一种基于机器视觉的铁路积水监测报警装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术适用于铁路积水监测领域，提供了一种基于机器视觉的铁路积水监测报警装置，所述的方法包括：通过摄像头获取铁轨视频后按帧提取图像，进行图像二值化处理，再将铁轨图像的颜色空间转换成能够方便处理的HSV转换颜色空间模型，获得铁轨的几何特征，再使用Canny算子进行边缘检测，为铁轨图像提取更加清晰的边缘，使用腐蚀膨胀技术实现图像去噪、边缘增强，以此加强图像的几何特征，最后进行Hough变换，与预设的标准铁轨图像进行对比，判别出是否有积水覆盖铁轨，从而获得积水数据。当有降雨时，摄像头工作，实时监测该点的积水情况，经数据传输装置，将积水数据和北斗定位信息发送到监控中心并进行相应报警提示，以便对积水路段采取及时处理。

A monitoring and alarming device for railway water accumulation based on machine vision

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的铁路积水监测报警装置
本技术属于铁路积水监测
，尤其涉及一种基于机器视觉的铁路积水监测报警装置。
技术介绍
众所周知，当前机器视觉技术随着人工智能的兴起而得到了广泛的应用，主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。机器视觉技术最大的特点是速度快、信息量大、功能多。因此这也为铁路积水监测提供了新的思路。公知，铁路作为我国的经济大动脉，在经济和社会发展中扮有非常重要的角色，因此铁路沿线的安全问题就显得极其重要；其中，每年我国铁路沿线因为大规模降雨，导致铁轨经常被积水覆盖，会造成铁轨路基的整体性破坏，对列车运行造成极大的安全威胁和经济损失。例如，沪昆高铁贵州段曾出现连续强降雨天气，在一些铁路路段产生了积水现象，对轨道内的电路造成了短路，严重干扰列车运行，极易引发事故。然而，目前对铁路积水监测仍然主要是靠人力目测的方法，不能实时有效的监测铁路沿线的积水状况，不符合当前铁路行业高速发展的情况，亟待加以提高。中国专利文献公开了一种铁路隧道内轨道积水检测与报警装置[申请号：CN201810363754.1]，包括水位探测器、信号机、LED显示屏。然而上述方案在一定程度上解决了现有技术的不足，但其不具备便利化、智能化以及实用性特征，整体结构设计仍不够合理，同时对新技术没有加以利用，所以并没有得到实际应用效果。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本技术的目的在于提供一种基于机器视觉的铁路积水监测报警装置及方法。首先对铁路沿线布置适当数量的监测点，并将此系统安装在相应的固定点上，当有降雨时，摄像头开始工作，从而可以实时监测该监测点的积水情况，并通过北斗定位系统和数据传输装置，将积水信息和位置发送到监控中心，进行妥善处理积水路段的铁路。为了实现上述目的，本技术的系统所采用的技术方案为：(1)采集铁轨图像：通过摄像头设备获取铁轨视频，按帧提取铁轨图像，并进行图像二值化处理；(2)提取铁轨的颜色特征：将铁轨图像的颜色空间转换成能够方便处理的HSV颜色空间模型；(3)提取铁轨的几何特征：使用Canny算子进行边缘检测，为铁轨图像提取更加清晰的边缘，同时使用腐蚀膨胀技术实现图像去噪、边缘增强，以此加强图像的几何特征，最后进行Hough变换，与原有铁轨图像进行对比，判别出是否有积水覆盖铁轨，以进一步确定是否要语音报警提示。具体到一种基于机器视觉的铁路积水监测报警系统，包括支架1、北斗定位模块2、安放平台3、摄像头4、遮板5、固定杆6、微处理器7、降雨感应器8、GPRS模块9、监控显示中心10、语音报警单元11、铁轨12；所述支架1固定在所述铁轨12固定距离A处的地面，该距离A可根据实际情况进行设定，所述支架1的高度B可根据实际情况进行预设，并且距离A和高度B的设定都保证不会威胁到列车的安全运行，所述北斗定位模块2固定安装在支架1中部，所述安放平台3在支架1顶部，用来安放各种设备，所述GPRS模块9、降雨感应器8和所述微处理器7都安放在安放平台上，所述摄像头4通过固定杆6安装固定，并且以向下倾斜45°的角度安装，可以有效拍摄采集铁轨的图像，所述遮板5在摄像头4上方，以水平姿态放置，用来遮挡灰尘和雨雪，所述监控显示中心10和语音报警单元11用以实时显示和报警处理。其中，所述GPRS模块采用GPRS网络进行数据传输，首先将GPRS模块配置到GPRS网络模式进行拨号连接，然后在ISP返回PPP链路配置请求时，PPP协议与ISP进行交互，成功后ISP会给GPRS模块分配一个临时IP地址，此时能够在外围配置相应通信协议与监控中心端服务器进行通信，GPRS模块将数据经TCP协议上传至监控中心端服务器后，会有相应的终端软件显示相关监测数据，并且该软件能够实现语音报警提示功能。特别需要进一步说明，GPRS模块采用GPRS网络进行数据传输，将GPRS模块配置到GPRS网络模式进行拨号连接，在ISP返回PPP链路配置请求时，PPP协议与ISP进行交互，成功后ISP会GPRS模块分配一个临时IP地址，此时可在外围配上相应通信协议与服务器端进行通信。GPRS模块将数据经TCP协议上传至监控中心端服务器，用户基于HTTP协议，通过相应终端软件访问相关数据。其次，GPRS网络在数据传送之前并不需要预先分配信道，建立连接。而是在每一个数据包到达时，根据数据报头中的信息(如目的地址)，临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去。在这种传送方式中，数据的发送和接收方同信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点，对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源，方便每一个积水监测点在上传监测数据时不会发生信道冲突。本技术提出的一种基于机器视觉的铁路积水监测报警装置及方法，具有以下有益效果：1.本技术采用机器视觉技术，避免了传统的传感器检测道路积水而带来复杂硬件电路的问题，避免经常发生故障，能够方便快捷地采集积水信息和定位积水路段并上传至监控中心，同时进行语音报警提示，从而工作人员可以对其进行及时处理，避免发生列车运行事故。本技术结构简单、成本较低，适合普及，没有复杂硬件电路，极大降低了故障概率，同时使用灵活方便，运行起来自动化程度高，可以极大程度上减少人工参与铁道积水监测的任务中去。附图说明图1为本技术的总体结构示意图；图2为本技术的原理框图；图3为本技术的主程序流程图；图4为本技术的图像处理程序流程图。主要元器件说明。支架1北斗定位模块2安放平台3摄像头4遮板5固定杆6微处理器7降雨传感器8GPRS模块9监控显示中心10语音报警单元11铁轨12具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加清楚、完整的描述。请参阅图1和图2所示为本技术的第一实施例中的一种基于机器视觉的铁路积水监测报警装置及方法，包括监测终端、网络通信、监控中心语音报警；整个运行过程是：所述摄像头进行采集铁轨图像，经过所述微处理器进行处理后，提取监测数据，然后将监测数据和所述北斗定位模块定位信息通过GPRS模块无线发送到监控显示中心，并根据积水情况进行语音报警。特别的，本技术的第二实施例是一种基于机器视觉的铁路积水监测报警系统，在所述微处理器中进行的图像处理过程是：首先通过摄像头获取铁轨视频后，按帧提取铁轨图像，然后进行图像二值化处理，再将铁轨图像的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的铁路积水监测报警装置，其特征在于， 包括监测终端、网络通信、监控中心语音报警、支架、北斗定位模块、安放平台、摄像头、遮板、固定杆、微处理器、降雨感应器、GPRS模块、监控显示中心、语音报警单元、铁轨；所述支架固定在所述铁轨固定距离A处的地面，所述北斗定位模块固定安装在支架中部，所述安放平台在支架顶部，用来安放各种设备，所述GPRS模块、降雨感应器和所述微处理器都安放在安放平台上，所述摄像头通过固定杆安装固定，并且以向下倾斜45°的角度安装，可以有效拍摄采集铁轨的图像，所述遮板在摄像头上方，以水平姿态放置，用来遮挡灰尘和雨雪，所述监控显示中心和语音报警单元用以实时显示积水监测状况和报警提示。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的铁路积水监测报警装置，其特征在于，包括监测终端、网络通信、监控中心语音报警、支架、北斗定位模块、安放平台、摄像头、遮板、固定杆、微处理器、降雨感应器、GPRS模块、监控显示中心、语音报警单元、铁轨；所述支架固定在所述铁轨固定距离A处的地面，所述北斗定位模块固定安装在支架中部，所述安放平...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡军，夏侯肖祥，胡成，
申请(专利权)人：南昌亿君祥科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江西;36