KR100911617B1 - System and method for detecting the temperature of the subassembly of train using heat image camera - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 열차 운행 중에 열차 하부 기기의 온도를 열화상 카메라를 이용하여 비접촉식으로 감지하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature sensing system and method for a train undercarriage using a thermal imaging camera, and more particularly to a system and method for non-contact sensing of the temperature of a train undercarriage using a thermal imaging camera during train operation.

본 발명의 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템은, 레일 위를 통과하는 열차 하부 기기의 온도를 비접촉식으로 감지하는 열화상 카메라; 상기 레일의 내측에 설치되어 열차의 차륜이 통과하는 순간을 비접촉식으로 감지하는 차륜 감지기; 및 상기 열화상 카메라와 차륜 감지기로부터 각각 열차 하부 기기의 온도 데이터와 열차가 통과하는 시기에 관한 데이터를 수신하여 열차 하부 기기의 부위 마다의 온도를 기초로 하여 열차 하부 기기의 이상 유무를 판정하는 데이터 처리수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The temperature sensing system of the train lower equipment using the thermal imaging camera of the present invention, the thermal imaging camera for non-contact sensing the temperature of the train lower equipment passing on the rail; A wheel detector installed inside the rail to non-contactly sense a moment when a wheel of the train passes; And data for determining the abnormality of the train undercarriage device based on the temperature of each part of the train undercarriage device by receiving temperature data of the train undercarriage device and data on when the train passes from the thermal imaging camera and the wheel detector, respectively. Processing means; characterized in that it comprises a.

열차, 온도, 열화상 카메라, 차륜, 차축 Axle, Train, Temperature, Thermal Camera, Wheel

Description

열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템 및 방법{System and method for detecting the temperature of the subassembly of train using heat image camera}System and method for detecting the temperature of the subassembly of train using heat image camera}

본 발명은 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 열차 운행 중에 열차 하부 기기의 온도를 열화상 카메라를 이용하여 비접촉식으로 감지하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature sensing system and method for a train undercarriage using a thermal imaging camera, and more particularly to a system and method for non-contact sensing of the temperature of a train undercarriage using a thermal imaging camera during train operation.

도 1은 종래의 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 온도 감지 시스템은 열 감지기(10a, 10b), 차륜 감지기(30a, 30b), 처리장치(40) 및 단말장치(50)를 포함한다.1 is a block diagram of a temperature sensing system of a conventional train lower equipment. As shown in FIG. 1, the temperature sensing system includes heat sensors 10a and 10b, wheel sensors 30a and 30b, a processing device 40 and a terminal device 50.

레일의 양쪽에는 열 감지기(10a, 10b)가 설치되어 레일을 통과하는 열차(20)하부 기기의 온도를 비접촉식으로 감지한다. 그리고, 레일 내측에는 차륜 감지기(30a, 30b)가 취부되어 열차(20) 차륜의 통과 순간을 비접촉식으로 감지한다. 열 감지기(10a, 10b) 주변에 설치되어 레일에서 감지된 온도 데이터를 처리하는 처리 장치(40)는 열 감지기(10a, 10b)와 차륜 감지기(30a, 30b)로부터 측정된 열차(20) 하부 기기의 부위마다의 온도 데이터를 처리하여 열차(20) 하부 기기의 부위마다의 이상 유무를 판정한다. 처리장치(40)가 열차(20) 하부 기기의 일 부위에 온도 이상이 있다고 판단한 경우에는 CTC 지령실에 설치된 단말장치(50)로 데이터를 전송한다. 단말장치(50)에서 이상 경보를 발생시키면, 지령원은 해당 열차(20)의 승무원에게 열차 점검을 지시하여 적절한 처리를 할 수 있게 된다.Heat detectors 10a and 10b are installed at both sides of the rail to non-contactly sense the temperature of the lower device of the train 20 passing through the rail. In addition, wheel detectors 30a and 30b are mounted inside the rail to non-contactly detect the passing moment of the wheels of the train 20. The processing device 40 installed around the heat detectors 10a and 10b and processing temperature data sensed by the rails is a lower part of the train 20 measured from the heat detectors 10a and 10b and the wheel detectors 30a and 30b. The temperature data for each part of the train is processed to determine whether there is an abnormality for each part of the lower device of the train 20. If the processing device 40 determines that there is a temperature abnormality in a part of the lower device of the train 20, the data is transmitted to the terminal device 50 installed in the CTC command room. When the abnormality alarm is generated in the terminal device 50, the commander instructs the crew of the corresponding train 20 to check the train, thereby enabling proper processing.

그러나, 상기와 같은 종래의 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템에서 열 감지기(10a, 10b)는 열을 감지하는 센서이기 때문에 온도 측정 대상물인 열차 하부 기기 각 부위마다의 열 분포를 알 수 없고 특히, 열차 하부 기기의 일 부위의 위치와 그 위치를 나타내는 온도 신호 데이터의 동기화가 이루어지지 않아 열차 하부 기기의 일 부위의 온도를 정확하게 나타낼 수 없다. 그리고, 사용자로 하여금 열차 하부 기기의 열화상 분포를 인식할 수 없게 할 뿐만 아니라, 열 감지기가 감지하는 부위가 한정되어 있기 때문에 열차 하부 기기별 온도의 차를 파악할 수 없게 한다.However, since the heat detectors 10a and 10b in the temperature sensing system of the conventional train lower device are heat sensing sensors, the heat distribution of each part of the train lower device which is a temperature measurement object is not known. The location of one part of the lower part of the vehicle and the temperature signal data indicating the location are not synchronized, and thus the temperature of one part of the lower part of the train cannot be accurately represented. In addition, not only does the user not be able to recognize the thermal image distribution of the lower train equipment, but also because the area detected by the heat sensor is limited, it is impossible to grasp the difference in temperature of the lower train equipment.

본 발명은 열차 운행 중에 열차 하부 기기의 온도를 열화상 카메라를 이용하여 비접촉식으로 감지하여 열차 하부 기기의 이상 상황을 신속히 해결하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a system and method for quickly solving an abnormal situation of a train undercarriage device by non-contactly detecting a temperature of a train undercarriage device by using a thermal imaging camera.

본 발명의 일 측면은, 레일 위를 통과하는 열차 하부 기기의 온도를 비접촉식으로 감지하는 열화상 카메라; 상기 레일의 내측에 설치되어 열차의 차륜이 통과하는 순간을 비접촉식으로 감지하는 차륜 감지기; 및 상기 열화상 카메라와 차륜 감지기로부터 각각 열차 하부 기기의 온도 데이터와 열차가 통과하는 시기에 관한 데이터를 수신하여 열차 하부 기기의 부위 마다의 온도를 기초로 하여 열차 하부 기기의 이상 유무를 판정하는 데이터 처리수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템을 제공한다.One aspect of the present invention, the thermal imaging camera for non-contact sensing the temperature of the lower train equipment passing on the rail; A wheel detector installed inside the rail to non-contactly sense a moment when a wheel of the train passes; And data for determining the abnormality of the train undercarriage device based on the temperature of each part of the train undercarriage device by receiving temperature data of the train undercarriage device and data on when the train passes from the thermal imaging camera and the wheel detector, respectively. It provides a temperature sensing system of the lower train equipment using a thermal imaging camera comprising a processing means.

그리고, 본 발명의 다른 측면은, 열화상 카메라가 레일 위를 통과하는 열차 하부 기기의 온도를 비접촉식으로 감지하는 제1단계; 차륜 감지기가 열차의 차륜이 통과하는 순간을 비접촉식으로 감지하는 제2단계; 및 데이터 처리수단이 상기 열화상 카메라와 차륜 감지기로부터 각각 열차 하부 기기의 온도 데이터와 열차가 통과하는 시기에 관한 데이터를 수신하여 열차 하부 기기의 부위 마다의 온도를 기초로 하여 열차 하부 기기의 이상 유무를 판정하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 방법을 제공한다.In addition, another aspect of the invention, the first step of the thermal imaging camera to detect the temperature of the lower train equipment passing over the rail in a non-contact; A second step of detecting, by the wheel detector, the moment when the wheel of the train passes through the contactless method; And the data processing unit receives temperature data of the train lower equipment and data on when the train passes from the thermal imager and the wheel detector, respectively, on the basis of the temperature of each part of the train lower equipment. And a third step of determining a temperature of the train lower device using the thermal imaging camera.

본 발명의 일 측면에 따르면, 운행 중인 모든 열차의 하부 기기의 온도 이상, 브레이크 완해 불량이나 베어링 불량과 같은 기기 불량을 조기에 포착하게 함으로써, 중대 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하여 열차의 안전 수송에 일조할 수 있다.According to an aspect of the present invention, by causing the early failure of the temperature of the lower equipment of all trains running, equipment failure such as brake loosening failure or bearing failure early, it is possible to prevent serious accidents in advance to ensure safe transportation of the train Can contribute to.

이하, 본 발명을 도면을 통하여 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템은 열화상 카메라(100), 차륜 감지기(200), 데이터 처리수단(300) 및 서버(400)를 포함할 수 있다.2 is a configuration diagram of a temperature sensing system of a train lower apparatus using a thermal imaging camera of the present invention. As shown in FIG. 2, a temperature sensing system of a train lower apparatus using a thermal imaging camera may include a thermal imaging camera 100, a wheel detector 200, a data processing unit 300, and a server 400. .

열화상 카메라(100), 차륜 감지기(200) 및 데이터 처리수단(300)은 레일의 주변에 설치되어 있고, 서버(400)는 원격지에 있는 사무실이나 종합 사령실에 설치되어 있다. 원격지의 사무실이나 종합 사령실에 설치된 서버(400)는 데이터 처리수단(300)이 수집한 결과 데이터를 수신하여 관리한다.The thermal imaging camera 100, the wheel detector 200, and the data processing means 300 are installed around the rail, and the server 400 is installed in an office or a general command room located at a remote location. The server 400 installed in a remote office or a general command room receives and manages the result data collected by the data processing means 300.

본 발명에서 열차의 하부 기기라 함은, 열차 하부의 차륜, 차축, 기억박스 및 베어링을 포함한 모든 기기를 말한다.In the present invention, the lower device of the train refers to all devices including wheels, axles, storage boxes and bearings under the train.

열화상 카메라(100)는 레일 위를 통과하는 열차 하부 기기의 온도를 비접촉식으로 감지한다. 열화상은 사물에서 방사되는 열 에너지를 전자파의 일종인 적외선 파장의 형태로 검출하여 열의 강도에 따라 각각 다른 색상으로 표현한 영상이다. 본 발명에서 이용된 열화상 카메라(100)는 비디오 카메라와 같이 작동하지만, 영상은 빛이 아닌 열로 검출하여 영상을 만드는 점이 그 차이점이라 할 수 있다. 열화상 카메라(100)는 적외선 에너지가 광학렌즈를 통과하게 되면, 내부의 센서가 이를 감지하여 전기신호를 발생시키는 원리를 이용한 것이다. 본 발명에서는 3대의 열화상 카메라(100)를 설치하는데, 열차 진입 방향을 기준으로 좌측, 우측 및 열차 정면의 하부에 설치하여 열차 하부 기기를 촬영한다.The thermal imaging camera 100 detects a non-contact temperature of the train lower equipment passing on the rail. A thermal image is an image in which thermal energy emitted from an object is detected in the form of infrared wavelength, which is a kind of electromagnetic waves, and expressed in different colors according to the intensity of heat. The thermal imaging camera 100 used in the present invention operates like a video camera, but the difference is that an image is detected by heat rather than light to make an image. The thermal imaging camera 100 uses a principle that when infrared energy passes through an optical lens, an internal sensor detects this and generates an electric signal. In the present invention, three thermal imaging cameras 100 are installed, which are installed on the lower left, right side and the front of the train based on the direction of entering the train to photograph the lower train device.

차륜 감지기(200)는 레일의 내측에 설치되어 열차의 차륜이 통과하는 순간을 비접촉식으로 감지하며, 감지한 순간은 열화상 카메라(100)의 촬영 시점인 트리거 신호로 이용되거나, 동영상 분석시 차륜의 위치를 파악하는 정보로 이용된다. 차륜 감지기(200)는 차륜의 플랜지(flange)부가 근접하면 고조파 유도방식에 의해 신호를 출력하여 열차의 차륜이 통과하는 순간을 비접촉식으로 감지한다.The wheel detector 200 is installed inside the rail to detect a non-contact moment when the wheel of the train passes, and the detected moment is used as a trigger signal which is a shooting time of the thermal imaging camera 100, or when analyzing a video of the wheel It is used as a location information. When the flange portion of the wheel is close, the wheel detector 200 outputs a signal by a harmonic induction method to detect a non-contact moment when the wheel of the train passes.

데이터 처리수단(300)은 열화상 카메라(100)와 차륜 감지기(200)로부터 각각 열차 하부 기기의 온도 데이터와 열차가 통과하는 시기에 관한 데이터를 수신하여 열차 하부 기기의 부위 마다의 온도를 기초로 하여 열차 하부 기기의 이상 유무를 판정한다.The data processing means 300 receives the temperature data of the train lower equipment and the data on when the train passes from the thermal imaging camera 100 and the wheel detector 200, respectively, based on the temperature of each part of the train lower equipment. To determine the abnormality of the equipment under the train.

서버(400)는 데이터 처리수단(300)으로부터 열차 하부 기기별로 측정한 온도 결과 데이터 및 판정 결과 데이터를 수신하여 저장하고, 열차 하부 기기에 이상이 있는 경우에는 데이터 처리수단(300)이 전송하는 열차 하부 기기의 이상 경보 지시를 수신하여 알람을 발생시킨다. 이로써, 작업자는 열차 하부 기기에 이상이 발생하였다는 것을 알고 신속히 조치를 취할 수 있게 된다.The server 400 receives and stores the temperature result data and the determination result data measured for each of the train lower devices from the data processing means 300, and if there is an error in the train lower device, the train transmitted by the data processing means 300. An alarm is generated by receiving an abnormal alarm instruction of the lower device. This allows the operator to know that an abnormality has occurred in the undercarriage of the train and take action promptly.

도 3은 도 2의 열화상 카메라의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 열화상 카메라는 각각 열차의 좌측, 우측, 하부를 측정하는 3대의 카메라(100a, 100b, 100c)로 설치된다. 그리고, 열화상 카메라(100a, 100b, 100c)의 외부에는 덮개(hood, 도시되지 않음)가 부착되어 있다. 덮개는 레일(150)이 있는 방향으로 향하게 하여 온도 측정시에 비나 눈으로부터의 영향을 저감시키기 위한 것이다.3 is a perspective view of the thermal imaging camera of FIG. 2. As shown in FIG. 3, the thermal imaging camera is installed with three cameras 100a, 100b and 100c respectively measuring the left side, the right side and the bottom side of the train. A cover (not shown) is attached to the outside of the thermal imaging cameras 100a, 100b, and 100c. The cover is directed in the direction in which the rail 150 is located to reduce the influence of rain or snow at the time of temperature measurement.

도 4는 도 2의 차륜 감지기의 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 차륜 감지기(200)는 레일(150)의 내측에 설치되어 열차가 통과하는 시기를 비접촉식으로 감지한다. 차륜 감지기(200)는 열차가 차륜 감지기(200)의 앞을 통과할 때 열차 차륜의 플랜지부가 접근하면 고조파 유도방식에 의해 신호를 출력하여 열차의 통과시기를 감지하는 방식을 이용한다. 그리고, 차륜 감지기(200)는 좌우 1조로 하여 설치된다.4 is a perspective view of the wheel detector of FIG. 2. As shown in FIG. 4, the wheel detector 200 is installed inside the rail 150 to detect when the train passes without contact. The wheel detector 200 uses a method of detecting a passing time of the train by outputting a signal by a harmonic induction method when the flange portion of the train wheel approaches when the train passes the front of the wheel detector 200. The wheel sensor 200 is installed in a pair of right and left.

도 5는 도 4의 데이터 처리수단의 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 데이터 처리수단(300)은 영상 취득부(310), 영상 처리부(320), 연산부(330), 판정부(340) 및 데이터 저장부(350)를 포함할 수 있다.5 is a configuration diagram of data processing means of FIG. 4. As shown in FIG. 5, the data processing means 300 may include an image acquisition unit 310, an image processing unit 320, an operation unit 330, a determination unit 340, and a data storage unit 350. .

영상 취득부(310)는 차륜 감지기(200)로부터 인식된 열차의 차륜 통과 순간에 열차의 정지 영상을 촬영하거나, 촬영된 정지영상을 동영상 파일로 저장한다.The image acquisition unit 310 captures a still image of the train at the moment of passing the wheel of the train recognized by the wheel detector 200 or stores the captured still image as a moving image file.

영상 처리부(320)는 영상 취득부(310)에서 촬영된 영상으로부터 열차 하부 기기의 온도 결과 데이터를 검출한다. 이때, 온도 결과 데이터 검출은 사진으로 물리량을 구하는 영상 머신 비젼(image machine vision) 기술을 이용한다.The image processor 320 detects temperature result data of the lower train device from the image photographed by the image acquirer 310. At this time, the temperature result data detection uses an image machine vision technique that obtains a physical quantity from a photograph.

연산부(330)는 영상 처리부(320)에서 검출된 온도 결과 데이터에서 태양광과 같은 외부 온도를 차감한 절대 온도를 계산하고, 한 편성에 대한 열차 하부 기기 별로 이상 온도에 대한 상대 온도를 계산한다.The calculator 330 calculates an absolute temperature obtained by subtracting an external temperature such as sunlight from the temperature result data detected by the image processor 320, and calculates a relative temperature with respect to the abnormal temperature for each train lower device of a train.

판정부(340)는 연산부(330)에서 계산된 절대 온도와 상대 온도로 촬영된 영상의 열 분포와 비교하여 열차 하부 기기의 이상 부위 및 측정 결과를 판정한다. 판정부(340)는 열차 하부 기기의 일 부위의 온도가 기 설정된 온도 이상이면, 열차 하부 기기를"온도 이상"으로 판정한다. 그리고, 판정부(340)는 열차 하부 기기의 일 부위의 온도가 타 부위의 온도와 비교하여 기 설정된 온도 이상 높으면, 열차 하부 기기를"기기 불량"으로 판정한다. 기기 불량에는 기기 부위가 어느 부위냐에 따라 브레이크 완해 불량 또는 베어링 불량 등이 될 수 있다.The determination unit 340 determines an abnormal part and a measurement result of the train lower device by comparing the heat distribution of the image photographed at the absolute temperature and the relative temperature calculated by the operation unit 330. The determination unit 340 determines that the train lower device is "temperature or higher" when the temperature of a part of the train lower device is equal to or higher than the preset temperature. And, if the temperature of one portion of the train lower equipment is higher than the predetermined temperature compared to the temperature of the other portion, the determination unit 340 determines that the train lower equipment as "device failure". Device failure may be a brake loosening failure or a bearing failure, depending on which part of the device.

도 6은 본 발명의 열차의 레일에서의 상태도이다. 도 6을 도 3 및 도 4와 함께 살펴보면, 레일(150)의 일측에는 열차의 진입 시기 및 진출 시기를 감지하는 제1근접센서(190a) 및 제2 근접센서(190b)가 배치되어 있다. 그리고, 열차 하부 기기의 중심이라고 할 수 있는 대차(170)의 좌우로 부착되어 차륜(180)의 통과 순간을 감지하는 차륜 감지기(200)가 있는데, 차륜 감지기(200)는 열차의 차륜이 통과할 때 트리거 신호를 발생하여 열화상 카메라(100a, 100b, 100c)에 전송한다.6 is a state diagram in the rail of the train of the present invention. Referring to FIG. 6 together with FIGS. 3 and 4, at one side of the rail 150, a first proximity sensor 190a and a second proximity sensor 190b are disposed to detect entry and exit times of the train. In addition, there is a wheel detector 200 attached to the left and right sides of the bogie 170, which may be referred to as the center of the train lower device, to detect the moment of passage of the wheel 180, and the wheel detector 200 may pass through the wheel of the train. When the trigger signal is generated and transmitted to the thermal imaging camera (100a, 100b, 100c).

레일(150)의 좌측 및 우측에 있는 열화상 카메라(100a, 100b)는 각각 열차 진입 방향을 기준으로 좌측과 우측에서 열차의 차륜과 차축을 포함한 기기의 열을 감지하고, 레일(150) 사이의 중앙에 있는 열화상 카메라(100c)는 열차 정면의 하부에서 열차 하부의 차축과 기어박스를 포함한 기기의 열을 감지한다.The thermal imaging cameras 100a and 100b on the left side and the right side of the rail 150 respectively detect heat of a device including wheels and axles of the train on the left and right sides of the train entry direction, The thermal imaging camera 100c in the center detects heat of a device including an axle and a gearbox in the lower part of the train at the lower part of the train front.

도 7은 본 발명의 열차 하부 기기의 온도 감지 방법의 흐름도이다. 도 7을 도 2 내지 도 6과 함께 살펴보면, 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 방법은 다음과 같은 과정을 갖는다.7 is a flowchart illustrating a temperature sensing method of a train lower apparatus of the present invention. Referring to FIG. 7 together with FIGS. 2 to 6, the temperature sensing method of a train lower apparatus using a thermal imaging camera has the following process.

먼저, 열화상 카메라(100)가 레일(150) 위를 통과하는 열차 하부 기기의 온도를 비접촉식으로 감지하고, 차륜 감지기(200)는 레일(150)의 내측에 설치되어 열차가 통과하는 시기를 비접촉식으로 감지한다(S100). 열화상 카메라(100)에서는 적외선 에너지가 광학렌즈를 통과하게 되면, 내부의 센서가 이를 감지하여 전기신호를 발생시키게 된다. 그리고, 차륜 감지기(200)는 레일의 내측에 설치되어 열차의 차륜이 통과하는 순간을 비접촉식으로 감지하며, 감지한 순간은 열화상 카메라(100)의 촬영 시점인 트리거 신호로 이용되거나, 동영상 분석시 차륜의 위치를 파악하는 정보로 이용된다.First, the thermal imaging camera 100 detects the non-contact temperature of the lower train equipment passing through the rail 150, the wheel detector 200 is installed inside the rail 150 to contact the non-contact when the train passes Detect as (S100). In the thermal imaging camera 100, when infrared energy passes through an optical lens, an internal sensor detects this and generates an electrical signal. In addition, the wheel detector 200 is installed inside the rail to detect the moment of passing the wheel of the train in a non-contact manner, the detected moment is used as a trigger signal that is the shooting time of the thermal imaging camera 100, or during video analysis It is used as information to grasp the position of the wheel.

이후에, 영상 취득부(310)가 차륜 감지기(200)로부터 인식된 열차의 차륜 통과 순간에 열차의 정지 영상을 촬영하거나, 촬영된 정지영상을 동영상 파일로 저장한다(S200).Thereafter, the image acquisition unit 310 captures a still image of the train at the moment of passing the wheel of the train recognized by the wheel detector 200 or stores the captured still image as a moving image file (S200).

이후에, 영상 처리부(320)가 영상 취득부(310)에서 촬영된 영상으로부터 열차 하부 기기의 온도 결과 데이터를 검출한다(S300). 이때, 온도 결과 데이터의 검출은 사진으로 물리량을 구하는 영상 머신 비젼(image machine vision) 기술을 이용한다.Thereafter, the image processor 320 detects temperature result data of the lower train device from the image photographed by the image acquirer 310 (S300). At this time, the detection of the temperature result data uses an image machine vision technique of obtaining a physical quantity from a photograph.

이후에, 연산부(330)가 영상 처리부(320)에서 검출된 온도 결과 데이터에서 태양광과 같은 외부 온도를 차감한 절대 온도를 계산하고, 한 편성에 대한 열차 하부 기기 별로 이상 온도에 대한 상대 온도를 계산한다(S400). 영상 처리부(320)에서 검출된 온도 결과 데이터에서 태양광과 같은 외부 온도를 차감하는 절대 온도를 계산하는 이유는, 태양광과 같은 외부 온도로 인하여 열차 하부 기기의 온도가 높게 측정되기 때문에 이를 보정하기 위한 것이다.Subsequently, the calculating unit 330 calculates an absolute temperature obtained by subtracting an external temperature such as sunlight from the temperature result data detected by the image processing unit 320, and calculates a relative temperature of the abnormal temperature for each train lower device of one train. Calculate (S400). The reason for calculating the absolute temperature subtracting the external temperature such as sunlight from the temperature result data detected by the image processor 320 is to compensate for this because the temperature of the lower part of the train is measured due to the external temperature such as sunlight. It is for.

이후에, 판정부(340)가 연산부(330)에서 계산된 절대 온도와 상대 온도로 촬영된 영상의 열 분포와 비교하여 열차 하부 기기의 이상 부위 및 측정 결과를 판정한다(S500). 판정부(340)는 열차 하부 기기의 일 부위의 온도가 기 설정된 온도 이상이면, 열차 하부 기기를"온도 이상"으로 판정한다. 그리고, 판정부(340)는 열차 하부 기기의 일 부위의 온도가 타 부위의 온도와 비교하여 기 설정된 온도 이상높으면, 열차 하부 기기를"기기 불량"으로 판정한다. 기기 불량은 기기 부위가 어느 부위냐에 따라 브레이크 완해 불량 또는 베어링 불량이 될 수 있다.Thereafter, the determination unit 340 compares the heat distribution of the image photographed with the absolute temperature and the relative temperature calculated by the operation unit 330 to determine the abnormal part and the measurement result of the lower train device (S500). The determination unit 340 determines that the train lower device is "temperature or higher" when the temperature of a part of the train lower device is equal to or higher than the preset temperature. And, if the temperature of one portion of the train lower equipment is higher than the preset temperature compared to the temperature of the other portion, the determination unit 340 determines that the train lower equipment as "device failure". Machine failure can be a brake loosening failure or a bearing failure depending on where the appliance is located.

이후에, 서버(400)가 판정부(340)에서 판정된 열차 하부 기기별로 측정한 온도 결과 데이터 및 판정 결과 데이터를 수신하여 저장하고, 열차 하부 기기에 이상이 있는 경우에는 판정부(340)가 전송하는 열차 하부 기기의 이상 경보 지시를 수신하여 알람을 발생시킨다(S600). 이로써, 작업자는 열차 하부 기기에 이상이 발생하였다는 것을 알고 신속히 조치를 취할 수 있게 된다.Subsequently, the server 400 receives and stores the temperature result data and the determination result data measured for each of the train lower devices determined by the determination unit 340. An alarm is generated by receiving an abnormal alarm instruction of a train lower device to be transmitted (S600). This allows the operator to know that an abnormality has occurred in the undercarriage of the train and take action promptly.

도 8은 본 발명의 열차 하부 기기의 온도 및 열차의 통과순간 감지방법의 흐름도이다. 도 8을 도 2 내지 도 7과 함께 살펴보면, 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 및 열차의 통과시기 감지방법은 다음과 같은 과정을 갖는다. 도 9는 도 8의 S100을 상세히 설명한 것이다.8 is a flowchart illustrating a method of detecting a temperature of a train lower device and a passing moment of a train of the present invention. Referring to FIG. 8 together with FIGS. 2 to 7, a method of detecting a temperature of a train lower device and a passing time of a train using a thermal imaging camera may include the following processes. 9 illustrates S100 of FIG. 8 in detail.

먼저, 제1 근접센서(190a)가 열차의 진입을 감지하여 열화상 카메라(100a, 100b, 100c)에 진입신호를 전송한다. 열화상 카메라(100a, 100b, 100c)는 제1 근접센서(190a)로부터 진입신호를 수신하여 열차 하부 기기의 촬영 준비를 한다(S110).First, the first proximity sensor 190a detects the entry of a train and transmits an entry signal to the thermal imaging cameras 100a, 100b, and 100c. The thermal imaging cameras 100a, 100b, and 100c receive an entrance signal from the first proximity sensor 190a and prepare to photograph the lower train device (S110).

이후에, 차륜 감지기(200)가 트리거 신호를 발생하여 열차의 통과시기를 감지하여 열화상 카메라(100a, 100b, 100c)에 전송한다(S120).Thereafter, the wheel detector 200 generates a trigger signal, detects when the train passes, and transmits the trigger signal to the thermal imaging cameras 100a, 100b, and 100c (S120).

이후에, 열화상 카메라(100a, 100b, 100c)는 차륜 감지기(200)로부터 트리거 신호를 수신하여 열차 하부 기기를 촬영하여 이미지를 저장한다(S130). 열화상 카메라(100a, 100b, 100c)는 열차 하부 기기 촬영시 열차 하부 기기 전체를 동영상으로 촬영하거나 열차 차륜을 정지영상으로 촬영할 수 있다.Subsequently, the thermal imaging cameras 100a, 100b, and 100c receive a trigger signal from the wheel detector 200, photograph the lower train device, and store an image (S130). The thermal imaging cameras 100a, 100b, and 100c may take a video of the entire train lower device as a video or take a train wheel as a still image when the lower train device is photographed.

이후에, 제2 근접센서(190b)가 열차의 진출을 감지하여 열화상 카메라(100a, 100b, 100c)에 진출신호를 전송한다. 열화상 카메라(100a, 100b, 100c)는 제2 근접센서(190b)로부터 진출신호를 수신하여 열차 하부 기기의 촬영을 종료한다(S140).Thereafter, the second proximity sensor 190b detects the advance of the train and transmits the advance signal to the thermal imaging cameras 100a, 100b, and 100c. The thermal imaging cameras 100a, 100b, and 100c receive the exit signal from the second proximity sensor 190b to end the photographing of the lower train device (S140).

도 9a는 본 발명의 열화상 카메라로 열차 하부 기기를 촬영한 사진이고, 도 9b는 도 9a를 분석한 후의 온도를 표시한 사진이다.FIG. 9A is a photograph of a train lower apparatus with the thermal imaging camera of the present invention, and FIG. 9B is a photograph showing a temperature after analyzing FIG. 9A.

사물에서 방사되는 열 에너지를 전자파의 일종인 적외선 파장의 형태로 검출하여 열의 강도에 따라 각각 다른 색상으로 표현한 영상을 열화상이라 하는데, 열화상 카메라로 열차 하부 기기를 촬영하면 도 9a와 같다. 열화상 카메라로 촬영한 영상을 분석하여 온도를 표시하게 되면 도 9b와 같다. 도 10b에서는 27, 30, 33, 42, 48, 56℃ 와 같이 27~56℃ 범위 내에서 온도가 분포함을 알 수 있는데, 기기의 각 부위마다 온도가 다름을 알 수 있다.Thermal energy emitted from an object in the form of an infrared wavelength, which is a kind of electromagnetic waves, and is expressed in different colors according to the intensity of heat, is called a thermal image. 9B shows the temperature obtained by analyzing the image photographed by the thermal imaging camera. In Figure 10b it can be seen that the temperature is distributed within the range of 27 ~ 56 ℃, such as 27, 30, 33, 42, 48, 56 ℃, it can be seen that the temperature is different for each part of the device.

실제로 분석된 영상에서는 열화상으로 인하여 색상이 다르게 표현되는데, 이러한 온도 차이를 토대로 하여 열차 기기의"온도 이상","기기 불량"이라고 판정할 수 있다.In the analyzed image, colors are expressed differently due to the thermal image. Based on the temperature difference, it may be determined that the temperature of the train is "above the temperature" or "the device is bad".

도 1은 종래의 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템의 구성도1 is a block diagram of a temperature sensing system of a conventional train lower equipment

도 2는 본 발명의 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템의 구성도2 is a block diagram of a temperature sensing system of a train lower equipment using a thermal imaging camera of the present invention

도 3은 도 2의 열화상 카메라의 사시도3 is a perspective view of the thermal imaging camera of FIG.

도 4는 도 2의 차륜 감지기의 사시도4 is a perspective view of the wheel detector of FIG.

도 5는 도 2의 데이터 처리수단의 구성도5 is a configuration diagram of data processing means of FIG.

도 6은 본 발명의 열차의 레일에서의 상태도6 is a state diagram in the rail of the train of the present invention;

도 7은 본 발명의 열차 하부 기기의 온도 감지 방법의 흐름도7 is a flowchart of a temperature sensing method of a train lower equipment of the present invention.

도 8은 본 발명의 열차 하부 기기의 온도 및 열차의 통과순간 감지방법의 흐름도8 is a flowchart of a method for detecting a temperature and a passing moment of a train of a train lower device according to the present invention;

도 9a는 본 발명의 열화상 카메라로 열차 하부 기기를 촬영한 사진Figure 9a is a photograph of the lower train equipment with the thermal imaging camera of the present invention

도 9b는 도 9a를 분석한 후의 온도를 표시한 사진Figure 9b is a photograph showing the temperature after analyzing Figure 9a

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>                 <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100a, 100b, 100c : 열화상 카메라 190a : 제1 근접센서 100a, 100b, and 100c: thermal imaging camera 190a: first proximity sensor

190b : 제2 근접센서 200 : 차륜 감지기190b: second proximity sensor 200: wheel detector

300 : 데이터 처리수단 310 : 영상 취득부 300: data processing means 310: image acquisition unit

320 : 영상 처리부 330 : 연산부320: image processing unit 330: arithmetic unit

340 : 판정부 400 : 서버 340: determination unit 400: server

Claims (14)

레일 위를 통과하는 열차 하부 기기의 온도를 비접촉식으로 감지하는 열화상 카메라;A thermal imaging camera for non-contact sensing of the temperature of the underside equipment passing on the rail; 상기 레일의 내측에 설치되어 열차의 차륜이 통과하는 순간을 비접촉식으로 감지하는 차륜 감지기; 및A wheel detector installed inside the rail to non-contactly sense a moment when a wheel of the train passes; And 상기 열화상 카메라와 차륜 감지기로부터 각각 열차 하부 기기의 온도 데이터와 열차가 통과하는 시기에 관한 데이터를 수신하여 열차 하부 기기의 부위 마다의 온도를 기초로 하여 열차 하부 기기의 이상 유무를 판정하는 데이터 처리수단;Data processing for determining whether there is an abnormality of the train undercarriage device based on the temperature of each part of the train undercarriage device by receiving temperature data of the train undercarriage device and data on when the train passes from the thermal imager and the wheel detector, respectively. Way; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템.Temperature sensing system of the lower train equipment using a thermal imaging camera comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열화상 카메라는 열차 진입 방향을 기준으로 좌측, 우측 및 열차 정면의 하부에 설치하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템.The thermal imaging camera is a temperature sensing system of the lower train equipment using a thermal imaging camera, characterized in that installed on the lower left, right and the front of the train on the basis of the train entry direction. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열차 하부 기기는 열차 하부의 차륜, 차축, 기어박스, 브레이크 및 베어링 중에서 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템.The train lower device is a temperature sensing system of the train lower device using a thermal imaging camera, characterized in that at least any one of the wheel, axle, gear box, brake and bearing of the lower train. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터 처리수단으로부터 열차 하부 기기별로 측정한 온도 결과 데이터 및 판정 결과 데이터를 수신하여 저장하는 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템.And a server configured to receive and store temperature result data and determination result data measured for each lower train device from the data processing unit. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 열차 하부 기기에 이상이 있는 경우에, 상기 서버는 상기 데이터 처리수단이 전송하는 열차 하부 기기의 이상 경보 지시를 수신하여 알람을 발생시키는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템.In the event that there is an error in the lower train equipment, the server receives the alarm warning instruction of the train lower equipment transmitted by the data processing means to generate an alarm, the temperature sensing system of the train lower equipment using a thermal imaging camera, . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열화상 카메라 외부에는 덮개가 부착된 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템.Temperature sensing system of the lower train equipment using a thermal imaging camera, characterized in that the cover is attached to the outside of the thermal imaging camera. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차륜 감지기는 상기 차륜의 플랜지부가 근접하면 고조파 유도방식에 의해 신호를 출력하여 열차가 통과하는 시기를 비접촉식으로 감지하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템.The wheel detector outputs a signal by a harmonic induction method when the flange portion of the wheel is close to detect the time when the train passes non-contact temperature sensing system using a thermal imaging camera, characterized in that the non-contact. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터 처리수단은,The data processing means, 상기 차륜 감지기로부터 인식된 열차의 차륜 통과 순간에, 열차의 정지 영상을 촬영하거나 촬영된 정지영상을 동영상 파일로 저장하는 영상 취득부;An image acquisition unit for capturing a still image of the train or storing the captured still image as a moving image file at the moment of passage of the wheel of the train recognized by the wheel detector; 상기 영상 취득부에서 촬영된 영상으로부터 열차 하부 기기의 온도 결과 데이터를 검출하는 영상 처리부;An image processing unit for detecting temperature result data of the lower train device from the image photographed by the image acquisition unit; 상기 영상 처리부에서 검출된 온도 결과 데이터에서 외부 온도를 차감한 절대 온도를 계산하고, 열차 하부 기기 별로 이상 온도에 대한 상대 온도를 계산하는 연산부; 및A calculator configured to calculate an absolute temperature obtained by subtracting an external temperature from the temperature result data detected by the image processor, and calculate a relative temperature with respect to an abnormal temperature for each train lower device; And 상기 연산부에서 계산된 절대 온도와 상대 온도로 촬영된 영상의 열 분포와 비교하여 열차 하부 기기의 이상 부위 및 측정 결과를 판정하는 판정부;A determination unit which determines an abnormal part and a measurement result of the lower train device by comparing the heat distribution of the image photographed with the absolute temperature and the relative temperature calculated by the calculation unit; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템.Temperature sensing system of the lower train equipment using a thermal imaging camera comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 열차 하부 기기의 일 부위의 온도가 기 설정된 온도 이상이면, 상기 판정부는 상기 열차 하부 기기를"온도 이상"으로 판정하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템.And if the temperature of a portion of the lower part of the train is higher than a predetermined temperature, the determination unit determines the lower part of the train as "temperature or higher". 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 열차 하부 기기의 일 부위의 온도가 타 부위의 온도와 비교하여 기 설정된 온도 이상 높으면, 상기 판정부는 상기 열차 하부 기기를"기기 불량"으로 판정하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 시스템.When the temperature of one part of the lower part of the train is higher than a predetermined temperature in comparison with the temperature of the other part, the determining unit determines the lower part of the train as a "equipment defective", the lower part of the train using the infrared camera Temperature sensing system. 열화상 카메라가 레일 위를 통과하는 열차 하부 기기의 온도를 비접촉식으로 감지하는 제1단계; A first step in which the thermal imaging camera non-contactly senses a temperature of a train lower device passing on a rail; 차륜 감지기가 열차의 차륜이 통과하는 순간을 비접촉식으로 감지하는 제2단계; 및 A second step of detecting, by the wheel detector, the moment when the wheel of the train passes through the contactless method; And 데이터 처리수단이 상기 열화상 카메라와 차륜 감지기로부터 각각 열차 하부 기기의 온도 데이터와 열차가 통과하는 시기에 관한 데이터를 수신하여 열차 하부 기기의 부위 마다의 온도를 기초로 하여 열차 하부 기기의 이상 유무를 판정하는 제3단계; The data processing unit receives temperature data of the train lower equipment and data on when the train passes from the thermal imaging camera and the wheel detector, respectively, and determines whether there is an abnormality of the train lower equipment based on the temperature of each part of the train lower equipment. Determining a third step; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 방법.Temperature detection method of the lower train device using a thermal imaging camera comprising a. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 서버가 상기 데이터 처리수단으로부터 열차 하부 기기별로 측정한 온도 결과 데이터 및 판정 결과 데이터를 수신하여 저장하는 제4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 방법.And a fourth step of the server receiving and storing the temperature result data and the determination result data measured for each lower train device from the data processing means. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 열차 하부 기기에 이상이 있는 경우에, 상기 서버는 상기 데이터 처리수단이 전송하는 열차 하부 기기의 이상 경보 지시를 수신하여 알람을 발생시키는 제5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 방법.If there is an error in the lower train device, the server further comprises a fifth step of generating an alarm by receiving an abnormal alarm instruction of the train lower device transmitted by the data processing means using a thermal imaging camera, How to sense the temperature of the train undercarriage. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제3단계는,The third step, 영상 취득부가 상기 차륜 감지기로부터 인식된 열차의 차륜 통과 순간에, 열차의 정지 영상을 촬영하거나 촬영된 정지영상을 동영상 파일로 저장하는 단계;Capturing a still image of the train or storing the captured still image as a moving image file at an instant of passage of the wheel of the train recognized by the image detector by the image acquisition unit; 영상 처리부가 상기 영상 취득부에서 촬영된 영상으로부터 열차 하부 기기의 온도 결과 데이터를 검출하는 단계;Detecting, by an image processor, temperature result data of the lower train device from an image photographed by the image acquisition unit; 연산부가 상기 영상 처리부에서 검출된 온도 결과 데이터에서 외부 온도를 차감한 절대 온도를 계산하고, 열차 하부 기기 별로 이상 온도에 대한 상대 온도를 계산하는 단계; 및Calculating, by a calculation unit, an absolute temperature obtained by subtracting an external temperature from the temperature result data detected by the image processor, and calculating a relative temperature with respect to an abnormal temperature for each lower train apparatus; And 판정부가 상기 연산부에서 계산된 절대 온도와 상대 온도로 촬영된 영상의 열 분포와 비교하여 열차 하부 기기의 이상 부위 및 측정 결과를 판정하는 단계;Determining, by the determination unit, an abnormal part and a measurement result of the lower train device by comparing the heat distribution of the image photographed with the absolute temperature and the relative temperature calculated by the calculation unit; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 열차 하부 기기의 온도 감지 방법.Temperature detection method of the lower train device using a thermal imaging camera comprising a.
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