CN113916293A - 一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，包括主系统，其特征在于，所述主系统包括有悬挂状态检测系统与弓网关系检测系统，所述悬挂状态检测系统由腕臂阵列检测系统、吊弦识别检测系统、隧道内吊柱检测功能、接触网几何参数测量功能与接触网磨耗测量功能。本发明中，接触网悬挂状态检测系统与弓网关系检测系统均采用模块化结构，每个子系统既可独立工作，亦可组成整体，可根据客户意愿选择性提供，便于现场安装及售后维修，而由接触网悬挂状态检测系统与弓网关系检测系统组成的主系统了通过智能检测方式，自动识别各类故障问题，定位其缺陷位置，生成故障报告，指导设备的正常运维。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统。
背景技术
随着轨道交通建设的快速发展，对轨道牵引供电设备的安全性、可靠性、稳定性提出了更高的要求，既有的巡检方式主要依靠部分检测器械，由人工作业的方式进行目视和部分机械检测方式进行检测。随着轨道交通运营时间增长，工作量增加，这样的巡检已无法满足运营的需求，故而亟待提出相应的检测系统接来解决铁路接触网设备检查困难、效率低、风险高的难题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，而提出的一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，包括主系统，其特征在于，所述主系统包括有悬挂状态检测系统与弓网关系检测系统，所述悬挂状态检测系统由腕臂阵列检测系统、吊弦识别检测系统、隧道内吊柱检测功能、接触网几何参数测量功能与接触网磨耗测量功能，所述弓网关系检测系统包括有弓网视频监控功能、受电弓结构检测功能、燃弧监测功能、接触网硬点检测功能、温度检测功能与碳滑板磨耗检测功能。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述腕臂阵列检测系统设置了前端触发模块，并通过采集相机与软件算法识别达到缺陷检测的功能，并通过控制相机前端设置，保证图像采集效果。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述吊弦识别检测系统是经过网络协议传输过后到服务器对图像进行缺陷的识别与保存，将有缺陷的吊弦位置进行定位和标记。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述接触网几何参数测量功能是采用非接触式图像测量法，利用线结构光、高速数字摄像机成像，通过智能识别算法，针对成像位置计算导线高度及拉出值并实时显示形成曲线趋势图。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述接触网磨耗测量功能是将采集到的图像数据通过同步传输至系统智能服务器，接触网磨耗智能算法快速识别采集图像，智能识别光斑信息，确定接触网磨耗情况，超出阈值报警。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述弓网视频监控功能设置了前端控制采集器，通过采集控制软件，智能控制弓网监控模块的图像采集，控制采集器设有传感器信息接收接口，可接收外部传感器感应的环境温度、光照信息等影响图像采集效果的因素，并通过控制相机前端设置，保证图像采集效果。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述燃弧监测功能是由高帧率相机方式实现短时间弓网燃弧检测。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述碳滑板磨耗检测功能是基于相机位置及拍摄精度的考量，叠加维德自主研发的内置算法，系统可自动获取碳滑板图像的有关参数值，输出碳滑板厚度参数，超出阈值报警。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中，接触网悬挂状态检测系统与弓网关系检测系统均采用模块化结构，每个子系统既可独立工作，亦可组成整体，可根据客户意愿选择性提供，产品拆装灵活，便于现场安装及售后维修，而由接触网悬挂状态检测系统与弓网关系检测系统组成的主系统了通过智能检测方式，自动识别各类故障问题，定位其缺陷位置，生成故障报告，指导设备的正常运维。
附图说明
图1为本发明中主系统框架结构示意图；
图2为本发明中悬挂状态检测系统网络架构图；
图3为本发明中图像拼接流程示意图；
图4为本发明中关键部件检测流程图；
图5为本发明中吊弦识别流程图；
图6为本发明中吊柱识别及检测流程图；
图7为本发明中接触线高度及拉出值检测流程图；
图8为本发明中接触线磨耗检测流程图；
图9为本发明中弓网关系检测系统网络架构图；
图10为本发明中弓网关系检测系统数据传输流程图；
图11为本发明中智能识别处理流程图；
图12为本发明中图像缺陷识别模型图；
图13为本发明中燃弧识别处理流程图；
图14为本发明中燃弧效果图；
图15为本发明中系统工作拓扑图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，包括主系统，其特征在于，主系统包括有悬挂状态检测系统与弓网关系检测系统，悬挂状态检测系统由腕臂阵列检测系统、吊弦识别检测系统、隧道内吊柱检测功能、接触网几何参数测量功能与接触网磨耗测量功能，弓网关系检测系统包括有弓网视频监控功能、受电弓结构检测功能、燃弧监测功能、接触网硬点检测功能、温度检测功能与碳滑板磨耗检测功能。
腕臂阵列检测系统
系统利用数据采集服务控制器连接车顶采集设备，在车辆运行过程中，通过触发模块对腕臂的识别发出图像采集信号，并通过图像采集相机实时采集腕臂的图像，实时将图片信息传输到监控显示主机的显示屏幕上，实现腕臂状态的实时检测与识别，同时对图像进行存储。
系统设置了前端触发模块，并通过采集相机与软件算法识别达到缺陷检测的功能，并通过控制相机前端设置，保证图像采集效果。
在短时间内采集高清图像受制于传输通道、数据总线的限制，图像不可能在现有通道上无限清晰，维德项目组通过理论计算，在保留可控阈值基础上，触底现有通道上限，对图像进行无损压缩算法和保真还原算法处理，并封装在相机内部视频处理集成电路芯片中，保证了采集高清晰图像，在图像采集处理系统中，系统采用一体化硬件采集和处理设计方案，“一体化硬件采集和处理”是指图像采集和处理任务通过同一块硬件板卡实现，两者间的数据交换通过板内总线(或其他数据通信方式，如FIFO、双RAM交替等)实现，图像采集由专用的数字转换模块完成，图像处理通过专用DSP(或DSP阵列)模块实现，模块间采用紧耦合一体化设计。
一体化硬件采集和处理设计在采集前端实现了图像的处理工作，降低了数据总量，减少了系统内存占用，减轻了信道传输压力，适合当前的系统采集环境。
吊弦识别检测系统
列车运行过程中，车顶的吊弦触发模块检测设备上方的吊弦，当有吊弦时触发模块工作并传输信号到采集模块，对吊弦图像进行采集，经过网络协议传输过后到服务器对图像进行缺陷的识别与保存，将有缺陷的吊弦位置进行定位和标记。
隧道内吊柱检测功能
列车运行过程中，车顶的吊柱拍摄模块检测设备上方的吊柱，实时采集吊柱图片，经过网络协议传输到后台服务器对图像进行识别与保存，将有吊柱位置进行定位和标记。
接触网几何参数测量功能
采用先进的非接触式图像测量法，利用线结构光、高速数字摄像机成像，通过智能识别算法，针对成像位置计算导线高度及拉出值并实时显示形成曲线趋势图，比较基础数据输出超限报告，将检测数据进行储存，便于历史数据分析。
接触网磨耗测量功能
系统在启动后，线阵灯光会在接触网下表面垂直形成一道亮度光斑，系统通过高速高精度工业相机实时采集接触网上的光斑信息，系统将采集到的图像数据通过同步传输至系统智能服务器，接触网磨耗智能算法快速识别采集图像，智能识别光斑信息，确定接触网磨耗情况，超出阈值报警。
弓网视频监控功能
系统利用数据采集服务控制器连接车顶采集设备，在车辆运行过程中，通过弓网监控模块对受电弓和接触网接触区域进行不间断的视频录制，并通过数据采集服务控制器的传输作用，实时将视频信息传输到监控显示主机的显示屏幕上，实现弓网状态的实时录像和查看，同时对监控视频进行存储。
系统设置了前端控制采集器，通过采集控制软件，智能控制弓网监控模块的图像采集，控制采集器设有传感器信息接收接口，可接收外部传感器感应的环境温度、光照信息等影响图像采集效果的因素，并通过控制相机前端设置，保证图像采集效果。
一体化硬件采集和处理设计在采集前端实现了图像的处理工作，降低了数据总量，减少了系统内存占用，减轻了信道传输压力，适合当前的系统采集环境。
受电弓结构检测功能
列车运行过程中，车顶图像采集模块采集弓网接触区域和受电弓整体图像信息，图像经前端处理后，通过交换机传输到智能识别主机中，利用智能识别技术完成受电弓结构状态判断、缺陷识别、故障分析报警，数据存储及图像显示。
系统服务器通过智能模式建立受电弓结构缺陷模型，智能检测受电弓羊角缺失变形、上下导杆缺失变形、上框下臂杆缺失变形等异常现象，并将信息实时传输到监控显示单元，在显示器上显示相应报警信息。
燃弧监测功能
本方案设计由高帧率相机方式实现短时间弓网燃弧检测，系统通过高帧率相机设备感应弓网运行区域的光照信息，当燃弧出现时，高帧率相机设备能够及时识别到环境变化情况，并将异常感应信号传输到智能应用主机，进而确定燃弧存在现象，实现燃弧监测功能，并自动报警。
系统接收报警信号后，自动记录燃弧出现的位置，测量燃弧出现时间，并保存至系统服务器，通过调用弓网运行监控视频，系统可提取相应时间段的弓网运行关系视频，燃弧时间较长时，可抓取燃弧图像加以识别，保证检测出的燃弧参数的准确性。
接触网硬点检测功能
系统采用工业级高速线扫图像采集相机、线阵灯光及相关辅助设备进行接触网硬点检测，系统通过拍摄激光在受电弓上形成的光点信号图像，生成具有全程化的光点图像，通过智能分析后，配合里程叠加信息，获取接触网的硬点位置。
温度检测功能
系统采用红外热成像仪，在列车运行过程中实时采集受电弓和接触网的温度，智能检测具体温度数据，记录并存储，系统同时具有阈值报警功能。
碳滑板磨耗检测功能
系统采用高清面阵相机实时采集受电弓图像，并利用光学图像处理检测和处理技术对受电弓磨耗进行检测，通过灰度检测，获取碳滑板图像信息，基于相机位置及拍摄精度的考量，叠加维德自主研发的内置算法，系统可自动获取碳滑板图像的有关参数值，输出碳滑板厚度参数，超出阈值报警。
请参阅图1-15，一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，包括主系统，其特征在于，主系统包括有悬挂状态检测系统与弓网关系检测系统，悬挂状态检测系统由腕臂阵列检测系统、吊弦识别检测系统、隧道内吊柱检测功能、接触网几何参数测量功能与接触网磨耗测量功能，弓网关系检测系统包括有弓网视频监控功能、受电弓结构检测功能、燃弧监测功能、接触网硬点检测功能、温度检测功能与碳滑板磨耗检测功能。
工作原理：使用时，接触网悬挂状态检测系统与弓网关系检测系统均采用模块化结构，每个子系统既可独立工作，亦可组成整体，可根据客户意愿选择性提供，产品拆装灵活，便于现场安装及售后维修，而由接触网悬挂状态检测系统与弓网关系检测系统组成的主系统了通过智能检测方式，自动识别各类故障问题，定位其缺陷位置，生成故障报告，指导设备的正常运维。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，包括主系统，其特征在于，所述主系统包括有悬挂状态检测系统与弓网关系检测系统，所述悬挂状态检测系统由腕臂阵列检测系统、吊弦识别检测系统、隧道内吊柱检测功能、接触网几何参数测量功能与接触网磨耗测量功能，所述弓网关系检测系统包括有弓网视频监控功能、受电弓结构检测功能、燃弧监测功能、接触网硬点检测功能、温度检测功能与碳滑板磨耗检测功能。
2.根据权利要求1所述的一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，其特征在于，所述腕臂阵列检测系统设置了前端触发模块，并通过采集相机与软件算法识别达到缺陷检测的功能，并通过控制相机前端设置，保证图像采集效果。
3.根据权利要求1所述的一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，其特征在于，所述吊弦识别检测系统是经过网络协议传输过后到服务器对图像进行缺陷的识别与保存，将有缺陷的吊弦位置进行定位和标记。
4.根据权利要求1所述的一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，其特征在于，所述接触网几何参数测量功能是采用非接触式图像测量法，利用线结构光、高速数字摄像机成像，通过智能识别算法，针对成像位置计算导线高度及拉出值并实时显示形成曲线趋势图。
5.根据权利要求1所述的一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，其特征在于，所述接触网磨耗测量功能是将采集到的图像数据通过同步传输至系统智能服务器，接触网磨耗智能算法快速识别采集图像，智能识别光斑信息，确定接触网磨耗情况，超出阈值报警。
6.根据权利要求1所述的一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，其特征在于，所述弓网视频监控功能设置了前端控制采集器，通过采集控制软件，智能控制弓网监控模块的图像采集，控制采集器设有传感器信息接收接口，可接收外部传感器感应的环境温度、光照信息等影响图像采集效果的因素，并通过控制相机前端设置，保证图像采集效果。
7.根据权利要求1所述的一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，其特征在于，所述燃弧监测功能是由高帧率相机方式实现短时间弓网燃弧检测。
8.根据权利要求1所述的一种电动列车接触网悬挂状态及弓网关系检测系统，其特征在于，所述碳滑板磨耗检测功能是基于相机位置及拍摄精度的考量，叠加维德自主研发的内置算法，系统可自动获取碳滑板图像的有关参数值，输出碳滑板厚度参数，超出阈值报警。
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