图9为时程曲线图例

附图标注说明：

1——线上CCD检测装置          2——接触网立柱

3——接触网附加导线           4——接触网承力索

5——接触网吊弦               6——接触网导线

7——跨中悬挂点               8——检测标识

9——悬挂定位点               10——铁路路基铁轨

11——LED发光管               12——检测标识线夹

13——LED感应电源             14——防雷装置

15——局域网交换机            16——广域网

17——远程管理工作站          18——远程通信路由器

19——GPRS或其他无线通信模块  20——偏移量数据库服务器

21——视频数据库服务器        22——授时服务器

23——通信服务器

具体实施方式：

接触网关键部位动态偏移量检测装置由线上关键部位检测标识、线上CCD检测装置和中心机房数据中心三部分组成。

线上关键部位是指接触网跨中接触线、承力索、悬挂定位点处接触线、吊弦等需要测量的部位，如图1所示。

检测标识安装在被检测接触网断面中的接触线、承力索、吊弦、立柱等接触网关键部位被检测对象上，不影响受电弓受电运行，检测标识具有一定的光亮度，由发光LED或光源照射下的回光反射材料组成。如图2、3、4所示。

LED需要的电源由检测识志线夹中纽扣电池仓中电池供给，或采用高压互感器直接从高压接触网导线上馈电。

线上CCD检测装置由CCD摄像机、视频采集模块、图像处理模块、图像测量模块和无线数据通信模块组成，如图5所示。

线上CCD检测装置安装在接触网立柱上略高于或略低于接触导线的位置，如图1所示。CCD摄像机采集接触网视频图像(参见图8的图例)，当装置用于悬挂定位点处接触网断面接触线、吊弦偏移、抬升及扭转检测时，对相邻立柱悬挂点处接触网截面附近成像；当装置用于跨中接触网截面接触线、承力索偏移、抬升及扭转检测时，对跨中接触网截面附近成像。在CCD所成像幅中包含接触网关键部位检测标识，也包含相邻的立柱和远方背景。

在CCD像幅中检测标识图像能显著区别于背景图像；通过比较CCD视频相邻像幅中同一检测标识图像的位置差异计算被检测对象的运动；通过比较CCD视频相邻像幅中对象的检测标识图像与立柱上检测标识图像的位置差异计算被检测对象的绝对位移；通过比较CCD视频相邻像幅中立柱上检测标识图像与远方背景图像的位置差异计算立柱的绝对位移；上述运动量和位移量都以象素为单位表示。图像处理模块能检测视频事件，当视频图像中有大的运动如列车通过或超过阈值的大偏移量时，则启动短视频段采集，采集一小段视频，由通信模块发往数据中心。

检测标识具有如图2、3、4所示的已知尺寸和形状，将CCD像幅中检测标识以象素为单位表示位移或运动量与像幅中以象素为单位表示的检测标识大小进行比较，可以计算出检测对象以毫米为单位表示的运动和位移量大小。将CCD视频相邻像幅中同一检测标识图像的形状取向进行比较，可以计算出检测对象的扭转。

将上述检测到的位移与运动量以时间为参照保存并绘制成曲线，即为振幅、扭转角度及相应的时程曲线(参见图9的图例)，对时程曲线进行分析即得被检测对象的运动频率。线上CCD检测装置将上述数据通过无线数据通信模块传送给上位机房数据中心。

上位机房数据中心由无线通信模块、通信服务器、偏移量数据库服务器、视频服务器、授时服务器、交换机和远程通信路由器组成，如图6所示。无线通信模块接受由多个线上CCD检测装置传送到数据中心来的接触网各关键部的偏移量数据，并将数据保存在偏移量数据库服务器中；无线通信模块也接受由多个线上CCD检测装置传送到数据中心来的因事件触发的短视频段，并将其保存在视频数据库服务器；授时服务器统一各服务器以及各线上CCD检测装置的时间，为各数据和视频打上统一的时间戳，便于数据和事件的查询与分析；通信服务器通过路由器响应远程通信请求，从而我们可以在远程工作站上管理整个检测系统、查询分析偏移量数据和由事件触发的视频事件。

本发明主要特点：

本装置用于在线检测接触网关键部位在大风或其他因素作用下的偏移量，实时记录其振幅、扭转角度及相应的时程曲线，用于分析大风环境或其他因素作用下接触网系统稳定性的影响，并根据接触网实时偏移状态指导行车。其特点是：

1、装置采用CCD视觉非接触检测技术；

2、采用CCD视觉非接触检测技术的接触网关键部位偏移量检测装置，在被检测对象上附着检测标识；

3、检测标识具有一定的光亮度，由发光LED或光源照射下的回光反射材料组成。在CCD像幅中检测标识能明显区别于背景；

4、检测标识具有确定的尺寸和形状，检测标识的形状能用于被检测对象的扭转检测，检测标识的尺寸能用于装置的自标定，得到被检测对象的以毫米为单位表示的运动和位移量；

5、采用CCD视觉非接触检测技术的接触网关键部位偏移量检测装置可同步监测一个断面上多个监测对象的二维风偏振动及扭转(如包括接触线、承力索、定位器和附加导线)；

6、检测结果不仅包含数值数据而且包含事件视频图像。

Claims (5)

1.一种接触网关键部位动态偏移量检测方法，其特征在于：将检测标识安装在被检测接触网断面中的接触线、承力索、吊弦、立柱这些接触网部位被检测对象上，线上CCD检测装置安装在接触网立柱上，线上CCD检测装置由CCD摄像机、视频采集模块、图像处理模块、图像测量模块和无线通信模块组成，CCD摄像机采集接触网视频图像，在CCD像幅中检测标识图像能显著区别于背景图像，通过比较CCD视频相邻像幅中同一检测标识图像的位置差异计算被检测对象的运动；通过比较CCD视频相邻像幅中对象的检测标识图像与立柱上检测标识图像的位置差异计算被检测对象的绝对位移；通过比较CCD视频相邻像幅中立柱上检测标识图像与远方背景图像的位置差异计算立柱的绝对位移；上述检测到的被检测对象的运动、被检测对象的绝对位移和立柱的绝对位移以时间为参照保存并绘制振幅、扭转角度及相应的时程曲线，对时程曲线进行分析即得被检测对象的运动频率曲线，线上CCD检测装置将上述数据通过自身的无线通信模块传送给上位机房数据中心；上位机房数据中心的无线通信模块接受由多个线上CCD检测装置传送来的接触网各关键部位的偏移量数据，并将数据保存在偏移量数据库服务器中，上位机房数据中心的无线通信模块也接受由多个线上CCD检测装置传送来的因事件触发的短视频段，并将其保存在视频数据库服务器中，授时服务器统一各服务器以及各线上CCD检测装置的时间，通信服务器通过路由器响应远程通信请求，实现远程工作站管理整个检测系统，查询分析偏移量数据和由事件触发的视频事件。

2.根据权利要求1所述的接触网关键部位动态偏移量检测方法，其特征在于：线上CCD检测装置安装在接触网立柱上的位置略高于或低于接触导线。

3.根据权利要求1所述的接触网关键部位动态偏移量检测方法，其特征在于：CCD摄像机采集接触网视频图像，当线上CCD检测装置用于悬挂定位点处接触网断面接触线、吊弦偏移、抬升及扭转检测时，对相邻立柱悬挂点处接触网截面附近成像；当线上CCD检测装置用于跨中接触网截面接触线、承力索偏移、抬升及扭转检测时，对跨中接触网截面附近成像；在CCD所成像幅中包含接触网关键部位检测标识，也包含相邻的立柱和远方背景。

4.根据权利要求1所述的接触网关键部位动态偏移量检测方法，其特征在于：在CCD像幅中，运动量和位移量都以象素为单位表示。

5.根据权利要求1所述的接触网关键部位动态偏移量检测方法，其特征在于：线上CCD检测装置的图像处理模块能检测视频事件，当视频图像中有大的运动时，则启动短视频段采集，采集一小段视频，由自身的无线通信模块发往上位机房数据中心。

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