專利名稱：機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種機(jī)車受電弓無線視 頻自動監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
受電弓是電力機(jī)車從接觸網(wǎng)上受取電流的裝置，其滑板與接觸網(wǎng) 導(dǎo)線直接接觸，從接觸網(wǎng)導(dǎo)線上受取電流，供機(jī)車使用。
目前，國內(nèi)外研發(fā)的受電弓監(jiān)控裝置，都采用有線傳輸方式，有 線傳輸監(jiān)控裝置由于需要鋪設(shè)大量用于信號傳輸和控制的電纜，因此 安裝維護(hù)困難，而且極易發(fā)生故障。并且，在現(xiàn)有的機(jī)車受電弓監(jiān)控 裝置中，大部分都安裝在機(jī)車車頂上，需要在每臺需要監(jiān)控的機(jī)車上
安裝此類裝置，故投資較大；還有，在此類裝置的安裝中攝像頭處于 仰視角度，因此無法觀測受電弓的工作面，并且由于機(jī)車晃動較大， 受電弓和接觸網(wǎng)的絕大多數(shù)問題不易被攝像頭拍攝到，因此拍攝圖像 的精度不高。
因此，為了克服上述缺陷，實(shí)有必要提出一種機(jī)車受電弓自動監(jiān) 控系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出 一種機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)。 本發(fā)明所提出的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)是這樣設(shè)計(jì)
的
一種機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心 設(shè)備和至少一個監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備；所述監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備與所述遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中 心設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)連接。
優(yōu)選地，所述監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備包括監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備和監(jiān)控點(diǎn)中心設(shè) 備；所述監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備和所述監(jiān)控點(diǎn)中心設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)連接。更優(yōu)選地，所述監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備包括信號采集單元、前端綜合控
制單元和信號發(fā)射單元；所述信號采集單元、前端綜合控制單元和信
號發(fā)射單元依次連接。其中，所述監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備還包括第一立柱、 第二立柱和第三立柱。并且，所述信號采集單元包括攝像機(jī)、數(shù)碼相
機(jī)、第一光電傳感器和第二光電傳感器；所述攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和光 電傳感器分別與所述前端綜合控制單元連接，并且所述第 一光電傳感 器安裝在第一立柱上，所述第二光電傳感器安裝在第二立柱上，所述 攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)安裝在第三立柱上，所述前端綜合控制單元和信號 發(fā)射單元安裝在第三立柱上。并且其中，所述數(shù)碼相機(jī)為3-5個， 并且所述數(shù)碼相機(jī)均安裝在軌道中心軸線上，其中一臺數(shù)碼相才幾配置 為對受電弓進(jìn)行垂直拍攝，至少兩臺數(shù)碼相機(jī)配置為以拍攝俯角15° -20。分別對受電弓的兩排滑板進(jìn)行拍攝。所述攝像機(jī)配置有電動可 變鏡頭和電動可變光圈。
更優(yōu)選地，所述監(jiān)控點(diǎn)中心設(shè)備包括信號接收單元、中心信號處 理單元、報(bào)警單元和網(wǎng)絡(luò)裝置；所述信號接收單元、所述網(wǎng)絡(luò)裝置和 所述報(bào)警單元分別與所述中心信號處理單元連接，所述網(wǎng)絡(luò)裝置與所 述遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心設(shè)備無線連接。
通過采用該自動監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對受電弓的實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以及時(shí)、 準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)受電弓故障，同時(shí)通過受電弓的打碰痕跡可判斷接觸網(wǎng)的 運(yùn)行狀態(tài)，從而有利于受電弓及接觸網(wǎng)的及時(shí)檢修、維護(hù)，起到減少 受電弓和接觸網(wǎng)故障的目的。


圖1為本發(fā)明的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)的原理框圖； 圖2為圖l所示的監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備的原理框圖3為圖l和圖2所示的監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備安裝布置示 意圖4a為圖3所示的監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備的部分裝置的局部安裝布置的主視
5圖4b為圖3所示的監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備的部分裝置的局部安裝布置的側(cè)視
圖5為本發(fā)明的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程
圖6為本發(fā)明的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)的車輛接近時(shí)
同步觸發(fā)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)的原理框圖。 如圖l所示，本發(fā)明所提出的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)包括
遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心設(shè)備1和若干個監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備2。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心 設(shè)備1通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備2的遠(yuǎn)程監(jiān)控。對于監(jiān)控點(diǎn)設(shè) 備2的數(shù)量，可以由用戶根據(jù)需要、安裝線路以及資金情況的實(shí)際情 況來確定。
圖2為圖1所示的監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備的原理框圖。如圖2所示，監(jiān)控點(diǎn) 設(shè)備2包括監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備20和監(jiān)控點(diǎn)中心設(shè)備22，監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè) 備20和監(jiān)控點(diǎn)中心設(shè)備22通過無線網(wǎng)絡(luò)連接。監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備20 包括前端綜合控制單元200、信號發(fā)射單元202和信號采集單元204, 信號發(fā)射單元202和信號采集單元204都連接到前端綜合控制單元 200上。其中，信號采集單元204包括攝像機(jī)2040、第一數(shù)碼相機(jī)2041、 第二數(shù)碼相機(jī)2042、第三數(shù)碼相機(jī)2043 (在本實(shí)施例中采用3個數(shù) 碼相機(jī))、第一光電傳感器2046和第二光電傳感器2048，其中，攝像 機(jī)2040、三個數(shù)碼相機(jī)、第一光電傳感器2046和第二光電傳感器2048 分別連接到前端綜合控制單元200上。監(jiān)控點(diǎn)中心設(shè)備22包括中心 信號處理單元220、信號接收單元222、才艮警單元224和網(wǎng)絡(luò)裝置226， 信號接收單元222、報(bào)警單元224和網(wǎng)絡(luò)裝置226分別連接到中心信 號處理單元220上。
在實(shí)際測量中，當(dāng)?shù)谝还怆妭鞲衅?046和第二光電傳感器2048 檢測到列車駛近的信號時(shí)，產(chǎn)生觸發(fā)信號，并且把所述觸發(fā)信號發(fā)送到前端綜合控制單元200,當(dāng)前端綜合控制單元200接收到所述觸發(fā)信號時(shí)，觸發(fā)數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)2040自動拍攝機(jī)車受電弓的圖像，然后，在前端綜合控制單元200的控制下，將拍攝得到的圖像經(jīng)過信號發(fā)射單元202發(fā)射到在監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備20附近(在本實(shí)施例中為5km范圍內(nèi))的監(jiān)控點(diǎn)中心i殳備22,然后，監(jiān)控點(diǎn)中心i殳備22通過信號接收單元222接收圖像信號，并將接收到的圖像信號發(fā)送到中心信號處理單元220對圖像進(jìn)行處理分析，從而判斷出受電弓的中心線、滑板磨損情況、滑板丟失情況和滑板裂紋情況等故障。此時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)受電弓出現(xiàn)故障，則觸發(fā)報(bào)警單元224進(jìn)行報(bào)警，以提示工作人員針對故障采取措施，有效地預(yù)防受電弓和接觸網(wǎng)發(fā)生事故。
圖3為圖1和圖2所示的監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備的安裝布置示意圖。在本實(shí)施例中，每個監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備需要三個立柱，立柱間的距離約為10-30米。如圖3所示，在監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備20中還設(shè)有第一立柱206、第二立柱207和第三立柱208,在第一立柱206上安裝有第一光電傳感器2046，在第二立柱207上安裝有第二光電傳感器2048,在第三立柱208上安裝有前端綜合控制單元200以及信號發(fā)射單元202，在本實(shí)施例中信號發(fā)射單元202被集成到前端綜合控制單元200內(nèi)，當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中，信號發(fā)射單元202可以獨(dú)立于前端綜合控制單元200設(shè)置，另外，在前端綜合控制單元200內(nèi)還設(shè)置有解碼控制器(未示出)，以對圖像信號進(jìn)行處理。
如圖3以及圖4a、圖4b所示，在鐵軌209的中心軸線上安裝第一數(shù)碼相機(jī)2041以垂直拍攝受電弓滑板條的工作面，可獲得完整的受電弓圖像，該進(jìn)行垂直拍攝的第一數(shù)碼相機(jī)2041所拍攝的圖像主要用于滑板丟失、滑板裂紋、受電弓弓角丟失等故障的識別。為了清晰地拍攝受電弓的兩排滑板，每條滑板采用一臺數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍攝，同樣該數(shù)碼相機(jī)安裝在鐵軌209的中心軸線上，其拍攝的對象為受電弓滑板的厚度， 一般來說，受電弓滑板的原始厚度為10mm,受損的極限厚度為3mm。由于是斜角拍攝，可以將數(shù)碼相機(jī)安裝在第三立柱208的橫梁上，并且數(shù)碼相機(jī)距離受電弓的工作面的垂直距離大約為2m,
7以一定的俯角進(jìn)行拍攝，拍攝俯角e為15° -20。。俯角與檢測精度
有關(guān)，俯角越小，檢測精度越高。
綜上所述，在本實(shí)施例中本系統(tǒng)采用3臺數(shù)碼相機(jī)和1臺攝像機(jī)對受電弓進(jìn)行圖像拍攝，3臺數(shù)碼相機(jī)均安裝在鐵軌的中心軸線上，其中1臺數(shù)碼相機(jī)垂直拍攝受電弓的滑板條工作面，拍攝范圍為2085mm，另兩臺數(shù)碼相機(jī)分別拍攝受電弓的兩個滑板條厚度，拍攝范圍為950mm,并且其中一臺數(shù)碼相機(jī)用于在受電弓接近數(shù)碼相機(jī)時(shí)進(jìn)行拍攝，也就是拍攝受電弓前面一個滑板條，另一臺數(shù)碼相機(jī)用于在受電弓遠(yuǎn)離數(shù)碼相機(jī)時(shí)進(jìn)行拍攝，也就是拍攝受電弓后一個滑板條。另外，根據(jù)需要，對于受電弓每個滑板條的拍攝，還可以分別增加一臺數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍攝，以提高測量滑板條厚度的精度，也就是，對于每個監(jiān)控點(diǎn)，采用4臺數(shù)碼相機(jī)來對滑板條厚度進(jìn)行拍攝，也就是總共需要5臺數(shù)碼相機(jī)對受電弓進(jìn)行拍攝。這樣，每臺數(shù)碼相機(jī)的拍攝范圍減小一半，大約為500mm左右。通過兩臺數(shù)碼相機(jī)的圖像融合來求得整個受電弓工作范圍內(nèi)的損耗情況。
下面結(jié)合圖5和圖6對本發(fā)明的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程以及數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)的觸發(fā)原理進(jìn)行描述。第 一 光電傳感器2046設(shè)置在第一立柱206上，標(biāo)記為位置A1;第二光電傳感器2048設(shè)置在第二立柱207上，標(biāo)記為位置A2;采用三臺數(shù)碼相枳i進(jìn)行圖片拍攝，并且第一數(shù)碼相機(jī)2041用于垂直拍攝受電弓工作面，第二數(shù)碼相機(jī)2042用于拍攝受電弓的前滑板條，第三數(shù)碼相機(jī)2043用于拍攝受電弓的后滑板條。標(biāo)記T1、 T2、 T3分別為受電弓經(jīng)過第一傳感器2046、第二傳感器2048和第三立柱208的時(shí)間，標(biāo)記時(shí)間T、 T前、T后分別為第一數(shù)碼相機(jī)2041、第二數(shù)碼相機(jī)2042和第三數(shù)碼相機(jī)2043的最佳拍攝時(shí)刻。
當(dāng)?shù)谝粋鞲衅鳈z測到列車駛近的信號時(shí)，也就是在時(shí)刻Tl時(shí)，系統(tǒng)啟動，并且此時(shí)系統(tǒng)自動啟動視頻錄像、記錄時(shí)刻T1;當(dāng)系統(tǒng)接收到第二傳感器所檢測到的列車駛近信號時(shí)，也就是在時(shí)刻T2,表示列車通過第二立柱，此時(shí)系統(tǒng)通過T1、 T2以及第一傳感器和第二傳感器之間的距離Sl,計(jì)算得出列車的行駛速度v;然后系統(tǒng)通過第二 傳感器與數(shù)碼相機(jī)之間的距離S2、受電弓前滑板與數(shù)碼相機(jī)之間的最 佳拍攝距離S3,計(jì)算得出三個數(shù)碼相機(jī)的最佳抓拍時(shí)間T前、T、 T后 以及列車完全通過所述監(jiān)控點(diǎn)的時(shí)間T4,也就是列車車尾通過第三立 柱的時(shí)間。其中，Sl、 S2、 S3、列車長度S4為已知，Tl、 T2為光電 傳感器觸發(fā)時(shí)間，由此可計(jì)算得到列車行駛速度v、最佳抓拍時(shí)間T、 T前、T后以及列車通過的時(shí)間T4,計(jì)算推導(dǎo)過程如下所示
^丄 r3 = r2 + ^
考慮到系統(tǒng)處理的時(shí)間，可以-沒置一個校正時(shí)間Ar，則第一數(shù)碼 相機(jī)的實(shí)際最佳拍攝時(shí)間T為r:Ar + r3。第二數(shù)碼相機(jī)的最佳拍攝時(shí)
間T前=r-^ 。第三數(shù)碼相機(jī)的最佳拍才聶時(shí)間T后=r + ^ 。列車完全
通過第三立柱的時(shí)間T4 = r3 + ^。為了保證視頻錄像的完整性，可以
_沒置一個錄^象延長時(shí)間，則^L頻錄^f象停止的時(shí)間T停=T4 + a,。
綜上所述，通過采用本發(fā)明所提出的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān) 控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對受電弓的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且提高了圖像拍攝的精度， 同時(shí)該自動監(jiān)控系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，從而有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn) 受電弓和接觸網(wǎng)的故障。
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權(quán)利要求
1. 一種機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心設(shè)備和至少一個監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備，所述監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備與所述遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備包括監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備和監(jiān)控點(diǎn)中心設(shè)備，所述 監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備和所述監(jiān)控點(diǎn)中心設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特 征在于，所述監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備包括信號采集單元、前端綜合控制單元和 信號發(fā)射單元，所述信號采集單元、前端綜合控制單元和信號發(fā)射單元 依次連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特 征在于，所述監(jiān)控點(diǎn)前端設(shè)備還包括第一立柱、第二立柱和第三立柱。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特 征在于，所述信號采集單元包括攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、第一光電傳感器和 第二光電傳感器；所述攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和光電傳感器分別與所述前端 綜合控制單元連接，并且所述第一光電傳感器安裝在第一立柱上，所述 第二光電傳感器安裝在第二立柱上，所述攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)安裝在第三 立柱上，所述前端綜合控制單元和信號發(fā)射單元安裝在第三立柱上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特 征在于，所述數(shù)碼相機(jī)為3 - 5個。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特 征在于，所述數(shù)碼相機(jī)均安裝在軌道中心軸線上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特 征在于，其中一臺數(shù)碼相機(jī)配置為對受電弓進(jìn)行垂直拍攝，至少兩臺數(shù) 碼相機(jī)配置為以拍攝俯角15° - 20。分別對受電弓的兩排滑板進(jìn)行拍攝。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特 征在于，所述攝像機(jī)配置有電動可變鏡頭和電動可變光圏。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控點(diǎn)中心設(shè)備包括信號接收單元、中心信號處理單元、報(bào)警單元和網(wǎng)絡(luò)裝置；所述信號接收單元、所述網(wǎng)絡(luò)裝置和所述報(bào)警單 元分別與所述中心信號處理單元連接，所述網(wǎng)絡(luò)裝置與所述遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān) 控中心設(shè)備無線連接。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心設(shè)備和至少一個監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備；所述監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備與所述遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)連接。通過采用本發(fā)明所提出的機(jī)車受電弓無線視頻自動監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對受電弓的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且提高了監(jiān)測的精度，同時(shí)該自動監(jiān)控系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，從而有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)受電弓和接觸網(wǎng)的故障。
文檔編號G01R31/08GK101487873SQ20081005620
公開日2009年7月22日 申請日期2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月15日
發(fā)明者于國旺, 倩 馮, 健 張, 曹廣河, 喆 李, 陳維榮 申請人:中國神華能源股份有限公司;朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司