[发明专利]基于紫外、红外和光学图像相融合的燃弧检测方法

说明书

本发明公开了一种基于紫外、红外和光学图像相融合的燃弧检测方法，包括以下步骤：S1、采集弓网的紫外波段信号；S2、对S1采集的燃弧进行能量等级评估；S3、计算燃弧持续的时间；S4、利用红外热像仪和光学相机对弓网进行抓拍；S5、计算红外热像仪有效区域内弓网平均温度，判断是否有燃弧；S6、对红外热像仪检测到的燃弧进行能量等级评估；S7、对光学图像进行区域定位及阈值分割；S8、对光学相机采集到的燃弧能量等级进行评估；S9、计算最终的燃弧能量等级。本发明通过紫外、红外、光学图像对燃弧进行检测及能量分级，得出否有燃弧及燃弧能量两个信息，从而能够准确、可靠、安全地对铁路弓网以及高压线路的燃弧进行检测。

技术领域

本发明属于燃弧检测技术领域，特别涉及一种基于紫外、红外和光学图像相融合的燃弧检测方法。

背景技术

现有的燃弧检测方法主要有四种方法：

第一种是检测车检验方法，此方法不能做到实时性检测，且必须在停运后才能进行检测，费时费力；

第二种是接触式弓网检测方法，此检测方法围绕弓网接触压力展开检测，安装工艺复杂，并且这种检测方法在列车高速运行时可能会引起新的弓网故障；

第三种是图像处理方法，若单独采用此方法对弓网燃弧进行检测，要求摄像机采集频率高，且需要后续的图像处理，但由于受复杂环境的影响，造成效果并不号，且价格昂贵；

第四种是紫外相机检验，此方法采用的紫外相机价格昂贵，且频率只能达到30Hz左右，达不到1～5ms的检测精度要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过紫外、红外、光学图像对燃弧进行三次检测及能量分级，最后得出此段弓网是否有燃弧及燃弧能量两个信息，能够准确地、低成本地、安全地对城市地铁线弓网燃弧进行检测的基于紫外、红外和光学图像相融合的燃弧检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于紫外、红外和光学图像相融合的燃弧检测方法，包括以下步骤：

S1、紫外探测仪以200～2000Hz(根据检测的精度要求来定义该频率，频率越高、精度越高)的频率采集紫外波段信号，判断每次采集到的紫外波段信号是否出现在240～260nm或323～329nm之间(取决于材料而定)，若是则代表出现燃弧；并将采集到的紫外波段信号通过光电传感器转换为电信号V_d，然后通过模数转换，将电压信号转换为数字信号，若出现燃弧则记为01，否则记为00；

S2、对紫外探测仪检测到的燃弧进行能量等级评估，结果记为N_z；

S3、计算燃弧持续的时间t_i：

其中，c为01持续的次数，当燃弧出现的时候，01就出现，紫外探测仪继续以200～2000Hz的频率进行信号采集，从01出现到00出现的这段时间内出现的01的次数即为c；f指紫外探测仪传输数据的频率；

S4、出现01信号时，触发红外热像仪和光学相机对弓网进行抓拍，设在t_i时间段内分别获得Z₁帧红外热像仪图像和Z₂帧光学图像；

S5、利用红外热像仪提取各帧红外热像仪图像中超过100℃的区域，记为有效区域，计算每帧图像有效区域的平均温度T_iu；然后利用公式(2)计算t_i时间段内弓网平均温度T_i：

若Ti100℃则确定此处有燃弧，执行步骤S6，否则返回步骤S1；

S6、对红外热像仪检测到的燃弧进行能量等级评估，结果记为N_h；