專利名稱：轉(zhuǎn)轍機(jī)通用缺口監(jiān)測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鐵路道岔監(jiān)測裝置，特別是涉及一種用于實(shí)時(shí)監(jiān)測道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口變化量的轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)轍機(jī)是實(shí)現(xiàn)道岔準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，而轉(zhuǎn)轍機(jī)的缺口真實(shí)反映道岔運(yùn)行狀態(tài)，缺口偏移量反映了道岔密貼程度，通過缺口偏移量的分析，可以為道岔養(yǎng)護(hù)提供依據(jù)。轉(zhuǎn)轍機(jī)表示缺口位置的調(diào)整一直是電務(wù)維修作業(yè)的重要內(nèi)容，當(dāng)?shù)来沧兓蜍壍牢灰茣r(shí)，表示缺口位置將會改變，如不及時(shí)調(diào)整道岔則會導(dǎo)致檢查柱無法落入缺口，道岔無法給出表示信息，影響行車安全。同時(shí)，觀察和分析道岔轉(zhuǎn)換前后缺口偏移量的變化趨勢，有助于及時(shí)對轉(zhuǎn)轍機(jī)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)調(diào)整，可防止道岔無表示故障發(fā)生，因此對轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口的實(shí)時(shí)監(jiān)控并及時(shí)保存現(xiàn)場信息非常重要。目前，國內(nèi)關(guān)于轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口監(jiān)測的方式主要有兩大類，一個是通過安裝位移傳感器來檢查缺口偏移量，還有一種是通過圖像辨識的方式來監(jiān)測缺口偏移。其中，通過位移傳感器檢測的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)信息不直觀，一旦傳感器故障，無法監(jiān)控；利用圖像辨識的方式，更加直觀，而且能夠監(jiān)控到現(xiàn)場機(jī)的狀態(tài)，利用圖像辨識的技術(shù)計(jì)算缺口值成為現(xiàn)在發(fā)展的趨勢；但是，目前圖像辨識算法處理都在車站監(jiān)控軟件端完成，由于圖片傳輸過程中，具備一定得延時(shí)，同時(shí)，大數(shù)量傳輸容易造成圖片丟失，導(dǎo)致信息監(jiān)測中斷，所以，急需將圖片處理的功能移植在下位機(jī)完成，這樣不僅能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，同時(shí)，開發(fā)硬件的累積分析和學(xué)習(xí)的功能，能夠有效的提高數(shù)據(jù)信息的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種轉(zhuǎn)轍機(jī)通用缺口監(jiān)測裝置，它能夠完成缺口圖像處理和缺口信息實(shí)時(shí)檢測、傳輸以及離線狀態(tài)下報(bào)警信息本地存儲，根據(jù)道岔扳動、過車以及定時(shí)巡檢等情況上傳用戶需要的圖像和視頻信息，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測缺口信息的目的。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是轉(zhuǎn)轍機(jī)通用缺口監(jiān)測裝置，包括攝像裝置、存儲器、CAN控制器，其特征在于它還包括圖像處理單元，所述的圖像處理單元采用TI雙核DSP數(shù)字信號微處理器，所述的CAN控制器為傳輸和配置缺口信息的總線控制器和以太網(wǎng)控制器，所述的存儲器為存儲圖像和數(shù)據(jù)信息的miniSD微型存儲卡。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、圖像識別處理功能。本裝置通過安裝在轉(zhuǎn)轍機(jī)表示桿缺口區(qū)域的微型攝像頭，實(shí)時(shí)采集缺口圖像信息并將其送入圖像處理單元，圖像處理單元采用圖像灰度化處理、邊緣檢測、二值化、形態(tài)學(xué)、模糊處理等方法對圖像進(jìn)行分析和處理，計(jì)算出缺口值，精度可達(dá)±0. 1mm。2、實(shí)時(shí)監(jiān)測和傳輸缺口值。圖像識另IJ后得到的缺口值信息與圖片和視頻比較，傳輸過程中占用CAN總線帶寬少，能夠保證實(shí)時(shí)上傳至車站控制終端。3、道岔扳動、過車以及巡檢多模式運(yùn)行，監(jiān)測缺口信息的同時(shí)，使系統(tǒng)監(jiān)測更加的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。4、離線存儲功能?，F(xiàn)場具備故障檢測和離線存儲功能，CAN總線控制器一旦檢測到信息無法發(fā)送成功，會自動將信息保存至miniSD卡內(nèi)，以防數(shù)據(jù)丟失。5、具備定時(shí)巡檢缺口數(shù)據(jù)、圖像和視頻；道岔扳動缺口視頻錄制；過車時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測缺口圖像和缺口值等多種監(jiān)測模式。多種監(jiān)測手段同時(shí)工作，將獲取的缺口數(shù)據(jù)、圖片或視頻信息通過CAN網(wǎng)絡(luò)主動上傳至現(xiàn)場集中箱，再由現(xiàn)場集中箱將信息傳至車站控制終端。同時(shí)，CAN總線具備故障檢測與診斷功能，一旦發(fā)現(xiàn)總線通道故障或阻塞，立即將信息保存至本地miniSD卡內(nèi)，保證現(xiàn)場缺口監(jiān)測的完整，方便現(xiàn)場維護(hù)人員分析道岔運(yùn)行狀態(tài)。6、CAN總線控制器和以太網(wǎng)控制器雙通道均能完成傳輸和配置缺口信息的功能，可根據(jù)現(xiàn)場布線環(huán)境，選擇傳輸通道。

圖1為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)轍機(jī)通用缺口監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例英文字母簡稱代表部件含義如下DSP為數(shù)字信號微處理器、CAN為控制局域網(wǎng)絡(luò)控制器、SDRAM為同步動態(tài)隨即存儲器、FLASH為閃存、miniSD為微型存儲卡、C⑶為圖像傳感器、LED為發(fā)光二極管、Al為模擬信號輸入、TV為微型電視機(jī)、TVS為瞬態(tài)抑制二極管。圖像采集圖1中的I微型攝像頭，采用標(biāo)清圖像采集裝置，圖像分辨率<40萬有效像素，圖像傳感器選擇1/3英寸的CCD，同時(shí)，采用高亮度LED燈增加攝像補(bǔ)光功能，保證在黑暗環(huán)境下，攝像頭能夠拍攝準(zhǔn)確的缺口圖像。圖像處理圖1中的2為圖像處理單元，采用TI雙核DSP，可實(shí)時(shí)采集和處理缺口圖像信息，對于標(biāo)清圖像，采集幀率可以達(dá)到25幀/秒，采用圖像灰度化處理、邊緣檢測、二值化、形態(tài)學(xué)、模糊處理等方法對圖像進(jìn)行分析和處理，計(jì)算出缺口值，精度可達(dá)±0. 1mm。模擬量采集圖1中的7為Al接口，可以接入4 20mA的電流信號，接入溫濕度傳感器，用于采集轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)溫度和濕度環(huán)境信息，方便用戶了解現(xiàn)場轉(zhuǎn)轍機(jī)工況；接入電流傳感器，作為轉(zhuǎn)轍機(jī)動作觸發(fā)信息，方便DSP完成視頻錄制功能。視頻環(huán)出圖1中的3為視頻環(huán)出電路，能夠接入視頻接收TV，在線調(diào)試攝像頭焦距，滿足工程實(shí)施需要。信息存儲圖1中6為miniSD接口，可擴(kuò)展至少8G的存儲空間，用于離線本地存儲缺口數(shù)據(jù)、圖像和視頻信息，保證現(xiàn)場缺口監(jiān)測的完整，方便現(xiàn)場維護(hù)人員分析道岔運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，DSP自帶的SDRAM、FLASH存儲器用于存儲軟件系統(tǒng)信息和緩存數(shù)據(jù)，方便硬件上電啟動和系統(tǒng)加載。信息傳輸圖1中4為CAN總線接口，5為以太網(wǎng)接口，均能完成傳輸和配置缺口信息的功能，可根據(jù)現(xiàn)場布線環(huán)境，選擇傳輸通道。監(jiān)測模式硬件系統(tǒng)具備道岔扳動、過車以及巡檢多模式運(yùn)行，可根據(jù)選定模式，上傳缺口視頻、圖片和缺口值信息，多模式同時(shí)工作，使系統(tǒng)監(jiān)測更加的穩(wěn)定和準(zhǔn)確；同時(shí)，圖像識別后得到的缺口值信息與圖片和視頻比較，傳輸過程中占用CAN總線帶寬少，能夠保證實(shí)時(shí)上傳至車站控制終端。miniSD接口、Al接口、視頻環(huán)出接口、CAN接口、以太網(wǎng)接口分別與圖像處理單元相連。參照圖1，轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口監(jiān)測裝置，包括用于獲取轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口實(shí)時(shí)圖像的微型攝像頭1，將微型攝像頭I采集的圖像進(jìn)行處理的圖像處理單元2，用于現(xiàn)場實(shí)施攝像頭調(diào)焦的視頻環(huán)出電路3，用于缺口信息傳輸和配置的CAN總線接口 4和以太網(wǎng)接口 5，用于故障和離線存儲的miniSD接口 6，用于轉(zhuǎn)轍機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測的Al接口 7，用于為各功能電路提供電源的電源電路8。CAN總線接口 4或以太網(wǎng)接口 5將經(jīng)過圖像處理單元2識別后的缺口數(shù)值、圖片和視頻信息經(jīng)現(xiàn)場集中箱9上傳至車站控制終端10。微型攝像頭I安裝在轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部，便于采集缺口信息位置處。圖像處理單元2對采集到的圖像信號采用圖像灰度化處理、邊緣檢測、二值化、形態(tài)學(xué)、模糊處理等方法計(jì)算缺口值，精度可達(dá)±0. 1mm。本實(shí)用新型轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口監(jiān)測裝置，包括用于獲取轉(zhuǎn)轍機(jī)缺口圖像的微型攝像頭，采集、處理和識別攝像頭信息的DSP處理器，存儲圖像和數(shù)據(jù)信息的SDRAM、FLASH和miniSD存儲器，傳輸和配置缺口信息的CAN總線控制器和以太網(wǎng)控制器，具備采集轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)環(huán)境參數(shù)功能的溫濕度接口電路，視頻圖像調(diào)焦校對的環(huán)出電路以及為各功能電路提供電源的電源電路，通信端口和電源端口分別采用防雷管和TVS管器件，達(dá)到防雷效果。CAN總線控制器和以太網(wǎng)控制器雙通道均能完成傳輸和配置缺口信息的功能，可根據(jù)現(xiàn)場布線環(huán)境，選擇傳輸通道。具備本地miniSD存儲功能，存儲容量不小于為SG，用于存儲離線狀態(tài)下的視頻、圖片和缺口檢測數(shù)據(jù)信息。
權(quán)利要求1.轉(zhuǎn)轍機(jī)通用缺口監(jiān)測設(shè)備，包括攝像裝置、存儲器、CAN控制器，其特征在于它還包括圖像處理單元，所述的圖像處理單元采用TI雙核DSP數(shù)字信號微處理器，所述的CAN控制器為傳輸和配置缺口信息的總線控制器和以太網(wǎng)控制器，所述的存儲器為存儲圖像和數(shù)據(jù)信息的miniSD微型存儲卡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)轍機(jī)通用缺口監(jiān)測設(shè)備，其特征是它還包括用于故障和離線存儲的miniSD接口、用于轉(zhuǎn)轍機(jī)環(huán)境參數(shù)檢測的Al接口、視頻環(huán)出接口、CAN接口、以太網(wǎng)接口 ；所述的Al接口接入Γ20πιΑ的電流信號、溫濕度傳感器，用于采集轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)溫度和濕度環(huán)境信息，該Al接口接入電流傳感器，作為轉(zhuǎn)轍機(jī)動作觸發(fā)信息，方便DSP視頻錄制；所述的miniSD接口，可擴(kuò)展至SG的存儲空間，用于離線本地存儲缺口數(shù)據(jù)、圖像和視頻信息；所述的視頻環(huán)出接口接入視頻接收TV，在線調(diào)試攝像頭焦距；所述的CAN接口或以太網(wǎng)接口將經(jīng)過圖像處理單元識別后的缺口數(shù)值、圖片和視頻信息經(jīng)現(xiàn)場集中箱上傳至車站控制終端，所述的miniSD接口、Al接口、視頻環(huán)出接口、CAN接口、以太網(wǎng)接口分別與圖像處理單元相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)轍機(jī)通用缺口監(jiān)測設(shè)備，其特征是它還包括用于現(xiàn)場實(shí)施攝像頭調(diào)焦的視頻環(huán)出電路，包括用于為各功能電路提供電源的電源電路，包括用于采集轉(zhuǎn)轍機(jī)環(huán)境參數(shù)的溫濕度接口電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)轍機(jī)通用缺口監(jiān)測設(shè)備，其特征是所述的攝像裝置為微型攝像頭，該微型攝像頭采用標(biāo)清圖像采集裝置，圖像分辨率< 40萬像素，圖像傳感器選擇1/3英寸的CCD，同時(shí)采用高亮度LED燈增加攝像補(bǔ)光，該微型攝像頭安裝在轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)轍機(jī)通用缺口監(jiān)測設(shè)備，其特征是所述的圖像處理單元實(shí)時(shí)采集和處理缺口圖像信息，采集幀率達(dá)到25幀/秒。
專利摘要轉(zhuǎn)轍機(jī)通用缺口監(jiān)測裝置，包括攝像裝置、存儲器、CAN控制器，其特征在于它還包括圖像處理單元，所述的圖像處理單元采用TI雙核DSP數(shù)字信號微處理器，所述的CAN控制器為傳輸和配置缺口信息的總線控制器和以太網(wǎng)控制器，所述的存儲器為存儲圖像和數(shù)據(jù)信息的miniSD微型存儲卡。本實(shí)用新型能夠完成缺口圖像處理和缺口信息實(shí)時(shí)檢測、傳輸以及離線狀態(tài)下報(bào)警信息本地存儲，根據(jù)道岔扳動、過車以及定時(shí)巡檢等情況上傳用戶需要圖像和視頻信息，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測缺口信息的目的。
文檔編號H04N7/18GK202879528SQ20122043491
公開日2013年4月17日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者趙立娜, 李彩虹, 趙軍星 申請人:北京中鐵通電務(wù)技術(shù)開發(fā)有限公司