[发明专利]受电弓监测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及故障监测技术领域，尤其涉及受电弓监测方法及系统。

背景技术

受电弓是电力牵引列车从接触网上取得电能的电气设备。受电弓安装在列车车顶，其上框架主体结构主要包括滑板、横杆、弓角和支架，所述滑板与接触网导线直接接触，通过接触网导线从接触网受取电流供列车使用。

在列车运行过程中，受电弓的各种运动，例如滑板和支架的平面运动以及滑板的俯仰运动，会导致受电弓的姿态参数发生变化。受电弓的姿态参数指受电弓的机构几何参数，主要包括支架和中轴线之间的角度，以及横杆末端弯曲的角度。如果受电弓的姿态参数发生变化，即受电弓不能保持在正确的工作姿态，会导致受电弓运动轨迹在行车方向上发生偏差，影响列车的安全运行。

另一方面，受电弓在运行中，通过相对静止的接触网时，接触网如果受到外力干扰，将在受电弓和接触网两个系统间产生动态的相互作用而引发特定形态的振动。当振动剧烈时，可以造成受电弓滑板与接触导线脱离接触，形成离线，产生电火花，这样不仅会加速电器的绝缘损伤，还会对通信链路产生电磁干扰，更严重的是直接影响受电弓的受流，甚至会造成供电瞬时中断，使列车丧失牵引力和制动力。

由此可知，在受电弓运行时，如果不能了知受电弓姿态的变化和电火花的产生，将给列车安全运行带来极大的隐患，因此受电弓的姿态监测和电火花监测是保障列车安全运行的重要环节。发明人在实现本发明的过程中发现，对于受电弓的姿态，目前仍然主要采取运行前后人工检查的方法；而对于离线的监测，主要采用电检测的方法，即检测受电弓和接触导线间的电阻、受电弓的电流或者接触网的电流的变化，但这种方法需要额外的检测电路，而且容易受到电磁干扰而影响检测精度，通常只能检测“大离线”，即离线严重的情况，不能检测到出现中等或小火花时引起的异常。

发明内容

为克服相关技术中缺乏受电弓姿态监测和电火花监测精度低的问题，本申请提供一种受电弓监测方法及系统。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种受电弓监测方法，包括：

采集受电弓视频图像；

获取采集到的受电弓视频图像的当前帧的灰度信息；

判断是否存在火花：

如果比对受电弓视频图像当前帧与参考帧中对应区域的灰度后，所述当前帧与参考帧灰度相异的区域的面积总和大于预设的区域阈值，且所述当前帧中灰度相异的区域的灰度大于参考帧中对应区域的灰度且与参考帧中对应区域的灰度的差值大于预设的灰度阈值，则确定存在大火花；

如果所述当前帧存在灰度极值区域，且所述灰度极值区域的总面积大于预设的极值区域阈值，则确定存在中等火花；

如果所述当前帧中滑板与接触网导线的交点的亮度大于预设的亮度阈值，则确定存在小火花。

可选的，所述受电弓监测方法，还包括：

当确定存在大火花，或者确定存在中等火花，或者确定存在小火花且出现小火花的交点数大于预设的安全个数时，进行报警。

可选的，所述的受电弓监测方法，还包括：

根据当前帧采集时间，和/或根据当前帧采集时间对应的摄像头GPS定位信息，和/或根据当前帧采集时间对应的列车杆号识别信息，对出现电火花的区域进行定位。

可选的，所述的受电弓监测方法，还包括判断受电弓姿态是否异常：

在采集到的受电弓视频图像的当前帧中搜索受电弓支架的位置和支架的交点，根据所述支架的位置和支架的交点得到支架的姿态参数；

在所述当前帧中搜索受电弓的弓角，根据搜索到的弓角确定弓角的姿态参数；

将支架的姿态参数或者弓角的姿态参数分别与对应的预设范围比较，如果支架的姿态参数或者弓角的姿态参数超出对应的预设范围，则确定受电弓姿态出现异常。

其中，在所述当前帧中搜索受电弓支架的位置和支架的交点，以及在所述当前帧中搜索受电弓的弓角，包括：

二值化处理所述当前帧；

搜索当前帧二值化处理后的白色连通域；

在搜索到的白色连通域中搜索受电弓支架的位置和支架的交点，以及搜索受电弓的弓角。

可选的，所述的受电弓监测方法，还包括：当不存在大火花时，判断受电弓姿态是否出现异常。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种受电弓姿态监测系统，包括：

采集单元，用于采集受电弓视频图像；

图像处理单元，用于获取采集到的受电弓视频图像的当前帧的灰度信息；