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基于视频监控的转辙机缺口监测系统设计
| 论文题名： | 基于视频监控的转辙机缺口监测系统设计 |
| 关键词： | 转辙机;嵌入式系统;视频监控;图像识别;铁路道岔 |
| 摘要： | 转辙机作为铁路道岔闭合与分离的动力设备，主要通过改变铁轨上道岔的闭合方向实现火车的换轨，当道岔尖轨与铁轨闭合时，能够将道岔尖端锁闭在规定的轨道上，实现两条轨道的闭合，同时也能反映道岔的位置状态。转辙机工作时是否将铁轨闭合到位，会影响到火车运行的安全。因此本文在计算机技术、图像识别算法、现代检测技术等多种技术的基础上研究并设计了基于视频监控的转辙机缺口监测系统。 本文通过分析转辙机在铁路上的工作原理，综合国内外相关的转辙机监测方法，提出通过数字摄像头对转辙机表示杆缺口进行图像信息采集，然后通过数据传输，将采集的图像信息上传给上位机软件进行图像识别测距，得出转辙机缺口的大小，从而判断转辙机是否工作异常。本系统可以分为三部分：下位机嵌入式数据采集系统、电力载波数据传输系统和上位机监测软件的数据处理与存储系统。 下位机嵌入式数据采集系统包括硬件系统和软件系统。硬件系统的CPU采用三星S3C2440的ARM9处理器，图像采集元件为COMS数字图像传感器，硬件系统搭载Linux操作系统，下位机传感器将采集的数据打包上传给上位机软件，打包上传的数据不只包含转辙机缺口的图像，还包含转辙机表示杆的动作视频和转辙机其他的工作信息。数据上传的通讯采用电力载波与以太网相结合的方式，满足通信带宽和远距离传输的要求，使用现有的电力线可以降低另外铺设线路的成本。 上位机软件是使用 Java语言编写的人机交互软件，实现对数据的处理和存储，同时对下位机进行控制指令的下达。上位机监测软件包含人机交互界面、图像识别算法和数据库系统。人机交互界面由Java的Swing控件完成，满足直观易用的要求。图像识别算法负责转辙机缺口图像缺口值的测量，通过对缺口图像进行灰度化处理和中值滤波处理减小图像中的噪声干扰；通过改进的Sobel算法进行缺口边缘提取；基于最大类间方差法对边缘缺口图像进行处理，将缺口图像转化为二值化图像；通过对二值图像进行数学形态学处理，得到缺口图像的单像素边缘；对缺口边缘进行直线拟合得到缺口的像素宽度，在通过图像标定技术将缺口像素宽度转化为实际缺口值大小，从而实现对转辙机表示杆缺口进行监测的目的。然后利用数据库系统对采集的信息和算法处理得到的信息进行存储，方便管理人员调用。 最后采取一定的测试方法对整个系统进行测试，保证系统能够可靠运行。通过测试系统能够很好满足设计需求。 |
| 作者： | 程龙 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 田艳兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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