接触网悬挂状态检测监测系统支柱激光定位装置及其方法与流程

本发明涉及高铁供电等技术领域，具体的说，是接触网悬挂状态检测监测系统支柱激光定位装置及其方法。

背景技术：

根据铁总运输局《高铁供电安全检测监测系统(6C系统)总体技术规范》的要求，接触网悬挂状态检测监测系统，简称4C系统，安装在接触网作业车或专用车辆上，在一定运行速度下，对接触网悬挂系统的零部件实施高精度成像检测，在检测数据的自动识别与分析的基础上，形成维修建议，指导接触网故障隐患的消缺。

4C系统需要准确拍摄腕臂等固定支持装置的清晰图像，因此前提是精准定位接触网支柱位置。

当前，接触网支柱定位主要采用智能图像算法识别和一维激光定位两种方法。

智能图像算法识别：受背景等自然因素影响较大，很容易出现误触发和漏触发；不能自动识别各种制式接触网设备，更不能同时兼顾高速铁路和既有普速铁路。

一维激光定位：采用激光测距仪扫描支持装置，对于激光测距仪检测到的高度数据设置窗口门限，只要在此窗口门限中的数据全部认为是检测到的有效数据，不能适应支持装置高度变化较大的场景，易出现误触发和漏触发；同时由于其检测到的有效数据个数不仅跟支持装置宽度有关，还跟检测车速度有关，而目前的检测方法没有跟检测车车速绑定，容易出现漏触发和误触发；同时由于激光测距仪特性的影响，容易受雨、雪、结冰、结霜影响，影响正常工作。

目前状态：

1.容易受雨、雪影响，造成整个系统不能正常拍照工作；

2.不能适应支持装置变化较大的情况，容易出现误触发和漏触发；

3.不能适应车速变化较大的情况，容易出现误触发和漏触发；

4.激光传感器在低温情况下，表面容易结冰、结霜，影响正常工作。

当前，接触网悬挂状态检测监测系统激光支柱定位主要采用智能图像算法识别和一维激光定位两种方法，由于智能图像算法受背景等自然因素影响较大，所以目前大多数采用一维激光定位的方法，而在实际运用情况下，一维激光定位易受雨、雪、结冰、结霜影响，从而造成整个系统完全不能进行正常拍照工作，同时由于算法的不完备，不能适应支持装置变化和检测车车速变化，对于支持装置变化较大，车速变化较大的场景，容易出现误触发和漏触发，不能正确的指导接触网故障隐患的消缺。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供接触网悬挂状态检测监测系统支柱激光定位装置及其方法，所述定位装置采用防雨雪进入系统进行定位，能够解决目前激光定位方法受雨、雪影响的问题；所述定位方法基于防雨雪影响的定位装置进行定位，能够使得定位结果更加准确。

本发明通过下述技术方案实现：接触网悬挂状态检测监测系统支柱激光定位装置，设置有支柱定位控制设备、防雨雪进入系统及温度设备，所述温度设备设置在防雨雪进入系统内，且支柱定位控制设备与温度设备相连接。

为进一步更好的实现本发明所述定位装置，特别采用下述设置方式：在所述防雨雪进入系统内设置有激光测距仪、透激光玻璃、金属竖筒，透激光玻璃设置在激光测距仪上方，且金属竖筒设置在透激光玻璃的上方，在金属竖筒与透激光玻璃相连接的一端底部设置有排水孔；所述温度设备设置在金属竖筒内部。

为进一步更好的实现本发明所述定位装置，特别采用下述设置方式：所述温度设备包括设置在所述金属竖筒内壁上的管状电加热器和用于进行金属竖筒内温度感测的温度探头，所述支柱定位控制设备分别与管状电加热器和温度探头相连接。

为进一步更好的实现本发明所述定位装置，特别采用下述设置方式：所述支柱定位控制设备还与激光测距仪的电源及通信接口相连接。

为进一步更好的实现本发明所述定位装置，特别采用下述设置方式：所述激光测距仪、透激光玻璃、金属竖筒通过安装支架安装固定。

采用接触网悬挂状态检测监测系统支柱激光定位装置进行接触网支柱定位方法，利用支柱定位控制设备、防雨雪进入系统及温度设备进行接触网支柱定位。

接触网支柱定位方法，所述定位方法包括温度控制方法，且温度控制方法包括以下具体步骤：

1）通过温度设备内的温度探头检测防雨雪进入系统内的金属竖筒内部温度，并把温度数据实时上送给支柱定位控制设备；

2）支柱定位控制设备实时接收温度探头上传的温度数据，并进行分析；

3）当检测到金属竖筒内温度低于10℃时，启动温度设备内的管状电加热器进行加热；

4）经步骤3）后，若检测到金属竖筒内温度高于20℃时，关闭管状电加热器，继续执行步骤1）。

为进一步更好的实现本发明所述定位方法，特别采用下述设置方式：所述定位方法还包括检测车车速计算方法，且检测车车速计算方法包括以下具体步骤：

A、检测车车轮每转过一圈，防雨雪进入系统的激光测距仪内的速度传感器上报200个速度脉冲；

B、支柱定位控制设备实时记录速度传感器上报的速度脉冲个数；

C、每200ms根据上报的速度脉冲个数和检测车车轮直径计算检测车车速。

为进一步更好的实现本发明所述定位方法，特别采用下述设置方式：所述定位方法还包括顶高计算方法，且顶高计算方法包括以下具体步骤：

（1）初始化情况下检测车处于正线上，此时顶高为0，支柱定位控制设备不断接收激光测距仪扫描的高度数据，根据高度差值判断检测车是否进出隧道；

（2）当检测车驶入隧道后，通过激光测距仪扫描的高度数据，计算隧道顶高，更新顶高数据；

（3）当检测车驶出隧道后，通过激光测距仪扫描的高度数据，重新计算顶高。

为进一步更好的实现本发明所述定位方法，特别采用下述设置方式：所述定位方法还包括支持装置检测方法，且支持装置检测方法包括以下具体步骤：

a.支柱定位控制设备根据检测车车速不断更新检测点个数门限；首先确定检测车在80km/h下的检测点个数门限为x个，每隔200ms重新计算火车速度，从而根据速度重新计算检测点个数门限；所述检测点个数门限的算法为：检测点个数门限 = x*80/火车速度；所述检测车为用于装载接触网悬挂状态检测监测系统支柱激光定位装置的承载体；

b. 支柱定位控制设备根据顶高不断调整检测窗口，并根据不断调整的检测窗口来定位支持装置，消除支持装置变化的影响；所述支持装置是指所述定位方法需要定位的目标装置，支持装置是指接触网中支持接触悬挂，并将其机械负荷传给支柱固定的部分，支持装置包括腕臂、平腕臂（或水平拉杆、悬式绝缘子串）、棒式绝缘子及接触悬挂的悬吊零件；

c. 运用检测点个数门限和检测窗口定位支持装置。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明所述定位装置采用防雨雪进入系统进行测试，能够解决目前激光定位方法受雨、雪影响的问题；所述定位方法基于防雨雪影响的定位装置进行定位，能够使得定位结果更加准确。

本发明所述接触网悬挂状态检测监测系统支柱激光定位装置，解决了激光测距支柱定位受雨、雪、结冰、结霜的影响，同时增加了支持装置自适应算法和车速自适应算法，解决了激光测距方法不能满足支持装置变化和检测车车速变化的问题，规避了接触网悬挂状态检测监测系统只能在夜晚作业和维护工作量大的问题。

本发明解决目前激光定位方法受雨、雪影响的问题；不能适应支持装置变化的问题；不能适应检测车车速变化的问题；并解决现有技术激光测距仪上表面容易结冰和结霜，影响作业的问题。

附图说明

图1为本发明所述接触网悬挂状态检测监测系统支柱激光定位装置的结构示意图。

图2为所述温度控制方法流程图。

图3为所述检测车车速计算方法流程图。

图4为所述顶高计算方法流程图。

图5为所述支持装置检测方法流程图。

其中，1-激光测距仪RS-422通信线和电源线，2-安装支架，3-激光测距仪，4-透激光玻璃，5-排水孔，6-管状电加热器，7-支柱定位控制设备，8-温度传感器连接线，9-管状电加热器连接线，10-温度探头，11-金属竖筒。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

接触网悬挂状态检测监测系统支柱激光定位装置，用防雨雪进入系统进行定位，能够解决目前激光定位方法受雨、雪影响的问题，如图1所示，设置有支柱定位控制设备7、防雨雪进入系统及温度设备，所述温度设备设置在防雨雪进入系统内，且支柱定位控制设备7与温度设备相连接。

在设计使用时，将防雨雪进入系统进行防雨雪进入设计，并利用温度设备对防雨雪进入系统的温度进行控制，使得定位装置在进行定位时，不会因雨雪原因而出现定位不准确，从而使得检测车误操作的情况发生。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，为进一步更好的实现本发明所述定位装置，如图1所示，特别采用下述设置方式：在所述防雨雪进入系统内设置有激光测距仪3、透激光玻璃4、金属竖筒11，透激光玻璃4设置在激光测距仪3上方，且金属竖筒11设置在透激光玻璃4的上方，在金属竖筒11与透激光玻璃4相连接的一端底部设置有排水孔5；所述温度设备设置在金属竖筒11内部。

在设计使用时，将透激光玻璃4贴设在激光测距仪3的激光出口处，并在透激光玻璃4的上方设置有一底部设置有排水孔5的金属竖筒11，使得激光测距仪3所发出的激光束能够经透激光玻璃4和金属竖筒11形成光路，在设计时，运用透激光玻璃4和金属竖筒11在上方对激光测距仪3进行密封，能减少雨、雪直接进入；在金属竖筒11的底部设置的排水孔5，能使进入的雨、水直接通过排水孔5排除，从而能够减少雨、雪的影响。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，为进一步更好的实现本发明所述定位装置，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述温度设备包括设置在所述金属竖筒11内壁上的管状电加热器6和用于进行金属竖筒11内温度检测的温度探头10，所述支柱定位控制设备7分别与管状电加热器6和温度探头10相连接。

在设计使用时，将支柱定位控制设备7通过温度传感器连接线8与温度探头10相连接，将支柱定位控制设备7通过管状电加热器连接线与管状电加热器6相连接；在金属竖筒11的内壁布有管状电加热器6，采用支柱定位控制设备对其进行温度控制，保持金属竖筒11内温度为10℃以上，使金属竖筒11内不会积雨、积雪、结冰、结霜，能够避免雨、雪、结冰、结霜的影响。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，为进一步更好的实现本发明所述定位装置，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述支柱定位控制设备7还与激光测距仪3的电源及通信接口相连接，在设计使用时，支柱定位控制设备7通过激光测距仪RS-422通信线和电源线1与激光测距仪3的电源及通信接口相连接。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，为进一步更好的实现本发明所述定位装置，如图1所示，特别采用下述设置方式：所述激光测距仪3、透激光玻璃4、金属竖筒11通过安装支架2安装固定。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，采用接触网悬挂状态检测监测系统支柱激光定位装置进行接触网支柱定位方法，如图1-4所示，特别采用下述设置方式：利用支柱定位控制设备7、防雨雪进入系统及温度设备进行接触网支柱定位。

将透激光玻璃4贴设在激光测距仪3的激光出口处，并在透激光玻璃4的上方设置有一底部设置有排水孔5的金属竖筒11，使得激光测距仪3所发出的激光束能够经透激光玻璃4和金属竖筒11形成光路，在设计时，运用透激光玻璃4和金属竖筒11在上方对激光测距仪3进行密封，能减少雨、雪直接进入；在金属竖筒11的底部设置的排水孔5，能使进入的雨、水直接通过排水孔5排除，从而能够减少雨、雪的影响。

进一步的，将支柱定位控制设备7通过温度传感器连接线8与温度探头10相连接，将支柱定位控制设备7通过管状电加热器连接线与管状电加热器6相连接；在金属竖筒11的内壁布有管状电加热器6，采用支柱定位控制设备对其进行温度控制，保持金属竖筒11内温度为10℃以上，使金属竖筒11内不会积雨、积雪、结冰、结霜，能够避免雨、雪、结冰、结霜的影响。

同时本发明所述的方法引进顶高的概念，当检测车在正线上时，顶高为0，当检测车在隧道里时，顶高为隧道高度，运用支持装置和顶高的突变差值来检测支持装置，能够很好的避免支持装置变化对支持装置检测的影响；所述支持装置是指所述定位方法需要定位的目标装置，支持装置是指接触网中支持接触悬挂，并将其机械负荷传给支柱固定的部分，支持装置包括腕臂、平腕臂（或水平拉杆、悬式绝缘子串）、棒式绝缘子及接触悬挂的悬吊零件。

并且本发明所示定位方法把激光定位和检测车车速相联系，运用车速实时更新检测个数门限，将完全避免车速变化造成的误触发和漏触发。

实施例7：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，接触网支柱定位方法，如图1-4所示，所述定位方法包括温度控制方法，且温度控制方法首先运用温度探头10实时检测温度，其次运用控制设备分析温度数据，最后进行稳定控制，具体包括以下步骤：

1）通过温度设备内的温度探头10检测防雨雪进入系统内的金属竖筒11内部温度，并把温度数据实时上送给支柱定位控制设备7；

2）支柱定位控制设备7实时接收温度探头10上传的温度数据，并进行分析；

3）当检测到金属竖筒11内温度低于10℃时，启动温度设备内的管状电加热器6进行加热；

4）经步骤3）后，若检测到金属竖筒11内温度高于20℃时，关闭管状电加热器6，继续执行步骤1）。

实施例8：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，为进一步更好的实现本发明所述定位方法，如图1-4所示，特别采用下述设置方式：所述定位方法还包括检测车车速计算方法，且检测车车速计算方法首先运用速度传感器检测车轮转速，其次运用控制设备记录车轮转速数据，最后计算检测车车速，具体包括以下步骤：

A、检测车车轮每转过一圈，防雨雪进入系统的激光测距仪3内的速度传感器上报200个速度脉冲；

B、支柱定位控制设备7实时记录速度传感器上报的速度脉冲个数；

C、每200ms根据上报的速度脉冲个数和检测车车轮直径计算检测车车速。

实施例9：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，为进一步更好的实现本发明所述定位方法，如图1-4所示，特别采用下述设置方式：所述定位方法还包括顶高计算方法，且顶高计算方法首先运用激光测距仪3扫描高度数据，其次运用支柱定位控制设备7分析高度数据，进行检测车进出隧道判断，最后计算顶高，具体包括以下步骤：

（1）初始化情况下检测车处于正线上，此时顶高为0，支柱定位控制设备7不断接收激光测距仪3扫描的高度数据，根据高度差值判断检测车是否进出隧道；

（2）当检测车驶入隧道后，通过激光测距仪3扫描的高度数据，计算隧道顶高，更新顶高数据；

（3）当检测车驶出隧道后，通过激光测距仪3扫描的高度数据，重新计算顶高。

实施例10：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，为进一步更好的实现本发明所述定位方法，如图1-4所示，特别采用下述设置方式：所述定位方法还包括支持装置检测方法，且支持装置检测方法首先运用激光测距仪3扫描高度数据，其次更新顶高数据，再次更新检测车车速，再次运用控制设备分析高度数据，最后检测支持装置，具体包括以下步骤：

a.支柱定位控制设备7根据检测车车速不断更新检测点个数门限；

b.支柱定位控制设备7根据顶高不断调整检测窗口，并根据不断调整的检测窗口来定位支持装置，消除支持装置变化的影响；

c.运用检测点个数门限和检测窗口定位支持装置。

自适应算法：在引入顶高计算的情况下，支柱定位控制设备7根据顶高不断调整检测窗口，并根据不断调整的检测窗口来定位支持装置，从而避免了对于支持装置变化的线路，需要人为调整检测门限来检测支持装置的问题，实现了对于支持装置变化的自适应。

车速自适应算法：首先确定检测车在80km/h下的检测个数门限为x个，每隔200ms重新计算检测车车速，从而根据检测车速度重新计算检测点个数门限，且计算检测点个数门限的算法为：检测点个数门限 = x*80/火车速度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。