本实用新型涉及铁路安全检测和图像识别领域，具体来说，是一种动车组关键部件安装状态图像检测装置。
背景技术：
动车组列车作为一种高速，载客量大的铁路交通工具，其安全毫无疑问是重中之重。动车组行车安全保障工作有很多方面，提高动车组检修作业效率、保证动车组的检修质量和监测动车组的运行状态都是动车组运行安全保障工作中有效的工作措施。
对于动车上的各部件，尤其是闸片、底板及固定盖板用的三角锁等关乎列车安全的重要部件，仅靠检修站人工检查，并不能保证这些部件状态万无一失。
近年，发生了多起因为动车组检修过程中闸片安装不到位或者安装不规范导致闸片丢失的重大故障，严重影响了动车组行车安全。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本实用新型提出一种动车组关键部件安装状态图像检测装置，对动车组的关键部件如闸片、闸片安装托和三角锁的安装状态的可视化图像故障进行检测。
所述的图像检测装置包括轨边设备、轨边机房设备和监控中心设备。
轨边设备采集动车组底部与侧部图像信息并传输给轨边机房设备，轨边机房设备经过识别服务器处理后发送到监控中心设备，监控中心的工作人员对故障报警图片进行查验并上报。
所述的轨边设备位于室外，包括十台线阵相机构成的高速线阵相机阵列，补偿光源，车轮传感器，防护设备和风机；
高速线阵相机阵列中七台用于采集动车组底部图像，其中五台相机集中在两个轨道内的底部，以两个轨道的中心为基准，放置一台相机，另外四台平均分成两组，对称布置在中心相机的两侧，五台相机位于同一直线上，拍摄运行的动车组车体底部轨内侧的图像；同时，在该两个轨道外侧底部，对称各放置一台相机，用于采集动车组车体底部轨外侧图像。
另外三台相机采集动车组侧部图像，两台与中心相机位于同一直线上，分别布置在两轨道外侧，用于采集动车组转向架以及两侧裙板的图像信息；最后一台为车号采集相机，安装在侧箱旁边，采集动车组车身的车号图像信息。
车轮传感器包括四个磁钢，其中远离高速线阵相机阵列的两个磁钢是开机磁钢，近端的两个磁钢为测速磁钢。
所述的轨边机房设备位于室内，包括：3台图像采集设备，多电脑切换器KVM，车辆信息采集设备，设备控制箱，车轮传感器智能处理装置，图像车号识别装置，数据存储服务器，识别服务器以及两个交换机；
3台图像采集设备，多电脑切换器KVM，车辆信息采集设备，设备控制箱，车轮传感器智能处理装置和图像车号识别装置共同连接一个交换机；数据存储服务器和识别服务器共同连接另一个交换机。
多电脑切换器KVM分别为图像采集设备、车辆信息采集设备、数据存储服务器和识别服务器提供输入输出和显示操作；
3台图像采集设备接收高速线阵相机阵列采集的图像信息，并进行处理后传输至数据存储服务器。
车轮传感器智能处理装置采集车轮传感器的信号并处理后，发送给车辆信息采集设备，车辆信息采集设备计轴、计辆、测速，并将控制信号发送给设备控制箱，控制高速线阵相机拍摄图像，补偿光源的开关，防护设备的开启和关闭，风机的开关以及高速线阵相机的外触发。
图像车号识别装置接收车号采集相机采集的车号图像信息，识别动车组的车组号和车辆号信息，并对识别出的故障进行车号定位。
数据存储服务器存储车辆信息及图像数据，并给浏览终端平台提供接口；
识别服务器识别动车组关键部位的图像，并将图像的识别结果发送给数据存储服务器和监控中心设备，最终在监控中心设备的终端上进行显示和报警。
本实用新型的优点在于：
1、一种动车组关键部件安装状态图像检测装置，室外部分采用模块化的机械设计，以工作模块，动力模块，结构模块三者为基础，其间用易于拆装的结构进行连接，整套设备既简单又实用，方便工作人员迅速完成拆装任务；轨边作业的工作量大大降低，从而提高了系统的安装、调试和维修效率。
2、一种动车组关键部件安装状态图像检测装置，采用成熟稳定的高速线阵相机阵列，拍摄范围大，拍摄图片亮度均匀，清晰。
3、一种动车组关键部件安装状态图像检测装置，系统采用高清数字相机，可以拍到侧部裙板三角锁及闸片安装托插销的高清图像，有助于识别准确率。
4、一种动车组关键部件安装状态图像检测装置，补偿光源采用光纤耦合方式，光源镜头安装于室外，驱动电路部分安装于室内，消除了光源启动或出光过程中浪涌电流对线阵相机触发脉冲电信号的干扰。
5、一种动车组关键部件安装状态图像检测装置，动车组经过设备时，图像采集设备和车辆信息采集设备自动启动，自动对所有相机采集的图像进行图像处理，并通过识别服务器对图片进行特征识别，图像比对等操作，对出现异常的图像进行自动报警和提示。
附图说明
图1是本实用新型动车组关键部件安装状态图像检测装置的结构框图；
图2是本实用新型动车组关键部件安装状态图像检测装置中轨边设备的局部放大图；
图3是本实用新型动车组关键部件安装状态图像检测系统中轨边设备底部的剖面图。
1-轨边设备；2-轨边机房设备；3-监控中心设备；
101-线阵相机；102-车号采集相机；103-磁钢；201-图像采集设备；202-多电脑切换器KVM；203-车辆信息采集设备；204-设备控制箱；205-车轮传感器智能处理装置；206-图像车号识别装置；207-数据存储服务器；208-识别服务器；209-交换机；
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本实用新型一种动车组关键部件安装状态图像检测装置，如图1所示，核心是轨边探测站，它具有数据采集、数据处理、信息传输等功能，主要由室外和室内两部分组成；包括轨边设备1、轨边机房设备2和监控中心设备3。
轨边设备1采集动车组底部与侧部图像信息并传输给轨边机房设备2，轨边机房设备2用于控制室外轨边设备1并接受轨边设备1采集到的图像信息，经过识别服务器208处理后发送到监控中心设备3，监控中心的工作人员对发送到终端的图片进行观察，尤其对故障报警图片进行查验并将确认故障上报。
轨边设备1位于室外，包括：高速线阵相机阵列，补偿光源，车轮传感器，防护设备和风机；
高速线阵相机阵列：是拍摄运行的动车组车体底部、车体底部外侧、车体两侧裙板、转向架以及车身车号等图像的装置，根据拍摄的需要布置在轨道线路的中间及两侧。
针对动车组运行离轨面距离远，车体宽的特点，采用多种焦距的镜头，拍摄位置准确，且拍摄范围更广。线阵采用的红外线性激光光源，在直线方向上发散角最高可达120度，同时相机采用广角镜头，底部拍摄范围更大，单个相机即可实现动车组位于两轨内侧的全部图像。线性激光光源发出的光为近处宽远处窄的梯形光带，远处光能量密度大于近处光能量密度且成线性关系，该设计消除了由于拍摄距离引起的远近物体拍摄图片亮度不同的现象，确保拍摄图片亮度均匀。
具体如图2和图3所示，共包括十台分辨率都在2K以上的线阵相机101，其中五台线阵相机101集中在两个轨道内的底部，以两个轨道的中心为基准，放置一台相机，另外四台平均分成两组，对称布置在中心相机的两侧，五台线阵相机101位于同一直线上，拍摄运行的动车组车体底部轨内侧的图像；同时，在该两个轨道外侧底部，在每侧对称各放置一台线阵相机101，用于采集动车组车体底部轨外侧图像。
另外三台线阵相机101中，两台与中心相机位于同一直线上，分别布置在两轨道的枕木外侧，用于采集动车组转向架以及两侧裙板的图像信息；最后一台为车号采集相机102，安装在侧箱旁边，采集动车组车身的车号图像信息，给车号识别装置提供图像数据。在每台相机上分别安装有补偿光源和防护设备；
补偿光源：为保证图像拍摄质量不受外界光线变化的影响，为相机阵列提供稳定光源。
防护设备具有保护门，对线阵相机和补偿光源进行防护，只有在动车组通过时才打开，防护设备保护箱具有抗震性，具有防水和防尘功能，适应铁路轨边环境。
风机安装在高速线阵相机阵列旁边，可以清理掉落在相机玻璃上面的灰尘、雨雪等影响图像质量的杂物。
车轮传感器用于采集动车组车轮经过时的信号，为系统提供计轴、计辆和速度等信息。包括四个磁钢103，其中远离高速线阵相机阵列的两个磁钢103是开机磁钢，距离高速线阵相机阵列至少25米，近端的两个磁钢103为测速磁钢。
室外部分还包括分线箱，内安装有开关电源、激光发生器和光纤等设备，主要给相机的补偿光源提供激光，并将激光通过光纤传导至高速线阵相机阵列的棱镜内。
所述的轨边机房设备2位于室内，包括：3台图像采集设备201，多电脑切换器KVM202，车辆信息采集设备203，设备控制箱204，车轮传感器智能处理装置205，图像车号识别装置206，数据存储服务器207，识别服务器208以及两个交换机209；
3台图像采集设备201，多电脑切换器KVM202，车辆信息采集设备203，设备控制箱204，车轮传感器智能处理装置205和图像车号识别装置206共同连接一个交换机209；数据存储服务器207和识别服务器208共同连接另一个交换机。
多电脑切换器KVM202分别为图像采集设备201、车辆信息采集设备203、数据存储服务器207和识别服务器208提供显示及鼠标键盘操作。
3台图像采集设备201接收高速线阵相机101阵列采集的图像信息，并进行处理后传输至数据存储服务器207。
车轮传感器智能处理装置205采集车轮传感器的信号并处理后，发送给车辆信息采集设备203，车辆信息采集设备203接收车轮传感器的信号，计轴、计辆、测速，并将控制信号发送给设备控制箱204，控制高速线阵相机拍摄图像，控制补偿光源的开关，控制防护设备的开启和关闭，控制风机的开关以及高速线阵相机的外触发等。
图像车号识别装置206接收车号采集相机102采集的车号图像信息，识别动车组的车组号和车辆号信息，提供给SEDS系统，并对识别出的故障进行车号定位。
数据存储服务器207存储车辆信息及图像数据，并给浏览终端平台提供接口；
识别服务器208识别动车组关键部位的图像，并将图像的识别结果和原图像发送给数据存储服务器207和监控中心设备3，最终在监控中心设备3的终端上进行显示和报警。
举例说明裙板三角锁的识别过程如下：图像识别服务器读入原图→转换为灰度图→图像去噪→求取边缘→模板匹配→得出结果，确定三角锁位置。
室内部分还包括不间断电源和电源管理单元；
不间断电源给设备提供稳定、不间断、可靠的电源，在总电源断开的情况下可以给设备提供不小于2小时的电源。
电源管理单元给机房内设备提供电源，并可以通过网络控制每台设备的电源通断，远程解决设备可恢复性硬件故障及维护硬件设备。
监控终端：每辆列车经过设备后，工作人员都通过监控终端观看动车组底部和侧部的图片，如果自动识别程序检测到图片异常，会在相应位置进行报警，工作人员会重点查看此部位，确定故障后进行上报处理。
本实用新型的工作流程如下：接车准备就绪状态→车辆信息采集设备收到远端开机磁钢信号→进入接车状态→打开防护设备保护门、补偿光源和风机、开启图像采集→车辆压过近端磁钢，测速、计轴计辆→根据速度触发相机拍照→图像采集设备将图片进行处理并传送至识别服务器→车辆信息采集设备将采集到的车辆信息传送到数据服务器数据库→识别服务器读取数据服务器数据库车辆信息，并根据车辆信息及图片识别故障，并将识别结果返回至数据服务器→浏览平台报警终端显示车辆信息以及故障信息→最后一辆车通过近端号磁钢后超过延时时间，系统认定过车完毕→关闭补偿光源、关闭保护门、关闭风机、关闭相机图像采集→进入等待接车状态。
本实用新型实现双向接车功能，可以对入库、出库车辆进行识别和检测；通过轨边安装的高速线阵相机，采集动车组关键部件如闸片安装托、闸片、固定盖板用的三角锁、裙板及底板部位的全部图像，并经过数字化处理，传送到识别服务器，服务器利用图像自动识别技术对图像进行识别并预警：检测闸片安装是否到位、三角锁闭锁是否到位、底板是否丢失、车号识别是否正常；人工仅需要对异常报警信息进行确认。
本实用新型除了显示看车功能外，还具有外部数据交换和统计分析功能，可以及时向动车段检修调度中心反馈检测的目标部件的安装状态，并对状态进行统计和分析，便于检修调度中心总结部件安装中容易出现的问题。
目前该装置的自动识别技术已在动车组CRH380A和CRH2A两种车型实现；应用推广将有利于提高动车组检修作业质量，提升动车组检修安全保障能力；有利于提高动车组检修作业效率，满足运输组织需要；有利于提高质量管理水平，促进提高动车组检修质量；有利于提高安全管理能力，安全责任可追溯。