弓网运行状态实时在线检测方法及系统技术方案

本发明专利技术属于轨道交通的故障检测技术领域，尤其涉及一种弓网运行状态实时在线检测方法及系统。弓网运行状态实时在线检测方法包括：实时获取受电弓图像、定位线夹图像、绝缘子图像、弓网图像、弓网的红外热图像以及接触网与轨道间距，同步在线对应检测出受电弓是否缺失变形、定位线夹是否脱落、绝缘子是否缺失或有裂纹、是否有拉弧现象、拉弧温度以及接触网的拉出值、导高值和磨耗值；将同步在线检测结果分别对应叠加到相应图像上，进而根据机车实时运行位置和速度信息确定出同步在线检测结果对应的位置，同时发出相应警报信息。

【技术实现步骤摘要】
弓网运行状态实时在线检测方法及系统
本专利技术属于轨道交通的故障检测
，尤其涉及一种弓网运行状态实时在线检测方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。接触网是电气化铁路系统的重要的架空设备，是整个牵引供电系统最为关键的部件。目前大部分的轨道交通系采用的是电力驱动的列车，通常，通过接触网系统形成额定电压/电流的输送条件、再由列车受电弓部件受流到列车的配电系统进行应用，从而为列车运行提供能量。因此，受电弓与接触网之间相互作用，形成了地面固定供电设备与移动车辆应用之间的纽带，并且二者主要地构成了通常所定义的“弓网系统”。然而，在轨道交通运行中，常常因为受电弓和接触网之间的工作状况出现异常，产生系统性的故障，严重影响正常运行作业。因此，保证弓网系统的工况良好、减少弓网系统的故障时减少轨道交通运营故障的关键因素之一。并且，随着列车的运行速度越来越快，受电弓与接触网分离的可能性越大，弓网拉弧越容易产生，弓网系统的弓网运行状态不良所造成的危害也愈来愈严重。目前使用的轨道交通弓网运行状态检测系统，只是简单地使用摄像头配合硬盘录像机，实时记录弓网的运行状态，当列车完成运营回库后，工作人员将记录的视频数据下载到监控工作站，再采取人工查看。人工查阅难度大、花费时间多、效率及其低下，并无实时在线检测。在人工查阅出故障苗头之前，在弓网运行状态较差的情况下，很可能后续运行经过的列车已经因弓网运行状态不良发生了事故。为了提高受电弓检测效率，很多地铁公司开始采用在线监测系统，通过高清摄像装置对弓网接触情况进行摄像，通过图像处理的方式，从站台或其他线路固定位置监测过往车辆受电弓的情况。专利技术人发现，这种方法虽然更易于控制光线、环境、天气等影响条件来提高监测准确率，但由于该摄像头仅安装在个别特殊地段，监测范围有限，仍然无法了解到全线供电网络的特性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种弓网运行状态实时在线检测方法及系统，其能够同时检测受电弓缺失变形、接触网拉出导高异常、接触网磨耗过大、定位线夹脱落、弓网拉弧以及绝缘子缺失有裂纹，对机车的整个运行状态进行了实时在线监测。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面提供一种弓网运行状态实时在线检测方法。一种弓网运行状态实时在线检测方法，包括：实时获取受电弓图像、定位线夹图像、绝缘子图像、弓网图像、弓网的红外热图像以及接触网与轨道间距，同步在线对应检测出受电弓是否缺失变形、定位线夹是否脱落、绝缘子是否缺失或有裂纹、是否有拉弧现象、拉弧温度以及接触网的拉出值、导高值和磨耗值；将同步在线检测结果分别对应叠加到相应图像上，进而根据机车实时运行位置和速度信息确定出同步在线检测结果对应的位置，同时发出相应警报信息。本专利技术的第二个方面提供一种弓网运行状态实时在线检测系统。一种弓网运行状态实时在线检测系统，包括：视频图像采集单元，其用于实时获取受电弓图像、定位线夹图像、绝缘子图像、弓网图像、弓网的红外热图像以及接触网与轨道间距以及机车监控视频；受电弓检测单元，其用于同步在线对受电弓图像处理，检测出受电弓是否缺失变形；定位线夹检测单元，其用于检测出定位线夹是否脱落绝缘子检测单元，其用于检测出绝缘子是否缺失或有裂纹拉弧检测单元，其用于检测出是否有拉弧现象以及拉弧温度数据处理单元，其用于检测出接触网的拉出值、导高值和磨耗值；视频图像存储单元，其用于存储将同步在线检测结果分别对应叠加到相应图像后的图像以及机车监控视频；报警单元，其用于根据机车实时运行位置和速度信息确定出同步在线检测结果对应的位置，输出相应警报信息并报警。本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的弓网运行状态实时在线检测方法中的步骤。本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的弓网运行状态实时在线检测方法中的步骤。本专利技术的有益效果是：本专利技术同时检测了受电弓缺失变形、接触网拉出导高异常、接触网磨耗过大、定位线夹脱落、弓网拉弧以及绝缘子缺失有裂纹，对机车的整个运行状态进行了实时在线监测；本专利技术无需人工操作，实现自动化处理。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术实施例的一种弓网运行状态实时在线检测系统结构示意图。图2是本专利技术实施例的导高与拉出值测量原理。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例一本实施例的一种弓网运行状态实时在线检测方法，包括：(1)实时获取受电弓图像、定位线夹图像、绝缘子图像、弓网图像、弓网的红外热图像以及接触网与轨道间距，同步在线对应检测出受电弓是否缺失变形、定位线夹是否脱落、绝缘子是否缺失或有裂纹、是否有拉弧现象、拉弧温度以及接触网的拉出值、导高值和磨耗值。具体地，在实时获取受电弓图像、定位线夹图像、绝缘子图像、弓网图像、弓网的红外热图像以及接触网与轨道间距之前，还包括：根据机车运行速度，触发视频图像采集、补光、接触网与轨道间距测量同时开启命令。根据机车运行速度发送触发命令，当机车运行速度快时，触发命令发送的时间间隔短；当机车运行速度慢时，触发命令发送的时间间隔长。此处不需要说明的是，机车运行速度与出发命令的时间间隔可根据实际情况来具体设置。具体地，利用接触网几何参数动态检测算法对接触网与轨道间距进行处理，得到接触网的拉出值、导高值和磨耗值，其过程为：实时接收车顶测量数据和车底补偿测量数据以及车倾斜角度；对整个测量范围进行相机标定，进而得出接触网的拉出值和导高值；根据车顶测量数据，计算得到接触网的磨耗值。如图2所示，设置接触网与车顶的距离为Ha，拉出值为L。图2中，Q11、Q12、Q21、Q22为标定结果中的已标定点，其坐标分别为(x1，y1)、(x1，y2)、(x2，y1)、(x2，y2)，P为原始图像中接触线与受电弓的交本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弓网运行状态实时在线检测方法，其特征在于，包括：/n实时获取受电弓图像、定位线夹图像、绝缘子图像、弓网图像、弓网的红外热图像以及接触网与轨道间距，同步在线对应检测出受电弓是否缺失变形、定位线夹是否脱落、绝缘子是否缺失或有裂纹、是否有拉弧现象、拉弧温度以及接触网的拉出值、导高值和磨耗值；/n将同步在线检测结果分别对应叠加到相应图像上，进而根据机车实时运行位置和速度信息确定出同步在线检测结果对应的位置，同时发出相应警报信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种弓网运行状态实时在线检测方法，其特征在于，包括：
实时获取受电弓图像、定位线夹图像、绝缘子图像、弓网图像、弓网的红外热图像以及接触网与轨道间距，同步在线对应检测出受电弓是否缺失变形、定位线夹是否脱落、绝缘子是否缺失或有裂纹、是否有拉弧现象、拉弧温度以及接触网的拉出值、导高值和磨耗值；
将同步在线检测结果分别对应叠加到相应图像上，进而根据机车实时运行位置和速度信息确定出同步在线检测结果对应的位置，同时发出相应警报信息。


2.如权利要求1所述的弓网运行状态实时在线检测方法，其特征在于，利用弓网拉弧检测算法对弓网图像处理，判断是否有拉弧现象，若有拉弧现象，则利用拉弧温度计算算法对弓网的红外热图像处理，得到拉弧温度，在弓网图像框出来的拉弧上显示温度。


3.如权利要求2所述的弓网运行状态实时在线检测方法，其特征在于，利用弓网拉弧检测算法对弓网图像处理的过程为：
实时获取弓网图像，检测弓网图像中光子数量，若存在，则由点标注并框定出光子区域，进而判断出存在拉弧现象。


4.如权利要求2所述的弓网运行状态实时在线检测方法，其特征在于，通过拉弧温度计算算法对弓网的红外热图像处理，得到拉弧温度的过程为：
依次通过图像去噪和图像增强处理，得到拉弧的ROI区域，选取待测温度区域，进而得出待测温度区域的温度均值mean；
根据计算的温度均值和预设比例因子Scale，计算拉弧温度，即拉弧温度＝Scale×mean。


5.如权利要求1所述的弓网运行状态实时在线检测方法，其特征在于，利用受电弓检测算法对受电弓图像处理，检测受电弓是否缺失变形，其过程为：
接收受电弓模板图像和受电弓图像；
对受电弓图像进行ROI选取，即选取受电弓区域图片；
对选取的受电弓图片和模板图像进行预处理；
对预处理后的受电弓图片和模板图像进行轮廓提取；
对模板轮廓进行预设范围角度的旋转和缩放；
将模板轮廓与受电弓图片轮廓进行欧式距离计算，计算模板轮廓与受电弓图片轮廓的重叠率，若计算结果大于预设阈值，则受电弓状态正常；若计算结果小于预设阈值，则受电弓状态有可能异常，并记录受电弓状态可能异常的帧数；
如果受电弓状态可能异常连续帧数大于预设帧数阈值，则说明受电弓状态异常；否则，说明受电弓状态正常。


6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张燕，陈峰，焉保卿，杨玉宽，赵明建，胡红磊，
申请(专利权)人：山东万腾智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37