一种非接触式铁路罐车红外热成像液位在线检测系统的制作方法

本实用新型涉及液位检测技术领域，尤其是一种非接触式铁路罐车红外热成像液位在线检测系统。

背景技术：

罐车运输在铁路危险货物运输中占百分之九十以上，如何对运行中的铁路罐车液位进行检测一直是一个难点，设计一套行之有效的测量装置是当前铁路货运安全中非常紧迫的工作之一。

根据《铁路危险货物运输管理规则》中第九十九条的规定，“充装量不得大于罐车标记载重量；同时要留有膨胀余量，充装量上限不得大于罐体标记容积的95%，下限不得小于罐体标记容积的83%。具体参照《充装表》中要求。”这条规定明确了罐车运输为了保证安全，其充装量必须在允许范围内，《充装表》根据所装液体种类及罐车类型，将体积和重量的要求换算成了准装高度要求，详细列出了上限和下限高度值，因此本装置即针对液位高度进行测量。

目前罐车充装量仅在充装时由发货方进行测量，铁路作为运输方在运输过程中没有任何方式可以进行安全监测，难点主要在于：一、目前的测量方式均为开盖后的静态测量，而大多数所载液体由于易燃、易爆或有毒的特点，不适合在运输过程中采用此种方式测量；二、由于罐车体积庞大、类型各异，目前尚无比较成熟、准确的非接触式测量装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种非接触式铁路罐车红外热成像液位在线检测系统，通过对罐车的到位进行检测，而后采用红外热成像对罐车罐体的液位进行识别分析，实现非接触式的在线检测。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种非接触式铁路罐车红外热成像液位在线检测系统，用于对行驶在铁路上的罐车内的液位进行检测，其特征在于：所述检测系统至少包括处理器、到位信号检测装置和红外热成像装置，其中所述到位信号检测装置和所述红外热成像装置均设置在所述铁路的一侧，所述处理器分别连接所述到位信号检测装置和所述红外线成像装置，所述处理器根据所述到位信号检测装置的检测信号控制所述红外线成像装置的工作状态。

所述检测系统还包括罐车信息摄录装置，所述罐车信息摄录装置设置在所述铁路的一侧，所述罐车信息摄录装置连接所述处理器，所述处理器根据所述到位信号检测装置的检测信号控制所述罐车信息摄录装置的工作状态。

所述到位信号检测装置包括两个光电传感器和数据处理模块，两个所述光电传感器固定安装在置于所述铁路一侧的立柱上，两个所述光电传感器沿所述立柱的高度方向间隔布置，所述数据处理模块连接两个所述光电传感器以根据所述光电传感器的检测数据进行所述罐车的到位判定。

本实用新型的优点是：采用非接触式测量，实时准确的给出测量数据；整个装置安装在轨旁3m外距离，且不需要在罐车上加装任何附件，操作更加安全；各部分装置功耗低，结构简单，特别是对油罐车的测量更加安全；性能稳定、操作简捷，能在夜间及其他恶劣天气正常使用，能够解决目前罐车货运中液位检测难题，保障运输安全。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构图；

图2为本实用新型中到位信号检测装置的布置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-2所示，图中标记1-7分别表示为：罐车1、罐体2、车轮3、上部光电传感器4、下部光电传感器5、数据处理模块6、立柱7。

实施例：如图1所示，本实施例中非接触式铁路罐车红外热成像液位在线检测系统主要包括由上、下部光电传感器和数据处理模块构成的到位信号检测模块、作为处理器的上位机以及红外热成像模块（装置）、罐车信息摄录模块（装置）。到位信号检测模块与上位机构成数据连接，两者之间设置有482/232协议转换器，以将数据处理模块输出的485信号转换为可供上位机识别处理的232信号。上位机根据到位检测模块的检测信息控制红外热成像模块和罐车信息摄录模块启动运行。

本实施例中的在线检测系统针对于铁路罐车的液位检测，如图2所示，罐车1包括罐体2和车轮3，车轮3设置在承载罐体2的车架底部，罐体2的内部存储有运输的液体，例如油类或化工液体原料类。罐车1通过车轮3在铁路钢轨上行驶，以输送液体。

如图2所示，到位信号检测模块包括上部光电传感器4、下部光电传感器5、数据处理模块6，三者均固定安装在设置在铁路沿线一侧的立柱7上。下部光电传感器5朝向罐体2的腰部位置，上部光电传感器4位于下部光电传感器5的上方，朝向罐体2的腰部以上位置，上部光电传感器4和下部光电传感器5均用于检测其安装位置与罐体2之间的距离。结合图1所示，数据处理模块6数据连接上部光电传感器4和下部光电传感器5，以接收上部光电传感器4和下部光电传感器5的输出信号，并根据数据信号进行判断。

数据处理模块6以最大距离L、距离差S以及信号输出时间T这三个参数来判断是否有车辆经过，经过的物体是否为罐车。而这三个参数通过三个电位器来进行调整：

（1）最大距离L，通过电位器VR1进行调整，当上部光电传感器4和下部光电传感器5在没有被遮挡的情况下，两个光电传感器均输出最大值。数据处理模块6将这个值与VR1的中心抽头电压进行比较，如果光电传感器的输出值大，则认为没有车辆经过。

（2）距离差S，S为图2中所示的上部光电传感器4与罐体2之间的距离Lm与下部光电传感器5与罐体2之间的距离L之间的差值，通过电位器VR2进行调整。当上部传感器4的输出电压减去下部传感器5的输出电压大于VR2中心抽头的电压，判定所经过的车辆可能是罐车。此处额外需要说明的是，这是利用罐体2的圆形截面结构所实现的判定，具体而言，由于罐体2的截面是圆形，因此Lm与L之间的差值较大，若来车不是罐车，则两个光电传感器的输出信号相差不大，那么此时判断来车不是罐车。

（3）信号输出时间T，通过电位器VR3进行调整。如果T时间范围内，光电传感器测试到的物体距离都小于L，并且80%都满足距离差S的要求，则在T时，数据处理模块6判断来车是罐车。数据处理模块6通过RS484接口输出“ON”字符，然后经过482/232协议转换器转换成RS232协议并输出至上位机。

上位机在接收到到位信号检测装置的检测信息，即判定当前在铁路线路上行驶的罐车后，控制红外热成像模块和罐车信息摄录模块进行工作。

红外热成像模块布置在铁路沿线一侧，用于对行驶中的罐车罐体进行视频数据的采集。由于罐车内液体的温度与空气的温度存在差异，不同温度物体对外界发射不同的红外波，因此采用红外线热感仪安装在轨道旁一定距离处，即可采集罐车的红外热成像图像。根据到位信号的接收时间计算出每节车厢最恰当的拍摄时间，以拍到每节罐车的完整图像。

罐车信息摄录模块布置在铁路沿线一侧，用于对行驶中的罐车进行拍摄，准确得到标记在罐车罐体表面的车型、车号、所载液体的种类等信息，并可以以图片形式、以时间命名格式进行保存，用以在液位数据异常时进行查询追溯。

上位机接收红外热成像模块所拍摄的视频，对视频进行识别分析，得到视频中的罐车上下边界和所载液体的液位分界线，然后结合罐车信息摄录模块所拍摄到的罐车图像中的罐车型号以及前端识别出的液位分界线与罐车上下边界的高度比例值，换算得到精确的实际液位高度值。从而实现非接触式铁路罐车红外线热成像液位在线检测。

本实施例在具体实施时：可配合报警装置、记录装置或其他辅助装置来进行在线检测。例如上位机可将换算得到的罐车实际液位高度值与铁路货车运输规定中所规定的准装高度要求上下限值进行比较，若超出规定范围，报警装置则发出警报，方便管理人员进行下一步指令，减少事故的发生，同时记录装置则记录下该罐车的车号，供后期管理人员的查看。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，如上、下部光电传感器之间的距离，安装方式等，故在此不一一赘述。