本发明涉及车载接触网检测技术领域，具体涉及一种基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台。
背景技术
基于启动加速快、爬坡能力强、工作不受严寒影响以及对环境无污染等优点，电力机车在运行繁忙的铁路干线和隧道多、坡度陡的山区线路上更能发挥其优越性。但是，在电力机车实际运行过程中，一些因素(如高温导致的接触网电气故障、接触网存在异物等)会给电力机车的安全运行带来很大的威胁。为了保障电力机车的安全运行，根据对高速运行状态下的电力机车的弓网进行在线检测得到的数据进行分析，以及时发现弓网异常显得尤为重要。
技术实现要素：
本发明实施例公开了一种基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台，能够根据对高速运行状态下的电力机车的弓网进行在线检测得到的数据进行分析，以及时发现弓网异常。
本发明实施例第一方面公开了一种基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台，所述地面控制平台包括数据分析模块以及统计分析模块，其中：
所述数据分析模块，用于根据预先构造的故障识别模型对电力机车的车载设备检测到的实时车载数据进行识别，得到识别结果；以及，根据所述识别结果确定所述电力机车的弓网存在的故障并发出故障报警，其中，所述弓网由所述电力机车的接触网和受电弓组成，所述实时车载数据包括所述弓网的红外图像、所述弓网的可见光图像、所述接触网的几何参数以及所述电力机车的实时运行状态数据，所述电力机车的实时运行状态数据包括所述电力机车的公里标、交路标识、所述电力机车的车次标识、所述实时运行状态数据的采集时间以及区段车站标识中的至少一种，所述接触网的几何参数包括所述接触网的导高值和拉出值；
所述统计分析模块，用于对所述电力机车的车载设备在预设时间段内检测的所有车载数据进行统计分析，得到分析报告，所述分析报告包括所述所有车载数据中表示所述弓网出现故障的目标车载数据以及所述弓网的故障类型。
作为一种可选的实施方式，所述地面控制平台还包括数据存储模块，其中：
所述数据存储模块，用于存储所述实时车载数据以及所述所有车载数据；
所述数据分析模块，还用于根据所述实时车载数据所包括的所述电力机车的实时运行状态数据确定所述故障的分段样本数据，并将所述分段样本数据发送给分析人员，以供所述分析人员根据所述分段样本数据分析所述故障并反馈分析结果；
所述分析报告还包括所述目标车载数据的检测时间、所述分析人员的标识、所述弓网出现故障的原因、针对所述弓网出现的故障的处理意见以及所述分析人员的备注信息；
以及，所述统计分析模块，还用于按照时间顺序对接收到的所述所有车载数据所包括的目标类型的数据进行统计分析，或者，分析接收到的所述所有车载数据所包括的目标类型的数据在各个预设取值区间的分布情况。
作为一种可选的实施方式，所述地面控制平台还包括异常监控模块，其中：
所述异常监控模块，用于实时监控所述电力机车的运行状态；以及，识别针对所述地面控制平台的异常访问并输出异常访问报警；以及，接收针对所述电力机车的报警信息；
所述数据分析模块，还用于根据操作人员输入的不同检索条件从所述所有车载数据中查询与所述检索条件相对应的数据并形成报告文档。
作为一种可选的实施方式，所述数据存储模块，还用于存储所述电力机车的车载设备在所述电力机车处于运行状态时反馈的实时燃弧报警数据；
所述统计分析模块，还用于根据所述数据存储模块存储的所有实时燃弧报警数据，统计燃弧地点、产生所述燃弧的区段的燃弧总次数以及所述电力机车运行期间的燃弧产生频率。
作为一种可选的实施方式，所述地面控制平台还包括数据回放模块，其中：
所述数据回放模块，用于同步播放所述电力机车的车载设备发送的所述弓网的红外图像以及所述弓网的可见光图像；以及，检测操作人员输入的控制指令，并根据所述控制指令控制同步播放所述弓网的红外图像以及所述弓网的可见光图像的播放模式，所述播放模式包括定位播放模式、快进播放模式或后退播放模式。
作为一种可选的实施方式，所述数据回放模块，还用于播放接收到的所述电力机车的车顶全景图像；
所述数据回放模块，还用于检测所述操作人员输入的缩放指令，并根据所述缩放指令对播放的当前图像执行缩放操作，所述当前图像为当前红外图像、当前可见光图像或当前车顶全景图像。
作为一种可选的实施方式，所述数据回放模块，还用于检测所述操作人员针对所述当前图像输入的异常标注操作，并根据所述异常标注操作在所述当前图像上的目标位置显示对应的异常标记；
所述数据回放模块，还用于分析连续播放的多张红外图像在某一位置的温度数据，并根据所述多张红外图像中每张红外图像在所述某一位置的温度数据识别所述某一位置的温度变化趋势。
作为一种可选的实施方式，所述地面控制平台还包括信息显示模块，其中：
所述信息显示模块，用于显示与所述数据回放模块播放的所述当前红外图像对应的属性信息，所述属性信息包括所述电力机车的当前设备信息、所述电力机车的当前运行状态数据、所述当前红外图像的最高温度以及所述电力机车运行时的当前环境温度中的至少一种，所述电力机车的当前设备信息包括所述电力机车的车速、弓位置、行别、机车标识、所述当前设备信息的采集时间以及所述当前红外图像的帧标识，且所述当前设备信息的采集时间、所述当前运行状态数据的采集时间以及所述当前红外图像的采集时间相同。
作为一种可选的实施方式，所述地面控制平台还包括曲线图显示模块，其中：
所述曲线图显示模块，用于显示所述当前红外图像的红外温度曲线以及根据所述当前红外图像分析出的所述接触网的当前导高值和当前拉出值，所述红外温度曲线用于表示所述当前红外图像不同位置处的温度值；
所述曲线图显示模块，还用于显示在所述电力机车的运行时间段内或所述运行时间段的某一时间段内所述接触网的导高值变化曲线以及所述接触网的拉出值变化曲线。
作为一种可选的实施方式，所述地面控制平台还包括告警数据管理模块，其中：
所述告警数据管理模块，用于将所述目标车载数据确定为告警数据，并根据操作人员的操作需求对所述告警数据执行确认操作、取消操作、删除操作或删除后的恢复操作。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例公开的基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台包括数据分析模块以及统计分析模块，数据分析模块，用于根据预先构造的故障识别模型对电力机车的车载设备检测到的实时车载数据进行识别，得到识别结果；以及，根据识别结果确定所述电力机车的弓网存在的故障并发出故障报警，其中，弓网由电力机车的接触网和受电弓组成，车载数据包括弓网的红外图像、弓网的可见光图像、接触网的几何参数以及电力机车的实时运行状态数据，电力机车的实时运行状态数据包括电力机车的公里标、交路标识、电力机车的车次标识、实时运行状态数据的采集时间以及区段车站标识中的至少一种；统计分析模块，用于对电力机车的车载设备在预设时间段内检测的所有车载数据进行统计分析，得到分析报告，分析报告包括所有车载数据中表示弓网出现故障的目标车载数据、弓网的故障类型以及与目标车载数据对应的目标运行状态数据。可见，实施本发明实施例能够根据车载设备采集到的红外图像、可见光图像、计算出的几何参数以及电力机车的运行状态数据及时检测出弓网存在的故障(如电气故障)、及时定位与故障相应的数据并发出故障报警，还能够生成异常车载数据的分析报告，供分析人员查看。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台的结构示意图；
图2是本发明实施例公开的另一种基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例公开了一种基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台，能够根据车载设备采集到的红外图像、可见光图像、计算出的几何参数以及电力机车的运行状态数据及时检测出弓网存在的故障(如电气故障)、及时定位与故障相应的数据并发出故障报警，还能够生成异常车载数据的分析报告，供分析人员查看。以下分别进行详细说明。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台的结构示意图。如图1所示，该基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台可以包括数据分析模块101以及统计分析模块102，其中：
数据分析模块101，用于根据预先构造的故障识别模型对电力机车的车载设备检测到的实时车载数据进行识别，得到识别结果；以及，根据识别结果确定电力机车的弓网存在的故障并发出故障报警。
本发明实施例中，在电力机车的车载设备检测到实时车载数据之后，可以由电力机车的车载设备直接将实时车载数据发送至地面控制平台；也可以是由电力机车根据实时车载数据中包括的红外图像确定出弓网存在温度异常时再将实时车载数据发送至地面控制平台，这样在判断出弓网存在温度异常时再发送相关车载数据或相关车载数据的压缩包至地面控制平台的方式有利于减少车载设备与地面控制平台之间的交互次数。
本发明实施例中，弓网由电力机车的接触网和受电弓组成，该实时车载数据包括弓网的红外图像、弓网的可见光图像、接触网的几何参数以及电力机车的实时运行状态数据，电力机车的实时运行状态数据包括电力机车的公里标、交路标识、电力机车的车次标识、实时运行状态数据的采集时间以及区段车站标识中的至少一种。这样能够保证多路数据精确同步，有利于实现异常数据(缺陷数据)的定位查找。
本发明实施例中，接触网的几何参数包括接触网的导高值和拉出值。可选的，接触网的几何参数可以是由车载设备根据弓网的红外图像直接计算得到的；也可以是根据电力机车的动态姿态数据(如加速度、角度或角速度等)对根据弓网的红外图像直接计算得到的参数进行动态补偿得到的，这样有利于提高接触网的几何参数的准确性。其中，车载设备根据弓网的红外图像计算接触网的几何参数的方式具体可以为：
利用模式匹配算法，识别红外图像中的受电弓区域，根据识别出的受电弓区域对红外图像进行动态调平；
通过红外温度特征数据识别接触线与承力索，并利用识别出的接触线相对受电弓的偏移位置以及受电弓在红外图像上的上下振幅位置计算接触网的导高值和拉出值。
本发明实施例中，弓网的红外图像是由车载设备的温度采集设备采集的，温度采集设备能够准确的实现对高速运行的电力机车的温度测量，确保检测到的数据的有效性，实现了等速精确测温。此外，温度采集设备的采集帧频高达60hz，相比采集帧频为30hz的普通热像仪来说，测温频率提高一倍，能够满足移动测温需求，且红外图像的尺寸为320*240。其中，温度采集设备可以具体为动态实时测温红外热像仪，且该红外图像用于供地面控制平台分析弓网的电气故障，以及用于供车载设备计算接触网的几何参数。
本发明实施例中，弓网的可见光图像是由车载设备的高清采集设备采集的，高清采集设备可以满足24小时全天候工作，符合电力机车运行的特点，满足电力机车时速为160km/h情况下的清晰成像需求。此外，高清采集设备102还能够满足最低-40℃、最高60℃的工作环境要求，符合电力机车全国运行环境温度要求。高清采集设备102采集到的可见光图像的像素为2592*2048，能够满足图像识别分析的使用需求。其中，高清采集设备可以具体为工业级高像素可见光摄像机，该可见光图像用于分析弓网的结构缺陷，如接触网异物、支撑悬挂外观缺陷等。
统计分析模块102，用于对电力机车的车载设备在预设时间段内检测的所有车载数据进行统计分析，得到分析报告，该分析报告包括所有车载数据中表示弓网出现故障的目标车载数据以及弓网的故障类型。
可选的，该分析报告还可以包括目标车载数据的检测时间、分析人员的标识、弓网出现故障的原因、弓网出现的故障的处理意见以及分析人员的备注信息等，本发明实施例不做限定。
可选的，统计分析模块102，还可以用于根据操作人员的打印指令，打印统计分析模块102的分析结果，如上述分析报告等。
可选的，上述当前运行状态数据还可以包括电力机车的经纬度信息，其中，该经纬度信息可以是由电力机车的车载设备利用高精度的北斗定位技术，采用双频载波相位差技术，抵消大气折射、钟差、相对论效应、星历误差、岁差、章动、极移、地球固定潮等诸多共性观测因素导致的误差后得到的，定位准确度高。
可选的，上述实时车载数据还可以包括电力机车的实时设备信息，其中，该实时设备信息可以包括电力机车的车速、弓位置、行别、机车标识、设备信息的采集时间以及设备信息的采集时间对应的红外图像帧标识，且该实时设备信息的采集时间与上述实时运行状态数据的采集时间相同。这样进一步保证了多路数据的精确同步，还能够有利于快速定位出现弓网异常的电力机车的相关信息。
可选的，数据分析模块101，还可以用于在根据上述实时车载数据分析出弓网存在异常时，向统计分析模块102发送提示信息，该提示信息用于表示上述实时车载数据为异常车载数据，且该提示信息用于触发统计分析模块102对上述实时车载数据进行分析，得到针对上述实时车载数据的异常分析报告。
可见，实施图1所描述的地面控制平台能够根据车载设备采集到的红外图像、可见光图像、计算出的几何参数以及电力机车的运行状态数据及时检测出弓网存在的故障(如电气故障)、及时定位与故障相应的数据并发出故障报警，还能够生成异常车载数据的分析报告，供分析人员查看。
在一个可选的实施例中，在图1所描述的地面控制平台的结构基础上，该基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台还可以包括数据存储模块103，此时，该地面控制平台的结构可以如图2所示，图2是本发明实施例公开的另一种基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台的结构示意图。其中：
数据存储模块103，用于存储上述实时车载数据以及上述所有车载数据，其中，上述所有车载数据可以包括上述实时车载数据。
本发明实施例中，具体的，车载设备可以通过无线技术(如4g)向地面控制平台发送车载数据，地面控制平台可以将接收到的所有车载数据均存储至数据存储模块103中；或者，地面控制平台也可以通过usb接口等从外接存储设备读取电力机车的车载数据并存储至数据存储模块103中。其中，数据分析模块101可以从数据存储模块103中获取上述实时车载数据，统计分析模块102也可以从数据存储模块103中获取电力机车的车载设备在电力机车运行期间采集到的所有车载数据。
可选的，当上述实时车载数据是电力机车在此次运行中的起始车载数据时，上述实时车载数据中还可以包括起始标识；当上述实时车载数据是电力机车在此时运行中的最后一组车载数据时，上述实时车载数据中还可以包括结束标识。这样有利于统计分析模块102从数据存储模块103存储的海量车载数据中查找出电力机车在此次运行过程中的所有车载数据，提高了车载数据的获取效率，进而提高了统计分析模块102的分析效率。
在又一个可选的实施例中，数据分析模块101，还可以用于根据上述实时车载数据所包括的电力机车的当前运行状态数据确定故障的分段样本数据，并将该分段样本数据发送给分析人员，以供分析人员根据分段样本数据分析故障并反馈分析结果。这样能够通过生成故障的分段样本数据的方式供分析人员进一步快速的确认数据分析模块101分析出的故障是否正确，以及在数据分析模块101分析出的故障正确时，还能够根据对应的运行状态数据快速的定位出故障数据。
在又一个可选的实施例中，统计分析模块102，还可以用于按照时间顺序对接收到的所有车载数据所包括的目标类型(如温度类型和/或几何参数类型等)的数据进行统计分析，或者，分析接收到的所有车载数据所包括的目标类型的数据在各个预设取值区间的分布情况。这样能够从大量的车载数据中提取有价值的数据，为接触网运行维护部门做决策提供依据。
在又一个可选的实施例中，如图2所示，该地面控制平台还包括异常监控模块104，其中：
异常监控模块104，用于实时监控电力机车的运行状态；以及，识别针对地面控制平台的异常访问并输出异常访问报警；以及，接收针对电力机车的报警信息。这样能够通过web技术对分布式电力机车进行集中监控和管理，以做到全方位监管和管理。
本发明实施例中，异常监控模块104识别针对地面控制平台的异常访问的方式可以具体为：
异常监控模块104识别针对地面控制平台的数据存储模块103的异常访问。这样能够保证数据存储模块103中存储的车载数据以及其它数据的安全性。
在又一种可选的实施例中，数据分析模块101，还用于根据操作人员输入的不同检索条件从所有车载数据中查询与检索条件相对应的数据并形成报告文档。这样能够根据操作人员不同的需求输出不同的数据。
其中，检索条件可以包括操作人员所需检索的电力机车的车次标识、操作人员所需数据的日期、所需数据的具体时间段、所需数据的公里标、所需数据的数据类型以及所需数据的取值范围中的至少一种。
在又一个可选的实施例中，数据存储模块103，还可以用于存储电力机车的车载设备在电力机车处于运行状态时反馈的实时燃弧报警数据。
在该可选的实施例中，统计分析模块102，还可以用于根据数据存储模块存储103的所有实时燃弧报警数据，统计燃弧地点、产生燃弧的区段的燃弧总次数以及电力机车运行期间的燃弧产生频率。
其中，该实时燃弧报警数据可以包括燃弧对应的高温报警数据、对应的某一红外图像、与某一红外图像同步采集的可见光图像以及与某一红外图像对应的电路机车的运行状态数据。
在又一个可选的实施例中，如图2所示，该地面控制平台还可以包括数据回放模块105，其中：
数据回放模块105，用于同步播放电力机车的车载设备发送的弓网的红外图像以及弓网的可见光图像；以及，检测操作人员输入的控制指令，并根据控制指令控制同步播放弓网的红外图像以及弓网的可见光图像的播放模式，该播放模式包括定位播放模式、快进播放模式或后退播放模式。这样同步播放红外图像和可见光图像的方式能够供操作人员进行对比分析，能够同时分析弓网的电气故障(如局部温度超限或温差超限等)、电气故障出现的原因(如线夹发热、线路发热、绝缘子发热、拉弧等)以及弓网的结构缺陷(如接触网异物、支撑悬挂外观缺陷等)。
需要说明的是，数据回放模块105还可以用于同步播放电力机车的车载设备发送的弓网的红外视频以及弓网的可见光视频。
在又一个可选的实施例中，数据回放模块105，还可以用于播放接收到的电力机车的车顶全景图像或车顶全景视频；又进一步可选的，还可以用于检测操作人员输入的缩放指令，并根据缩放指令对播放的当前图像执行缩放操作，当前图像为当前红外图像、当前可见光图像或当前车顶全景图像。
其中，弓网的可见光图像主要用于呈现接触网与受电弓工作关系的细节，车顶全景图像主要是用于呈现位于电力机车车顶的其它设备的工作状态。可选的，异常监控模块104，还可以通过车顶全景图像来监测电力机车车顶的其它设备的工作状态。
在又一个可选的实施例中，数据回放模块105，还可以用于检测操作人员针对当前图像输入的异常标注操作，并根据异常标注操作在当前图像上的目标位置显示对应的异常标记。
数据存储模块103，还可以用于存储当前图像以及带有异常标记的图像。
在又一个可选的实施例中，数据回放模块105，还可以用于分析连续播放的多张红外图像在某一位置的温度数据，并根据该多张红外图像中每张红外图像在该某一位置的温度数据识别该某一位置的温度变化趋势。这样能够智能识别某一位置的温度变化情况，进而有利于识别某一位置是否存在电气故障。
在又一个可选的实施例中，如图2所示，该地面控制平台还包括信息显示模块106，其中：
信息显示模块106，用于显示与数据回放模块105播放的当前红外图像对应的属性信息，该属性信息可以包括电力机车的当前设备信息、电力机车的当前运行状态数据、当前红外图像的最高温度以及电力机车运行时的当前环境温度中的至少一种，且电力机车的当前设备信息可以包括电力机车的车速、弓位置、行别、机车标识、当前设备信息的采集时间以及当前红外图像的帧标识，且当前设备信息的采集时间、当前运行状态数据的采集时间以及当前红外图像的采集时间相同。这样能够实现多路数据的同步显示。
在又一种可选的实施例中，如图2所示，该地面控制平台还可以包括曲线图显示模块107，其中：
曲线图显示模块107，用于显示当前红外图像的红外温度曲线以及根据当前红外图像分析出的接触网的当前导高值和当前拉出值，该红外温度曲线用于表示当前红外图像不同位置处的温度值。
可选的，曲线图显示模块107，还用于显示在电力机车的运行时间段内或运行时间段的某一时间段内接触网的导高值变化曲线以及接触网的拉出值变化曲线。这样能够实现对导高值与拉出值的变化情况的智能分析，便于操作人员直观查看。
在又一个可选的实施例中，如图2所示，该地面控制平台还包括告警数据管理模块108，其中：
告警数据管理模块108，用于将目标车载数据确定为告警数据，并根据操作人员的操作需求对告警数据执行确认操作、取消操作、删除操作或删除后的恢复操作。这样能够实现告警数据的智能管理。
可见，实施图2所描述的地面控制平台能够根据车载设备采集到的红外图像、可见光图像、计算出的几何参数以及电力机车的运行状态数据及时检测出弓网存在的故障(如电气故障)、及时定位与故障相应的数据并发出故障报警，还能够生成异常车载数据的分析报告，供分析人员查看；此外，还能够提高车载数据的获取效率，进而提高了统计分析模块102的分析效率；此外，还能够通过生成故障的分段样本数据的方式供分析人员进一步快速的确认数据分析模块101分析出的故障是否正确，还能够根据对应的运行状态数据快速的定位故障数据；此外，还能够从大量的数据中提取有价值的数据，为接触网运行维护部门做决策提供依据；此外，还能够实时监控电力机车的运行状态，进而能够及时发现电力机车的运行异常；此外，还能够根据操作人员不同的需求输出不同的数据；此外，还能够通过同步播放红外图像和可见光图像的方式供操作人员进行对比分析，能够同时分析弓网的电气故障、电气故障出现的原因以及弓网的结构缺陷；此外，还能够通过播放电力机车的车顶全景图像的方式对电力机车车顶的设备的工作状态进行实时监控；此外，还能够供操作人员直接在红外图像或可见光图像上进行异常标注；此外，还能够智能识别某一位置的温度变化情况，进而有利于识别某一位置是否存在电气故障；此外，还能够实现告警数据的智能管理以及实现对导高值与拉出值的变化情况的智能分析，便于操作人员直观查看。
以上对本发明实施例公开的一种基于车载接触网运行状态检测的地面控制平台进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。