CN110703155B - 一种受电弓工作状态检测方法、检测装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种受电弓工作状态检测方法、检测装置和存储介质，检测方法包括以下步骤：获得拍摄界面；获得所述拍摄界面的图像，根据所述图像确定所述拍摄界面包括受电弓、接触网、受电弓检测点和列车检测点；对所述拍摄界面的图像进行网格化处理；计算所述列车检测点与所述接触网之间的距离，该距离记为参考距离；计算所述受电弓检测点与所述列车之间的距离，该距离记为升弓距离；根据所述参考距离计算得到理论升弓距离和进行判断等。其中，检测装置使用该方法对受电弓的工作状态进行检测。其中，存储介质中存储有该方法，能够用于对受电弓的工作状态进行检测。本发明具有检测速度快和检测结果更加准确等优点。
Description
技术领域
本发明涉及受电弓运行状态检测的技术领域，尤其是涉及一种受电弓工作状态检测方法、检测装置及存储介质。
背景技术
电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度，与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电弓和接触网之间的相互作用。
弓网接触压力能直观的反映受电弓滑板和接触线间的接触情况，它必须符合正态分布规律，在一定范围内波动。如果太小，会增加离线率；如果太大，会使滑板和接触线间产生较大的机械磨耗。为保证受电弓具有可靠的受流质量，应尽量减小受电弓的归算质量，增加接触悬挂的弹性均匀性。
在实际的检测过程中，有通过电弓滑板与接触线之间的电火花来判断二者之间的接触状态，但是电火花的产生时间短，受风速的影响大，数量和体积判断十分困难，在高速行驶的过程中对其进行准确的判断十分困难，并且存在一定的滞后量，这就会导致调整动作的滞后性，进一步会导致电弓滑板的过度磨损或者影响受流。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种受电弓工作状态检测方法，在列车高速行驶的状态下，使用该方法能够更加准确的判断受电弓的工作状态；
本发明的第二目的是提供一种能够对受电弓工作状进行检测的检测装置，在列车上安装装置能够更加准确的判断受电弓的工作状态；
本发明的第三目的是提供一种能够对受点弓进行检测的存储介质，将该存储介质安装到列车的控制系统中运行，能够更加准确的判断受电弓的工作状态。
本发明的第一目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种受电弓工作状态检测方法，包括以下步骤：
获得拍摄界面；
获得所述拍摄界面的图像，根据所述图像确定所述拍摄界面包括受电弓、接触网、受电弓检测点和列车检测点；
对所述拍摄界面的图像进行网格化处理；
计算所述列车检测点与所述接触网之间的距离，该距离记为参考距离；
计算所述受电弓检测点与所述列车之间的距离，该距离记为升弓距离；
根据所述参考距离计算得到理论升弓距离；
比较所述升弓距离与所述理论升弓距离，所述升弓距离与所述理论升弓距离的差值在阈值内说明受电弓工作正常，超出所述阈值说明受电弓工作异常，此时发出警报。
本发明的一个实施例中：所述列车检测点的数量为三个以上，三个以上所述列车检测点沿水平方向间隔设在列车的顶面上，相邻所述列车检测点之间的最小距离相等。
本发明的一个实施例中：所述受电弓检测点的数量为三个以上，三个以上所述列车检测点沿垂直方向间隔设在受电弓上，相邻所述受电弓检测点之间的距离相等。
本发明的一个实施例中：计算所述受电弓检测点与所述列车之间的距离时，使用多个列车检测点构成的直线代替列车。
本发明的一个实施例中：所述参考距离加上受电弓与接触网接触时接触网的变形程度得到所述理论升弓距离。
本发明的第二目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种受电弓工作状态检测装置，包括：
图像采集模块，用于采集受电弓工作状态的图像；
信息获取模块，用于获取所述图像采集模块采集的图像；
信息处理模块，用于分析受电弓的工作状态；
报警模块，用于发出警报。
一种受电弓工作状态检测装置，包括：
处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行以下步骤：
获得拍摄界面；
获得所述拍摄界面的图像，根据所述图像确定所述拍摄界面包括受电弓、接触网、受电弓检测点和列车检测点；
对所述拍摄界面的图像进行网格化处理；
计算所述列车检测点与所述接触网之间的距离，该距离记为参考距离；
计算所述受电弓检测点与所述列车之间的距离，该距离记为升弓距离；
根据所述参考距离计算得到理论升弓距离；
比较所述升弓距离与所述理论升弓距离，所述升弓距离与所述理论升弓距离的差值在阈值内说明受电弓工作正常，超出所述阈值说明受电弓工作异常，此时发出警报。
本发明的第三目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行：
获得拍摄界面；
获得所述拍摄界面的图像，根据所述图像确定所述拍摄界面包括受电弓、接触网、受电弓检测点和列车检测点；
对所述拍摄界面的图像进行网格化处理；
计算所述列车检测点与所述接触网之间的距离，该距离记为参考距离；
计算所述受电弓检测点与所述列车之间的距离，该距离记为升弓距离；
根据所述参考距离计算得到理论升弓距离；
比较所述升弓距离与所述理论升弓距离，所述升弓距离与所述理论升弓距离的差值在阈值内说明受电弓工作正常，超出所述阈值说明受电弓工作异常，此时发出警报。
本发明的有益技术效果为：
本发明通过对使用过程中受电弓与检测点之间的距离和接触网与检测点之间的距离来判断受电弓的工作状态，这种方式下的信息采集更加准确，能够对其工作时间进行不间断的判断，准确度更高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种检测方法的流程框图。
图2是本发明实施例提供的一种检测装置的结构框图。
图3是本发明实施例提供的一种检测装置在列车上的部署示意图。
图4是本发明实施例提供的一种列车检测点在列车上的部署示意图。
图5是本发明实施例提供的一种受电弓检测点在受电弓上的部署示意图。
图6是本发明实施例提供的一种对采集的图像进行网格化处理的示意图。
图7是本发明实施例提供的一种接触网与受电弓上碳滑板接触时的变形示意图。
图中：11、受电弓；12、接触网；13、受电弓检测点；14、列车检测点；15、摄像头；16、列车；17、碳滑板。
具体实施方式
下面结合本发明中实施例的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例，以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，并不作为对本发明将其应用或者使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下，所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
除非有另外的具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对设置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际比例绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的公知技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进一步讨论。
图1为本发明实施例公开的一种受电弓工作状态检测方法，包括以下步骤：
获得拍摄界面；
该步骤的作用是获得列车16顶部的图像信息，主要包括车顶、受电弓11、接触网12和其与的配套设备，为下一步骤提供原始的图像素材。
获得所述拍摄界面的图像，根据所述图像确定所述拍摄界面包括受电弓11、接触网12、受电弓检测点13和列车检测点14；
该步骤的作用是从获得的多个图像信息中挑出具有受电弓11、接触网12、受电弓检测点13和列车检测点14的图像。因为在列车16上，不可能单独安装一个摄像头15去采集受电弓11的工作状态，一方面成本过高，另一方面会增加列车16系统的复杂性，因此需要利用现有的设备采集图像信息并从中挑出需要的图像。
在本发明的一个实施例中，为了尽可能的采集到信息，一般在摄像头15安装在受电弓11的正前方或者正后方，也就是在列车16前进的方向上，摄像头15位于受电弓11的前方或者后方，方便进行图像信息的采集。
在另一实施例中，为了更加清楚的进行信息采集，需要在受电弓11上增加附属的检测件，检测件的形状和颜色应当具有特殊性，比如形状为立方体或者正多面体，颜色为红色或者黄色等识别特征高的颜色，方便进行检测和识别，但需要特别注意的是，形状和颜色的具体选择还需要根据实际情况进行，考虑到检测环境中的影响因素，需要做到区别对待，比如检测环境中存在多个立方体，那么检测件的形状就需要换为正多面体或者其他，对于颜色同样如此，当检测环境中存在红色较多时，检测件的形状就需要换成黄色或者绿色等具有高区别度的颜色。
对所述拍摄界面的图像进行网格化处理；
参考图6，该步骤是对最终筛选出来的图像进行网格化处理，因为网格的长宽固定，因此在后续的距离计算中只需要计算网格的数量就能够得到距离。网格化处理还有一个好处就是不需要进行实际的比例换算，在后续的处理过程中，只需要计算网格数量就能够得到结果。
计算所述列车检测点14与所述接触网12之间的距离，该距离记为参考距离；
该步骤是得到接触网12处于非工作状态下其与列车检测点14之间的距离，通过该距离能够对接触网12的状态进行初步的判断，为后续的处理提供数据参考。
计算所述受电弓检测点13与所述列车16之间的距离，该距离记为升弓距离；
该步骤是得到受电弓11的实际升弓距离。
根据所述参考距离计算得到理论升弓距离；
该步骤是通过参考距离得到理论升弓距离，因为受电弓11的碳滑板17与接触网12接触后，接触网12受到一个向上的推力，其与列车16之间的距离会增加，该增加距离是一个确定的范围，因此通过参考距离能够得到理论升弓距离。接触网12发生变形时的变形程度参考图7。
比较所述升弓距离与所述理论升弓距离，所述升弓距离与所述理论升弓距离的差值在阈值内说明受电弓11工作正常，超出所述阈值说明受电弓11工作异常，此时发出警报。
该步骤是对受电弓11的升弓高度进行判断，二者差值在允许范围内说明受电弓11上滑板与接触网12之间的压力处于正常范围，超过或者低于允许范围则分别说明压力过大或者压力偏低，此时需要进行对应的降弓或者升弓操作。
参考图3和图4，为了提高测量的精度，在本发明的一个实施例中，将列车检测点14的数量增加到了三个以上，这三个以上的列车检测点14均位于接触网12的正下方，其连线垂直于列车16的前进方向，并且任意相邻的两个列车检测点14之间的距离相等。
参考图3和图5，在本发明的一个实施例中，电弓检测点的数量同样增加为三个以上，三个受电弓检测点13顺序排列在受电弓11上，相邻电弓检测点之间的距离相等。三个检测点所连的直线平行于受电弓11上的碳滑板，因为在实际的工作过程中，电线与碳滑板的接触是动态的，也就是电线在碳滑板上会左右滑动，如果仅通过一个检测点对其进行检测，当电线没有位于该检测点的正上方时，就会增加判断过程中的影响因素，因为需要增加额外的判定条件来判定受电弓11是否处于稳定工作的状态，这无疑会增加判断的难度，因此将检测点的数量增加， 这样在电线的滑动过程中，当其滑到任意一个检测点上时，都能够对其进行直接的判断，而不需要加入额外的判断因子。
在本发明的另一实施例中，列车检测点14和受电弓检测点13的数量相同且二者一一对应，也就是说，在判断的过程中，使用一个列车检测点14和与之对应的受电弓检测点13进行判断，这样能够进行更加准确的判断。
这样会得到多个受电弓11的升弓高度参考值，通过对其进行平均计算就能够得到受电弓11的升弓高度，精确程度更高。
并且，为了进一步提高计算精度，在计算受电弓检测点13与列车16之间的距离时，使用多个列车检测点14构成的直线代替列车16。因为列车16顶部的形状复杂，高低不一，在计算过程中更换参考物会导致计算结果出现偏差，而使用列车检测点14时，两个距离的计算都是用了同一个参考坐标系，避免了坐标系转换造成的误差。
理论升弓距离就是参考距离加上与接触网12接触时接触网12的变形程度，接触网12的变形程度在实验室内测得或者通过实际的运行数据得到。
在实际的检测过程中，考虑到线路上接触网12的高度并不一致，其与列车16顶面之间的距离也会发生改变，接触网12与受电弓11上的碳滑板17之间的接触变形程度保持不变，因此受电弓11的升高高度需要作出调整，以使这三个数值保持动态平衡。受电弓11、接触网12、受电弓检测点13和列车检测点14等在摄像头15采集到的图像上形状确定，因此对其进行判断的难度要远低于对电火花的判断。
参考图2，本发明还公开了一种受电弓工作状态检测装置，包括：
图像采集模块，用于采集受电弓工作状态的图像；
信息获取模块，用于获取所述图像采集模块采集的图像；
信息处理模块，用于分析受电弓11的工作状态；
报警模块，用于发出警报。
一种受电弓工作状态检测装置，包括：
处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行以下步骤：
获得拍摄界面；
获得所述拍摄界面的图像，根据所述图像确定所述拍摄界面包括受电弓11、接触网12、受电弓检测点13和列车检测点14；
对所述拍摄界面的图像进行网格化处理；
计算所述列车检测点14与所述接触网12之间的距离，该距离记为参考距离；
计算所述受电弓检测点13与所述列车16之间的距离，该距离记为升弓距离；
根据所述参考距离计算得到理论升弓距离；
比较所述升弓距离与所述理论升弓距离，所述升弓距离与所述理论升弓距离的差值在阈值内说明受电弓11工作正常，超出所述阈值说明受电弓11工作异常，此时发出警报。
该受电弓工作状态检测装置安装在列车16上，用于检测受电弓11的工作状态。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行：
获得拍摄界面；
获得所述拍摄界面的图像，根据所述图像确定所述拍摄界面包括受电弓11、接触网12、受电弓检测点13和列车检测点14；
对所述拍摄界面的图像进行网格化处理；
计算所述列车检测点14与所述接触网12之间的距离，该距离记为参考距离；
计算所述受电弓检测点13与所述列车16之间的距离，该距离记为升弓距离；
根据所述参考距离计算得到理论升弓距离；
比较所述升弓距离与所述理论升弓距离，所述升弓距离与所述理论升弓距离的差值在阈值内说明受电弓11工作正常，超出所述阈值说明受电弓11工作异常，此时发出警报。
及将该计算机可读存储介质接入到列车16系统中或者配套的检测系统中时，可以直接运行，对受电弓11的工作状态进行检测。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种受电弓工作状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获得拍摄界面；
获得所述拍摄界面的图像，根据所述图像确定所述拍摄界面包括受电弓、接触网、受电弓检测点和列车检测点；
对所述拍摄界面的图像进行网格化处理；
计算所述列车检测点与所述接触网之间的距离，该距离记为参考距离；
计算所述受电弓检测点与所述列车之间的距离，该距离记为升弓距离；
根据所述参考距离计算得到理论升弓距离；
比较所述升弓距离与所述理论升弓距离，所述升弓距离与所述理论升弓距离的差值在阈值内说明受电弓工作正常，超出所述阈值说明受电弓工作异常，此时发出警报。
2.根据权利要求1所述的一种受电弓工作状态检测方法，其特征在于：所述列车检测点的数量为三个以上，三个以上所述列车检测点沿水平方向间隔设在列车的顶面上，相邻所述列车检测点之间的最小距离相等。
3.根据权利要求1所述的一种受电弓工作状态检测方法，其特征在于：所述受电弓检测点的数量为三个以上，三个以上所述列车检测点沿垂直方向间隔设在受电弓上，相邻所述受电弓检测点之间的距离相等。
4.根据权利要求3所述的一种受电弓工作状态检测方法，其特征在于：计算所述受电弓检测点与所述列车之间的距离时，使用多个列车检测点构成的直线代替列车。
5.根据权利要求1所述的一种受电弓工作状态检测方法，其特征在于：所述参考距离加上受电弓与接触网接触时接触网的变形程度得到所述理论升弓距离。
6.一种受电弓工作状态检测装置，其特征在于，包括：
处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行以下步骤：
获得拍摄界面；
获得所述拍摄界面的图像，根据所述图像确定所述拍摄界面包括受电弓、接触网、受电弓检测点和列车检测点；
对所述拍摄界面的图像进行网格化处理；
计算所述列车检测点与所述接触网之间的距离，该距离记为参考距离；
计算所述受电弓检测点与所述列车之间的距离，该距离记为升弓距离；
根据所述参考距离计算得到理论升弓距离；
比较所述升弓距离与所述理论升弓距离，所述升弓距离与所述理论升弓距离的差值在阈值内说明受电弓工作正常，超出所述阈值说明受电弓工作异常，此时发出警报。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行：
获得拍摄界面；
获得所述拍摄界面的图像，根据所述图像确定所述拍摄界面包括受电弓和接触网；
获得所述拍摄界面的图像，根据所述图像确定所述拍摄界面包括受电弓检测点和列车检测点；
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