機車受電弓無線視頻自動監控系統的製作方法

2023-06-18 06:52:36

專利名稱：機車受電弓無線視頻自動監控系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動監控系統，尤其涉及一種機車受電弓無 線視頻自動監控系統。
背景技術：
受電弓是電力機車從接觸網上受取電流的裝置，其滑板與接觸網 導線直接接觸，從接觸網導線上受取電流，供機車使用。目前，國內外研發的受電弓監控裝置，都採用有線傳輸方式，有 線傳輸監控裝置由於需要鋪設大量用於信號傳輸和控制的電纜，因此 安裝維護困難，而且極易發生故障。並且，在現有的機車受電弓監控 裝置中，大部分都安裝在機車車頂上，需要在每臺需要監控的機車上安裝此類裝置，故投資較大；還有，在此類裝置的安裝中攝像頭處於 仰視角度，因此無法觀測受電弓的工作面，並且由於機車晃動較大， 受電弓和接觸網的絕大多數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，實有必要提出一種機車受電弓自動監 控系統。實用新型內容本實用新型的目的在於提出一種機車受電弓無線視頻自動監控 系統。本實用新型所提出的機車受電弓無線視頻自動監控系統是這樣 設計的一種機車受電弓無線視頻自動監控系統，包括遠程網絡監控中心 設備和至少一個監控點設備；所述監控點設備與所述遠程網絡監控中 心設備通過無線網絡連接。優選地，所述監控點設備包括監控點前端設備和監控點中心設備；所述監控點前端設備和所述監控點中心設備通過無線網絡連接。 更優選地，所述監控點前端設備包括信號採集單元、前端綜合控制單元和信號發射單元；所述信號採集單元、前端綜合控制單元和信號發射單元依次連接。其中，所述監控點前端設備還包括第一立柱、 第二立柱和第三立柱。並且，所述信號採集單元包括攝像機、數位相機、第一光電傳感器和第二光電傳感器；所述攝像機、數位相機和光 電傳感器分別與所述前端綜合控制單元連接，並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 攝像機和數位相機安裝在第三立柱上，所述前端綜合控制單元和信號 發射單元安裝在第三立柱上。並且其中，所述數位相機為3-5個， 並且所述數位相機均安裝在軌道中心軸線上，其中 一臺數碼相^/L配置 為對受電弓進行垂直拍攝，至少兩臺數位相機配置為以拍攝俯角15° -20。分別對受電弓的兩排滑板進行拍攝。所述攝像機配置有電動可 變鏡頭和電動可變光圈。更優選地，所述監控點中心設備包括信號接收單元、中心信號處 理單元、報警單元和網絡裝置；所述信號接收單元、所述網絡裝置和 所述報警單元分別與所述中心信號處理單元連接，所述網絡裝置與所 述遠程網絡監控中心設備無線連接。通過採用該自動監控系統實現對受電弓的實時監測，可以及時、 準確地發現受電弓故障，同時通過受電弓的打碰痕跡可判斷接觸網的 運行狀態，從而有利於受電弓及接觸網的及時檢修、維護，起到減少 受電弓和接觸網故障的目的。


圖l為本實用新型的機車受電弓無線視頻自動監控系統的原理框圖；圖2為圖l所示的監控點設備的原理框圖；圖3為圖l和圖2所示的監控點設備的監控點前端設備安裝布置示意圖； ，圖4a為圖3所示的監控點設備的部分裝置的局部安裝布置的主視圖；圖4b為圖3所示的監控點設備的部分裝置的局部安裝布置的側視圖；圖5為本實用新型的機車受電弓無線視頻自動監控系統的工作流程圖；圖6為本實用新型的機車受電弓無線視頻自動監控系統的車輛接 近時同步觸發原理示意圖。
具體實施方式
圖l為本實用新型的機車受電弓無線視頻自動監控系統的原理框 圖。如圖l所示，本實用新型所提出的機車受電弓無線視頻自動監控系統包括遠程網絡監控中心設備1和若干個監控點設備2。遠程網絡 監控中心設備1通過無線網絡實現對監控點設備2的遠程監控。對於 監控點設備2的數量，可以由用戶根據需要、安裝線路以及資金情況 的實際情況來確定。圖2為圖1所示的監控點設備的原理框圖。如圖2所示，監控點 設備2包括監控點前端設備20和監控點中心設備22,監控點前端設 備20和監控點中心設備22通過無線網絡連接。監控點前端設備20 包括前端綜合控制單元200、信號發射單元202和信號採集單元204， 信號發射單元202和信號採集單元204都連接到前端綜合控制單元 2 00上。其中，信號採集單元2 04包括攝像機2 04 0、第 一數位相機2041、 第二數位相機2042、第三數位相機2043 (在本實施例中採用3個數 碼相機)、第一光電傳感器2046和第二光電傳感器2048，其中，攝像 機2040、三個數碼相才幾、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。監控點中心設備22包括中心 信號處理單元220、信號接收單元222、報警單元224和網絡裝置226, 信號接收單元222、報警單元224和網絡裝置226分別連接到中心信 號處理單元220上。6在實際測量中，當第一光電傳感器2046和第二光電傳感器2048 檢測到列車駛近的信號時，產生觸發信號，並且把所述觸發信號發送 到前端綜合控制單元200,當前端綜合控制單元200接收到所述觸發 信號時，觸發數位相機和攝像機2040自動拍攝機車受電弓的圖像， 然後，在前端綜合控制單元200的控制下，將拍攝得到的圖像經過信 號發射單元202發射到在監控點前端設備2G附近(在本實施例中為 5km範圍內)的監控點中心設備22,然後，監控點中心設備22通過 信號接收單元222接收圖像信號，並將接收到的圖像信號發送到中心 信號處理單元220對圖像進行處理分析,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，如果發 現受電弓出現故障，則觸發報警單元224進行報警，以提示工作人員 針對故障採取措施，有效地預防受電弓和接觸網發生事故。圖3為圖1和圖2所示的監控點設備的監控點前端設備的安裝布 置示意圖。在本實施例中，每個監控點設備需要三個立柱，立柱間的 距離約為10-30米。如圖3所示，在監控點前端設備20中還設有第 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以及信號發射 單元202，在本實施例中信號發射單元202被集成到前端綜合控制單 元200內，當然在實際應用中，信號發射單元202可以獨立於前端綜 合控制單元200設置，另外，在前端綜合控制單元200內還設置有解 碼控制器(未示出)，以對圖像信號進行處理。如圖3以及圖4a、圖4b所示，在鐵軌209的中心軸線上安裝第 一數位相機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，該進行垂直拍攝的第一數位相機2041所拍攝的圖像主 要用於滑板丟失、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，每條滑板採用 一臺數位相機進行拍攝， 同樣該數位相機安裝在鐵軌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IO腿，受損的極限厚度為3腿。由於是斜角拍攝，可以將數位相機安裝在第三立柱208 的橫梁上，並且數位相機距離受電弓的工作面的垂直距離大約為2m, 以一定的俯角進行拍攝，拍攝俯角0為15° -20° 。俯角與檢測精度 有關，俯角越小，檢測精度越高。綜上所述，在本實施例中本系統採用3臺數位相機和1臺攝像機 對受電弓進行圖像拍攝，3臺數位相機均安裝在鐵軌的中心軸線上， 其中1臺數位相機垂直拍攝受電弓的滑板條工作面，拍攝範圍為 2085腿，另兩臺數位相機分別拍攝受電弓的兩個滑板條厚度，拍攝範 圍為950mm，並且其中一臺數位相機用於在受電弓接近數位相機時進 行拍攝，也就是拍攝受電弓前面一個滑板條，另一臺數位相機用於在 受電弓遠離數位相機時進行拍攝，也就是拍攝受電弓後一個滑板條。 另外，根據需要，對於受電弓每個滑板條的拍攝，還可以分別增加一 臺數位相機進行拍攝，以提高測量滑板條厚度的精度，也就是，對於 每個監控點，釆用4臺數位相機來對滑板條厚度進行拍攝，也就是總 共需要5臺數位相機對受電弓進行拍攝。這樣，每臺數位相機的拍攝 範圍減小一半，大約為500mm左右。通過兩臺數位相機的圖像融合來 求得整個受電弓工作範圍內的損耗情況。下面結合圖5和圖6對本實用新型的機車受電弓無線視頻自動監 控系統的工作流程以及數位相機和攝像機的觸發原理進行描述。第一 光電傳感器2046設置在第一立柱206上，標記為位置A1;第二光電 傳感器2048設置在第二立柱207上，標記為位置A2;採用三臺數碼 相機進行圖片拍攝，並且第一數位相機2041用於垂直拍攝受電弓工 作面，第二數位相機2042用於拍攝受電弓的前滑板條，第三數碼相 機2043用於拍攝受電弓的後滑板條。標記T1、 T2、 T3分別為受電弓 經過第一傳感器2046、第二傳感器2048和第三立柱208的時間，標 記時間T、 T前、T後分別為第一數位相機2041、第二數位相機2042和 第三數位相機2043的最佳拍4聶時刻。當第一傳感器檢測到列車駛近的信號時，也就是在時刻Tl時， 系統啟動，並且此時系統自動啟動視頻錄像、記錄時刻Tl;當系統接收到第二傳感器所檢測到的列車駛近信號時，也就是在時刻T2，表示
列車通過第二立柱，此時系統通過Tl、 T2以及第一傳感器和第二傳 感器之間的距離Sl,計算得出列車的行駛速度v;然後系統通過第二 傳感器與數位相機之間的距離S2、受電弓前滑板與數位相機之間的最 佳拍攝距離S3,計算得出三個數位相機的最佳抓拍時間T前、T、 T後 以及列車完全通過所述監控點的時間T4,也就是列車車尾通過第三立 柱的時間。其中，Sl、 S2、 S3、列車長度S4為已知，Tl、 T2為光電 傳感器觸發時間，由此可計算得到列車行駛速度v、最佳抓拍時間T、 T前、T後以及列車通過的時間T4,計算推導過程如下所示
formula see original document page 9
考慮到系統處理的時間，可以設置一個校正時間Ar,則第一數碼 相機的實際最佳拍4聶時間T為r = Ar + r3。第二數位相機的最佳拍攝時
間T前formula see original document page 9 。第三數位相機的最佳拍才聶時間T後formula see original document page 9 。列車完全
通過第三立柱的時間formula see original document page 9為了保^^見頻錄^f象的完整性，可以
設置一個錄像延長時間A"則視頻錄像停止的時間T停-T4 + A,。
綜上所述，通過採用本實用新型所提出的機車受電弓無線視頻自 動監控系統，能夠實現對受電弓的實時監測，並且提高了圖像拍攝的 精度，同時該自動監控系統還能夠實現遠程控制功能，從而有利於及 時發現受電弓和接觸網的故障。
權利要求1.一種機車受電弓無線視頻自動監控系統，其特徵在於，包括遠程網絡監控中心設備和至少一個監控點設備，所述監控點設備與所述遠程網絡監控中心設備通過無線網絡連接。
2. 根據權利要求1所述的機車受電弓無線視頻自動監控系統，其特徵在於，所述監控點設備包括監控點前端設備和監控點中心設備，所述 監控點前端設備和所述監控點中心設備通過無線網絡連接。
3. 根據權利要求2所述的機車受電弓無線視頻自動監控系統，其特 徵在於，所述監控點前端設備包括信號採集單元、前端綜合控制單元和 信號發射單元，所述信號採集單元、前端綜合控制單元和信號發射單元 依次連接。
4. 根據權利要求3所述的機車受電弓無線視頻自動監控系統，其特 徵在於，所述監控點前端設備還包括第一立柱、第二立柱和第三立柱。
5. 根據權利要求4所述的機車受電弓無線視頻自動監控系統，其特 徵在於，所述信號採集單元包括攝像機、數位相機、第一光電傳感器和 第二光電傳感器；所述攝像機、數位相機和光電傳感器分別與所述前端 綜合控制單元連接，並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，所述攝像機和數位相機安裝在第三 立柱上，所述前端綜合控制單元和信號發射單元安裝在第三立柱上。
6. 根據權利要求5所述的機車受電弓無線視頻自動監控系統，其特 徵在於，所述數位相機為3 - 5個。
7. 根據權利要求6所述的機車受電弓無線視頻自動監控系統，其特 徵在於，所述數位相機均安裝在軌道中心軸線上。
8. 根據權利要求7所述的機車受電弓無線視頻自動監控系統，其特 徵在於，其中一臺數位相機配置為對受電弓進行垂直拍攝，至少兩臺數 碼相機配置為以拍攝俯角15° - 20。分別對受電弓的兩排滑板進行拍攝。
9. 根據權利要求5所述的機車受電弓無線視頻自動監控系統，其特 徵在於，所述攝^象機配置有電動可變鏡頭和電動可變光圏。
10. 根據權利要求2所述的機車受電弓無線視頻自動監控系統，其特徵在於，所述監控點中心設備包括信號接收單元、中心信號處理單元、 報警單元和網絡裝置；所述信號接收單元、所述網絡裝置和所述報警單 元分別與所述中心信號處理單元連接，所述網絡裝置與所述遠程網絡監 控中心設備無線連接。
專利摘要本實用新型提出了一種機車受電弓無線視頻自動監控系統，包括遠程網絡監控中心設備和至少一個監控點設備；所述監控點設備與所述遠程網絡監控中心設備通過無線網絡連接。通過採用本實用新型所提出的機車受電弓無線視頻自動監控系統，能夠實現對受電弓的實時監測，並且提高了監測的精度，同時該自動監控系統還能夠實現遠程控制功能，從而有利於及時發現受電弓和接觸網的故障。
文檔編號H04N7/18GK201152988SQ20082007855
公開日2008年11月19日 申請日期2008年1月15日 優先權日2008年1月15日
發明者於國旺, 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;朔黃鐵路發展有限責任公司