[發明專利]接觸網視頻圖像云端智能監測與故障識別方法

有效

• 申請號: 201910318564.2
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110135273B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 張珹;張學武;聶晶鑫;田升平;李飛;靖穩峰;喬琛;王玉環;鄭剛;金光;張曉棟;趙瑋;吳亞飛;李晉;劉剛;宮衍圣;隋延民
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06Q10/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發明涉及接觸網視頻圖像云端智能監測與故障識別方法，通過（1）模型訓練、（2）視頻圖像采集與傳輸、（3）視頻圖像數據分布式存儲、（4）智能監測與故障識別任務調度、（5）接觸網狀態檢修流程化操作五個步驟實現。本發明通過采集高鐵線路接觸網正常狀態圖像和部件異常圖像，建立正常狀態標準圖像庫和部件異常圖像庫，然后基于深度學習技術構造基于正常狀態標準圖像庫構建接觸網狀態比對算法和接觸網部件故障識別算法，為接觸網非接觸網式監測提供了可行方法。

技術領域

本發明涉及電氣化鐵路接觸網故障智能分析領域，具體涉及一種接觸網視頻圖像云端智能監測與故障識別方法。

背景技術

接觸網系統是電氣化鐵路系統重要的組成部分，承擔將牽引網中的電能輸送給電力機車的關鍵工作。受電弓和接觸網裝置之間存在復雜的力學、電氣交互影響，列車長期運行產生的振動和沖擊不可避免地使接觸網支持裝置出現故障，例如腕臂連接件的緊固件出現松脫甚至脫落，嚴重影響列車的安全運行。接觸網在戶外環境中風吹日曬，易于破損（接觸線磨耗、絕緣子破裂等），異物懸掛現象（如樹枝和塑料袋懸掛、鳥窩等）時有發生。這些問題可能形成列車運行安全隱患，為保障高速鐵路的行車安全，國內外均對鐵路接觸網巡檢工作和技術進步非常重視。

目前鐵路接觸網系統的巡檢工作主要依靠接觸式檢測和非接觸式檢測兩種方式。接觸式檢測主要是利用傳感器采集弓網系統裝置上不同類型的參數，繼而分析接觸網系統結構或零部件裝置是否存在問題。但對接觸網部件表面破損、異常和異物入侵等，這些安全隱患無法使用接觸式手段進行檢測，需要利用安裝在列車或鐵路上的拍攝裝置對接觸網系統進行視頻和圖像采集，通過人工查看視頻或圖像發現異常或故障。人工查找會由于受視覺疲勞、個人情緒、責任心等因素的影響，難免出現漏判或誤判，而且效率較低下，人員成本高。

國內外鐵路部門非常重視基于視頻圖像的接觸網非接觸式檢測技術的研究。早在2007 年，日本就開發了通過安裝在普通運營列車車頂的攝像機獲取受電弓周邊連續圖像，檢測弓網接觸點狀況。近年來，我國一些高校和科研機構也開始嘗試接觸網視頻檢測技術研究，但只是對接觸網個別部件的異常識別，還沒有形成完整的接觸網運行狀態檢測與故障識別系統。

我國制定了高鐵供電6C檢測系統，實現對鐵路接觸網系統全方位監測檢測，其中：接觸網安全巡檢裝置（2C）搭載于運營動車組，對接觸網的狀態進行視頻采集；接觸網懸掛狀態檢測監測裝置（4C）搭載在接觸網作業車或專用車輛上，對接觸網懸掛系統的零部件實施高精度成像記錄；受電弓滑板監測裝置（5C） 搭載在車站和動車庫出入線，采集受電弓碳滑板狀態的視頻圖像。但對所獲取的視頻圖像分析主要是通過工作人員觀察確定故障或異常狀態，實時性差、費時費力、準確度有限。我國高鐵供電6C檢測系統運行積累的視頻圖像為接觸網智能狀態檢測與故障識別提供了數據支撐。發展基于視頻或圖像的非接觸式智能監測檢測技術，已成為接觸網監測檢測技術的重點發展方向。

隨著高清攝像設備的普及、高鐵成像檢測車及相關成像技術批量化生產，以及圖像處理與視頻分析、大數據存儲、大數據處理與分析技術的發展，研發接觸網視頻圖像智能監測系統具備了可行性。許多學者提出了多種接觸網部件故障識別算法，但沒有形成完整的應用解決方案。

發明內容

本發明的目的是提供一種接觸網視頻圖像云端智能監測與故障識別方法，形成接觸網視頻圖像智能監測與故障識別的云架構解決方案，并應用與高鐵運營和專業檢測實際工作中，克服人工瀏覽視頻勞動強度大、難免漏判和誤判等困難，為接觸網檢修提供可靠依據，提高接觸網維護、維修工作效率。

本發明所采用的技術方案為：

接觸網視頻圖像云端智能監測與故障識別方法，其特征在于：

所述方法包括以下步驟：

（1）模型訓練：