專利名稱：一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的供電領(lǐng)域，涉及一種覆冰在線檢測系統(tǒng)，具體涉及一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電氣化鐵路延伸和發(fā)展，接觸網(wǎng)不斷延伸到易覆冰、重覆冰區(qū)，頻繁發(fā)生的覆冰事故對電氣化的安全運行造成重大影響。2008年春季我國遭遇嚴(yán)重的覆冰災(zāi)害，廣東、廣西、湖南、湖北等地接觸網(wǎng)覆冰嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了鐵路的安全運行。鐵路接觸網(wǎng)覆冰后，接觸網(wǎng)實際覆冰超過設(shè)計最大覆冰厚度，覆冰質(zhì)量增加，覆冰后風(fēng)壓面積增加，不均勻覆冰或不同脫冰引起相鄰跨的張力差，從而導(dǎo)致機(jī)械和電氣方面的事故；另一方面機(jī)車的受電弓與覆冰導(dǎo)線接觸時，產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，對導(dǎo)線和受電弓磨損加大，甚至導(dǎo)致接觸網(wǎng)舞動乃至倒桿、塌網(wǎng)等事故。一旦覆冰造成電網(wǎng)破壞，嚴(yán)重影響列車的 安全、可靠、和正點運行。因此，對接觸網(wǎng)覆冰實施在線監(jiān)測是亟待攻克的技術(shù)難點。接觸網(wǎng)覆冰的前提是當(dāng)?shù)貧庀筮_(dá)到覆冰條件，因此對微氣象進(jìn)行監(jiān)測預(yù)報非常重要。接觸網(wǎng)線路所處小氣象環(huán)境、微氣象環(huán)境往往是氣象預(yù)報盲區(qū)，而氣象環(huán)境參數(shù)監(jiān)測是接觸網(wǎng)線路設(shè)備安全、穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，也是分析、預(yù)測線路故障的基礎(chǔ)和必要的邊界條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要實現(xiàn)接觸網(wǎng)覆冰情況的在線監(jiān)測，使值班、管理人員在辦公室即可了解現(xiàn)場的覆冰情況，并可采用音響、短信等方式報警，有關(guān)部門可及時采取融冰、除冰措施。從而實現(xiàn)接觸網(wǎng)覆冰的全天候監(jiān)測，為鐵路安全運行提供保障。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括通過鐵路專用網(wǎng)連接的若干個監(jiān)測終端的主控單元、與鐵路專用網(wǎng)相連的中心數(shù)據(jù)接收模塊，所述中心數(shù)據(jù)接收模塊連接有覆冰分析及查詢模塊，覆冰分析及查詢模塊與數(shù)據(jù)庫相連，并通過數(shù)據(jù)庫連接客戶端，所述客戶端設(shè)置有報警模塊。進(jìn)一步的，本發(fā)明的特征還在于所述監(jiān)測前端的主控單元包括MSP430F247單片機(jī)，所述MSP430F247單片機(jī)分別連接液晶顯示與時鐘模塊、電源模塊、通訊轉(zhuǎn)換模塊和覆冰信息處理單元；所述覆冰信息處理單元分別連接氣象監(jiān)測單元和覆冰圖像監(jiān)測單元。所述氣象監(jiān)測單元包括溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器；所述溫濕度傳感器分別設(shè)置有環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境濕度傳感器和導(dǎo)線溫度監(jiān)測傳感器；所述風(fēng)速傳感器設(shè)置有環(huán)境風(fēng)速傳感器，所述風(fēng)向傳感器設(shè)置有環(huán)境風(fēng)向傳感器。所述的中心數(shù)據(jù)接收模塊采用了數(shù)據(jù)分組、選擇ARQ誤碼重傳的方式。
所述覆冰分析查詢模塊包括基于氣象參數(shù)應(yīng)用模糊邏輯模型及對覆冰圖像應(yīng)用差異化分析的智能算法對覆冰情況進(jìn)行分析，對覆冰厚度超過預(yù)設(shè)值者通過軟件界面、音響、短信方式進(jìn)行及時報警。所述基于氣象參數(shù)應(yīng)用模糊邏輯模型為構(gòu)建模糊推理模型，將包括環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境風(fēng)速和環(huán)境風(fēng)向傳感器采集的信息輸入值進(jìn)行模糊化、推理過程、反模糊化，得到輸出值，進(jìn)而得到覆冰厚度預(yù)測值；所述推理過程構(gòu)建有模糊規(guī)則庫和覆冰數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明還提供了一種對覆冰圖像差異化分析的方法，包括下述步驟I)讀取傳送至監(jiān)測終端監(jiān)控中心的監(jiān)視目標(biāo)圖像信息；2)對安裝在輸電線路桿塔上的攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；3)在輸電線路圖像中檢測出導(dǎo)線和絕緣子，確定算法的處理區(qū)域；進(jìn)行接觸網(wǎng)定位；4)對圖像進(jìn)行彩色灰度化、圖像增強(qiáng)預(yù)處理；5)利用圖像分割技術(shù)將導(dǎo)線和絕緣子從圖像中分割出來，計算分割區(qū)域的像素數(shù)；6)保存首次計算的覆冰前導(dǎo)線和絕緣子區(qū)域的像素數(shù)，判斷之后采集的圖像中導(dǎo)線和絕緣子區(qū)域像素數(shù)是否與保存的值相等；7)相等，則標(biāo)記無覆冰；8)不相等，則判斷區(qū)域像素數(shù)是否超出保存像素值的20% ；9)否，則返回第一步；10)超過，則提取導(dǎo)線和絕緣子的邊緣并計算邊界之間的距離；11)判斷邊界距離是否大于未覆冰時的直徑，進(jìn)一步判斷是否有覆冰；12)否，則返回第一步；13)是，則標(biāo)識有覆冰；14)利用攝像機(jī)標(biāo)定的方法計算出導(dǎo)線和絕緣子的覆冰厚度；15)將覆冰厚度與預(yù)警值相比較，當(dāng)覆冰厚度超出規(guī)定的預(yù)警值時，做出報警，提示相關(guān)工作人員及時采取除冰措施；16)否則返回第一步。本發(fā)明的有益效果是，監(jiān)測設(shè)備通過采集接觸網(wǎng)的環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、覆冰圖像等數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過鐵路專用通訊網(wǎng)傳送到監(jiān)測中心，監(jiān)測中心軟件系統(tǒng)運用視頻智能分析技術(shù)、專家知識庫分析得出接觸網(wǎng)的覆冰情況，并采用音響、短信等方式報警。本發(fā)明根據(jù)接觸網(wǎng)環(huán)境參數(shù)以及覆冰視頻圖像計算預(yù)測接觸網(wǎng)覆冰狀況、為接觸網(wǎng)防(融)冰方案提供依據(jù)。能夠為接觸網(wǎng)防(融)冰工程應(yīng)用提供必要的條件。接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)的成功研制，使得接觸網(wǎng)大電流防融冰從理論研究階段進(jìn)入產(chǎn)品實用階段。接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)的投入使用，將能夠適時觀測接觸網(wǎng)覆融冰狀態(tài)，為接觸網(wǎng)防融冰提供必要的支持，提高電氣化鐵路運行可靠性。


圖I是本發(fā)明監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明監(jiān)測終端組成結(jié)構(gòu)圖3是本發(fā)明覆冰信息處理單元覆冰理論模型結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明覆冰圖像處理流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明是一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，由硬件產(chǎn)品和系統(tǒng)方法兩大部分組成，硬件為方法提供現(xiàn)場相關(guān)的數(shù)據(jù)和高清晰的圖片；方法通過提供的數(shù)據(jù)和圖片來計算接觸網(wǎng)覆冰厚度，處理與用戶的接口。如圖I所示，主要包含以下部分監(jiān)測前端的主控單元、中心數(shù)據(jù)接收模塊、覆冰分析及查詢模塊、報警模塊等。 電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括通過鐵路專用網(wǎng)連接的若干個監(jiān)測終端的主控單元、與鐵路專用網(wǎng)相連的中心數(shù)據(jù)接收模塊，中心數(shù)據(jù)接收模塊連接有覆冰分析及查詢模塊，覆冰分析及查詢模塊與數(shù)據(jù)庫相連，并通過數(shù)據(jù)庫連接客戶端，客戶端設(shè)置有報警模塊。如圖2所示，監(jiān)測前端的主控單元包括MSP430F247單片機(jī)，MSP430F247單片機(jī)分別連接液晶顯示與時鐘模塊、電源模塊、通訊轉(zhuǎn)換模塊和覆冰信息處理單元；覆冰信息處理單元分別連接氣象監(jiān)測單元和覆冰圖像監(jiān)測單元。氣象監(jiān)測單元包括溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器；溫濕度傳感器分別設(shè)置有環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境濕度傳感器和導(dǎo)線溫度監(jiān)測傳感器；所述風(fēng)速傳感器設(shè)置有環(huán)境風(fēng)速傳感器，所述風(fēng)向傳感器設(shè)置有環(huán)境風(fēng)向傳感器。中心數(shù)據(jù)接收模塊采用了數(shù)據(jù)分組、選擇ARQ誤碼重傳的方式。覆冰分析查詢模塊包括基于氣象參數(shù)應(yīng)用模糊邏輯模型及對覆冰圖像應(yīng)用差異化分析的智能算法對覆冰情況進(jìn)行分析，對覆冰厚度超過預(yù)設(shè)值者通過軟件界面、音響、短信方式進(jìn)行及時報警。本發(fā)明系統(tǒng)中，電源部分依靠鐵路沿線的220V供電，將鐵路通訊機(jī)房的交流電源轉(zhuǎn)化為DC12V電源。數(shù)據(jù)傳輸鑒于使用鐵路專網(wǎng)，增加了光電轉(zhuǎn)換器，將TTL接口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為通訊RJ45接口，通過鐵路專網(wǎng)進(jìn)行傳輸。溫濕度的監(jiān)測采用瑞士 Sensirion公司出品的一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的SHT75系列單芯片溫濕度復(fù)合傳感器。傳感器包括一個電容式聚合體測濕元件和一個能隙式測溫元件，并與一個14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路在同一芯片上實現(xiàn)無縫連接。SHT75采用串行接口與分機(jī)MCU連接，它的分辨率可以根據(jù)對現(xiàn)場的采集速率而進(jìn)行調(diào)整，一般情況下默認(rèn)的測量分辨率分別為14bit (溫度)、12bit (濕度)。并且傳感器置于殼體底部，通過殼體底部通孔將傳感器溫濕度探測部分裸露在大氣中，保證傳感器測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。風(fēng)速風(fēng)向的測量采用最新的超聲波傳感器，具有精度高，安裝方便、免維護(hù)等優(yōu)點，采用485接口與分機(jī)CPU連接，針對鐵路的特殊環(huán)境，在覆冰期可能傳感器被凍住的情況，采用了對傳感器進(jìn)行加熱的方法，確保正常運行。接觸網(wǎng)溫度的監(jiān)測采用多點溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測，測溫單元由高能鋰電池供電，采用熱電阻PTlOO作為測溫傳感器，經(jīng)過采集、AD轉(zhuǎn)換器、計算、數(shù)據(jù)過濾等得到溫度值。多點的溫度監(jiān)測單元與監(jiān)測分機(jī)之間通過2. 4G無線組網(wǎng)連接，采用北京赫立訊公司2. 4G頻段的無線傳輸模塊，可以自動組網(wǎng)，防止數(shù)據(jù)沖突，實現(xiàn)短距離的無線溫度數(shù)據(jù)傳輸，將多個節(jié)點的溫度數(shù)據(jù)主動發(fā)送給監(jiān)測分機(jī)，再由監(jiān)測分機(jī)組合溫度數(shù)據(jù)上送給監(jiān)測中心軟件，上送的時間間隔可由軟件設(shè)定。接觸網(wǎng)覆冰圖像監(jiān)測選用2路紅外固定攝像機(jī)，拍攝接觸網(wǎng)現(xiàn)場圖像。采用圖像及視頻壓縮算法，實時傳送現(xiàn)場圖像；實時接收監(jiān)控中心攝像、拍照等控制命令；根據(jù)設(shè)定周期，定時向監(jiān)控中心發(fā)送圖片；可以通過監(jiān)控中心遠(yuǎn)程設(shè)置攝像參數(shù)，如分辨率、拍照周期等；可以在陰雨冰雪天氣進(jìn)行監(jiān)測；具有低功耗高可靠性設(shè)計，在全天候、較低電壓下啟動，并且通過主站系統(tǒng)設(shè)定圖片采樣時間間隔，為后續(xù)接觸網(wǎng)覆冰差異化處理提供實時圖片。中心數(shù)據(jù)接收模塊通過網(wǎng)絡(luò)端口接收所有終端的數(shù)據(jù)及圖像信息進(jìn)行分類存儲，接收各監(jiān)測終端的上送數(shù)據(jù)及下發(fā)各終端的配置參數(shù)、校時等。本發(fā)明采用了數(shù)據(jù)分組、選擇ARQ誤碼重傳的方法，使圖像傳輸效率和成功率大幅度提高。將圖像數(shù)據(jù)分割為每包不超過256個字節(jié)的數(shù)據(jù)包，每包有唯一包號，傳輸時可同時啟用I一2路數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，發(fā)送方與接收方建立握手信號后，發(fā)送方將各數(shù)據(jù)包依次發(fā)送完畢，最后一包發(fā)送多遍，直到收到接收方應(yīng)答。接收方收到末包數(shù)據(jù)后，查詢數(shù)據(jù)表，將未收到包的數(shù)目及包號發(fā)送給監(jiān)控裝置，監(jiān)控裝置根據(jù)錯誤包號組織數(shù)據(jù)發(fā)送，直到收到中心錯誤包數(shù)為零時，結(jié)束本次通訊。此種通訊具有通訊效率高，適合窄帶通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸，并可根據(jù)需要同時啟用多路傳輸設(shè)備并行傳輸，提高通訊速度。傳輸中采用了 UDP協(xié)議，避免TCP協(xié)議傳輸中的時間等待，重傳等時間開銷，相比TCP協(xié)議約可提高20%-30%的通訊效率。覆冰分析及查詢模塊包括基于氣象參數(shù)的覆冰預(yù)測模型及基于視頻差異化的智能算法?；跉庀髤?shù)的鐵路接觸網(wǎng)覆冰預(yù)測模型，通過監(jiān)測系統(tǒng)上傳的氣象數(shù)據(jù)，分析鐵路接觸網(wǎng)覆冰與微氣象條件(環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境風(fēng)速、環(huán)境風(fēng)向)和溫度等因素之間的關(guān)系，采用灰關(guān)聯(lián)分析等方法計算鐵路接觸網(wǎng)覆冰和上述參數(shù)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，找出影響鐵路接觸網(wǎng)覆冰的主要因素，為覆冰相關(guān)理論的研究提供影響因素分析依據(jù)。本發(fā)明利用基于上述分析建立的鐵路接觸網(wǎng)覆冰與微氣象、導(dǎo)線溫度之間關(guān)系的模糊控制模型，預(yù)測鐵路接觸網(wǎng)的覆冰情況。模糊邏輯模型通常包括輸入量模糊化、數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫、推理機(jī)和輸出量反模糊化等5部分。覆冰預(yù)測模糊邏輯模型結(jié)構(gòu)如圖3所示?；跉庀髤?shù)應(yīng)用模糊邏輯模型為構(gòu)建模糊推理模型，將包括環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境風(fēng)速和環(huán)境風(fēng)向傳感器采集的信息輸入值進(jìn)行模糊化、推理過程、反模糊化，得到輸出值，進(jìn)而得到覆冰厚度預(yù)測值；所述推理過程構(gòu)建有模糊規(guī)則庫和覆冰數(shù)據(jù)庫。選取各個時刻點的環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境風(fēng)速以及導(dǎo)線溫度4個覆冰影響因素作為覆冰厚度預(yù)測模型的輸入變量，模型的輸出為各時刻點覆冰厚度值。模糊化是指將輸入轉(zhuǎn)換為模糊集合，即將實測物理量轉(zhuǎn)化為在該語言變量相應(yīng)論域內(nèi)不同語言值的模糊子集，對于模糊邏輯模型的多個輸入，每個輸入量的模糊化過程都是一樣的，進(jìn)行模糊推理的前提是輸入都必須通過模糊化處理。因此，模糊化即為模糊邏輯模型的輸入接口，、作用就是將確定的實數(shù)輸入量轉(zhuǎn)換為模糊量，即模糊集合及其相應(yīng)的隸屬度規(guī)則庫產(chǎn)生模糊結(jié)論(即蘊(yùn)涵模糊集合)。反模糊化則將模糊結(jié)論轉(zhuǎn)換為確定實數(shù)輸出，即將推理機(jī)得到的模糊量轉(zhuǎn)化為一個清晰確定的值。因環(huán)境風(fēng)向是以東西南北的文字描述，不便于分析，故該模糊預(yù)測模型對環(huán)境風(fēng)向不予考慮。視頻差異化的智能算法首先將原始圖像變成適于計算機(jī)進(jìn)行特征提取的形式，它包括圖像的變換、增強(qiáng)和濾波等。再對接觸網(wǎng)覆冰圖像信息進(jìn)行整理、分析、歸納，分割接觸網(wǎng)覆冰前后圖像邊緣，抽取能反映圖像本質(zhì)的特征，得到可用于判決的參量。再通過對特征量/參量與閾值進(jìn)行計算、比較和分析，判斷出圖像的狀態(tài)或本質(zhì)，得到最終的輸出結(jié)果。本發(fā)明還提供了一種對覆冰圖像差異化分析的方法，如圖4所示為基于視頻差異化智能算法計算鐵路接觸網(wǎng)覆冰算法流程圖。包括下述步驟讀取傳送至監(jiān)控中心的監(jiān)視目標(biāo)圖像信息，包括原始的無覆冰時的輸電線路圖像和覆冰后的輸電線路圖像兩種；對安裝在輸電線路桿塔上的攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，確定攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)并將其保存起來為后續(xù)計算覆冰厚度做準(zhǔn)備；在輸電線路圖像中檢 測出導(dǎo)線和絕緣子，確定算法的處理區(qū)域；進(jìn)行接觸網(wǎng)定位；對圖像進(jìn)行彩色灰度化、圖像增強(qiáng)等預(yù)處理，降低圖像中沒用的信號，增強(qiáng)導(dǎo)線和絕緣子在圖像中的特征信息。利用圖像分割技術(shù)將導(dǎo)線和絕緣子從圖像中分割出來，計算分割區(qū)域的像素數(shù)；將首次計算的覆冰前導(dǎo)線和絕緣子區(qū)域的像素數(shù)保存起來作為依據(jù)，判斷之后采集的圖像中導(dǎo)線和絕緣子區(qū)域像素數(shù)是否與保存的值相等，相等的話，則標(biāo)記無覆冰，不相等的話，判斷區(qū)域像素數(shù)是否超出保存像素值的20%，否則返回第一步；超過的話進(jìn)行下一步處理；提取導(dǎo)線和絕緣子的邊緣并計算邊界之間的距離，判斷邊界距離是否大于未覆冰時的直徑，進(jìn)一步判斷是否有覆冰。如果是的話，標(biāo)識有覆冰，否則返回第一步；利用攝像機(jī)標(biāo)定的方法計算出導(dǎo)線和絕緣子的覆冰厚度；將覆冰厚度與預(yù)警值相比較，當(dāng)覆冰厚度超出規(guī)定的預(yù)警值時，做出報警，提示相關(guān)工作人員及時采取除冰措施；否則返回第一步。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施方式
僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括通過鐵路專用網(wǎng)連接的若干個監(jiān)測終端的主控單元、與鐵路專用網(wǎng)相連的中心數(shù)據(jù)接收模塊，所述中心數(shù)據(jù)接收模塊連接有覆冰分析及查詢模塊，覆冰分析及查詢模塊與數(shù)據(jù)庫相連，并通過數(shù)據(jù)庫連接客戶端，所述客戶端設(shè)置有報警模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測前端的主控單元包括MSP430F247單片機(jī)，所述MSP430F247單片機(jī)分別連接液晶顯示與時鐘模塊、電源模塊、通訊轉(zhuǎn)換模塊和覆冰信息處理單元；所述覆冰信息處理單元分別連接氣象監(jiān)測單元和覆冰圖像監(jiān)測單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述氣象監(jiān)測單元包括溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器；所述溫濕度傳感器分別設(shè)置有環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境濕度傳感器和導(dǎo)線溫度監(jiān)測傳感器；所述風(fēng)速傳感器設(shè)置有環(huán)境風(fēng)速傳感器，所述風(fēng)向傳感器設(shè)置有環(huán)境風(fēng)向傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的中心數(shù)據(jù)接收模塊采用了數(shù)據(jù)分組、選擇ARQ誤碼重傳的方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述覆冰分析查詢模塊包括基于氣象參數(shù)應(yīng)用模糊邏輯模型及對覆冰圖像應(yīng)用差異化分析的智能算法對覆冰情況進(jìn)行分析，對覆冰厚度超過預(yù)設(shè)值者通過軟件界面、音響、短信方式進(jìn)行及時報警。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述基于氣象參數(shù)應(yīng)用模糊邏輯模型為構(gòu)建模糊推理模型，將包括環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境風(fēng)速和環(huán)境風(fēng)向傳感器采集的信息輸入值進(jìn)行模糊化、推理過程、反模糊化，得到輸出值，進(jìn)而得到覆冰厚度預(yù)測值；所述推理過程構(gòu)建有模糊規(guī)則庫和覆冰數(shù)據(jù)庫。
7.一種基于權(quán)利要求I所述的覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)對覆冰圖像差異化分析的方法，其特征在于，包括下述步驟 1)讀取傳送至監(jiān)測終端監(jiān)控中心的監(jiān)視目標(biāo)圖像信息； 2)對安裝在輸電線路桿塔上的攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定； 3)在輸電線路圖像中檢測出導(dǎo)線和絕緣子，確定算法的處理區(qū)域；進(jìn)行接觸網(wǎng)定位； 4)對圖像進(jìn)行彩色灰度化、圖像增強(qiáng)預(yù)處理； 5)利用圖像分割技術(shù)將導(dǎo)線和絕緣子從圖像中分割出來，計算分割區(qū)域的像素數(shù)； 6)保存首次計算的覆冰前導(dǎo)線和絕緣子區(qū)域的像素數(shù)，判斷之后采集的圖像中導(dǎo)線和絕緣子區(qū)域像素數(shù)是否與保存的值相等； 7)相等，則標(biāo)記無覆冰； 8)不相等，則判斷區(qū)域像素數(shù)是否超出保存像素值的20%； 9)否，則返回第一步； 10)超過，則提取導(dǎo)線和絕緣子的邊緣并計算邊界之間的距離； 11)判斷邊界距離是否大于未覆冰時的直徑，進(jìn)一步判斷是否有覆冰； 12)否，則返回第一步; 13)是，則標(biāo)識有覆冰； 14)利用攝像機(jī)標(biāo)定的方法計算出導(dǎo)線和絕緣子的覆冰厚度；15)將覆冰厚度與預(yù)警值相比較，當(dāng)覆冰厚度超出規(guī)定的預(yù)警值時，做出報警，提示相關(guān)工作人員及時采取除冰措施； 16)否則返回第一步。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣化鐵路接觸網(wǎng)覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括通過鐵路專用網(wǎng)連接的若干個監(jiān)測終端的主控單元、與鐵路專用網(wǎng)相連的中心數(shù)據(jù)接收模塊，中心數(shù)據(jù)接收模塊連接有覆冰分析及查詢模塊，覆冰分析及查詢模塊與數(shù)據(jù)庫相連，并通過數(shù)據(jù)庫連接客戶端，客戶端設(shè)置有報警模塊。監(jiān)測設(shè)備通過采集接觸網(wǎng)的圖像、環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過鐵路專用通訊網(wǎng)傳送到監(jiān)測中心，監(jiān)測中心軟件系統(tǒng)運用視頻智能分析技術(shù)、專家知識庫分析得出接觸網(wǎng)的覆冰情況，并可采用音響、短信等方式報警，可及時采取融冰、除冰措施。從而實現(xiàn)接觸網(wǎng)覆冰的全天候監(jiān)測，預(yù)防由于覆冰而引起重大鐵路事故的發(fā)生，為鐵路安全運行提供保障。
文檔編號G01B11/06GK102721373SQ20121021308
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者劉家兵, 李文靜, 黃新波 申請人:西安金源電氣股份有限公司