一种轻量化单体式成像的接触网安全巡检仪制造技术

本明公开了一种轻量化单体式成像的接触网安全巡检仪，包括图像采集单元、图像处理单元、图像存储单元、图像数据显示单元、供电单元、外设辅助单元和无线触控单元。所述图像采集单元用于接触网图像采集；所述图像处理单元负责对图像采集单元进行采集控制、图像数据传输及处理；所述数据显示单元用于显示图像处理单元处理后的图像及采集软件的交互界面。相较于使用两个相机的传统接触网安全巡检装置，本发明专利技术仅使用单个相机就能满足宽范围视场和高分辨率的需求，保证了装置的轻量化和便携性，并且在图像处理单元中开发了夜间弱光成像图像处理算法、图像采集控制软件、图像操作批注模块，省去了传统装置中的辅助照明光源，具备更佳的集成性及便携性。更佳的集成性及便携性。更佳的集成性及便携性。

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化单体式成像的接触网安全巡检仪


[0001]本专利技术涉及电气化铁路中接触网系统及周围环境的安全巡检
，尤其涉及一种轻 量化单体式成像的接触网安全巡检仪。

技术介绍

[0002]随着我国高速铁路的快速发展，牵引供电系统中接触网的铺设已经超过7.5万公里，装 配零部件超30亿个，高铁系统大规模电力供给基础设施网基本形成。接触网是铁路电气化 工程的主构架，高速列车的提速会加剧弓网间复杂的机械和电气作用，极易诱发接触网零部 件产生松脱断裂等故障；此外，伴随着我国铁路向边疆高寒区域的布局发展，列车运行沿线 将会面临恶劣多变的地质及气候条件，从而对牵引供电接触网系统造成异物侵入以及周界异 况等威胁，严重危及高铁运行安全。接触网安全巡检装置是一种临时安装在运营列车驾驶室 内的装置，其采用便携式高清图像采集设备对沿线接触网的状态进行高清图像采集检测，能 够辅助监测人员对接触悬挂部件运行状态、接触网线路周边环境情况、有无威胁列车牵引供 电安全的侵限异物等状况进行事后统计分析。然而现有接触网安全巡检装置均包含两个相机， 同时需要配备主动照明光源，不便于进一步实现设备自身的轻量化及便携化设计，而且其智 能化程度不高，针对鸟巢等异物侵界识别很大程度上还需要人工后期进行判别标记。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提出一种轻量化单体式成像的接 触网安全巡检仪，仅使用广域高清相机进行单体式成像采集，无需采用两个相机成像，同时 不使用主动照明光源，实现设备的进一步轻量化及便携式设计，提升设备自身智能化水平。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：一种轻量化单体式成像的接触网安全巡检仪，包括图像采集 单元、图像处理单元、图像存储单元、图像数据显示单元、供电单元、外设辅助单元和无线 触控单元；其中，
[0005]所述图像采集单元为一具备宽视场范围高分辨率的广域高清相机，可在高铁列车高速运 行下对沿线较宽视场范围内的接触网支柱及周围环境进行图像高清采集；
[0006]所述图像处理单元为基于GPU及FPGA架构的强实时嵌入式GPU处理板卡，可针对广 域高清相机中拍摄的图像进行压缩、传输、处理，所述强实时嵌入式GPU处理板卡中包括 图像采集控制软件，图像采集控制软件用于控制广域高清相机进行图像采集，具体包括开始 采集、暂停采集、结束采集、相机参数设置；所述强实时嵌入式GPU处理板卡中基于夜间 弱光成像图像处理算法可实现高铁列车行车车灯微弱光照条件下所采集接触网支柱图像的 可视化处理；所述强实时嵌入式GPU处理板卡中还基于杆号及鸟巢检测识别算法可自动检 测识别广域高清相机所采集接触网支柱图片中的杆号及鸟巢；
[0007]所述图像存储单元为大容量移动硬盘，用于存储强实时嵌入式GPU处理板卡处理
后的 图片数据；
[0008]所述数据显示单元为触摸显示屏，用于强实时嵌入式GPU处理板卡中图像采集控制软 件GUI界面的显示，能够实现人机交互功能，通过触摸屏幕的功能按键，将控制信号传输到 强实时嵌入式GPU处理板，控制巡检仪的运行，同时实时显示广域高清相机采集的高铁列 车沿线接触网图像；
[0009]所述供电单元为交流220V、50Hz转12V直流供电的电源适配器，可为巡检仪中其他各 个单元供电，其中220V交流电取自高铁列车电源系统；
[0010]所述外设辅助单元包括GPS模块及WiFi无线收发模块：GPS模块可实时记录当前采集 接触网图像的位置、时间信息并实时发送给强实时嵌入式GPU处理板卡；WiFi无线收发模 块用于生本接触网安全巡检仪的专属局域网；
[0011]所述无线触控单元为触控平板电脑，通过外设辅助单元中的WiFi无线收发模块与巡检 仪进行无线连接，触控平板电脑可控制广域高清相机进行图像采集，同时开发了接触网图像 操作软件，可实现接触网图像的筛选、查看、裁剪、标记、另存为、接触网异常信息报表生 成功能。
[0012]进一步地，除无线触控单元外，其他所有单元均集成于由前挡板、箱体包络板和后挡板 组成的主体结构中；所述前挡板后端的外表面与箱体包络板的内表面相互配合并通过螺丝进 行固定；所述箱体包络板内部包含一个广域高清相机、强实时嵌入式GPU处理板卡、大容 量移动硬盘以及底板，所述箱体包络板顶部安装有把手，两侧开有散热孔，内侧的底部通过 螺丝与底板连接；所述广域高清相机、大容量移动硬盘以及强实时嵌入式GPU处理板卡都 通过螺丝安装在底板上；所述后面板后端的外表面与箱体包络板后端的内表面相互配合并通 过螺丝进行固定，所述后面板包含电源开关、USB调试接口、触摸显示屏以及电源接口。
[0013]进一步地，所述的广域高清相机，只利用单个相机就可以实现宽范围视场下接触网及周 围环境的高分辨率成像。
[0014]进一步地，强实时嵌入式GPU处理板卡中集成了夜间弱光成像图像处理算法，可实现 高铁列车行车车灯微弱光照条件下所采集的接触网支柱图像的可视化处理，无需增加辅助照 明即可进行隧道及夜间接触网支柱图像的采集。
[0015]进一步地，强实时嵌入式GPU处理板卡中集成了杆号及鸟巢检测识别算法，可自动检 测识别广域高清相机所采集的接触网支柱图片中的杆号及鸟巢，提升了接触网巡检的智能化 水平。
[0016]综上所述，与现有技术相比，由于采用了上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：
[0017]1、本专利技术采用单个广域高清相机，即可实现对宽范围视场下接触网及周围环境的高分 辨率成像采集，相较于传统采用两个高清相机的方式而言，本装置结构更为精简，更加轻量 化；
[0018]2、本专利技术装置在其强实时嵌入式GPU处理板中开发了夜间弱光成像图像处理算法、图 像采集控制软件、图像操作批注模块，省去了传统装置中的辅助照明光源，具备更佳的集成 性、便携性及功能全面性；
[0019]3、本专利技术在强实时嵌入式GPU处理板中综合开发集成了杆号及鸟巢检测识别算
法，利 用GPU在图像处理中的性能优势，可在线实时进行图像杆号定位和鸟巢识别，本专利技术提升 了接触网巡检的智能化水平，减轻了人工记录的工作量。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一种轻量化单体式成像的接触网安全巡检仪的各功能单元整体架构及整体 结构设计图，图中：1
‑
后挡板，2
‑
箱体包络板，3
‑
硬盘，4
‑
强实时嵌入式GPU处理板，5
‑
广 域高清相机，6
‑
前挡板，7
‑
光圈调整环，8
‑
底板，9
‑
散热孔，10
‑
把手，11
‑
开关，12
‑
USB调 试接口，13
‑
触摸显示屏，14
‑
电源接口。
具体实施方式
[0021]为了更好的理解本专利技术装置的实施方案，以下结合附图做进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量化单体式成像的接触网安全巡检仪，其特征在于，包括图像采集单元、图像处理单元、图像存储单元、图像数据显示单元、供电单元、外设辅助单元和无线触控单元；其中，所述图像采集单元为一具备宽视场范围高分辨率的广域高清相机，可在高铁列车高速运行下对沿线较宽视场范围内的接触网支柱及周围环境进行图像高清采集；所述图像处理单元为基于GPU及FPGA架构的强实时嵌入式GPU处理板卡，可针对广域高清相机中拍摄的图像进行压缩、传输、处理，所述强实时嵌入式GPU处理板卡中包括图像采集控制软件，图像采集控制软件用于控制广域高清相机进行图像采集，具体包括开始采集、暂停采集、结束采集、相机参数设置；所述强实时嵌入式GPU处理板卡中基于夜间弱光成像图像处理算法可实现高铁列车行车车灯微弱光照条件下所采集接触网支柱图像的可视化处理；所述强实时嵌入式GPU处理板卡中还基于杆号及鸟巢检测识别算法可自动检测识别广域高清相机所采集接触网支柱图片中的杆号及鸟巢；所述图像存储单元为大容量移动硬盘，用于存储强实时嵌入式GPU处理板卡处理后的图片数据；所述数据显示单元为触摸显示屏，用于强实时嵌入式GPU处理板卡中图像采集控制软件GUI界面的显示，能够实现人机交互功能，通过触摸屏幕的功能按键，将控制信号传输到强实时嵌入式GPU处理板，控制巡检仪的运行，同时实时显示广域高清相机采集的高铁列车沿线接触网图像；所述供电单元为交流220V、50Hz转12V直流供电的电源适配器，可为巡检仪中其他各个单元供电，其中220V交流电取自高铁列车电源系统；所述外设辅助单元包括GPS模块及WiFi无线收发模块：GPS模块可实时记录当前采集接触网图像的位置、时间信息并实时发送给强实时嵌入式GPU处理板卡；WiFi无线收发模块用于生成本接触网安全巡检仪的专属局域网；所述无线触控单元为触控平板电脑，通过外设辅助单元中的WiFi无线收发模块与巡检仪进行无线连接，触...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，杨聚圃，刘吉潇，刘学智，蒋吉鑫，王思沫，邓蔓，李京宸，孙思，杨帆，余斯洋，李凡星，黄无双，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：