CN201152988Y - 机车受电弓无线视频自动监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种机车受电弓无线视频自动监控系统，包括远程网络监控中心设备和至少一个监控点设备；所述监控点设备与所述远程网络监控中心设备通过无线网络连接。通过采用本实用新型所提出的机车受电弓无线视频自动监控系统，能够实现对受电弓的实时监测，并且提高了监测的精度，同时该自动监控系统还能够实现远程控制功能，从而有利于及时发现受电弓和接触网的故障。

Description

机车受电弓无线视频自动监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种自动监控系统，尤其涉及一种机车受电弓无线视频自动监控系统。

背景技术

受电弓是电力机车从接触网上受取电流的装置，其滑板与接触网导线直接接触，从接触网导线上受取电流，供机车使用。

目前，国内外研发的受电弓监控装置，都采用有线传输方式，有线传输监控装置由于需要铺设大量用于信号传输和控制的电缆，因此安装维护困难，而且极易发生故障。并且，在现有的机车受电弓监控装置中，大部分都安装在机车车顶上，需要在每台需要监控的机车上安装此类装置，故投资较大；还有，在此类装置的安装中摄像头处于仰视角度，因此无法观测受电弓的工作面，并且由于机车晃动较大，受电弓和接触网的绝大多数问题不易被摄像头拍摄到，因此拍摄图像的精度不高。

因此，为了克服上述缺陷，实有必要提出一种机车受电弓自动监控系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种机车受电弓无线视频自动监控系统。

本实用新型所提出的机车受电弓无线视频自动监控系统是这样设计的：

一种机车受电弓无线视频自动监控系统，包括远程网络监控中心设备和至少一个监控点设备；所述监控点设备与所述远程网络监控中心设备通过无线网络连接。

优选地，所述监控点设备包括监控点前端设备和监控点中心设备；所述监控点前端设备和所述监控点中心设备通过无线网络连接。

更优选地，所述监控点前端设备包括信号采集单元、前端综合控制单元和信号发射单元；所述信号采集单元、前端综合控制单元和信号发射单元依次连接。其中，所述监控点前端设备还包括第一立柱、第二立柱和第三立柱。并且，所述信号采集单元包括摄像机、数码相机、第一光电传感器和第二光电传感器；所述摄像机、数码相机和光电传感器分别与所述前端综合控制单元连接，并且所述第一光电传感器安装在第一立柱上，所述第二光电传感器安装在第二立柱上，所述摄像机和数码相机安装在第三立柱上，所述前端综合控制单元和信号发射单元安装在第三立柱上。并且其中，所述数码相机为3-5个，并且所述数码相机均安装在轨道中心轴线上，其中一台数码相机配置为对受电弓进行垂直拍摄，至少两台数码相机配置为以拍摄俯角15°-20°分别对受电弓的两排滑板进行拍摄。所述摄像机配置有电动可变镜头和电动可变光圈。

更优选地，所述监控点中心设备包括信号接收单元、中心信号处理单元、报警单元和网络装置；所述信号接收单元、所述网络装置和所述报警单元分别与所述中心信号处理单元连接，所述网络装置与所述远程网络监控中心设备无线连接。

通过采用该自动监控系统实现对受电弓的实时监测，可以及时、准确地发现受电弓故障，同时通过受电弓的打碰痕迹可判断接触网的运行状态，从而有利于受电弓及接触网的及时检修、维护，起到减少受电弓和接触网故障的目的。

附图说明

图1为本实用新型的机车受电弓无线视频自动监控系统的原理框图；

图2为图1所示的监控点设备的原理框图；

图3为图1和图2所示的监控点设备的监控点前端设备安装布置示意图；

图4a为图3所示的监控点设备的部分装置的局部安装布置的主视图；

图4b为图3所示的监控点设备的部分装置的局部安装布置的侧视图；

图5为本实用新型的机车受电弓无线视频自动监控系统的工作流程图；

图6为本实用新型的机车受电弓无线视频自动监控系统的车辆接近时同步触发原理示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的机车受电弓无线视频自动监控系统的原理框图。如图1所示，本实用新型所提出的机车受电弓无线视频自动监控系统包括远程网络监控中心设备1和若干个监控点设备2。远程网络监控中心设备1通过无线网络实现对监控点设备2的远程监控。对于监控点设备2的数量，可以由用户根据需要、安装线路以及资金情况的实际情况来确定。

图2为图1所示的监控点设备的原理框图。如图2所示，监控点设备2包括监控点前端设备20和监控点中心设备22，监控点前端设备20和监控点中心设备22通过无线网络连接。监控点前端设备20包括前端综合控制单元200、信号发射单元202和信号采集单元204，信号发射单元202和信号采集单元204都连接到前端综合控制单元200上。其中，信号采集单元204包括摄像机2040、第一数码相机2041、第二数码相机2042、第三数码相机2043(在本实施例中采用3个数码相机)、第一光电传感器2046和第二光电传感器2048，其中，摄像机2040、三个数码相机、第一光电传感器2046和第二光电传感器2048分别连接到前端综合控制单元200上。监控点中心设备22包括中心信号处理单元220、信号接收单元222、报警单元224和网络装置226，信号接收单元222、报警单元224和网络装置226分别连接到中心信号处理单元220上。

在实际测量中，当第一光电传感器2046和第二光电传感器2048检测到列车驶近的信号时，产生触发信号，并且把所述触发信号发送到前端综合控制单元200，当前端综合控制单元200接收到所述触发信号时，触发数码相机和摄像机2040自动拍摄机车受电弓的图像，然后，在前端综合控制单元200的控制下，将拍摄得到的图像经过信号发射单元202发射到在监控点前端设备20附近(在本实施例中为5km范围内)的监控点中心设备22，然后，监控点中心设备22通过信号接收单元222接收图像信号，并将接收到的图像信号发送到中心信号处理单元220对图像进行处理分析，从而判断出受电弓的中心线、滑板磨损情况、滑板丢失情况和滑板裂纹情况等故障。此时，如果发现受电弓出现故障，则触发报警单元224进行报警，以提示工作人员针对故障采取措施，有效地预防受电弓和接触网发生事故。

图3为图1和图2所示的监控点设备的监控点前端设备的安装布置示意图。在本实施例中，每个监控点设备需要三个立柱，立柱间的距离约为10-30米。如图3所示，在监控点前端设备20中还设有第一立柱206、第二立柱207和第三立柱208，在第一立柱206上安装有第一光电传感器2046，在第二立柱207上安装有第二光电传感器2048，在第三立柱208上安装有前端综合控制单元200以及信号发射单元202，在本实施例中信号发射单元202被集成到前端综合控制单元200内，当然在实际应用中，信号发射单元202可以独立于前端综合控制单元200设置，另外，在前端综合控制单元200内还设置有解码控制器(未示出)，以对图像信号进行处理。

如图3以及图4a、图4b所示，在铁轨209的中心轴线上安装第一数码相机2041以垂直拍摄受电弓滑板条的工作面，可获得完整的受电弓图像，该进行垂直拍摄的第一数码相机2041所拍摄的图像主要用于滑板丢失、滑板裂纹、受电弓弓角丢失等故障的识别。为了清晰地拍摄受电弓的两排滑板，每条滑板采用一台数码相机进行拍摄，同样该数码相机安装在铁轨209的中心轴线上，其拍摄的对象为受电弓滑板的厚度，一般来说，受电弓滑板的原始厚度为10mm，受损的极限厚度为3mm。由于是斜角拍摄，可以将数码相机安装在第三立柱208的横梁上，并且数码相机距离受电弓的工作面的垂直距离大约为2m，以一定的俯角进行拍摄，拍摄俯角θ为15°-20°。俯角与检测精度有关，俯角越小，检测精度越高。

综上所述，在本实施例中本系统采用3台数码相机和1台摄像机对受电弓进行图像拍摄，3台数码相机均安装在铁轨的中心轴线上，其中1台数码相机垂直拍摄受电弓的滑板条工作面，拍摄范围为2085mm，另两台数码相机分别拍摄受电弓的两个滑板条厚度，拍摄范围为950mm，并且其中一台数码相机用于在受电弓接近数码相机时进行拍摄，也就是拍摄受电弓前面一个滑板条，另一台数码相机用于在受电弓远离数码相机时进行拍摄，也就是拍摄受电弓后一个滑板条。另外，根据需要，对于受电弓每个滑板条的拍摄，还可以分别增加一台数码相机进行拍摄，以提高测量滑板条厚度的精度，也就是，对于每个监控点，采用4台数码相机来对滑板条厚度进行拍摄，也就是总共需要5台数码相机对受电弓进行拍摄。这样，每台数码相机的拍摄范围减小一半，大约为500mm左右。通过两台数码相机的图像融合来求得整个受电弓工作范围内的损耗情况。

下面结合图5和图6对本实用新型的机车受电弓无线视频自动监控系统的工作流程以及数码相机和摄像机的触发原理进行描述。第一光电传感器2046设置在第一立柱206上，标记为位置A1；第二光电传感器2048设置在第二立柱207上，标记为位置A2；采用三台数码相机进行图片拍摄，并且第一数码相机2041用于垂直拍摄受电弓工作面，第二数码相机2042用于拍摄受电弓的前滑板条，第三数码相机2043用于拍摄受电弓的后滑板条。标记T1、T2、T3分别为受电弓经过第一传感器2046、第二传感器2048和第三立柱208的时间，标记时间T、T_前、T_后分别为第一数码相机2041、第二数码相机2042和第三数码相机2043的最佳拍摄时刻。

当第一传感器检测到列车驶近的信号时，也就是在时刻T1时，系统启动，并且此时系统自动启动视频录像、记录时刻T1；当系统接收到第二传感器所检测到的列车驶近信号时，也就是在时刻T2，表示列车通过第二立柱，此时系统通过T1、T2以及第一传感器和第二传感器之间的距离S1，计算得出列车的行驶速度v；然后系统通过第二传感器与数码相机之间的距离S2、受电弓前滑板与数码相机之间的最佳拍摄距离S3，计算得出三个数码相机的最佳抓拍时间T_前、T、T_后以及列车完全通过所述监控点的时间T4，也就是列车车尾通过第三立柱的时间。其中，S1、S2、S3、列车长度S4为已知，T1、T2为光电传感器触发时间，由此可计算得到列车行驶速度v、最佳抓拍时间T、T_前、T_后以及列车通过的时间T4，计算推导过程如下所示：

$v=\frac{S1}{T2-T1}$ $T3=T2+\frac{S2}{v}$

考虑到系统处理的时间，可以设置一个校正时间ΔT，则第一数码相机的实际最佳拍摄时间T为T＝ΔT+T3。第二数码相机的最佳拍摄时间

第三数码相机的最佳拍摄时间

列车完全通过第三立柱的时间 $T4=T3+\frac{S4}{v}.$ 为了保证视频录像的完整性，可以设置一个录像延长时间Δt，则视频录像停止的时间T_停＝T4+Δt。

综上所述，通过采用本实用新型所提出的机车受电弓无线视频自动监控系统，能够实现对受电弓的实时监测，并且提高了图像拍摄的精度，同时该自动监控系统还能够实现远程控制功能，从而有利于及时发现受电弓和接触网的故障。

Claims (10)

1.一种机车受电弓无线视频自动监控系统，其特征在于，包括远程网络监控中心设备和至少一个监控点设备，所述监控点设备与所述远程网络监控中心设备通过无线网络连接。

2.根据权利要求1所述的机车受电弓无线视频自动监控系统，其特征在于，所述监控点设备包括监控点前端设备和监控点中心设备，所述监控点前端设备和所述监控点中心设备通过无线网络连接。

3.根据权利要求2所述的机车受电弓无线视频自动监控系统，其特征在于，所述监控点前端设备包括信号采集单元、前端综合控制单元和信号发射单元，所述信号采集单元、前端综合控制单元和信号发射单元依次连接。

4.根据权利要求3所述的机车受电弓无线视频自动监控系统，其特征在于，所述监控点前端设备还包括第一立柱、第二立柱和第三立柱。

5.根据权利要求4所述的机车受电弓无线视频自动监控系统，其特征在于，所述信号采集单元包括摄像机、数码相机、第一光电传感器和第二光电传感器；所述摄像机、数码相机和光电传感器分别与所述前端综合控制单元连接，并且所述第一光电传感器安装在第一立柱上，所述第二光电传感器安装在第二立柱上，所述摄像机和数码相机安装在第三立柱上，所述前端综合控制单元和信号发射单元安装在第三立柱上。

6.根据权利要求5所述的机车受电弓无线视频自动监控系统，其特征在于，所述数码相机为3-5个。

7.根据权利要求6所述的机车受电弓无线视频自动监控系统，其特征在于，所述数码相机均安装在轨道中心轴线上。

8.根据权利要求7所述的机车受电弓无线视频自动监控系统，其特征在于，其中一台数码相机配置为对受电弓进行垂直拍摄，至少两台数码相机配置为以拍摄俯角15°-20°分别对受电弓的两排滑板进行拍摄。

9.根据权利要求5所述的机车受电弓无线视频自动监控系统，其特征在于，所述摄像机配置有电动可变镜头和电动可变光圈。

10.根据权利要求2所述的机车受电弓无线视频自动监控系统，其特征在于，所述监控点中心设备包括信号接收单元、中心信号处理单元、报警单元和网络装置；所述信号接收单元、所述网络装置和所述报警单元分别与所述中心信号处理单元连接，所述网络装置与所述远程网络监控中心设备无线连接。

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