[發(fā)明專利]一種用于監(jiān)測路軌橫向位移的方法和裝置

有效

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• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103217106A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王瑛;馮飛雪;王鐵流
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京匯信合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11335
• 代理人: 吳甘棠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵路路軌特征信息的測量技術(shù)，尤其涉及一種通過圖像處理實(shí)現(xiàn)測量路軌橫向位移量的方法和裝置。

背景技術(shù)

我國的鐵路運(yùn)輸線路被分為上行線路和下行線路，所有車輛必須行駛在單行線路上，隨著時間的推移，這種行駛會影響路軌的狀況，另外，長期受到環(huán)境溫度變化而導(dǎo)致鋼軌產(chǎn)生脹縮，在車輛和環(huán)境的作用下，鐵路路軌定會產(chǎn)生橫向位移，這勢必將給鐵路的運(yùn)行和人身財產(chǎn)安全帶來危險。因此，對路軌橫向位移量的測量成為日常維護(hù)路軌必不可少的重要環(huán)節(jié)。

目前，市場上多采用光學(xué)技術(shù)，例如，通過激光器發(fā)射光束來測量路軌的橫向位移，現(xiàn)在常用的是光柵線位移測量方法，但是這種光柵線位移測量設(shè)備的組成較為復(fù)雜，它要求各個緊固部分均應(yīng)牢固可靠，各個運(yùn)動部分均應(yīng)靈活平穩(wěn)、無阻滯和無松動，一旦系統(tǒng)裝置中的某一個分部出現(xiàn)松動或者阻滯都將使測量結(jié)果不可靠，而且光柵線位移測量的裝置耗電量比較大。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可靠、穩(wěn)定度高且功耗低的用于監(jiān)測路軌橫向位移的方法和裝置，采用圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對路軌橫向位移量的測量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于監(jiān)測路軌橫向位移的方法，在被測鐵路鋼軌腰部設(shè)有至少一個軌道標(biāo)識，使用的功能裝置包括視頻采集設(shè)備、通信轉(zhuǎn)接設(shè)備和上位數(shù)據(jù)處理單元，監(jiān)測路軌橫向位移的方法，包括以下步驟：

1）通過至少一個視頻采集設(shè)備，采集并處理含有與其相應(yīng)軌道標(biāo)識的圖像數(shù)據(jù)，將處理后的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)有線通信發(fā)送到通信轉(zhuǎn)接設(shè)備；

2）利用通信轉(zhuǎn)接設(shè)備接收、并經(jīng)無線通信進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)發(fā)送，發(fā)送到上位數(shù)據(jù)處理單元；

3）通過上位數(shù)據(jù)處理單元，接收圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理，根據(jù)數(shù)據(jù)比較，求出路軌橫向位移偏移量，所述上位數(shù)據(jù)處理單元對整個裝置的運(yùn)行實(shí)施控制。

上述步驟1）中的視頻采集是通過攝像頭進(jìn)行現(xiàn)場采集，將采集到的圖像數(shù)據(jù)在微控制單元內(nèi)進(jìn)行圖像預(yù)處理，再將采集到的圖像數(shù)據(jù)在微控制單元內(nèi)對預(yù)處理過的圖像進(jìn)行質(zhì)心運(yùn)算，以求取圖像質(zhì)心位置數(shù)據(jù)。

一種實(shí)施上述方法的用于監(jiān)測路軌橫向位移的裝置，在被測鐵路鋼軌腰部設(shè)有至少一個軌道標(biāo)識，按照選澤的間距沿路軌線鋪設(shè)，所述裝置包括：

至少一個視頻采集設(shè)備，位于與其相應(yīng)軌道標(biāo)識的測量現(xiàn)場，每個視頻采集設(shè)備設(shè)有自己特有的ID,所述視頻采集設(shè)備通過其485串口與所述通信轉(zhuǎn)接設(shè)備有線連接，將采集并進(jìn)行處理的含有軌道標(biāo)識的圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)有線傳輸?shù)酵ㄐ呸D(zhuǎn)接設(shè)備；

通信轉(zhuǎn)接設(shè)備，所述通信轉(zhuǎn)接設(shè)備通過外接的GPRS（通用分組無線服務(wù)）設(shè)備與所述上位數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行無線通信，將接收的圖像數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信；

上位數(shù)據(jù)處理單元，所述上位數(shù)據(jù)處理單元通過串口COM1（串行通訊端口1）外接一個GPRS設(shè)備，用于數(shù)據(jù)的無線傳輸，由上位數(shù)據(jù)處理單元中的各個操作模塊完成對接收的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，并進(jìn)行存儲和顯示，根據(jù)數(shù)據(jù)對比，求出路軌橫向位移偏移量，所述上位數(shù)據(jù)處理單元對整個裝置的運(yùn)行實(shí)施控制。

所述視頻采集設(shè)備包括攝像頭，用于圖像的采集，在測量現(xiàn)場，視頻采集設(shè)備固定在鐵架支座上，并使其攝像頭對準(zhǔn)與其相應(yīng)的軌道標(biāo)識。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的技術(shù)效果是：本發(fā)明在路軌橫向位移測量中，使用視頻采集技術(shù)和裝置，其中用到了圖像處理技術(shù)，例如預(yù)處理流程和質(zhì)心算法，有效地解決了采集圖像邊緣不齊和隨機(jī)噪聲的影響。另外，通過通信轉(zhuǎn)接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)采集監(jiān)測、處理路軌位移的遠(yuǎn)距離控制和數(shù)據(jù)訪問，在上位數(shù)據(jù)處理單元中可完成數(shù)據(jù)的實(shí)時讀取，處理和保存，從而克服了本地監(jiān)測的局限性，明顯地提高了監(jiān)測路軌橫向位移的效率和質(zhì)量。本發(fā)明的測量裝置，只需保證裝置的攝像頭部分無松動即可，其穩(wěn)定度高，能在惡劣的環(huán)境中工作，而且本系統(tǒng)低功耗，無大功率用電元件。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明。并不對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。

圖1為本發(fā)明裝置的現(xiàn)場路軌橫向位移監(jiān)測示意圖；

圖2為本發(fā)明測量路軌橫向位移偏移量的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明用于監(jiān)測路軌橫向位移的方法是，采用圖像處理技術(shù)，通過現(xiàn)場采集處理，經(jīng)串口轉(zhuǎn)換設(shè)備，實(shí)現(xiàn)路軌位移圖像數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)訪問，求出可靠的路軌橫向位移偏移量。