专利名称：转辙机通用缺口监测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于铁路道岔监测装置，特别是涉及一种用于实时监测道岔转辙机缺口变化量的转辙机缺口监测装置。
背景技术：
转辙机是实现道岔准确转换的关键设备，而转辙机的缺口真实反映道岔运行状态，缺口偏移量反映了道岔密贴程度，通过缺口偏移量的分析，可以为道岔养护提供依据。转辙机表示缺口位置的调整一直是电务维修作业的重要内容，当道床变化或轨道位移时，表示缺口位置将会改变，如不及时调整道岔则会导致检查柱无法落入缺口，道岔无法给出表示信息，影响行车安全。同时，观察和分析道岔转换前后缺口偏移量的变化趋势，有助于及时对转辙机进行养护调整，可防止道岔无表示故障发生，因此对转辙机缺口的实时监控并及时保存现场信息非常重要。目前，国内关于转辙机缺口监测的方式主要有两大类，一个是通过安装位移传感器来检查缺口偏移量，还有一种是通过图像辨识的方式来监测缺口偏移。其中，通过位移传感器检测的缺点是数据信息不直观，一旦传感器故障，无法监控；利用图像辨识的方式，更加直观，而且能够监控到现场机的状态，利用图像辨识的技术计算缺口值成为现在发展的趋势；但是，目前图像辨识算法处理都在车站监控软件端完成，由于图片传输过程中，具备一定得延时，同时，大数量传输容易造成图片丢失，导致信息监测中断，所以，急需将图片处理的功能移植在下位机完成，这样不仅能够保证数据传输的实时性，同时，开发硬件的累积分析和学习的功能，能够有效的提高数据信息的可靠性。
发明内容本实用新型需要解决的技术问题是提供一种转辙机通用缺口监测装置，它能够完成缺口图像处理和缺口信息实时检测、传输以及离线状态下报警信息本地存储，根据道岔扳动、过车以及定时巡检等情况上传用户需要的图像和视频信息，从而达到实时监测缺口信息的目的。本实用新型的技术解决方案是转辙机通用缺口监测装置，包括摄像装置、存储器、CAN控制器，其特征在于它还包括图像处理单元，所述的图像处理单元采用TI双核DSP数字信号微处理器，所述的CAN控制器为传输和配置缺口信息的总线控制器和以太网控制器，所述的存储器为存储图像和数据信息的miniSD微型存储卡。本实用新型与现有技术相比具有如下优点1、图像识别处理功能。本装置通过安装在转辙机表示杆缺口区域的微型摄像头，实时采集缺口图像信息并将其送入图像处理单元，图像处理单元采用图像灰度化处理、边缘检测、二值化、形态学、模糊处理等方法对图像进行分析和处理，计算出缺口值，精度可达±0. 1mm。2、实时监测和传输缺口值。图像识另IJ后得到的缺口值信息与图片和视频比较，传输过程中占用CAN总线带宽少，能够保证实时上传至车站控制终端。3、道岔扳动、过车以及巡检多模式运行，监测缺口信息的同时，使系统监测更加的稳定和准确。4、离线存储功能。现场具备故障检测和离线存储功能，CAN总线控制器一旦检测到信息无法发送成功，会自动将信息保存至miniSD卡内，以防数据丢失。5、具备定时巡检缺口数据、图像和视频；道岔扳动缺口视频录制；过车时实时监测缺口图像和缺口值等多种监测模式。多种监测手段同时工作，将获取的缺口数据、图片或视频信息通过CAN网络主动上传至现场集中箱，再由现场集中箱将信息传至车站控制终端。同时，CAN总线具备故障检测与诊断功能，一旦发现总线通道故障或阻塞，立即将信息保存至本地miniSD卡内，保证现场缺口监测的完整，方便现场维护人员分析道岔运行状态。6、CAN总线控制器和以太网控制器双通道均能完成传输和配置缺口信息的功能，可根据现场布线环境，选择传输通道。
图1为本实用新型转辙机通用缺口监测装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本实用新型的实施例英文字母简称代表部件含义如下DSP为数字信号微处理器、CAN为控制局域网络控制器、SDRAM为同步动态随即存储器、FLASH为闪存、miniSD为微型存储卡、C⑶为图像传感器、LED为发光二极管、Al为模拟信号输入、TV为微型电视机、TVS为瞬态抑制二极管。图像采集图1中的I微型摄像头，采用标清图像采集装置，图像分辨率<40万有效像素，图像传感器选择1/3英寸的CCD，同时，采用高亮度LED灯增加摄像补光功能，保证在黑暗环境下，摄像头能够拍摄准确的缺口图像。图像处理图1中的2为图像处理单元，采用TI双核DSP，可实时采集和处理缺口图像信息，对于标清图像，采集帧率可以达到25帧/秒，采用图像灰度化处理、边缘检测、二值化、形态学、模糊处理等方法对图像进行分析和处理，计算出缺口值，精度可达±0. 1mm。模拟量采集图1中的7为Al接口，可以接入4 20mA的电流信号，接入温湿度传感器，用于采集转辙机内温度和湿度环境信息，方便用户了解现场转辙机工况；接入电流传感器，作为转辙机动作触发信息，方便DSP完成视频录制功能。视频环出图1中的3为视频环出电路，能够接入视频接收TV，在线调试摄像头焦距，满足工程实施需要。信息存储图1中6为miniSD接口，可扩展至少8G的存储空间，用于离线本地存储缺口数据、图像和视频信息，保证现场缺口监测的完整，方便现场维护人员分析道岔运行状态，同时，DSP自带的SDRAM、FLASH存储器用于存储软件系统信息和缓存数据，方便硬件上电启动和系统加载。信息传输图1中4为CAN总线接口，5为以太网接口，均能完成传输和配置缺口信息的功能，可根据现场布线环境，选择传输通道。监测模式硬件系统具备道岔扳动、过车以及巡检多模式运行，可根据选定模式，上传缺口视频、图片和缺口值信息，多模式同时工作，使系统监测更加的稳定和准确；同时，图像识别后得到的缺口值信息与图片和视频比较，传输过程中占用CAN总线带宽少，能够保证实时上传至车站控制终端。miniSD接口、Al接口、视频环出接口、CAN接口、以太网接口分别与图像处理单元相连。参照图1，转辙机缺口监测装置，包括用于获取转辙机缺口实时图像的微型摄像头1，将微型摄像头I采集的图像进行处理的图像处理单元2，用于现场实施摄像头调焦的视频环出电路3，用于缺口信息传输和配置的CAN总线接口 4和以太网接口 5，用于故障和离线存储的miniSD接口 6，用于转辙机环境参数检测的Al接口 7，用于为各功能电路提供电源的电源电路8。CAN总线接口 4或以太网接口 5将经过图像处理单元2识别后的缺口数值、图片和视频信息经现场集中箱9上传至车站控制终端10。微型摄像头I安装在转辙机内部，便于采集缺口信息位置处。图像处理单元2对采集到的图像信号采用图像灰度化处理、边缘检测、二值化、形态学、模糊处理等方法计算缺口值，精度可达±0. 1mm。本实用新型转辙机缺口监测装置，包括用于获取转辙机缺口图像的微型摄像头，采集、处理和识别摄像头信息的DSP处理器，存储图像和数据信息的SDRAM、FLASH和miniSD存储器，传输和配置缺口信息的CAN总线控制器和以太网控制器，具备采集转辙机内环境参数功能的温湿度接口电路，视频图像调焦校对的环出电路以及为各功能电路提供电源的电源电路，通信端口和电源端口分别采用防雷管和TVS管器件，达到防雷效果。CAN总线控制器和以太网控制器双通道均能完成传输和配置缺口信息的功能，可根据现场布线环境，选择传输通道。具备本地miniSD存储功能，存储容量不小于为SG，用于存储离线状态下的视频、图片和缺口检测数据信息。
权利要求1.转辙机通用缺口监测设备，包括摄像装置、存储器、CAN控制器，其特征在于它还包括图像处理单元，所述的图像处理单元采用TI双核DSP数字信号微处理器，所述的CAN控制器为传输和配置缺口信息的总线控制器和以太网控制器，所述的存储器为存储图像和数据信息的miniSD微型存储卡。
2.根据权利要求1所述的转辙机通用缺口监测设备，其特征是它还包括用于故障和离线存储的miniSD接口、用于转辙机环境参数检测的Al接口、视频环出接口、CAN接口、以太网接口 ；所述的Al接口接入Γ20πιΑ的电流信号、温湿度传感器，用于采集转辙机内温度和湿度环境信息，该Al接口接入电流传感器，作为转辙机动作触发信息，方便DSP视频录制；所述的miniSD接口，可扩展至SG的存储空间，用于离线本地存储缺口数据、图像和视频信息；所述的视频环出接口接入视频接收TV，在线调试摄像头焦距；所述的CAN接口或以太网接口将经过图像处理单元识别后的缺口数值、图片和视频信息经现场集中箱上传至车站控制终端，所述的miniSD接口、Al接口、视频环出接口、CAN接口、以太网接口分别与图像处理单元相连。
3.根据权利要求1所述的转辙机通用缺口监测设备，其特征是它还包括用于现场实施摄像头调焦的视频环出电路，包括用于为各功能电路提供电源的电源电路，包括用于采集转辙机环境参数的温湿度接口电路。
4.根据权利要求1所述的转辙机通用缺口监测设备，其特征是所述的摄像装置为微型摄像头，该微型摄像头采用标清图像采集装置，图像分辨率< 40万像素，图像传感器选择1/3英寸的CCD，同时采用高亮度LED灯增加摄像补光，该微型摄像头安装在转辙机内部。
5.根据权利要求1所述的转辙机通用缺口监测设备，其特征是所述的图像处理单元实时采集和处理缺口图像信息，采集帧率达到25帧/秒。
专利摘要转辙机通用缺口监测装置，包括摄像装置、存储器、CAN控制器，其特征在于它还包括图像处理单元，所述的图像处理单元采用TI双核DSP数字信号微处理器，所述的CAN控制器为传输和配置缺口信息的总线控制器和以太网控制器，所述的存储器为存储图像和数据信息的miniSD微型存储卡。本实用新型能够完成缺口图像处理和缺口信息实时检测、传输以及离线状态下报警信息本地存储，根据道岔扳动、过车以及定时巡检等情况上传用户需要图像和视频信息，从而达到实时监测缺口信息的目的。
文档编号H04N7/18GK202879528SQ20122043491
公开日2013年4月17日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者赵立娜, 李彩虹, 赵军星 申请人:北京中铁通电务技术开发有限公司