RU2815254C1 - Method for automatic detection of missing elements of freight car in round-the-clock mode - Google Patents

Method for automatic detection of missing elements of freight car in round-the-clock mode Download PDF

Info

Publication number
RU2815254C1
RU2815254C1 RU2023132897A RU2023132897A RU2815254C1 RU 2815254 C1 RU2815254 C1 RU 2815254C1 RU 2023132897 A RU2023132897 A RU 2023132897A RU 2023132897 A RU2023132897 A RU 2023132897A RU 2815254 C1 RU2815254 C1 RU 2815254C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
car
elements
list
cars
cameras
Prior art date
Application number
RU2023132897A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Васильевич Плотников
Константин Иванович Кучинский
Андрей Николаевич Байбаков
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Транстех"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Транстех" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Транстех"
Application granted granted Critical
Publication of RU2815254C1 publication Critical patent/RU2815254C1/en

Links

Abstract

FIELD: control devices; optics; data processing.
SUBSTANCE: invention relates to methods of optical control of rolling stock. In the method, the pre-trained neural network is launched in the cycle of image processing from the cameras to detect the specified elements of the car, detecting the required car elements, determining the car number, after which the obtained car number is queried into the car database, obtaining a list and the number of elements the presence of which must be monitored in a given car; further, by comparing this list with the compiled set, it is determined whether all the car elements to be controlled are found on the car images; if there are missing or inadequate elements, they are entered into the list of faults of this car.
EFFECT: enabling detection of missing elements of a freight car.
1 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к автоматическим средствам оптического контроля подвижного железнодорожного состава и может использоваться для автоматической регистрации и распознавания номеров железнодорожных вагонов и цистерн на железно дорожных узлах, транзитных станциях, подъездах к пунктам разгрузки/загрузки, а также для подсчета количества вагонов, осуществления контроля за состоянием вагонов и цистерн, осуществлять также соответствие типа тормозной колодки модели вагона, выявлять отсутствие элементов грузового вагона.The invention relates to automatic means of optical monitoring of rolling stock and can be used for automatic registration and recognition of numbers of railway cars and tanks at railway junctions, transit stations, entrances to unloading/loading points, as well as for counting the number of cars, monitoring the condition of cars and tanks, also ensure that the type of brake pad matches the model of the car, and identify the absence of elements of the freight car.

Из уровня техники известно решение по патенту RU2508216, публикация: 2014.02.27, в котором описан автоматический идентификатор номера вагона, отличающийся тем, что он содержит навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, энергонезависимые часы реального времени, модем GSM/GPRS с двумя SIM-картами, контроллер, энергонезависимую память, узел запуска контроллера при появлении внешнего питания или начале движения вагона, модуль питания и автономный источник электропитания, причем к контроллеру подключены навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, энергонезависимые часы реального времени, модем GSM/GPRS, узел запуска контроллера при появлении внешнего питания или в начале движения вагона и энергонезависимая память, а модуль питания от бортовой электрической сети и автономный источник электропитания подключены независимо друг от друга ко всем энергопотребляющим элементам идентификатора.From the prior art, a solution is known according to patent RU2508216, publication: 2014.02.27, which describes an automatic car number identifier, characterized in that it contains a GLONASS/GPS navigation receiver, a non-volatile real-time clock, a GSM/GPRS modem with two SIM cards, controller, non-volatile memory, controller launch unit when external power appears or the car starts moving, power module and autonomous power supply, and a GLONASS/GPS navigation receiver, non-volatile real-time clock, GSM/GPRS modem are connected to the controller, controller launch unit when external power appears power supply or at the beginning of the movement of the car and non-volatile memory, and the power module from the on-board electrical network and the autonomous power supply are connected independently of each other to all energy-consuming elements of the identifier.

Недостатком решения является зависимость от наличия автономного источника электропитания, которые в условиях сильных морозов спустя непродолжительное время быстро разряжаются. Кроме того, не везде на территории России есть сотовая связь и в зонах тайгиThe disadvantage of the solution is the dependence on the presence of an autonomous power supply, which, in severe frost conditions, quickly discharges after a short time. In addition, not everywhere in Russia there is cellular communication and in taiga zones

Также известно решение https://controleng.ru/wp-content/uploads/4960.pdf , в котором описан АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ОПТОЭЛЕКТРОННОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА, который позволяет распознавать в автоматическом режиме номера грузовых вагонов железнодорожных составов. Первое внедрение состоялось в июне 2005 г. на ст. Череповец-1 Северной железной дороги. Разработка получила название ARSCIS (Automated RollingStocked Cars Identification System).The solution https://controleng.ru/wp-content/uploads/4960.pdf is also known, which describes the HARDWARE-SOFTWARE COMPLEX OF OPTOELECTRONIC IDENTIFICATION OF RAILWAY TRANSPORT ROLLING STOCK OBJECTS, which allows you to automatically recognize the numbers of freight cars of railway trains. The first implementation took place in June 2005 at the station. Cherepovets-1 Northern Railway. The development is called ARSCIS (Automated RollingStocked Cars Identification System).

Наиболее близким аналогом является система оптического контроля грузовых вагонов и цистерн СОК-ТЕГ (https://teg.ru.com/wp-content/uploads/2020/06/sok-teg.pdf , опубл.: июнь 2020), которая предназначена для автоматической регистрации и распознавания номеров железнодорожных вагонов и цистерн на железно дорожных узлах, транзитных станциях, подъездах к пунктам разгрузки/загрузки, а так же для регистрации номеров транспортных контейнеров, перемещаемых железно дорожным транспортом в целях получения оперативной информации в автоматическом режиме о передвижении подвижного состава объектов железных дорог, поиска вагонов по их инвентарным номерам, подсчета количества вагонов, осуществления контроля за состоянием вагонов и цистерн.The closest analogue is the SOK-TEG optical monitoring system for freight cars and tanks (https://teg.ru.com/wp-content/uploads/2020/06/sok-teg.pdf, published: June 2020), which is designed for automatic registration and recognition of numbers of railway cars and tanks at railway junctions, transit stations, entrances to unloading/loading points, as well as for registration of numbers of transport containers moved by rail in order to obtain operational information in automatic mode about the movement of rolling stock railway facilities, searching for cars by their inventory numbers, counting the number of cars, monitoring the condition of cars and tanks.

Технической проблемой известных решений является возможность вести лишь досчет вагонов и фиксировать их номера.The technical problem of the known solutions is the ability to only count the cars and record their numbers.

Задачей изобретения является усовершенствование известных систем.The objective of the invention is to improve known systems.

Техническим результатом изобретения является возможность во время движения подвижного состава помимо распознавания номеров вагонов, анализа и формирования полученных данных с учетом модели вагона, выявлять также отсутствие необходимых элементов грузового вагона или определять их несоответствие.The technical result of the invention is the ability, during the movement of rolling stock, in addition to recognizing car numbers, analyzing and generating the received data taking into account the car model, to also identify the absence of necessary elements of a freight car or determine their inconsistency.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ автоматического выявления отсутствующих элементов грузового вагона в круглосуточном режиме, характеризующийся тем, что используют пост контроля, оснащенный видеокамерами и осветителями для круглосуточной съемки, с помощью которого автоматически во время прохода состава производят загрузку изображений с камер на сервер обработки, где формируют изображения вагонов с разных ракурсов, распознают номера вагонов, формируют данные с учетом модели вагона, отличающийся тем, что видеокамеры с осветителями на посту контроля размещают по обе стороны от железнодорожного полотна по высоте на уровне расположения необходимых элементов грузового вагона, которые требуется идентифицировать, при этом способ осуществляют в следующей последовательности этапов:The specified technical result is achieved due to the fact that a method is claimed for automatically identifying missing elements of a freight car around the clock, characterized by the use of a control post equipped with video cameras and lights for round-the-clock recording, with the help of which images from the cameras are automatically loaded during the passage of the train to the processing server, where images of cars are formed from different angles, car numbers are recognized, data is generated taking into account the model of the car, characterized in that video cameras with lights at the control post are placed on both sides of the railway track in height at the level of the necessary elements of the freight car, that need to be identified, and the method is carried out in the following sequence of steps:

- используя предварительно обученную нейронную сеть запускают в цикле обработку всех изображений со всех камер для обнаружения заданных элементов вагона, причем после обработки изображения формируют список объектов из заданных элементов вагона, при этом каждый объект описывают теми же числами, как и в разметке на изображении; - using a pre-trained neural network, they start processing all images from all cameras in a loop to detect specified elements of the car, and after processing the image, a list of objects is formed from the specified elements of the car, with each object being described by the same numbers as in the markings on the image;

- по результатам обработки всех изображений для каждого типа объектов создают таблицу данных, состоящую из строк и столбцов, где элементами строк являются вагоны, а элементами столбцов являются: камера, номер изображения с данной камеры, время формирования данного изображения, местоположение элемента на изображении; - based on the results of processing all images for each type of object, a data table is created, consisting of rows and columns, where the elements of the rows are cars, and the elements of the columns are: camera, image number from this camera, time of formation of this image, location of the element in the image;

- анализируя полученную таблицу данных для элемента автосцепки вагона, и, имея номера кадров для каждой из автосцепок, выделяют для каждого вагона набор фотографий с каждой из камер, формируя для каждого из вагонов массив данных из наборов трех чисел: номер камеры, номер первой фотографии для данного вагона с данной камеры, номер последней фотографии для данного вагона с данной камеры; причем количество таких наборов соответствует количеству используемых камер; - analyzing the resulting data table for the automatic coupling element of the car, and, having the frame numbers for each of the automatic couplers, select for each car a set of photographs from each of the cameras, forming for each of the cars a data array from sets of three numbers: camera number, number of the first photo for of this car from this camera, the number of the last photo for this car from this camera; wherein the number of such sets corresponds to the number of cameras used;

- сопоставляя между собой таблицу данных и массив данных, получают компилированный набор и количество элементов, которые были обнаружены для определенного вагона; - by comparing the data table and the data array, a compiled set and the number of elements that were detected for a particular car are obtained;

- на следующем этапе для каждого из вагонов выбирают фотографии с камер, настроенных на распознавание номера вагона, загружают этот набор фотографий на компиляцию в программу распознавания восьмизначных номеров железнодорожных вагонов, на выходе получают номер вагона, причем если номер вагона не распознался, то по нему устанавливают метку, что вагон не обрабатывался; - at the next stage, for each of the cars, photographs are selected from cameras configured to recognize the car number, this set of photographs is loaded for compilation into the program for recognizing eight-digit numbers of railway cars, at the output they receive the car number, and if the car number is not recognized, then they are identified by it a mark that the car was not processed;

- после чего делают запрос по полученному номеру вагона в базу данных вагонов, получая список и количество элементов, наличие которых на данном вагоне необходимо контролировать; - after which they make a request for the received car number to the car database, receiving a list and number of elements whose presence on a given car needs to be monitored;

- далее, сопоставляя этот список с компилированным набором, определяют, все ли элементы вагона, которые необходимо контролировать, найдены на изображениях вагона; если есть отсутствующие или несоответствующие вагону элементы, то их заносят в список неисправностей данного вагона.- further, comparing this list with the compiled set, it is determined whether all the elements of the car that need to be monitored are found in the images of the car; if there are missing or inappropriate elements for the car, they are included in the list of faults of this car.

Предпочтительно, по окончании обработки состава формируют список необработанных вагонов, если таковые имелись, с указанием порядкового номера с головы, список вагонов с отсутствующими интересующими элементами с указанием номера вагона и списка не найденных элементов, и список номеров вагонов, у которых были найдены все элементы.Preferably, upon completion of processing of the train, a list of unprocessed cars, if any, is generated, indicating the serial number from the head, a list of cars with missing elements of interest, indicating the car number and a list of not found elements, and a list of car numbers for which all elements were found.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На Фиг. 1 показана схема поста контроля с установленными видеокамерами согласно заявленного изобретения.In FIG. 1 shows a diagram of a control post with installed video cameras according to the claimed invention.

На Фиг. 2 - Фиг. 5, Фиг. 9 - Фиг. 11 показаны примеры детектирования элементов вагона.In FIG. 2 - Fig. 5, Fig. 9 - Fig. Figure 11 shows examples of detecting car elements.

На Фиг. 6 и Фиг. 7 приведены примеры разметки с помощью программы LabelImg.In FIG. 6 and Fig. Figure 7 shows examples of marking using the LabelImg program.

На Фиг. 8 показан пример детектирования номера вагона.In FIG. Figure 8 shows an example of car number detection.

На Фиг. 12 и Фиг. 13 приведены примеры определения типа тормозной колодки.In FIG. 12 and Fig. 13 shows examples of determining the type of brake pad.

На чертежах: 1 - пост контроля, 2 - видеокамеры на уровне номера вагона, 3 - видеокамеры на уровне автоспепки вагона, 4 - видеокамеры на уровне буксы колесной пары вагона, 5 - вспомогательный столб, 6 - буксовый узел, 7 - автоспепка вагона, 8 - видеокамеры 8 для отслеживания содержимого вагонов.In the drawings: 1 - control post, 2 - video cameras at the level of the car number, 3 - video cameras at the level of the car's automatic lining, 4 - video cameras at the level of the axle box of the car's wheelset, 5 - auxiliary post, 6 - axle box unit, 7 - automatic lining of the car, 8 - video cameras 8 to monitor the contents of cars.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Способ предназначен для автоматического выявления отсутствующих элементов грузового вагона в круглосуточном режиме, распознавания номеров вагонов, анализа и формирования полученных данных с учетом модели вагона, а также передачи полученных показаний в информационные системы заказчика. The method is designed to automatically identify missing elements of a freight car around the clock, recognize car numbers, analyze and generate the received data taking into account the car model, as well as transfer the received readings to the customer’s information systems.

Способ может быть реализован с использованием модулей видеофиксации, установленных на посту контроля 1 и связанных проводным или беспроводным способом с автоматизированным рабочим местом (АРМ) оператора, где установлен сервер с соответствующим программным обеспечением. Видеокамеры 2, 3, 4 с осветителями 5 (для работы в ночном режиме) на посту контроля 1 размещают по высоте на уровне расположения необходимых элементов грузового вагона, которые требуется идентифицировать.The method can be implemented using video recording modules installed at control post 1 and connected wired or wirelessly to an operator’s automated workstation (AWS), where a server with the appropriate software is installed. Video cameras 2, 3, 4 with illuminators 5 (for operation in night mode) at control post 1 are placed in height at the level of the necessary elements of the freight car that need to be identified.

Например, камеры 2 устанавливаются на уровне номера вагона по обе стороны от железнодорожного полотна на опорах поста контроля 1, камеры 3 - на уровне автоспепки 7 вагона, камеры 4 - на уровне буксового узла 6 колесной пары вагона. При необходимости пост контроля 1 дополнительно оснащают вспомогательными столбами 5, на которых размещают на том же уровне еще такие же видеокамеры 2, 3, 4. Также, на верхней балке поста контроля 1 могут размещаться видеокамеры 8 для отслеживания содержимого вагонов. Расположение камер 2, 3, 4 на заданной высоте относительно элементов вагона необходимо для целей точной идентификации элементов вагона, чтобы они не были под большим углом наклона сверху или снизу, который сильно искажает идентифицируемый объект и усложняет его распознавание.For example, cameras 2 are installed at the level of the car number on both sides of the railway track on the supports of control post 1, cameras 3 - at the level of the car's automatic lining 7, cameras 4 - at the level of the axle box unit 6 of the car's wheel pair. If necessary, control post 1 is additionally equipped with auxiliary pillars 5, on which the same video cameras 2, 3, 4 are placed at the same level. Also, video cameras 8 can be placed on the top beam of control post 1 to monitor the contents of cars. The location of cameras 2, 3, 4 at a given height relative to the elements of the car is necessary for the purpose of accurately identifying the elements of the car, so that they are not at a large angle of inclination from above or below, which greatly distorts the identified object and complicates its recognition.

При проходе поезда через пост контроля 1, который оснащен по меньшей мере видеокамерами 2, 3, 4 с осветителями (могут быть как отдельными, так и встроенными в камеры) для круглосуточной съемки, автоматически формируются изображения вагона с разных ракурсов. Заданные математические алгоритмы при использовании нейросетей производят обработку результатов поиска объектов на изображениях вагонов. Алгоритм анализа данных позволяет распознавать номера вагонов, формировать данные с учетом модели вагона, определять соответсвие типа тормозной колодки модели вагона, выявлять отсутствие элементов грузового вагона.When a train passes through control post 1, which is equipped with at least video cameras 2, 3, 4 with illuminators (can be either separate or built into cameras) for round-the-clock recording, images of the car are automatically generated from different angles. Specified mathematical algorithms using neural networks process the results of searching for objects in images of cars. The data analysis algorithm allows you to recognize car numbers, generate data taking into account the car model, determine the correspondence of the type of brake pad to the car model, and identify the absence of elements of a freight car.

Основные этапы работы программы выявления отсутствующих элементов на вагоне характеризуются следующими этапами:The main stages of the program for identifying missing elements on a car are characterized by the following stages:

После прохода очередного состава производится закачка изображений с камер на сервер обработки, который связан с видеокамерами 2, 3, 4, 8 проводной или беспроводной связью. Сервер обработки установлен на АРМ оператора. На сервере установлено соответствующее программное обеспечение (ПО), в частности - ПО нейронной сети.After the next train passes, images from the cameras are uploaded to the processing server, which is connected to video cameras 2, 3, 4, 8 by wire or wireless connection. The processing server is installed on the operator's workstation. The server has the appropriate software installed, in particular neural network software.

На втором этапе используется нейронная сеть. Например, можно использовать скрипт detect из библиотеки YOLO, с помощью которого запускают в цикле обработку всех изображений со всех камер с целью обнаружения интересующих нас элементов.At the second stage, a neural network is used. For example, you can use the detect script from the YOLO library, which starts processing all images from all cameras in a loop in order to detect elements of interest to us.

Для выявления отсутствующих или несоответствующих вагону элементов нейронную сеть сначала нужно обучить.To identify missing or inappropriate elements of the car, the neural network must first be trained.

Для этого предварительно отбирается набор изображений с интересующими нас объектами.To do this, a set of images with objects of interest to us is pre-selected.

Далее, например, в нейронной сети YOLO выполняется так называемая процедура разметки - для каждого изображения <image_name>.jpg создается файл <image_name>.txt, в котором перечислены элементы, имеющиеся на этом изображении и параметры прямоугольников, внутри которых эти элементы располагаются. Next, for example, in the YOLO neural network, the so-called marking procedure is performed - for each image <image_name>.jpg, a file <image_name>.txt is created, which lists the elements present in this image and the parameters of the rectangles within which these elements are located.

Для упрощения данной процедуры можно использовать, например, программу LabelImg. Она соотносит детектированный объект с его местоположением на изображении. To simplify this procedure, you can use, for example, the LabelImg program. It correlates the detected object with its location in the image.

На Фиг.6 приведен пример разметки с помощью программы LabelImg,
при этом содержание файла разметки выглядит следующим образом, как показано в таблице 1:
Figure 6 shows an example of marking using the LabelImg program,
the contents of the markup file are as follows, as shown in Table 1:

Таблица 1Table 1

00 0.2765620.276562 0.3956250.395625 0.1890620.189062 0.2187500.218750 66 0.4140620.414062 0.4531250.453125 0.1906250.190625 0.3137500.313750 33 0.6957030.695703 0.1850000.185000 0.1164060.116406 0.2500000.250000 22 0.8933590.893359 0.2043750.204375 0.0773440.077344 0.2412500.241250 44 0.7328120.732812 0.6100000.610000 0.1046880.104688 0.1925000.192500

В таблице 1 первый столбец - числовой идентификатор элемента, второй и третий столбец - относительные координаты центра ограничивающего прямоугольника, а четвертый и пятый столбец - относительные размеры ограничивающего прямоугольника.In Table 1, the first column is the element's numeric ID, the second and third columns are the relative coordinates of the center of the bounding box, and the fourth and fifth columns are the relative sizes of the bounding box.

После подбора достаточного количества изображений (не менее 1000 нахождений каждого из элементов) и их разметки с помощью скрипта train.py из библиотеки YOLO производится обучение нейросети.After selecting a sufficient number of images (at least 1000 occurrences of each element) and marking them using the train.py script from the YOLO library, the neural network is trained.

Для обучения подготавливают массив из более 1000 картинок. An array of more than 1000 pictures is prepared for training.

Используя библиотеку YOLOv5 и предобученную систему весов, переобучают на нужные объекты. То есть, вручную просматривают картинки, указывают нейросети, как выглядит и называется каждый предназначенный для поиска объект. Для обработки изображений используется программа train.Using the YOLOv5 library and a pre-trained weight system, they are retrained for the required objects. That is, they manually look through the pictures, indicate to the neural network what each object intended for search looks like and is called. The train program is used for image processing.

Для разметки координат используют программу LabelImg (см. https://russianblogs.com/article/24391005208/). Она соотносит детектированный объект с его местоположением на изображении.To mark coordinates, use the LabelImg program (see https://russianblogs.com/article/24391005208/). It correlates the detected object with its location in the image.

Функция detect обрабатывает все изображения и формирует список: название фото - название объекта, координата; название объекта 2 - координата 2; и т.д. The detect function processes all images and generates a list: photo name - object name, coordinate; name of object 2 - coordinate 2; etc.

В результате получаются такие изображения с обозначением детектированных объектов как на Фиг.7. The result is such images with the designation of detected objects as in Fig.7.

Примеры подробной настройки нейросети для детекции объектов показаны, например, в https://newtechaudit.ru/nastrojka-nejroseti-detekczia-obektov/ или в https://develop-nil.com/kak-sozdat-svoj-sobstvennyj-object-detector/.Examples of detailed configuration of a neural network for object detection are shown, for example, in https://newtechaudit.ru/nastrojka-nejroseti-detekczia-obektov/ or in https://develop-nil.com/kak-sozdat-svoj-sobstvennyj-object- detector/.

Пример обнаружения приведен на Фиг.5, где найдены два крюка (lhook, rhook), штурвал (helm), буксовый узел (oldbox) 6 и автосцепка (coupler) 7. Результатом обработки изображения является список объектов, при этом каждый объект описывается такими же числами (числовой идентификатор элемента, относительные координаты центра ограничивающего прямоугольника, относительные размеры ограничивающего прямоугольника), как и в разметке. An example of detection is shown in Figure 5, where two hooks (lhook, rhook), a steering wheel (helm), an axle box (oldbox) 6 and an automatic coupler (coupler) 7 were found. The result of image processing is a list of objects, with each object described by the same numbers (numeric identifier of the element, relative coordinates of the center of the bounding box, relative sizes of the bounding box), as in markup.

Пример 1 результата записи списка для приведенного изображения:Example 1 of the list entry result for the given image:

[[2,0.828516,0.164375,0.0976562,0.24375],[0,0.214844,0.4175,0.2,0.21],[4,0.598047,0.14375,0.122656,0.2675],[6,0.677734,0.621875,0.110156,0.18875],[7,0.317578,0.523125,0.180469,0.27875]].[[2,0.828516,0.164375,0.0976562,0.24375],[0,0.214844,0.4175,0.2,0.21],[4,0.598047,0.14375,0.122656,0.2675],[6,0.677734,0.621875 ,0.110156,0.18875],[ 7,0.317578,0.523125,0.180469,0.27875]].

По результатам обработки всех изображений внутри программы для каждого типа объектов создается таблица данных, состоящая из строк и столбцов, где элементами строк являются вагоны, а элементами столбцов являются: камера, номер изображения с данной камеры, время формирования данного изображения, местоположение элемента на изображении.Based on the results of processing all images within the program, for each type of object, a data table is created, consisting of rows and columns, where the elements of the rows are cars, and the elements of the columns are: camera, image number from this camera, time of formation of this image, location of the element in the image.

Анализируя массив из предыдущего пункта для элемента автосцепка 7, и, имея номера кадров для каждой из автосцепок 7, выделяют для каждого вагона набор фотографий с каждой из камер, формируя для каждого из вагонов массив из наборов трех чисел (номер камеры, номер первой фотографии для данного вагона с данной камеры, номер последней фотографии для данного вагона с данной камеры). Количество таких троек соответствует количеству камер. В итоге, в результате выполнения функций из вышеприведенных этапов получают для каждого из элементов набор номеров фотографий, где он был найден и для каждого из вагонов - набор номеров фотографий, относящихся к данному вагону. Analyzing the array from the previous paragraph for the automatic coupler element 7, and having the frame numbers for each of the automatic couplers 7, a set of photographs from each of the cameras is selected for each car, forming for each of the cars an array of sets of three numbers (camera number, number of the first photo for of a given car from a given camera, the number of the last photo for a given car from a given camera). The number of such triplets corresponds to the number of cameras. As a result, as a result of performing the functions from the above steps, for each of the elements a set of photo numbers is obtained, where it was found, and for each of the cars - a set of photo numbers related to this car.

Сопоставляя между собой таблицу данных и массив данных, получают компилированный набор и количество элементов, которые были обнаружены для определенного вагона.By comparing the data table and the data array, a compiled set and the number of elements that were detected for a particular car are obtained.

Примеры работы с моделями YOLOv5 см. на https://vc.ru/newtechaudit/326571-ispolzovanie-yolov5-dlya-zadachi-detekcii, а также на https://habr.com/ru/articles/576738/).For examples of working with YOLOv5 models, see https://vc.ru/newtechaudit/326571-ispolzovanie-yolov5-dlya-zadachi-detekcii, as well as https://habr.com/ru/articles/576738/).

Благодаря использованию нейросети обеспечивается возможность детекции, то есть «просматривать» изображение один раз, что значительно ускоряет обработку данных для получения результата. Thanks to the use of a neural network, it is possible to detect, that is, “view” the image once, which significantly speeds up data processing to obtain the result.

Примеры поиска объектов на изображениях вагонов при помощи нейросетей показаны на Фиг.2-Фиг.5.Examples of searching for objects in images of cars using neural networks are shown in Figure 2-Figure 5.

Набор изображений для каждого из вагонов обрабатывается с помощью библиотеки iANRCR Pyhton (также реализованной на основе архитектуры YOLO, см.: https://intbusoft.com/ianrcr/) с целью распознавания номера вагона (пример такого распознавания номера показан на Фиг.8).A set of images for each of the cars is processed using the iANRCR Pyhton library (also implemented based on the YOLO architecture, see: https://intbusoft.com/ianrcr/) in order to recognize the car number (an example of such number recognition is shown in Fig. 8) .

На следующем этапе для каждого из вагонов выбирают фотографии с камер, настроенных на распознавание номера вагона, загружают этот набор фотографий на компиляцию в программу распознавания восьмизначных номеров железнодорожных вагонов, на выходе получают номер вагона, причем если номер вагона не распознался, то по нему устанавливают метку, что вагон не обрабатывался.At the next stage, for each of the cars, photographs are selected from cameras configured to recognize the car number, this set of photographs is loaded for compilation into a program for recognizing eight-digit numbers of railway cars, and at the output they receive the car number, and if the car number is not recognized, then a mark is placed on it that the car was not processed.

В качестве программы распознавания восьмизначных номеров железнодорожных вагонов можно использовать комплект средств разработки для распознавания номеров железнодорожных вагонов iANRCR SDK, например: https://intbusoft.com/2023/01/ianrcrpython/. iANRCR SDK - это комплект средств разработки для распознавания восьмизначных номеров железнодорожных вагонов. Основная цель - обеспечить автоматизированное распознавание номеров на основе библиотеки компьютерного зрения OpenCV. Основной язык использования библиотеки - C/C++. Версия 2.0.1.0 откомпилирована с версиями OpenCV 3.4.As a program for recognizing eight-digit numbers of railway cars, you can use the development kit for recognizing numbers of railway cars iANRCR SDK, for example: https://intbusoft.com/2023/01/ianrcrpython/. iANRCR SDK is a development kit for recognizing eight-digit railway car numbers. The main goal is to provide automated license plate recognition based on the OpenCV computer vision library. The main language for using the library is C/C++. Version 2.0.1.0 is compiled with OpenCV 3.4 versions.

Например, фотографии с камер, настроенных на распознавание номера вагона, передают на набор в функцию ia.process из библиотеки iANRCR и на выходе получают номер вагона. Если номер вагона не распознался, то по нему устанавливается признак, что вагон не обрабатывался. Пример работы iANRCR SDK описан в https://intbusoft.com/wp-content/uploads/2021/01/iANRCR.pdf.For example, photographs from cameras configured to recognize the car number are passed to the ia.process function from the iANRCR library and the car number is received as output. If the car number is not recognized, then it indicates that the car was not processed. An example of how the iANRCR SDK works is described in https://intbusoft.com/wp-content/uploads/2021/01/iANRCR.pdf.

Делая запрос по полученному номеру вагона в базу данных заказчика, получают список и количество элементов, наличие которых на данном вагоне важно заказчику. By making a request for the received car number in the customer’s database, they receive a list and number of elements whose presence on this car is important to the customer.

Таким образом, библиотека iANRCR SDK определяет номер вагона, в соответствии со стандартами маркировки вагонов РЖД. Распознанный номер (со своей вероятностью) присваивается уже распознанному массиву объектов. После чего он привязан уже не к порядковому, а к инвентарному номеру вагона.Thus, the iANRCR SDK library determines the car number in accordance with Russian Railways car marking standards. The recognized number (with its probability) is assigned to an already recognized array of objects. After which it is no longer tied to the serial number, but to the inventory number of the car.

Пример 1 определения номера вагона.Example 1 of determining the car number.

Программный комплекс iANRCR SDK находит по номеру вагона строку в Excel, вычитывает целиком строку. The iANRCR SDK software package finds a line in Excel using the car number and reads the entire line.

Если номер вагона не распознан целиком (в 8-значном формате РЖД), то алгоритм останавливается. If the car number is not recognized in its entirety (in the 8-digit Russian Railways format), then the algorithm stops.

Например, в таблице 2 ниже видно, что строка была найдена и выбрана командой по SQL-запросу вида: SELECT * FROM Wagon WHERE number=61621843For example, in Table 2 below you can see that the row was found and selected by a command using an SQL query like: SELECT * FROM Wagon WHERE number=61621843

Запрос из базы данных программное оебспечение делает в автоматическом режиме. База вагонов может храниться как на сервере АРМ оператора, так и на любом другом, откуда подгружаться через сеть интернет на сервер АРМ оператора. База формируется на основании данных, переданных заказчиком. The software makes a request from the database automatically. The car database can be stored both on the operator's workstation server and on any other server, from where it can be uploaded via the Internet to the operator's workstation server. The database is formed on the basis of data provided by the customer.

База данных представлена таблицей Wagonсо следующими полями: number-номер вагона, type-тип вагона (полувагон, цистерна, платформа и т.п.). Далее идет список элементов (расширяемый по мере необходимости и возможности нейросети), на нахождение которых на фотографиях обучена нейросеть. Если значение данного поля нулевое, то контролировать наличие данного элемента на вагоне не требуется. Ненулевое значение поля - количество элементов данного типа, наличие которых необходимо контролировать на данном вагоне.The database is represented by the Wagon table with the following fields: number-number of the wagon, type-type of the wagon (gondola car, tank, platform, etc.). Next is a list of elements (expanded as needed and the capabilities of the neural network) for which the neural network is trained to find in photographs. If the value of this field is zero, then there is no need to monitor the presence of this element on the car. A non-zero field value is the number of elements of this type, the presence of which must be monitored on this car.

Пример 2.Example 2.

Из таблицы 3 видно, что вагон с номером 61621843 подлежит контролю по всем критериям элементов, а у вагона 50016260 крюки отсутствуют (hook) и не проверяются.From Table 3 it can be seen that car number 61621843 is subject to control according to all criteria of elements, and car 50016260 has no hooks and is not checked.

Таблица 3Table 3

numbernumber typetype helmhelm hookhook break_cylbreak_cyl double_chamber_tankdouble_chamber_tank spare_tankspare_tank 6162184361621843 boxbox 11 2424 11 11 11 . . .. . . 5001626050016260 tanktank 11 00 11 11 11

Далее, сопоставляя полученный список и количество элементов с компилированным набором, определяют, все ли элементы вагона, которые необходимо контролировать, найдены на изображениях вагона. Если есть отсутствующие или несоответствующие вагону элементы, то их заносят в список неисправностей данного вагона.Next, by comparing the resulting list and the number of elements with the compiled set, it is determined whether all the elements of the car that need to be monitored are found in the images of the car. If there are missing or inappropriate elements for the car, they are included in the list of faults of this car.

Система должна по меньшей мере выявлять отсутствие следующих элементов грузового вагона (см. примеры Фиг.9-Фиг.11): The system must at least detect the absence of the following elements of a freight car (see examples of Fig.9-Fig.11):

- стояночный тормоз (штурвал);- parking brake (steering wheel);

- авторежим; - auto mode;

- балка опорная авторежима; - auto mode support beam;

- тормозная колодка; - brake pad;

- запорное устройство крышки люка; - hatch cover locking device;

- пружина (внешняя для пружин, видимых со стороны борта вагона);- spring (external for springs visible from the side of the car);

- авторегулятор;- auto regulator;

- блокиратор;- blocker;

- шунт.- shunt.

Найденное несоответствие выделяется цветом на изображениях.The found discrepancy is highlighted in color in the images.

Для определения соответствия вычитают из количества найденных элементов, количество искомых. Если полученное значение больше или равно 0, то количество соответствует. Если число отрицательное, то не соответствует.To determine the match, subtract the number of searched elements from the number of elements found. If the resulting value is greater than or equal to 0, then the quantity matches. If the number is negative, it does not match.

Пример 3 определения несоответствия.Example 3 definition of non-conformity.

В таблице 2, а также из сравнения Фиг.3 (исходное состояние вагона по данным заказчика) и Фиг.4 (контрольное состояние вагона на момент проверки), можно видеть несоответствие.In Table 2, as well as from a comparison of Fig. 3 (the initial state of the car according to the customer) and Fig. 4 (the control state of the car at the time of inspection), one can see the discrepancy.

Из таблицы 2 для вагона 50016260 и Фиг.3 видно, что по данным заказчика на нем должен стоять штурвал (helm), поскольку данные указывают для этого элемента значение 1.From Table 2 for car 50016260 and Fig. 3 it is clear that according to the customer, it should have a helm (helm), since the data indicates the value 1 for this element.

Но при контрольной проверке (Фиг.4) того же вагона 50016260 штурвал (helm) обнаружен не был, поскольку данные указывают для этого элемента значение 0.But during the control check (Fig. 4) of the same car 50016260, the helm was not detected, since the data indicates a value of 0 for this element.

В результате, программа фиксирует красным цветом для элемента штурвал (helm) вагона 50016260 значение 0 и заносит данные о его отсутствии в журнал.As a result, the program records the value 0 in red for the helm element of car 50016260 and records its absence in the log.

Формирование данных осуществляется также с учётом модели вагона.Data generation is also carried out taking into account the car model.

После прохождения поезда наборы изображений, полученные с камер, подвергаются обработке с помощью нейросети.After the train passes, the sets of images obtained from the cameras are processed using a neural network.

Одним из объектов, которые детектирует нейросеть, является автосцепка 7. Имея информацию, в каких кадрах найдена автосцепка 7, выделяют наборы изображений по каждому из вагонов. Соответственно, удается определять, какие объекты и в каком количестве были детектированы на каждом из вагонов.One of the objects that the neural network detects is automatic coupler 7. Having information in which frames automatic coupler 7 was found, sets of images are identified for each of the cars. Accordingly, it is possible to determine which objects and in what quantity were detected on each of the cars.

Существует несколько моделей вагонов. И для каждого существует свой «набор» элементов. Таких как: штурвал, тормозная колодка, тормозной цилиндр, двухкамерный резервуар, запасной бак, автосцепка 7, лестница, буксовый узел 6. There are several models of carriages. And for each there is its own “set” of elements. Such as: steering wheel, brake pad, brake cylinder, two-chamber reservoir, spare tank, automatic coupler 7, ladder, axle box unit 6.

Так, возможно определение соответствия типу тормозной колодки модели вагона. Тормозные колодки бывают двух типов: длинные и короткие. Алгоритм определяет их по длине. Если в базе указано, что вагон укомплектован длинной колодкой, а стоит короткая, то оператор должен это знать (короткая колодка менее эффективная, и могут возникнуть проблемы с торможением; также использование длинной колодки вместо короткой нецелесообразно). Например, на Фиг.12 детектирована короткая тормозная колодка, а на Фиг.13 - длинная тормозная колодка.Thus, it is possible to determine whether the brake pad type matches the car model. There are two types of brake pads: long and short. The algorithm determines them by length. If the database indicates that the car is equipped with a long block, but there is a short block, then the operator should know this (the short block is less effective and problems with braking may arise; also, using a long block instead of a short one is impractical). For example, in FIG. 12, a short brake shoe is detected, and in FIG. 13, a long brake shoe is detected.

По окончании обработки состава формируется список необработанных вагонов (если таковые имелись) с указанием порядкового номера с головы, список вагонов с отсутствующими интересующими элементами с указанием номера вагона и списка не найденных элементов, и список номеров вагонов, у которых были найдены все элементы.Upon completion of processing of the train, a list of unprocessed wagons (if any) is generated, indicating the serial number from the head, a list of wagons with missing elements of interest, indicating the wagon number and a list of not found elements, and a list of wagon numbers for which all elements were found.

Claims (2)

1. Способ автоматического выявления отсутствующих элементов грузового вагона в круглосуточном режиме, характеризующийся тем, что используют пост контроля, оснащенный видеокамерами и осветителями для круглосуточной съемки, с помощью которого автоматически во время прохода состава производят загрузку изображений с камер на сервер обработки, где формируют изображения вагонов с разных ракурсов, распознают номера вагонов, формируют данные с учетом модели вагона, отличающийся тем, что видеокамеры с осветителями на посту контроля размещают по обе стороны от железнодорожного полотна по высоте на уровне расположения необходимых элементов грузового вагона, которые требуется идентифицировать, при этом способ осуществляют в следующей последовательности этапов: используя предварительно обученную нейронную сеть, запускают в цикле обработку всех изображений со всех камер для обнаружения заданных элементов вагона, причем после обработки изображения формируют список объектов из заданных элементов вагона, при этом каждый объект описывают теми же числами, как и в разметке на изображении; по результатам обработки всех изображений для каждого типа объектов создают таблицу данных, состоящую из строк и столбцов, где элементами строк являются вагоны, а элементами столбцов являются: камера, номер изображения с данной камеры, время формирования данного изображения, местоположение элемента на изображении; анализируя полученную таблицу данных для элемента автосцепки вагона и имея номера кадров для каждой из автосцепок, выделяют для каждого вагона набор фотографий с каждой из камер, формируя для каждого из вагонов массив данных из наборов трех чисел: номер камеры, номер первой фотографии для данного вагона с данной камеры, номер последней фотографии для данного вагона с данной камеры; причем количество таких наборов соответствует количеству используемых камер; сопоставляя между собой таблицу данных и массив данных, получают компилированный набор и количество элементов, которые были обнаружены для определенного вагона; на следующем этапе для каждого из вагонов выбирают фотографии с камер, настроенных на распознавание номера вагона, загружают этот набор фотографий на компиляцию в программу распознавания восьмизначных номеров железнодорожных вагонов, на выходе получают номер вагона, причем если номер вагона не распознался, то по нему устанавливают метку, что вагон не обрабатывался; после чего делают запрос по полученному номеру вагона в базу данных вагонов, получая список и количество элементов, наличие которых на данном вагоне необходимо контролировать; далее, сопоставляя этот список с компилированным набором, определяют, все ли элементы вагона, которые необходимо контролировать, найдены на изображениях вагона; если есть отсутствующие или несоответствующие вагону элементы, то их заносят в список неисправностей данного вагона.1. A method for automatically identifying missing elements of a freight car in a round-the-clock mode, characterized by the use of a control post equipped with video cameras and lights for round-the-clock recording, with the help of which images from the cameras are automatically loaded during the passage of the train to a processing server, where images of the cars are generated from different angles, recognize car numbers, generate data taking into account the model of the car, characterized in that video cameras with lights at the control post are placed on both sides of the railway track in height at the level of the location of the necessary elements of the freight car that need to be identified, while the method is carried out in the following sequence of steps: using a pre-trained neural network, they start processing all images from all cameras in a loop to detect specified elements of the car, and after processing the image, a list of objects is formed from the specified elements of the car, with each object being described by the same numbers as in markings on the image; based on the results of processing all images for each type of object, a data table is created, consisting of rows and columns, where the elements of the rows are cars, and the elements of the columns are: camera, image number from this camera, time of formation of this image, location of the element in the image; Analyzing the resulting data table for the automatic coupling element of the car and having the frame numbers for each of the automatic couplers, a set of photographs from each of the cameras is selected for each car, forming for each of the cars a data array from sets of three numbers: camera number, number of the first photo for this car with of this camera, the number of the last photo for this car from this camera; wherein the number of such sets corresponds to the number of cameras used; by comparing the data table and the data array, a compiled set and the number of elements that were detected for a particular car are obtained; at the next stage, for each of the cars, photographs are selected from cameras configured to recognize the car number, this set of photographs is loaded for compilation into the program for recognizing eight-digit numbers of railway cars, at the output they receive the car number, and if the car number is not recognized, then a mark is placed on it that the car was not processed; after which they make a request for the received car number to the car database, receiving a list and number of elements whose presence on a given car needs to be monitored; further, by comparing this list with the compiled set, it is determined whether all elements of the car that need to be monitored are found in the images of the car; if there are missing or inappropriate elements for the car, they are included in the list of faults of this car. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по окончании обработки состава формируют список необработанных вагонов, если таковые имелись, с указанием порядкового номера с головы, список вагонов с отсутствующими интересующими элементами с указанием номера вагона и списка ненайденных элементов и список номеров вагонов, у которых были найдены все элементы.2. The method according to claim 1, characterized in that upon completion of processing the train, a list of unprocessed cars, if any, is generated, indicating the serial number from the head, a list of cars with missing elements of interest, indicating the car number and a list of unfound elements, and a list of car numbers , for which all elements were found.
RU2023132897A 2023-12-12 Method for automatic detection of missing elements of freight car in round-the-clock mode RU2815254C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2815254C1 true RU2815254C1 (en) 2024-03-12

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107144227A (en) * 2017-04-21 2017-09-08 南京理工大学 A kind of municipal rail train pantograph pan on-line thickness testing and method
RU2713132C1 (en) * 2018-12-05 2020-02-03 Производственный кооператив "Научно-производственный комплекс "Автоматизация" Automated system for commercial inspection of trains and cars with a modular architecture (asko pv 3.0)
RU2718769C1 (en) * 2019-11-18 2020-04-14 Закрытое акционерное общество "ПИК ПРОГРЕСС" 3d control commercial inspection automated system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107144227A (en) * 2017-04-21 2017-09-08 南京理工大学 A kind of municipal rail train pantograph pan on-line thickness testing and method
RU2713132C1 (en) * 2018-12-05 2020-02-03 Производственный кооператив "Научно-производственный комплекс "Автоматизация" Automated system for commercial inspection of trains and cars with a modular architecture (asko pv 3.0)
RU2718769C1 (en) * 2019-11-18 2020-04-14 Закрытое акционерное общество "ПИК ПРОГРЕСС" 3d control commercial inspection automated system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105448103B (en) Vehicle fake-license detection method and system
US10673948B2 (en) Trailer identification, inspection, and verification using a vehicle gateway
US20050027435A1 (en) Systems and methods for monitoring and tracking movement and location of shipping containers and vehicles using a vision based system
JP2006103813A (en) Article tracking information storing method and article tracking information storing system
CN107273802B (en) Method and device for detecting fault of brake shoe drill rod ring of railway train
CN105260744A (en) Automatic on-line diagnosis method for freight train coupler tail cotter position faults and system
CN106124512A (en) Suspension type monorail box beam inspection device
EA035267B1 (en) Method and system for identifying train number and type, and method and system for security inspection
CN113515985B (en) Self-service weighing system, weighing detection method, weighing detection equipment and storage medium
DE112018005021T5 (en) SYSTEMS AND METHODS FOR ESTABLISHING A DIGITAL CHAIN-OF-CUSTODY
CN108163016A (en) Train goes out to be put in storage determining method and apparatus, equipment and the storage medium of correctness
CN105408886A (en) Pre-screening for robotic work
CN111942434A (en) Intelligent fault image detection device for key parts of railway wagon
CN112465706A (en) Automatic gate container residual inspection method
CN113516629A (en) Intelligent detection system for TFDS passing operation
KR20190024447A (en) Real-time line defect detection system
CN113506261A (en) Road disease detection method, device, equipment and system
RU2815254C1 (en) Method for automatic detection of missing elements of freight car in round-the-clock mode
CN114565339A (en) Logistics vehicle intelligent monitoring method and system based on big data
CN111855667A (en) Novel intelligent train inspection system and detection method suitable for metro vehicle
RU133082U1 (en) IDENTIFICATION OF MOBILE RAILWAY UNITS
CN116029628A (en) Intelligent monitoring method and system for freight transportation
CN116110127A (en) Multi-linkage gas station cashing behavior recognition system
CN115830507A (en) Cargo management method and device
CN114022537A (en) Vehicle loading rate and unbalance loading rate analysis method for dynamic weighing area