CN109000729A - 车载接触网运行状态检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载接触网运行状态检测系统，该系统包括：车载设备以及地面控制中心，温度采集设备用于采集弓网的红外图像；高清采集设备，用于采集弓网的可见光图像；动态几何参数测量设备，用于根据温度采集设备采集的红外图像计算接触网的几何参数；车载控制设备，用于将几何参数、可见光图像、红外图像以及电力机车的运行状态数据合成数据包，并将数据包发送至地面控制中心；地面控制中心，用于分析数据包所包括的信息，得到分析结果，以及当分析结果指示弓网异常时，输出报警数据。可见，实施本发明实施例能够对高速运行状态下的电力机车的接触网运行状态进行监测并对监测数据进行分析，当存在异常时，输出报警数据以便于及时发现异常。

Description

车载接触网运行状态检测系统

技术领域

本发明涉及车载接触网监测技术领域，具体涉及一种车载接触网运行状态检测系统。

背景技术

随着电子技术的快速发展，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。然而，在电力机车实际运行过程中，一些因素(如高温导致的接触网电气故障、接触网存在异物等)会给电力机车的安全运行带来极大的威胁。为了保障电力机车的安全运行，对高速运行状态下的接触网进行在线监测，以便于及时发现异常显得尤为重要。

发明内容

本发明实施例公开了一种车载接触网运行状态检测系统，能够对高速运行状态下的电力机车的接触网运行状态进行监测并对监测结果进行分析，以便于及时发现异常。

本发明实施例公开了一种车载接触网运行状态检测系统，所述系统包括车载设备以及地面控制中心，所述车载设备包括位于电力机车车顶的车载监测设备以及位于所述电力机车车内的车载控制设备，所述车载监测设备包括高清采集设备、温度采集设备以及动态几何参数测量设备，其中：

所述温度采集设备，用于采集弓网的红外图像，所述弓网由所述电力机车的接触网和受电弓组成；

所述高清采集设备，用于采集所述弓网的可见光图像；

所述动态几何参数测量设备，用于根据所述温度采集设备采集的所述红外图像计算所述接触网的几何参数，所述几何参数包括所述接触网的导高值和拉出值；

所述车载控制设备，用于将所述几何参数、所述可见光图像、所述红外图像以及所述电力机车的运行状态数据合成数据包，并将所述数据包发送至所述地面控制中心，所述运行状态数据包括所述电力机车的经纬度信息；

所述地面控制中心，用于接收所述车载控制设备发送的所述数据包，并分析所述数据包包括的信息，得到分析结果，以及当所述分析结果指示所述弓网异常时，输出报警数据。

作为一种可选的实施方式，所述运行状态数据还包括所述电力机车的公里标、交路标识、所述电力机车的车次标识、所述运行状态数据的采集时间以及区段车站标识中的至少一种；

所述车载控制设备，还用于将所述电力机车的设备信息发送至所述地面控制中心，所述电力机车的设备信息包括所述电力机车的车速、弓位置、行别、机车标识、所述设备信息的采集时间以及所述设备信息的采集时间对应的红外图像帧标识，且所述设备信息的采集时间与所述运行状态数据的采集时间相同；

所述地面控制中心，还用于当所述分析结果指示所述弓网异常时，生成分析报告，所述分析报告包括所述红外图像、所述可见光图像、所述运行状态数据、所述设备信息以及得到所述分析结果的时间。

作为一种可选的实施方式，所述车载监测设备还包括安装在所述电力机车车顶的第一姿态传感器以及安装在所述受电弓上的第二姿态传感器；

所述第一姿态传感器，用于采集第一传感数据，所述第一传感数据用于表示所述电力机车的车体运行姿态；

所述第二姿态传感器，用于采集第二传感数据，所述第二传感数据用于表示所述受电弓的运行姿态；

所述车载控制设备，还用于获取所述第一姿态传感器采集到的所述第一传感数据，并根据所述第一传感数据对所述动态几何测量参数计算得到的所述几何参数进行补偿；以及，获取所述第二姿态传感器采集到的所述第二传感数据，并根据所述第二传感数据检测所述接触网上是否存在硬点。

作为一种可选的实施方式，所述分析报告还包括分析人员的标识、异常原因分析、所述分析人员的处理意见以及备注信息；

所述车载控制设备，还用于对所述温度采集设备以及所述高清采集设备执行同步操作。

作为一种可选的实施方式，所述车载控制设备，还用于判断所述几何参数是否异常或者根据所述红外图像判断所述弓网的温度是否异常，当判断出所述几何参数异常或所述弓网的温度异常时，执行所述的将所述几何参数、所述可见光图像、所述红外图像以及所述电力机车的运行状态数据合成数据包，并将所述数据包发送至所述地面控制中心；

所述车载控制设备将所述数据包发送至所述地面控制中心的具体方式为：

所述车载控制设备对所述数据包执行压缩操作，得到压缩后的数据包，并通过预设的无线传输方式将所述压缩后的数据包发送至所述地面控制中心。

作为一种可选的实施方式，所述车载监测设备还包括智能补光设备，其中：

所述智能补光设备，用于感知所述电力机车的运行场景，并根据所述运行场景调整输出特性，为所述高清采集设备补光，所述运行场景包括白天场景、黑夜场景、正线场景、曲线场景以及隧道场景中的任意一种。

作为一种可选的实施方式，所述地面控制中心，还用于实时监控所述电力机车的运行状态；以及，识别针对所述地面控制中心的异常访问并输出异常访问报警；以及，接收针对所述电力机车的报警信息。

作为一种可选的实施方式，所述地面控制中心，还用于按照时间顺序对接收到的所有数据包所包括的目标类型的数据进行统计分析，或者，分析接收到的所述所有数据包所包括的目标类型的数据在各个预设取值区间的分布情况。

作为一种可选的实施方式，所述车载控制设备，还用于根据所述温度采集设备采集到的某一红外图像检测所述接触网是否存在燃弧，如果检测到所述接触网存在所述燃弧，记录所述燃弧的持续时间；以及，生成实时燃弧报警数据，并将所述实时燃弧报警数据发送至所述地面控制中心，所述实时燃弧报警数据包括所述燃弧对应的高温报警数据、所述某一红外图像、与所述某一红外图像同步采集的可见光图像以及与所述某一红外图像对应的所述电路机车的当前运行状态数据；

所述地面控制中心，还用于接收所述实时燃弧报警数据；以及根据在所述电力机车运行期间接收到的所有实时燃弧报警数据，统计燃弧地点、产生所述燃弧的区段的燃弧总次数以及所述电力机车运行期间的燃弧产生频率。

作为一种可选的实施方式，所述高清采集设备，还用于采集所述电力机车车顶的全景图像；

所述车载控制设备，还用于根据所述全景图像分析所述车载监测设备包括的所有设备的工作状态。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例公开的车载接触网运行状态检测系统包括车载设备以及地面控制中心，车载设备包括位于电力机车车顶的车载监测设备以及位于电力机车车内的车载控制设备，车载监测设备包括高清采集设备、温度采集设备以及动态几何参数测量设备，温度采集设备，用于采集弓网的红外图像，该弓网由电力机车的接触网和受电弓组成；高清采集设备，用于采集弓网的可见光图像；动态几何参数测量设备，用于根据温度采集设备采集的红外图像计算接触网的几何参数，该几何参数包括接触网的导高值和拉出值；车载控制设备，用于将几何参数、可见光图像、红外图像以及电力机车的运行状态数据合成数据包，并将数据包发送至地面控制中心，该运行状态数据包括电力机车的经纬度信息；地面控制中心，用于接收车载控制设备发送的数据包，分析数据包所包括的信息，得到分析结果，以及当分析结果指示弓网异常时，输出报警数据。可见，实施本发明实施例能够同时采集弓网的红外图像以及可见光图像，并将红外图像、可见光图像、计算出的几何参数以及电力机车的运行状态数据一并发送至地面控制中心，以便于地面控制中心及时检测出弓网存在的异常(如电气异常)并发出异常报警。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的一种车载接触网运行状态检测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例公开的另一种车载接触网运行状态检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例公开了一种车载接触网运行状态检测系统，能够同时采集弓网的红外图像以及可见光图像，并将红外图像、可见光图像、计算出的几何参数以及电力机车的运行状态数据一并发送至地面控制中心，以便于地面控制中心及时检测出弓网存在的异常(如电气异常)并发出异常报警。以下分别进行详细说明。

实施例一

请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种车载接触网运行状态检测系统的结构示意图。如图1所示，该车载接触网运行状态检测系统可以包括车载设备10以及地面控制中心20，车载设备10包括位于电力机车车顶的车载监测设备101以及位于电力机车车内的车载控制设备102，车载监测设备101可以包括温度采集设备1011、高清采集设备1012以及动态几何参数测量设备1013，其中：

温度采集设备1011，用于采集弓网的红外图像，该弓网由电力机车的接触网和受电弓组成。

本发明实施例中，温度采集设备1011能够准确的实现对高速运行的电力机车的温度测量，确保检测到的数据的有效性，实现了等速精确测温。此外，温度采集设备1011的采集帧频高达60HZ，相比采集帧频为30HZ的普通热像仪来说，测温频率提高一倍，能够满足移动测温需求，且红外图像的尺寸为320*240。其中，温度采集设备1011可以具体为动态实时测温红外热像仪，且该红外图像用于分析弓网的电气故障。

高清采集设备1012，用于采集弓网的可见光图像。

本发明实施例中，高清采集设备1012可以满足24小时全天候工作，符合电力机车运行的特点，满足电力机车时速为160km/h情况下的清晰成像需求。此外，高清采集设备1012还能够满足最低-40℃、最高60℃的工作环境要求，符合电力机车全国运行环境温度要求。高清采集设备1012采集到的可见光图像的像素为2592*2048，能够满足图像识别分析的使用需求。其中，高清采集设备1012可以具体为工业级高像素可见光摄像机，该可见光图像用于分析弓网的结构缺陷，如接触网异物、支撑悬挂外观缺陷等。

其中，温度采集设备1011需要与高清采集设备1012同步采集。具体的，温度采集设备1011启动时，向高清采集设备1012发送启动指令，以触发高清采集设备1012的启动，进而保证温度采集设备1011与高清采集设备1012同步采集；或者，高清采集设备1012启动时，向温度采集设备1011发送启动指令，以触发温度采集设备1011的启动，进而保证温度采集设备1011与高清采集设备1012同步采集。

动态几何参数测量设备1013，用于根据温度采集设备1011采集的红外图像计算接触网的几何参数，该几何参数包括接触网的导高值和拉出值。

其中，动态几何参数测量设备1013根据温度采集设备1011采集的红外图像计算接触网的几何参数的方式具体可以为：

利用模式匹配算法，识别红外图像中的受电弓区域，根据识别出的受电弓区域对红外图像进行动态调平；

通过红外温度特征数据识别接触线与承力索，并利用识别出的接触线相对受电弓的偏移位置以及受电弓在红外图像上的上下振幅位置计算接触网的导高值和拉出值。

车载控制设备102，用于将动态几何参数测量设备1013计算得到的几何参数、高清采集设备1012采集到的可见光图像、温度采集设备1011采集到的红外图像以及电力机车的运行状态数据合成数据包，并将该数据包发送至地面控制中心20，该运行状态数据包括电力机车的经纬度信息(经度和纬度)。

地面控制中心20，用于接收车载控制设备102发送的数据包，并分析所该数据包包括的信息，得到分析结果，以及当分析结果指示弓网异常时，输出报警数据。

可选的，该运行状态数据还可以包括电力机车的公里标、交路标识、电力机车的车次标识、运行状态数据的采集时间以及区段车站标识中的至少一种。这样能够保证多路数据精确同步，有利于实现异常数据(缺陷数据)的定位查找。

可见，实施图1所描述的系统能够同时采集弓网的红外图像以及可见光图像，并将红外图像、可见光图像、计算出的几何参数以及电力机车的运行状态数据一并发送至地面控制中心，以便于地面控制中心及时检测出弓网存在的异常(如电气异常)并发出异常报警，进而能够使维修人员对异常进行修复，以保障电力机车的正常运行。

可选的，车载控制设备102可以包括Tax数据采集设备1021、GPS数据采集设备1022、数据处理设备1023以及远程数据发送设备1024，此时，车载接触网运行状态检测系统的结构可以如图2所示。其中：

GPS数据采集设备1022，用于采集电力机车的经纬度信息。

其中，为了更好的监控和跟踪电力机车的运行位置，GPS数据采集设备1022可以利用高精度的北斗定位技术，采用双频载波相位差技术，抵消大气折射、钟差、相对论效应、星历误差、岁差、章动、极移、地球固定潮等诸多共性观测因素导致的误差，进而能够准确定位电力机车的运行位置(经纬度信息)。

Tax数据采集设备1021，用于采集电力机车运行时的公里标、交路标识、电力机车的车次标识以及区段车站标识。

数据处理设备1023，用于确定Tax数据采集设备1021的采集时间，并将动态几何参数测量设备1013计算得到的几何参数、高清采集设备1012采集到的可见光图像、温度采集设备1011采集到的红外图像以及电力机车的运行状态数据合成数据包。

远程数据发送设备1024，用于将数据处理设备1023合成的数据包发送至地面控制中心20。

其中，远程数据发送设备1024主要采用无线传输技术。例如，当需要向地面控制中心20发送数据包时，远程数据发送设备1024通过4G网络发送。

以及，如图2所示，地面控制中心20可以包括智能分析设备201，其中：

智能分析设备201接收车载控制设备102发送的数据包，存储并分析该数据包包括的信息，得到分析结果，以及当分析结果指示弓网异常时，输出报警数据。

进一步可选的，数据处理设备1023与远程数据发送设备1024采用独立供电电源设计以及信号隔离防护设计，避免不同设备之间的电磁干扰，以确保机车运行安全。即：车载控制设备102还可以包括为数据处理设备1023供电的第一供电电源(图2中未示出)以及为远程数据发送设备1024供电的第二供电电源(图2中未示出)。

在一个可选的实施例中，车载控制设备102，还可以用于将电力机车的设备信息发送至地面控制中心20，且该电力机车的设备信息包括电力机车的车速、弓位置、行别、机车标识、设备信息的采集时间以及设备信息的采集时间对应的红外图像帧标识，其中，设备信息的采集时间与运行状态数据的采集时间相同。这样进一步保证了多路数据的精确同步，还能够有利于快速定位出现弓网异常的电力机车的相关信息。即：

远程数据发送设备1024，还可以用于将电力机车的设备信息发送至地面控制中心20。

本发明实施例中，可选的，数据处理设备1023可以将Tax数据采集设备1021的采集时间、动态几何参数测量设备1013计算得到的几何参数、高清采集设备1012采集到的可见光图像、温度采集设备1011采集到的红外图像、电力机车的运行状态数据以及电力机车的设备信息一起合成数据包。

可见，实施图2所描述的系统能够采用并行式数据处理架构，满足多路实时数据处理性能的要求。

在该可选的实施例中，进一步可选的，地面控制中心20，还用于当上述分析结果指示弓网异常时，生成分析报告，该分析报告可以包括红外图像、可见光图像以及上述运行状态数据。又进一步可选的，该分析报告还可以包括上述设备信息以及得到上述分析结果的时间。

可选的，如图2所示，地面控制中心20还包括统计分析设备202。其中：

统计分析设备202，用于当上述分析结果指示弓网异常时，生成分析报告。

进一步可选的，该分析报告还可以包括分析人员的标识、异常原因分析、分析人员的处理意见以及备注信息。

在又一个可选的实施例中，如图2所示，车载监测设备101还包括同步控制设备1014，其中：

同步控制设备1014，用于对温度采集设备1011以及高清采集设备1012执行同步操作，以保证采集到的红外图像与可见光图像之间的同步。

在又一个可选的实施例中，如图2所示，车载监测设备101还可以包括安装在电力机车车顶的第一姿态传感器1015以及安装在受电弓上的第二姿态传感器1016，其中：

第一姿态传感器1015，用于采集第一传感数据，第一传感数据用于表示电力机车的车体运行姿态，如上坡、下坡、直行或倾斜等。

其中，该第一传感数据可以包括电力机车的运行加速度、倾斜角度以及角速度中的至少一种。

第二姿态传感器1016，用于采集第二传感数据，第二传感数据用于表示受电弓的运行姿态，其中，第二姿态传感器可以为三轴加速度计。

其中，该第二传感数据可以包括受电弓的运行加速度、倾斜角度以及角速度中的至少一种。

车载控制设备102，还用于获取第一姿态传感器1014采集到的第一传感数据，并根据第一传感数据对动态几何测量参数1013计算得到的几何参数进行补偿；以及，获取第二姿态传感器1015采集到的第二传感数据，并根据第二传感数据检测所述接触网上是否存在硬点。即，数据处理设备1023，还可以用于获取第一姿态传感器1015采集到的第一传感数据，并根据第一传感数据以及预设数据变换技术对动态几何参数测量设备1013计算得到的几何参数进行补偿；以及，获取第二姿态传感器采集到的第二传感数据，并根据第二传感数据以及预设数据分析模型检测接触网上是否存在硬点。

需要说明的是，第一姿态传感器1015也可以安装在电力机车车内。

可选的，以第二传感数据包括加速度为例，数据处理设备1023获取第二姿态传感器采集到的第二传感数据，并根据第二传感数据以及预设数据分析模型检测接触网上是否存在硬点的方式具体可以为：

数据处理设备1023获取第二姿态传感器连续采集到的多组第二传感数据，并根据该多组第二传感数据确定受电弓在三个方向(如垂直方向、行驶方向以及与垂直方向、行驶方向均垂直的方向)上的加速度变化情况，判断三个方向上的加速度变化情况是否符合预设数据分析模型，如果符合，则确定接触网上不存在硬点，如果不符合，则确定存在硬点。

其中，预设数据分析模型包括受电弓正常移动时在三个方向上的加速度变化趋势，且每个方向上的加速度变化趋势用于表示该方向的加速度趋于稳定。如果在某个方向上的加速度变化情况表示加速度有突变，则可以确定接触网的相应位置处存在硬点。

可见，实施图2所描述的系统还能够通过检测到的电力机车的车体运行姿态对计算得到的几何参数进行补偿，能够提高确定出的几何参数的准确性，且还能够通过受电弓的运行姿态实现对接触网的硬点检测。

在又一个可选的实施例中，车载控制设备102，还用于判断上述几何参数是否异常或者根据红外图像判断弓网的温度是否异常，当判断出几何参数异常或弓网的温度异常时，执行上述的将几何参数、可见光图像、红外图像以及电力机车的运行状态数据合成数据包，并将数据包发送至地面控制中心20。

具体的，数据处理设备1023还可以用于判断上述几何参数是否异常或者根据红外图像判断弓网的温度是否异常，当判断出几何参数异常或弓网的温度异常时，执行上述的将几何参数、可见光图像、红外图像以及电力机车的运行状态数据合成数据包的操作。

其中，当接触网存在电气烧伤(如线夹发热、线路发热、绝缘子发热、拉弧等)时，弓网的温度会发生异常，如局部温度超限或温差超限等。

可见，图2所描述的系统还能够采用报警数据智能分析过滤技术，根据红外图像的温度数据是否异常决定是否发送上述数据包(报警数据)，这样能够在判断出弓网存在异常时再发送相关报警数据至地面控制中心20的方式有利于减少车载设备10与地面控制中心20之间的交互次数。

在又一个可选的实施例中，车载控制设备102将数据包发送至地面控制中心20的具体方式可以为：

车载控制设备102对数据包执行压缩操作，得到压缩后的数据包，并通过预设的无线传输方式(如4G方式)将压缩后的数据包发送至地面控制中心20。

具体的，远程数据发送设备1024将数据包发送至地面控制中心20的具体方式可以为：

对数据包执行压缩操作，得到压缩后的数据包，并通过预设的无线传输方式将压缩后的数据包发送至地面控制中心20。

可见，实施图2所描述的系统还能够对上述数据包进行压缩，这样相对于未压缩的数据包来说，远程数据发送设备1024发送的数据量下降80％，能够有效避免因数据堵塞而导致的报警数据延时的情况发生。

在又一个可选的实施例中，如图2所示，车载监测设备101还包括智能补光设备1017，其中：

智能补光设备1017，用于感知电力机车的运行场景，并根据该运行场景调整输出特性，为高清采集设备1012补光，其中，该运行场景可以包括白天场景、黑夜场景、正线场景、曲线场景以及隧道场景中的任意一种。

其中，智能补光设备1017可以读取第一姿态传感器1015采集的传感数据，并根据该传感数据判断电力机车是否运行，如果是，则智能补光设备1017自启动补光功能；如果否，智能补光设备1017关闭补光功能。

本发明实施例中，智能补光设备1017为高清采集设备1012补光，能够满足高清采集设备1012的高像素成像需求，为地面控制中心20进行图像分析奠定了基础。

在又一种可选的实施例中，如图2所示，车载控制设备102还可以包括数据存储设备1025，其中：

数据存储设备1025，用于存储上述数据包所包括的信息。

其中，数据存储设备1025采用磁盘阵列技术，提供2T以上的数据存储空间，可以满足电力机车持续运营48小时的数据存储容量需求，且还能够基于定位数据的存储技术，实现按路局或时间分文件夹存储相关数据。此外，还可以采用强固式结构防护设计以及身份认证双重防护体系，数据存储设备1025所存储的数据交互与“路局-供电段”权限管理保持一致，符合路局对相关数据的运用要求及管理要求。可选的，数据存储设备1025可以为可插拔式的硬盘，便于操作人员进行数据的拷贝以及转储。

在又一个可选的实施例中，如图2所示，车载控制设备102还可以包括无人值守设备1026，其中：

无人值守设备1026，用于根据GPS数据采集设备1022采集到的经纬度信息，结合数据存储设备1025中存储的基础数据库，将经纬度信息与电力机车的运行状态数据(如公里标等)对应起来。这样能够实现电力机车运行与线路检测数据的定位。

在又一个可选的实施例中，地面控制中心20，还用于实时监控电力机车的运行状态；以及，识别针对地面控制中心20的异常访问并输出异常访问报警；以及，接收针对电力机车的报警信息。

可选的，如图2所示，地面控制中心20还可以包括异常监控设备2023，其中：

异常监控设备203，用于实时监控电力机车的运行状态；以及，识别针对地面控制中心20的异常访问并输出异常访问报警；以及，接收针对电力机车的报警信息。这样能够通过Web技术对分布式电力机车进行集中监控和管理，以做到全方位监管和管理。

在又一个可选的实施例中，地面控制中心20，还可以用于按照时间顺序对接收到的所有数据包所包括的目标类型的数据进行统计分析，或者，分析接收到的所有数据包所包括的目标类型的数据在各个预设取值区间的分布情况。

具体的，统计分析设备202，还可以用于按照时间顺序对接收到的所有数据包所包括的目标类型的数据进行统计分析，或者，分析接收到的所有数据包所包括的目标类型的数据在各个预设取值区间的分布情况。这样能够从大量的数据中提取有价值的数据，为接触网运行维护部门做决策提供依据。

进一步的，统计分析设备202，还可以根据操作人员输入的不同检索条件从智能分析设备201接收到的所有数据包所包括的数据中查询与检索条件相对应的数据并形成对应的报告文档，供操作人员参考。

在又一个可选的实施例中，车载控制设备102，还可以用于根据温度采集设备1011采集到的某一红外图像检测接触网是否存在燃弧，如果检测到接触网存在燃弧，记录燃弧的持续时间；以及，生成实时燃弧报警数据，并将实时燃弧报警数据发送至地面控制中心，该实时燃弧报警数据包括燃弧对应的高温报警数据、该某一红外图像、与该某一红外图像同步采集的可见光图像以及与该某一红外图像对应的电路机车的当前运行状态数据。

具体的，数据处理设备1023，还用于根据温度采集设备1011采集到的某一红外图像检测接触网是否存在燃弧，如果检测到接触网存在燃弧，记录燃弧的持续时间；以及，生成实时燃弧报警数据。以及，远程数据发送设备1024，还用于将实时燃弧报警数据发送至地面控制中心20。

在该可选的实施例中，如果有燃弧产生，弓网相关区域会生成明显高温，数据处理设备1023利用区域切割技术、相近温度数据冗余处理技术以及相邻帧差分处理技术对燃弧区域(如160*120画幅)进行“降低画幅、提高采集频率”的操作，即通过画面切割技术，按照1000HZ的频率对燃弧区域进行温度数据采集，这样可实现对燃弧区域的毫秒级别的采集；将高温数据结合区域分析、形态分析以及接触网的几何参数进行综合分析，过滤系统外高温数据(如太阳、灯光等)就可以对燃弧进行准确的捕捉，在捕捉到燃弧之后，远程数据发送设备1024将燃弧产生时的高温报警数据、可见光图像以及其它同步数据(如电力机车的运行状态数据)作为实时燃弧报警数据发送至地面控制中心20。

在该可选的实施例中，地面控制中心20，还可以用于接收实时燃弧报警数据；以及根据在电力机车运行期间接收到的所有实时燃弧报警数据，统计燃弧地点、产生燃弧的区段的燃弧总次数以及电力机车运行期间的燃弧产生频率。

具体的，统计分析设备202，还可以用于接收实时燃弧报警数据；以及根据在电力机车运行期间接收到的所有实时燃弧报警数据，统计燃弧地点、产生燃弧的区段的燃弧总次数以及电力机车运行期间的燃弧产生频率。

在又一个可选的实施例中，高清采集设备1012，还可以用于采集电力机车车顶的全景图像。

在该又一种可选的实施例中，数据处理设备1021，还可以用于根据高清采集设备1012采集到的全景图像分析车载监测设备101包括的所有设备的工作状态。

在该又一种可选的实施例中，高清采集设备1012既要采集弓网的可见光图像，还要采集电力机车车顶的全景图像，弓网的可见光图像主要用于呈现接触网与受电弓工作关系的细节，全景图像主要是用于呈现车顶其它设备的工作状态。

进一步可选的，高清采集设备1012可以具体包括用于采集弓网的可见光图像的工业摄像机(图中未示出)以及用于采集全景图像的全景摄像机(图中未示出)。

可见，实施图2所描述的系统还能够通过高清采集设备1012采集电力机车车顶的全景图像，这样能够根据全景图像实时监测车载监测设备101包括的设备的状态，以及时发现设备异常。

在又一个可选的实施例中，如图2所示，车载监测设备101还可以包括气动设备1018，其中：

气动设备1018，用于控制温度采集设备1011以及高清采集设备1012的高度以及采集角度。

在又一个可选的实施例中，地面控制中心20，还可以用于同步播放地面控制中心20接收到的红外图像以及可见光图像。

具体的，如图2所示，地面控制中心20还可以包括数据回放设备204，其中：

数据回放设备204，用于同步播放智能分析设备201接收到的数据包中所包括的红外图像以及可见光图像。

在又一个可选的实施例中，温度采集设备1011还能够用于采集弓网的红外视频，高清采集设备1012还能够用于采集弓网的可见光视频，数据存储设备1025还可以用于存储红外视频以及可见光视频，以及远程数据发送设备1014还可以用于将红外视频以及可见光视频发送至地面控制中心20。可选的，红外视频的每一帧红外图像以及与红外图像同步的可见光图像均可以叠加上述运动状态数据以及上述设备信息。

在又一个可选的实施例中，电力机车的车顶安装有车顶护罩，且车载监测设备101还包括安装在车顶的温湿度测量设备(图中未示出)，其中，车载监测设备101包括的所有设备均可以设置在车顶护罩内。其中：

温湿度测量设备，用于测量车顶护罩内的温湿度数据，且测量得到的温度数据可以用来作为红外测温的参照值，以及当测量得到的温度数据超过第一设定值或低于第二设定值时，启动自加热功能，以保证车顶护罩内的温度位于正常温度范围内，进而保证车顶护罩内的设备能够正常工作。

可见，实施图2所描述的系统能够利用温度采集设备1011(如动态实时测温红外热像仪)以及高清采集设备1012(如工业级高像素可见光摄像机)实现多光谱几何检测功能，相比现有的单光谱检测方案来说检测到的数据可靠性更高，且系统包括的智能补光设备1017还能够满足电力机车移动条件下快速变换场景(如正线场景、曲线场景、隧道场景、白天场景、荷叶场景等)的使用需求，能够满足高清采集设备1012的成像需求，且高清采集设备1012采集的可见光图像能够有助于及时发现弓网的结构故障或结构缺陷；此外，温度采集设备1011能够实现温度的在线检测功能，在电力机车等速运行的条件下，测温精度满足±2℃的精确测温要求，温度采集设备1011的温度分析功能能够有利于及时发现弓网的电气故障(温度异常)以及在弓网温度异常(如绝对温度超限或相对温差超限)时将相关数据发送至地面控制中心20；此外，还能够利用姿态传感器检测电力机车车体运动姿态，借助数据转换实现几何参数的动态补偿功能，提高几何参数的精度，满足精细化检测要求；此外，在电力机车的受电弓上安装三轴加速度计，通过监测受电弓的姿态实现接触网的硬点检测功能；此外，能够利用图像识别技术检测接触网动态几何参数并实现机车定位，以及在电力机车运行时采集到的数据可以集成电力机车的运行状态数据以及设备信息，有利于实现缺陷数据(异常数据)的快速定位；此外，采集到的数据能够按照采集区间、按照采集时间分段分文件夹存储，满足按照区间管理、交换、使用以及分析应用采集到的数据的要求。

以上对本发明实施例公开的一种车载接触网运行状态检测系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种车载接触网运行状态检测系统，其特征在于，所述系统包括车载设备以及地面控制中心，所述车载设备包括位于电力机车车顶的车载监测设备以及位于所述电力机车车内的车载控制设备，所述车载监测设备包括高清采集设备、温度采集设备以及动态几何参数测量设备，其中：

所述温度采集设备，用于采集弓网的红外图像，所述弓网由所述电力机车的接触网和受电弓组成；

所述高清采集设备，用于采集所述弓网的可见光图像；

所述动态几何参数测量设备，用于根据所述温度采集设备采集的所述红外图像计算所述接触网的几何参数，所述几何参数包括所述接触网的导高值和拉出值；

所述车载控制设备，用于将所述几何参数、所述可见光图像、所述红外图像以及所述电力机车的运行状态数据合成数据包，并将所述数据包发送至所述地面控制中心，所述运行状态数据包括所述电力机车的经纬度信息；

所述地面控制中心，用于接收所述车载控制设备发送的所述数据包，并分析所述数据包包括的信息，得到分析结果，以及当所述分析结果指示所述弓网异常时，输出报警数据。

2.根据权利要求1所述的车载接触网运行状态检测系统，其特征在于，所述运行状态数据还包括所述电力机车的公里标、交路标识、所述电力机车的车次标识、所述运行状态数据的采集时间以及区段车站标识中的至少一种；

所述车载控制设备，还用于将所述电力机车的设备信息发送至所述地面控制中心，所述电力机车的设备信息包括所述电力机车的车速、弓位置、行别、机车标识、所述设备信息的采集时间以及所述设备信息的采集时间对应的红外图像帧标识，且所述设备信息的采集时间与所述运行状态数据的采集时间相同；

所述地面控制中心，还用于当所述分析结果指示所述弓网异常时，生成分析报告，所述分析报告包括所述红外图像、所述可见光图像、所述运行状态数据、所述设备信息以及得到所述分析结果的时间。

3.根据权利要求1或2所述的车载接触网运行状态检测系统，其特征在于，所述车载监测设备还包括安装在所述电力机车车顶的第一姿态传感器以及安装在所述受电弓上的第二姿态传感器；

所述第一姿态传感器，用于采集第一传感数据，所述第一传感数据用于表示所述电力机车的车体运行姿态；

所述第二姿态传感器，用于采集第二传感数据，所述第二传感数据用于表示所述受电弓的运行姿态；

所述车载控制设备，还用于获取所述第一姿态传感器采集到的所述第一传感数据，并根据所述第一传感数据对所述动态几何测量参数计算得到的所述几何参数进行补偿；以及，获取所述第二姿态传感器采集到的所述第二传感数据，并根据所述第二传感数据检测所述接触网上是否存在硬点。

4.根据权利要求2所述的车载接触网运行状态检测系统，其特征在于，所述分析报告还包括分析人员的标识、异常原因分析、所述分析人员的处理意见以及备注信息；

所述车载监测设备还包括同步控制设备，其中：

所述同步控制设备，用于对所述温度采集设备以及所述高清采集设备执行同步操作。

5.根据权利要求1、2或4所述的车载接触网运行状态检测系统，其特征在于，所述车载控制设备，还用于判断所述几何参数是否异常或者根据所述红外图像判断所述弓网的温度是否异常，当判断出所述几何参数异常或所述弓网的温度异常时，执行所述的将所述几何参数、所述可见光图像、所述红外图像以及所述电力机车的运行状态数据合成数据包，并将所述数据包发送至所述地面控制中心；

所述车载控制设备将所述数据包发送至所述地面控制中心的具体方式为：

所述车载控制设备对所述数据包执行压缩操作，得到压缩后的数据包，并通过预设的无线传输方式将所述压缩后的数据包发送至所述地面控制中心。

6.根据权利要求1、2或4所述的车载接触网运行状态检测系统，其特征在于，所述车载监测设备还包括智能补光设备，其中：

所述智能补光设备，用于感知所述电力机车的运行场景，并根据所述运行场景调整输出特性，为所述高清采集设备补光，所述运行场景包括白天场景、黑夜场景、正线场景、曲线场景以及隧道场景中的任意一种。

7.根据权利要求1、2或4所述的车载接触网运行状态检测系统，其特征在于，所述地面控制中心，还用于实时监控所述电力机车的运行状态；以及，识别针对所述地面控制中心的异常访问并输出异常访问报警；以及，接收针对所述电力机车的报警信息。

8.根据权利要求1、2或4所述的车载接触网运行状态检测系统，其特征在于，所述地面控制中心，还用于按照时间顺序对接收到的所有数据包所包括的目标类型的数据进行统计分析，或者，分析接收到的所述所有数据包所包括的目标类型的数据在各个预设取值区间的分布情况。

9.根据权利要求1、2或4所述的车载接触网运行状态检测系统，其特征在于，所述车载控制设备，还用于根据所述温度采集设备采集到的某一红外图像检测所述接触网是否存在燃弧，如果检测到所述接触网存在所述燃弧，记录所述燃弧的持续时间；以及，生成实时燃弧报警数据，并将所述实时燃弧报警数据发送至所述地面控制中心，所述实时燃弧报警数据包括所述燃弧对应的高温报警数据、所述某一红外图像、与所述某一红外图像同步采集的可见光图像以及与所述某一红外图像对应的所述电路机车的当前运行状态数据；

所述地面控制中心，还用于接收所述实时燃弧报警数据；以及根据在所述电力机车运行期间接收到的所有实时燃弧报警数据，统计燃弧地点、产生所述燃弧的区段的燃弧总次数以及所述电力机车运行期间的燃弧产生频率。

10.根据权利要求1、2或4所述的车载接触网运行状态检测系统，其特征在于，所述高清采集设备，还用于采集所述电力机车车顶的全景图像；

所述车载控制设备，还用于根据所述全景图像分析所述车载监测设备包括的所有设备的工作状态。