一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统，具有探测站室内部分与探测站轨边部分。其中探测站室内部分主要通过接收计算机、红外图像处理器及存储服务器、控制箱、工业控制计算机与车轮信号智能处理装置，实现系统控制、温度计算、图像处理、数据挖掘、车辆信息计算、故障识别和预警等功能。轨边部分主要依据室内部分的指令和信息，通过安装有红外热像仪、线阵可见光相机的侧部机箱、底箱，以及车轮传感器，进行运行列车高速实时红外热图采集，全覆盖车轴、侧部裙板、列车底部。本发明专利技术运行列车故障探测系统，响应速度快，自适应程度高，可以对客车、货车、高速动车组等全系列列车进行探测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统
本专利技术属于铁路安全监测领域，具体涉及一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统。技术背景温度是表征物体冷热程度的物理量，也反映着物理分子运动的剧烈程度。基于此，温度成为工业生产中的重要参数，同时也是表征设备运行状态的重要指标，设备在出现机械故障、电气故障等故障时一个明显的特征就是温度的异常。同时，温度的异常也是引起关联设备故障的重要因素。因此，温度与设备的运行状态密切相关，温度检测在设备运行故障监测技术体系中占有重要地位。采用接触或非接触式测温技术检测运行设备零部件的温度或温度分布情况，再通过温度与故障的相关性分析，即可确定运行状态和检测故障。轨道列车的诸多传动机械部件和其他电气设备在列车车况正常运行时通常温度变化保持在相同的区间或者固定的变化规律，当列车某个部件温度变化异于常态时，通常意味机车系统发生故障。车辆轴温智能探测系统(THDS)系统，利用安装在轨边的非接触红外辐射测温装置，实时探测运行状态下的列车轴承温度，可以有效及时排除车辆轴承故障隐患，现已经在全国全面轨道交通领域应用多年，成为我国铁路运行安全保障体系的重要一环。传统THDS系统采用点温型测试，利用单元型红外探测器只对列车车轴进行定向单点测试。由于列车底部关键部件众多，其温度检测意义也十分重要。因此，传统单元型温度探测器模式无法实现全覆盖。而且，对于个别部件丢失(如螺栓)，个别关键部件裂纹、变形等温度相关性不强的故障，仅仅依靠红外测温无能为力。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统。利用红外成像设备对运行列车进行全覆盖红外成像，并利用温度检测和图像识别对列车故障进行综合探测。一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统，包括探测站室内部分与探测站室外轨边部分。其中，探测站室内部分包括接收计算机、红外图像处理器及存储服务器、控制箱、工业控制计算机与车轮信号智能处理装置。探测站室外轨边部分包括侧部机箱A、侧部机箱B、底箱与车轮传感器。所述探测站室外轨边部分中侧部机箱A与侧部机箱B分别侧立安装于两条轨道外侧。底箱位于两条轨道之间；侧部机箱A、侧部机箱B与底箱内均配置有广角红外镜头的红外热像仪与线阵可见光相机。侧部机箱A、侧部机箱B与底箱内的红外热像仪与线阵可见光相机均与控制箱和接收计算机相连。车轮传感器为4个，分两组，每组两个。两组车轮传感器10均置于一侧轨道上；每一个车轮传感器连接车轮信号智能处理装置。车轮信号智能处理装置与控制箱连接，控制箱与工业控制计算机相连，工业控制计算机连接接收计算机，接收计算机还连接红外图像至处理和存储服务器；红外图像处理及存储服务器还连接各个红外热像仪。上述探测站室内部分主要控制系统、温度计算、图像处理、数据挖掘、车辆信息计算、故障识别和预警等。探测站室外轨边部分主要依据室内部分进行运行列车高速实时红外热图采集，全覆盖车轴、侧部裙板、列车底部等。本专利技术的优点在于：1、本专利技术提出一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统，可以采集列车所有部件的温度信息，对多种部件，涵盖车底、侧部、车轴等进行故障探测。2、本专利技术提出一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统，可以采集列车所有部件的图像信息，对列车非温度相关性部件进行探测。同时，红外热图可以不依赖绝对温度，而依据图像内部温度差对比，识别故障。降低系统热靶标定、系统标定周期。3、本专利技术提出一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统，响应速度快，自适应程度高，可以对客车、货车、高速动车组等全系列列车进行探测。附图说明图1为本专利技术一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统整体结构框图。图中：1-接收计算机2-红外图像处理器及存储服务器3-控制箱4-工业控制计算机5-车轮信号智能处理装置6-电源箱7-侧部机箱A8-侧部机箱B9-底箱10-车轮传感器11-红外热像仪12-线阵可见光相机具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明本专利技术提出一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统，包括探测站室内部分与探测站室外轨边部分。其中，探测站室内部分包括接收计算机1、红外图像处理器及存储服务器2、控制箱3、工业控制计算机4、车轮信号智能处理装置5与电源箱6。探测站室外轨边部分包括侧部机箱A7、侧部机箱B8、底箱9与车轮传感器10。所述探测站室外轨边部分中侧部机箱A7与侧部机箱B8分别侧立安装于两条轨道外侧；底箱9位于两条轨道之间。侧部机箱A7、侧部机箱B8与底箱9内均配置有广角红外镜头的红外热像仪11与线阵可见光相机12。其中，红外热相仪12用来依据探测站室内部分控制命令，采集列车侧部、车轴、底部全覆盖红外热图。侧部相机A8与侧部机箱B8和底箱9中的红外热像仪可设置1台以上，以覆盖运行列车所有部件。线阵可见光相机用来采集侧部车辆号等列车识别信息。侧部机箱A7、侧部机箱B8与底箱9内均具有大门、挡板、热靶、吹风除雪等机构，分别用来实现机箱的开闭，探头背景的校正，探头校准与内部除尘除雪工作。上述侧部机箱A7、侧部机箱B8与底箱9内的红外热像仪11与线阵可见光相机12均通过触发电缆与探测站室内部分的控制箱3相连，且通过网线与探测站室内部分的接收计算机1相连。上述全部轨边红外热像仪11和线阵可见光相机12通过触发电缆接受室内控制箱3发出的触发命令，立即开始图像采集，并基于GIGE或carmalink实时将图像高速上传至配有多块千兆网卡的接收计算机1。上述红外热像仪11采用光子型探测器，优选为碲镉汞型或量子阱型，且优选为线阵式红外热像仪或面阵式红外热像仪，最低像素不低于256*4像素。红外热像仪11优选长波或中波，测温范围覆盖-20℃～300℃；红外热像仪11积分时间可调，积分时间最短可到50us；且红外热像仪积分帧频可调，最小帧频不低于300HZ；探测站室外轨边部分中车轮传感器10为4个，分两组，每组两个。两组车轮传感器10均置于一侧轨道上，且靠近侧部机箱A7的一组车轮传感器10与侧部机箱A7间的垂直距离为5m，远离侧部机箱A7的一组车轮传感器10与侧部机箱A7间的垂直距离为50m。上述每一个车轮传感器10均通过磁钢电连接探测站室内部分的车轮信号智能处理装置5，将采集到的轮速信号传送至车轮信号智能处理装置5，由车轮信号智能处理装置5将轮速信号处理为标准TTL信号。车轮信号智能处理装置5与控制箱3连接，控制箱3与工业控制计算机4相连。由此标准TTL信号通过控制箱3上传给工业控制计算机4，由工业控制计算机4利用IO板卡硬中断处理四个车轮信号，并计算车速、轴距、列车位置、列车数量等信息。工业控制计算机4连接接收计算机1，由工业控制计算机4基于前述工业控制计算机4的计算结果，计算合适的积分时间、帧频，并利用网线对红外热像仪各参数进行远程配置。工业控制计算机4还利用IO板卡硬件中断，通过控制箱3向轨边各相机发送采集开始触发命令探测站室内部分中接收计算机1，还对轨边各红外热像仪11积分时间、帧频、像素大小等参数进行配置；在收到工业控制计算机4的命令后即时采集轨边各相机图像数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统，其特征在于：包括探测站室内部分与探测站室外轨边部分；其中，探测站室内部分包括接收计算机、红外图像处理器及存储服务器、控制箱、工业控制计算机与车轮信号智能处理装置；探测站室外轨边部分包括侧部机箱A、侧部机箱B、底箱与车轮传感器；所述探测站室外轨边部分中侧部机箱A与侧部机箱B分别侧立安装于两条轨道外侧；底箱位于两条轨道之间；侧部机箱A、侧部机箱B与底箱内均配置有广角红外镜头的红外热像仪与线阵可见光相机；侧部机箱A、侧部机箱B与底箱内的红外热像仪与线阵可见光相机均与控制箱和接收计算机相连；车轮传感器为4个，分两组，每组两个。两组车轮传感器10均置于一侧轨道上；每一个车轮传感器连接车轮信号智能处理装置；车轮信号智能处理装置与控制箱连接，控制箱与工业控制计算机相连，工业控制计算机连接接收计算机，接收计算机还连接红外图像至处理和存储服务器；红外图像处理及存储服务器还连接各个红外热像仪。

【技术特征摘要】
1.一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统，其特征在于：包括探测站室内部分与探测站室外轨边部分；其中，探测站室内部分包括接收计算机、红外图像处理器及存储服务器、控制箱、工业控制计算机与车轮信号智能处理装置；探测站室外轨边部分包括侧部机箱A、侧部机箱B、底箱与车轮传感器；所述探测站室外轨边部分中侧部机箱A与侧部机箱B分别侧立安装于两条轨道外侧；底箱位于两条轨道之间；侧部机箱A、侧部机箱B与底箱内均配置有广角红外镜头的红外热像仪与线阵可见光相机；侧部机箱A、侧部机箱B与底箱内的红外热像仪与线阵可见光相机均与控制箱和接收计算机相连；车轮传感器为4个，分两组，每组两个。两组车轮传感器10均置于一侧轨道上；每一个车轮传感器连接车轮信号智能处理装置；车轮信号智能处理装置与控制箱连接，控制箱与工业控制计算机相连，工业控制计算机连接接收计算机，接收计算机还连接红外图像至处理和存储服务器；红外图像处理及存储服务器还连接各个红外热像仪。2.如权利要求1所述一种基于红外成像温度检测和图像识别的运行列车故障探测系统，其特征在于：侧部机箱A、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑向阳，李柳竺，杨征西，毕方勇，石小累，马岩，田建兵，
申请(专利权)人：北京康拓红外技术股份有限公司，北京航天康拓信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11