專利名稱：轉轍機通用缺口監測設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鐵路道岔監測裝置，特別是涉及一種用于實時監測道岔轉轍機缺口變化量的轉轍機缺口監測裝置。
背景技術：
轉轍機是實現道岔準確轉換的關鍵設備，而轉轍機的缺口真實反映道岔運行狀態，缺口偏移量反映了道岔密貼程度，通過缺口偏移量的分析，可以為道岔養護提供依據。轉轍機表示缺口位置的調整一直是電務維修作業的重要內容，當道床變化或軌道位移時，表示缺口位置將會改變，如不及時調整道岔則會導致檢查柱無法落入缺口，道岔無法給出表示信息，影響行車安全。同時，觀察和分析道岔轉換前后缺口偏移量的變化趨勢，有助于及時對轉轍機進行養護調整，可防止道岔無表示故障發生，因此對轉轍機缺口的實時監控并及時保存現場信息非常重要。目前，國內關于轉轍機缺口監測的方式主要有兩大類，一個是通過安裝位移傳感器來檢查缺口偏移量，還有一種是通過圖像辨識的方式來監測缺口偏移。其中，通過位移傳感器檢測的缺點是數據信息不直觀，一旦傳感器故障，無法監控；利用圖像辨識的方式，更加直觀，而且能夠監控到現場機的狀態，利用圖像辨識的技術計算缺口值成為現在發展的趨勢；但是，目前圖像辨識算法處理都在車站監控軟件端完成，由于圖片傳輸過程中，具備一定得延時，同時，大數量傳輸容易造成圖片丟失，導致信息監測中斷，所以，急需將圖片處理的功能移植在下位機完成，這樣不僅能夠保證數據傳輸的實時性，同時，開發硬件的累積分析和學習的功能，能夠有效的提高數據信息的可靠性。
發明內容本實用新型需要解決的技術問題是提供一種轉轍機通用缺口監測裝置，它能夠完成缺口圖像處理和缺口信息實時檢測、傳輸以及離線狀態下報警信息本地存儲，根據道岔扳動、過車以及定時巡檢等情況上傳用戶需要的圖像和視頻信息，從而達到實時監測缺口信息的目的。本實用新型的技術解決方案是轉轍機通用缺口監測裝置，包括攝像裝置、存儲器、CAN控制器，其特征在于它還包括圖像處理單元，所述的圖像處理單元采用TI雙核DSP數字信號微處理器，所述的CAN控制器為傳輸和配置缺口信息的總線控制器和以太網控制器，所述的存儲器為存儲圖像和數據信息的miniSD微型存儲卡。本實用新型與現有技術相比具有如下優點1、圖像識別處理功能。本裝置通過安裝在轉轍機表示桿缺口區域的微型攝像頭，實時采集缺口圖像信息并將其送入圖像處理單元，圖像處理單元采用圖像灰度化處理、邊緣檢測、二值化、形態學、模糊處理等方法對圖像進行分析和處理，計算出缺口值，精度可達±0. 1mm。2、實時監測和傳輸缺口值。圖像識另IJ后得到的缺口值信息與圖片和視頻比較，傳輸過程中占用CAN總線帶寬少，能夠保證實時上傳至車站控制終端。3、道岔扳動、過車以及巡檢多模式運行，監測缺口信息的同時，使系統監測更加的穩定和準確。4、離線存儲功能。現場具備故障檢測和離線存儲功能，CAN總線控制器一旦檢測到信息無法發送成功，會自動將信息保存至miniSD卡內，以防數據丟失。5、具備定時巡檢缺口數據、圖像和視頻；道岔扳動缺口視頻錄制；過車時實時監測缺口圖像和缺口值等多種監測模式。多種監測手段同時工作，將獲取的缺口數據、圖片或視頻信息通過CAN網絡主動上傳至現場集中箱，再由現場集中箱將信息傳至車站控制終端。同時，CAN總線具備故障檢測與診斷功能，一旦發現總線通道故障或阻塞，立即將信息保存至本地miniSD卡內，保證現場缺口監測的完整，方便現場維護人員分析道岔運行狀態。6、CAN總線控制器和以太網控制器雙通道均能完成傳輸和配置缺口信息的功能，可根據現場布線環境，選擇傳輸通道。
圖1為本實用新型轉轍機通用缺口監測裝置的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細描述本實用新型的實施例英文字母簡稱代表部件含義如下DSP為數字信號微處理器、CAN為控制局域網絡控制器、SDRAM為同步動態隨即存儲器、FLASH為閃存、miniSD為微型存儲卡、C⑶為圖像傳感器、LED為發光二極管、Al為模擬信號輸入、TV為微型電視機、TVS為瞬態抑制二極管。圖像采集圖1中的I微型攝像頭，采用標清圖像采集裝置，圖像分辨率<40萬有效像素，圖像傳感器選擇1/3英寸的CCD，同時，采用高亮度LED燈增加攝像補光功能，保證在黑暗環境下，攝像頭能夠拍攝準確的缺口圖像。圖像處理圖1中的2為圖像處理單元，采用TI雙核DSP，可實時采集和處理缺口圖像信息，對于標清圖像，采集幀率可以達到25幀/秒，采用圖像灰度化處理、邊緣檢測、二值化、形態學、模糊處理等方法對圖像進行分析和處理，計算出缺口值，精度可達±0. 1mm。模擬量采集圖1中的7為Al接口，可以接入4 20mA的電流信號，接入溫濕度傳感器，用于采集轉轍機內溫度和濕度環境信息，方便用戶了解現場轉轍機工況；接入電流傳感器，作為轉轍機動作觸發信息，方便DSP完成視頻錄制功能。視頻環出圖1中的3為視頻環出電路，能夠接入視頻接收TV，在線調試攝像頭焦距，滿足工程實施需要。信息存儲圖1中6為miniSD接口，可擴展至少8G的存儲空間，用于離線本地存儲缺口數據、圖像和視頻信息，保證現場缺口監測的完整，方便現場維護人員分析道岔運行狀態，同時，DSP自帶的SDRAM、FLASH存儲器用于存儲軟件系統信息和緩存數據，方便硬件上電啟動和系統加載。信息傳輸圖1中4為CAN總線接口，5為以太網接口，均能完成傳輸和配置缺口信息的功能，可根據現場布線環境，選擇傳輸通道。監測模式硬件系統具備道岔扳動、過車以及巡檢多模式運行，可根據選定模式，上傳缺口視頻、圖片和缺口值信息，多模式同時工作，使系統監測更加的穩定和準確；同時，圖像識別后得到的缺口值信息與圖片和視頻比較，傳輸過程中占用CAN總線帶寬少，能夠保證實時上傳至車站控制終端。miniSD接口、Al接口、視頻環出接口、CAN接口、以太網接口分別與圖像處理單元相連。參照圖1，轉轍機缺口監測裝置，包括用于獲取轉轍機缺口實時圖像的微型攝像頭1，將微型攝像頭I采集的圖像進行處理的圖像處理單元2，用于現場實施攝像頭調焦的視頻環出電路3，用于缺口信息傳輸和配置的CAN總線接口 4和以太網接口 5，用于故障和離線存儲的miniSD接口 6，用于轉轍機環境參數檢測的Al接口 7，用于為各功能電路提供電源的電源電路8。CAN總線接口 4或以太網接口 5將經過圖像處理單元2識別后的缺口數值、圖片和視頻信息經現場集中箱9上傳至車站控制終端10。微型攝像頭I安裝在轉轍機內部，便于采集缺口信息位置處。圖像處理單元2對采集到的圖像信號采用圖像灰度化處理、邊緣檢測、二值化、形態學、模糊處理等方法計算缺口值，精度可達±0. 1mm。本實用新型轉轍機缺口監測裝置，包括用于獲取轉轍機缺口圖像的微型攝像頭，采集、處理和識別攝像頭信息的DSP處理器，存儲圖像和數據信息的SDRAM、FLASH和miniSD存儲器，傳輸和配置缺口信息的CAN總線控制器和以太網控制器，具備采集轉轍機內環境參數功能的溫濕度接口電路，視頻圖像調焦校對的環出電路以及為各功能電路提供電源的電源電路，通信端口和電源端口分別采用防雷管和TVS管器件，達到防雷效果。CAN總線控制器和以太網控制器雙通道均能完成傳輸和配置缺口信息的功能，可根據現場布線環境，選擇傳輸通道。具備本地miniSD存儲功能，存儲容量不小于為SG，用于存儲離線狀態下的視頻、圖片和缺口檢測數據信息。
權利要求1.轉轍機通用缺口監測設備，包括攝像裝置、存儲器、CAN控制器，其特征在于它還包括圖像處理單元，所述的圖像處理單元采用TI雙核DSP數字信號微處理器，所述的CAN控制器為傳輸和配置缺口信息的總線控制器和以太網控制器，所述的存儲器為存儲圖像和數據信息的miniSD微型存儲卡。
2.根據權利要求1所述的轉轍機通用缺口監測設備，其特征是它還包括用于故障和離線存儲的miniSD接口、用于轉轍機環境參數檢測的Al接口、視頻環出接口、CAN接口、以太網接口 ；所述的Al接口接入Γ20πιΑ的電流信號、溫濕度傳感器，用于采集轉轍機內溫度和濕度環境信息，該Al接口接入電流傳感器，作為轉轍機動作觸發信息，方便DSP視頻錄制；所述的miniSD接口，可擴展至SG的存儲空間，用于離線本地存儲缺口數據、圖像和視頻信息；所述的視頻環出接口接入視頻接收TV，在線調試攝像頭焦距；所述的CAN接口或以太網接口將經過圖像處理單元識別后的缺口數值、圖片和視頻信息經現場集中箱上傳至車站控制終端，所述的miniSD接口、Al接口、視頻環出接口、CAN接口、以太網接口分別與圖像處理單元相連。
3.根據權利要求1所述的轉轍機通用缺口監測設備，其特征是它還包括用于現場實施攝像頭調焦的視頻環出電路，包括用于為各功能電路提供電源的電源電路，包括用于采集轉轍機環境參數的溫濕度接口電路。
4.根據權利要求1所述的轉轍機通用缺口監測設備，其特征是所述的攝像裝置為微型攝像頭，該微型攝像頭采用標清圖像采集裝置，圖像分辨率< 40萬像素，圖像傳感器選擇1/3英寸的CCD，同時采用高亮度LED燈增加攝像補光，該微型攝像頭安裝在轉轍機內部。
5.根據權利要求1所述的轉轍機通用缺口監測設備，其特征是所述的圖像處理單元實時采集和處理缺口圖像信息，采集幀率達到25幀/秒。
專利摘要轉轍機通用缺口監測裝置，包括攝像裝置、存儲器、CAN控制器，其特征在于它還包括圖像處理單元，所述的圖像處理單元采用TI雙核DSP數字信號微處理器，所述的CAN控制器為傳輸和配置缺口信息的總線控制器和以太網控制器，所述的存儲器為存儲圖像和數據信息的miniSD微型存儲卡。本實用新型能夠完成缺口圖像處理和缺口信息實時檢測、傳輸以及離線狀態下報警信息本地存儲，根據道岔扳動、過車以及定時巡檢等情況上傳用戶需要圖像和視頻信息，從而達到實時監測缺口信息的目的。
文檔編號H04N7/18GK202879528SQ20122043491
公開日2013年4月17日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者趙立娜, 李彩虹, 趙軍星 申請人:北京中鐵通電務技術開發有限公司