一种基于物联网的钢轨探伤系统技术方案

一种基于物联网的钢轨探伤系统，包括图像采集子系统、图像传输子系统和图像处理子系统，所述图像采集子系统包括JTAG模块、摄像头模块、RS232模块、5V电源模块、显示模块、单片机模块，所述JTAG模块、摄像头模块、RS232模块、5V电源模块、显示模块和外部存储均与所述单片机模块连接；所述图像传输子系统包括12V电源模块、RS232模块、LED模块和4G模块，所述12V电源模块、RS232模块和LED模块均与所述4G模块连接；所述图像处理子系统为计算机，所述4G模块与所述计算机通信连接。本实用新型专利技术提供一种基于物联网的钢轨探伤系统，物联网提供方便快捷的数据交换、便于智能化管理、多通道管理，机器视觉具有非接触、速度快、抗干扰性强、灵活性高的优点。

A rail flaw detection system based on the Internet of things

A IOT based rail flaw detection system, including image acquisition subsystem, image transmission subsystem and image processing subsystem, the image acquisition subsystem includes JTAG module, RS232 module, 5V module, power module, display module, microcontroller module, the JTAG module, camera module, RS232 module, 5V the power supply module, display module and the external storage is connected with the microcontroller module; the image transmission subsystem including 12V power module, RS232 module, LED module and 4G module, the 12V power module, RS232 module and LED module are connected with the 4G module; the image processing subsystem for the computer. The 4G module and the computer communication connection. The utility model provides a rail flaw detection system based on the Internet of things. The Internet of things provides convenient and fast data exchange, intelligent management and multi-channel management. Machine vision has the advantages of non-contact, fast speed, strong anti-interference and high flexibility.

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的钢轨探伤系统
本技术涉及一种钢轨探伤系统，尤其是涉及一种基于物联网的钢轨探伤系统。
技术介绍
钢轨是铁路运输中非常重要的基础设施，它支撑和引导着列车的运行，由于铁路列车的不断提速，重载列车和城市地铁轻轨运营的增加，铁轨受到天气状况恶劣、负载过大、行车速度快等因素影响，钢轨表面容易产生各种类型的缺陷，常见的有疤痕、裂纹、波纹擦伤、褶皱、剥落等，如果不及时对钢轨进行检测维护以及更换，会发展成内部缺陷，造成严重的列车事故。因此，钢轨表面缺陷检测对维护铁路系统的安全运行非常重要。目前钢轨表面缺陷检测较成熟的方法主要有超声波和涡流检测法等，超声波检测钢轨内部缺陷较好但存在表面检测盲区，对钢轨踏面损伤检测存在困难，涡流检测需要高频信号激励，适合表面/亚表面横向裂纹(伤损)检测，而对于纵向的或较细小且位于钢轨内部的伤损检测能力有限，并且受提离影响较大，因此需要一种稳定且准确的方法补充，使钢轨探伤范围更全面。
技术实现思路
针对现有电涡流和超声波检测对钢轨检测中，外表面纵向、细小伤痕检测的局限，本技术提供一种基于物联网的钢轨探伤系统，物联网提供方便快捷的数据交换、便于智能化管理、多通道管理，机器视觉具有非接触、速度快、抗干扰性强、灵活性高的优点，两者结合，实现了超远距离实时检测钢轨踏面及其它外表面的细小伤痕。大大提高探伤的范围和能力，节省了人力物力成本。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种基于物联网的钢轨探伤系统，包括图像采集子系统、图像传输子系统和图像处理子系统，所述图像采集子系统包括用于烧录与调试的JTAG模块、用于采集钢轨图像数据的摄像头模块、用于图像数据传输的RS232模块、5V电源模块、用于显示图像数据的显示模块、用于存储图像数据的外部存储和用于接收并处理图像数据的单片机模块，所述JTAG模块、摄像头模块、RS232模块、5V电源模块、显示模块和外部存储均与所述单片机模块连接；所述图像传输子系统包括12V电源模块、用于图像数据传输的RS232模块、用于显示其工作状态的LED模块和用于将图像数据进行调制发射的4G模块，所述12V电源模块、RS232模块和LED模块均与所述4G模块连接，所述图像采集子系统的RS232模块与所述图像传输子系统的RS232模块通信连接；所述图像处理子系统为计算机，所述4G模块与所述计算机通信连接。进一步，所述摄像头模块采用OV7670摄像头。再进一步，所述4G模块型号为USR-LTE-7S4。本技术的主要有益效果是：采用了OV7670摄像头，来获得的图像信息，采用单片机对信息进行处理与压缩；采用4G网络通信实现物联网，在计算机上进行信息融合提供了通信接口，利用4G-LTE技术进行信息的传输，移动、联通、电信4G高速接入，同时支持移动、联通3G和2G接入具有高度的可靠性，各个组件之间的配置和控制由单片机完成，满足超远距离的钢轨探伤的基本要求，该系统运行稳定，可靠性高，有较高的应用价值。附图说明图1是本技术的系统结构框图。图2是本技术的JTAG模块的电路原理图。图3是本技术的5V电源模块的电路原理图。图4是本技术的单片机模块的电路原理图。图5是本技术的摄像头模块的电路原理图。图6是本技术的RS232模块的电路原理图。图7是本技术的外部存储模块的电路原理图。图8是本技术的显示模块的电路原理图。图9是本技术的4G模块的电路原理图。图10是本技术的LED模块的电路原理图。图11是本技术的12V电源模块的电路原理图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步详细说明。参照图1～图11所示，一种基于物联网的钢轨探伤系统，包括图像采集子系统、图像传输子系统和图像处理子系统，所述图像采集子系统包括用于烧录与调试的JTAG模块、用于采集钢轨图像数据的摄像头模块、用于图像数据传输的RS232模块、5V电源模块、用于显示图像数据的显示模块、用于存储图像数据的外部存储和用于接收并处理图像数据的单片机模块，所述JTAG模块、摄像头模块、RS232模块、5V电源模块、显示模块和外部存储均与所述单片机模块连接；所述图像传输子系统包括12V电源模块、用于图像数据传输的RS232模块、用于显示其工作状态的LED模块和用于将图像数据进行调制发射的4G模块，所述12V电源模块、RS232模块和LED模块均与所述4G模块连接，所述图像采集子系统的RS232模块与所述图像传输子系统的RS232模块通信连接；所述图像处理子系统为计算机，所述4G模块与所述计算机通信连接。进一步，所述摄像头模块采用OV7670摄像头。再进一步，所述4G模块型号为USR-LTE-7S4。本技术的工作原理为：在单片机模块控制下，摄像头模块采集图像数据，并进行数据压缩等处理，通过图像采集子系统的RS232模块将数据传送至下一级；4G模块从图像传输子系统的RS232模块接收到数据，并将数据打包，通过TCPClient将数据发送至运营商网络，再上传到计算机；图像处理子系统是计算机对数据接收，再进行图像去噪滤波，基于积分投影对钢轨区域进行锁定，再基于图像灰度差异提取缺陷图像，最后利用PLSA分类的方法进行缺陷分类。从而做出准确的决策，并显示；最终实现了物联网与机器视觉结合的钢轨探伤。如图1所示，5V电源模块是用于图像采集子系统供电的，12V电源模块用于为图像传输子系统供电的。如图2所示，为JTAG模块电路：模块的插座JATG的1脚和2脚接+3.3V，3脚与电阻R5的一端、单片机U2的134脚相连，5脚与电阻R6的一端、单片机U2的110脚相连，7脚与电阻R7的一端、单片机U2的105脚相连，9脚与电阻R13的一端、单片机U2的109脚相连，13脚与电阻R10的一端、单片机U2的109脚相连，15脚与单片机U2的25脚相连，11、17、19脚空置，4、6、8、10、12、14、16、18、20脚接地。电阻R5、R6、R7、R10的另一段接+3.3V，电阻R13的另一段接地。如图3所示，为5V电源模块电路：+5V直流稳压电源的插座DC_IN的2脚和3脚接地并与电阻R43的一端以及电压转换芯片U13的2脚相连,1脚接二极管D5的正极，二极管D5的负极与电容C48、电容C49、电阻R44的一端以及电压转换芯片U13的5脚相连，电压转换芯片U13的1脚接电容C41的一端，3脚与电阻R43的另一端和电阻R45的一端相连，4脚接电阻R44的另一端，6脚接电容C41的另一端、二极管D4的负极、电感L1的一端相连，二极管D4的正极接地，电容C48、C49的另一端接地，电阻R45的另一端接VBTN,电感L1的另一端接VBTN、电容C46的一端和电解电容C47的正极，电容C46的另一端和电解电容C47的负极接地。VBTN输入与自锁开关K2的3脚和保险丝F1的一端相连，自锁开关K2的2脚输出+5V到线性稳压芯片U12的3脚和电容C45的一端，自锁开关K2的1、4、5、6脚空置。线性稳压芯片U12的1脚接电容C45的另一端与地，线性稳压芯片U12的2脚与4，电容C43的一端，电解电容C42的正极相连，并输出+3.3V，电容C43另一端以及电解电容C42的负极接地，保险丝F1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的钢轨探伤系统，其特征在于：包括图像采集子系统、图像传输子系统和图像处理子系统，所述图像采集子系统包括用于烧录与调试的JTAG模块、用于采集钢轨图像数据的摄像头模块、用于图像数据传输的RS232模块、5V电源模块、用于显示图像数据的显示模块、用于存储图像数据的外部存储和用于接收并处理图像数据的单片机模块，所述JTAG模块、摄像头模块、RS232模块、5V电源模块、显示模块和外部存储均与所述单片机模块连接；所述图像传输子系统包括12V电源模块、用于图像数据传输的RS232模块、用于显示其工作状态的LED模块和用于将图像数据进行调制发射的4G模块，所述12V电源模块、RS232模块和LED模块均与所述4G模块连接，所述图像采集子系统的RS232模块与所述图像传输子系统的RS232模块通信连接；所述图像处理子系统为计算机，所述4G模块与所述计算机通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的钢轨探伤系统，其特征在于：包括图像采集子系统、图像传输子系统和图像处理子系统，所述图像采集子系统包括用于烧录与调试的JTAG模块、用于采集钢轨图像数据的摄像头模块、用于图像数据传输的RS232模块、5V电源模块、用于显示图像数据的显示模块、用于存储图像数据的外部存储和用于接收并处理图像数据的单片机模块，所述JTAG模块、摄像头模块、RS232模块、5V电源模块、显示模块和外部存储均与所述单片机模块连接；所述图像传输子系统包括12V电源模块、用于图像数据传输的RS232模...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘半藤，郑启航，周煊勇，施佳椰，钱鑫星，汪路明，
申请(专利权)人：浙江树人学院，
类型：新型
国别省市：浙江,33