【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁道安全监测，特别涉及一种钢轨位移实时监测系统。
技术介绍
1、目前，铁路是我国最重要的交通工具，是运输体系的骨干。我国铁路隧道数量众多，水文地质条件复杂多变，如何保证铁路沿线的路轨、路基安全，进而保证行车安全也随之变得越来越重要。
2、钢轨是铁路安全运行的基础载体，其中钢轨位移是影响列车安全运行的重要因素之一，过度的钢轨位移如果不进行修复，可能会导致车轮和轴力过大，从而导致脱轨、车身过度加速、轨道老化和轨道基础设施损坏，甚至可能产生脱轨等严重的故障，导致巨大的经济损失，危及铁路行车的安全。
3、传统的轨道钢轨测量检测采用周期性人工检测的方法完成对铁路轨道钢轨的检测，该方式存在效率低、成本高、作业人员工作程序复杂、安全性差等缺点；而现有的综合轨道检测车中使用的位移量检测系统也存在不能长期持续实时监测、耗时长效率低以及精度低等问题；另外基于gps/北斗的差分定位技术测量方法，受gps/北斗信号影响比较大，特别是阴天时，地面接收不到gps/北斗信号，系统无法正常工作。
4、因此，如何便于对钢轨位移状态进行长期实时精准的监测，提高工作效率、降低成本以及提升对钢轨故障预防和铁路安全风险管理水平，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、鉴于上述技术问题，本专利技术提供至少解决上述部分技术问题的一种钢轨位移实时监测系统，结合调频连续波激光测距和图像相关跟踪等技术，实现全自动、高精度、非接触式的钢轨位移状态测量，该系统便于对钢轨位
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、本专利技术提供一种钢轨位移实时监测系统，该系统包括：位移测量装置、调试装置和系统主控装置；所述位移测量装置、调试装置分别与所述系统主控装置连接，其中：
4、所述位移测量装置包括：安装在目标钢轨周边预设位置的激光测距仪和摄像机；其中，所述激光测距仪用于产生调频连续波激光对目标钢轨的距离进行实时测量，并将测量数据发送至所述系统主控装置；所述摄像机为多模高清摄像头，用于实时拍摄目标钢轨标靶图像，并将钢轨标靶图像发送至所述系统主控装置；
5、所述调试装置，用于所述系统主控装置的安装调试，以及对位移测量装置进行空间位置标定设置；
6、所述系统主控装置，用于位移测量装置的工作控制，并对接收到的测量数据进行处理计算，获取目标范围内钢轨的水平位移数据；同时对接收到的钢轨标靶图像进行图像处理，根据图像相关跟踪算法对处理后的钢轨标靶图像进行计算，获取目标范围内钢轨的垂直位移数据。
7、优选的，该系统还包括：远程在线监控装置，用于对所述系统主控装置获取的位移数据进行可视化显示以及远程在线实时监控。
8、优选的，该系统还包括：预警装置，用于在所述远程在线监控装置监控到位移数据超出预设阈值存在异常时，向相关部门发送报警信息。
9、优选的，该系统还包括：搭载有ccd高清工业相机的无人机；用于根据规划的路径自动对目标范围内的位移测量装置与钢轨进行巡检拍摄，并将巡检图像发送至所述系统主控装置进行处理。
10、优选的，所述系统主控装置中设有图像处理模块，用于对移测量装置发送的钢轨标靶图像以及无人机发送的巡检图像进行缩放、色彩变换和细节增强处理，其中：
11、对图像进行缩放为：将图像的宽和高作为边界值，对图像进行pk和pg缩放倍率的缩放；
12、pk＝fr(pl，pl+△pl)
13、pg＝fr(ph，ph+△ph)
14、式中，pl和ph分别为宽和高缩放倍率的最小值，△pl和△ph分别为宽和高缩放倍率随机区间的长度，fr表示随机值函数；
15、对图像进行色彩变换包括：将当前图像帧转为灰度图像；
16、对图像进行细节增强处理包括：
17、利用lep滤波器将图像分解为基础层和细节层；利用s曲线对基础层进行亮度变换获得对应的变换亮度图；然后对变换亮度图进行加权融合，获得优化后的基础层；将优化后的基础层与细节层相结合，获得细节增强后的图像。
18、优选的，所述系统主控装置中设有深度学习模块，利用深度神经网络对钢轨标靶图像和巡检图像进行像素级目标识别检测。
19、优选的，根据图像相关跟踪算法对处理后的钢轨标靶图像进行计算，获取目标范围内钢轨的垂直位移数据，所述图像相关跟踪算法为：
20、
21、式中，dlr(u,v)表示目标范围内钢轨的垂直位移量；ir表示参考钢轨标靶图像，大小为n×n；il表示实际钢轨标靶图像，大小为m×m，m＜n；i，j表示实际钢轨标靶图像的坐标点；u，v表示参考钢轨标靶在坐标系中的位移量
22、优选的，所述位移测量装置还包括：与所述激光测距仪连接的旋转装置，所述旋转装置，用于根据系统主控装置的控制指令调整所述激光测距仪的测量范围。
23、优选的，该系统还包括：vr设备，所述vr设备用于接收无人机获取的巡检图像和系统主控装置获取的位移数据，可视化处理后进行vr全景展示，
24、优选的，该系统还包括：云端服务器，用于存储激光测距仪获取的测量数据、系统主控装置计算的位移数据、摄像机拍摄的钢轨标靶图像、无人机拍摄的巡检图像以及预警装置的报警信息。
25、与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益技术效果：
26、1.本专利技术提供了一种钢轨位移实时监测系统，便于对钢轨位移状态进行长期实时精准的监测，有利于提高钢轨位移监测的工作效率、降低成本。
27、2.本专利技术提供的一种钢轨位移实时监测系统，结合调频连续波激光测距、图像相关跟踪、无人机和vr等技术，便于实现全自动、高精度、非接触式的钢轨位移状态测量及巡检，有助于提升对钢轨故障预防和铁路安全风险管理水平。
28、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
29、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，该系统包括：位移测量装置、调试装置和系统主控装置；所述位移测量装置、调试装置分别与所述系统主控装置连接，其中：
2.根据权利要求1所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，该系统还包括：远程在线监控装置，用于对所述系统主控装置获取的位移数据进行可视化显示以及远程在线实时监控。
3.根据权利要求2所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，该系统还包括：预警装置，用于在所述远程在线监控装置监控到位移数据超出预设阈值存在异常时，向相关部门发送报警信息。
4.根据权利要求3所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，该系统还包括：搭载有CCD高清工业相机的无人机；用于根据规划的路径自动对目标范围内的位移测量装置与钢轨进行巡检拍摄，并将巡检图像发送至所述系统主控装置进行处理。
5.根据权利要求4所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，所述系统主控装置中设有图像处理模块，用于对移测量装置发送的钢轨标靶图像以及无人机发送的巡检图像进行缩放、色彩变换和细节增强处理，其中：
6.根据权利要
7.根据权利要求1所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，根据图像相关跟踪算法对处理后的钢轨标靶图像进行计算，获取目标范围内钢轨的垂直位移数据，所述图像相关跟踪算法为：
8.根据权利要求1所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，所述位移测量装置还包括：与所述激光测距仪连接的旋转装置，所述旋转装置，用于根据系统主控装置的控制指令调整所述激光测距仪的测量范围。
9.根据权利要求4所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，该系统还包括：VR设备，用于接收无人机获取的巡检图像和系统主控装置获取的位移数据，可视化处理后进行VR全景展示。
10.根据权利要求4所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，该系统还包括：云端服务器，用于存储激光测距仪获取的测量数据、系统主控装置计算的位移数据、摄像机拍摄的钢轨标靶图像、无人机拍摄的巡检图像以及预警装置的报警信息。
...【技术特征摘要】
1.一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，该系统包括：位移测量装置、调试装置和系统主控装置；所述位移测量装置、调试装置分别与所述系统主控装置连接，其中：
2.根据权利要求1所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，该系统还包括：远程在线监控装置，用于对所述系统主控装置获取的位移数据进行可视化显示以及远程在线实时监控。
3.根据权利要求2所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，该系统还包括：预警装置，用于在所述远程在线监控装置监控到位移数据超出预设阈值存在异常时，向相关部门发送报警信息。
4.根据权利要求3所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，该系统还包括：搭载有ccd高清工业相机的无人机；用于根据规划的路径自动对目标范围内的位移测量装置与钢轨进行巡检拍摄，并将巡检图像发送至所述系统主控装置进行处理。
5.根据权利要求4所述的一种钢轨位移实时监测系统，其特征在于，所述系统主控装置中设有图像处理模块，用于对移测量装置发送的钢轨标靶图像以及无人机发送的巡检图像进行缩放、色彩变换和细节增强处理，其中：
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘心成，张勇，胡在良，杨维一，吴笑雷，李志，毛坤海，胡伟强，高诚，姚源嘉，
申请(专利权)人：铁科检测有限公司，
类型：发明
国别省市：
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