一种多点雪深测量方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及高铁灾害监测系统雪深监测领域，特别是一种多点雪深测量方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 随着高速铁路的快速发展，列车行驶速度也越来越快，确保列车在恶劣天气下的 行车安全显得尤为重要。降雪发生时伴随的恶劣能见度对铁路产生很大的影响，在降雪之 后地面形成的积雪会长时间阻碍交通运输的正常进行，扰乱市民的正工作和生活，降低生 活交通运输效率。积雪造成轮轨之间摩擦力减小，很容易引起交通事故，白天经过太阳照射 融化，晚上气温降低在铁轨上结冰，轨面摩擦系数更小，会导致列车在铁轨上刹车不灵，发 生交通事故的概率会大大增加，严重威胁旅客的生命安全。因此利用雪深监测系统对降雪 进行实时检测，并将测量数据发送到控制中屯、，控制中屯、根据灾害情况进行实时处理，采取 相应措施比如降速、停运。
[0003] 雪深测量的方法有很多；人工测量法、超声波测量法、激光测距法、视频图像法，人 工测量法：观测人员用量雪尺多次测量雪深取平均值；超声波测量法：依靠超声波发射脉 冲信号或者连续信号射向面，根据接收器收到雪面反射的信号，求积雪深度；激光测距法： 与超声波法方法类似，只不过射出的信兮是激光脉冲或连续信号而不是超声波信号，根据 接收器收到雪面反射的激光信号，求积雪深度；视频图像法；视频图像测量为相机拍摄前 方的标杆识别雪埋深度。超声波受环境影响较大，一般测量距离比较短，测量精度较差；中 国专利CN101762832公开了一种雪深测量方法及装置，该装置通过使用摄像机对垂直插入 到积雪底部的雪标尺进行拍摄，雪标尺中间有一条竖向的深色测雪，标线周围为浅色衬底， 利用图像处理技术得到深色测雪标线长度所对应的像素，从而根据像素求出积雪深度。此 装置虽然结构简单，可W实时监测雪深，但不适用于测量在线运行的高速铁路的轨道内的 积雪。激光测量传感器测量精度高，不受环境温度影响，性能优于超声波测量，广泛应用于 积雪深度的测量，而大多数激光雪深仪只能实现单点测量，高速铁路轨道内积雪形成的雪 面有可能是高低不平的，单点测量不能有效测量出轨道内的积雪深度，影响测量结果的精 确性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种多点雪深测量方法及装置，把激光位移传感器安装在 云台内，通过控制云台旋转带动激光位移传感器转动实现对测量轨道内多个点的积雪进行 测量。
[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种多点雪深测量方法，方法步骤如下：
[0006] 步骤1)、搭建多点雪深测量装置：
[0007] 一种多点雪深测量装置，包括云台、安装支架、激光位移传感器和倾角仪，激光位 移传感器和倾角仪均固定在云台的护罩内，云台的护罩上开有透光孔，激光位移传感器发 出的激光从上述透光孔中射出，激光位移传感器和倾角仪分布在云台护罩中屯、的两侧，云 台底部通过螺栓固定在安装支架上，通过安装支架固定在立柱上。
[000引步骤2)、将激光位移传感器和倾角仪调节水平。
[0009] 步骤3)、标定倾角仪与激光位移传感器之间的夹角A a。
[0010] 步骤4)、建立W立柱和地面交差点为原点，地面为X轴，垂向为Y轴的坐标系，云台 俯仰巡航，测量无积雪情况下，激光位移传感器和倾角仪对待测区域进行测量，获取待测区 域不同点分别对应的倾角仪的倾角0和激光位移传感器的激光长度Li。
[0011] 步骤5)当待测区域覆盖积雪，获取待测区域不同点分别对应的倾角仪的倾角0 和激光位移传感器的激光长度L2。
[001引步骤6)同一个点，倾角仪的倾角0相同，该点坐标（X，y)为；
[001 引
【主权项】
1. 一种多点雪深测量方法，其特征在于，方法步骤如下： 步骤1)、搭建多点雪深测量装置： 一种多点雪深测量装置，包括云台（2)、安装支架（3)、激光位移传感器（4)和倾角仪 (5)，激光位移传感器（4)和倾角仪（5)均固定在云台（2)的护罩内，云台（2)的护罩上开 有透光孔，激光位移传感器（4)发出的激光从上述透光孔中射出，激光位移传感器（4)和倾 角仪（5)分布在云台（2)护罩中心的两侧，云台（2)底部通过螺栓固定在安装支架（3)上， 通过安装支架（3)固定在立柱（1)上； 步骤2)、将激光位移传感器（4)和倾角仪（5)调节水平； 步骤3)、标定倾角仪（5)与激光位移传感器（4)之间的夹角Aa; 步骤4)、建立以立柱和地面交差点为原点，地面为X轴，垂向为Y轴的坐标系，云台（2) 俯仰巡航，测量无积雪情况下，激光位移传感器（4)和倾角仪（5)对待测区域进行测量，获 取待测区域不同点分别对应的倾角仪的倾角0和激光位移传感器的激光长度L1; 步骤5)当待测区域覆盖积雪，获取待测区域不同点分别对应的倾角仪的倾角0和激 光位移传感器的激光长度L2; 步骤6)同一个点，倾角仪的倾角0相同，该点坐标（x，y)为：
x--待测点在坐标系xOy内的X轴坐标，即待测点与云台护罩旋转轴中心线之间的距 离； y--待测点在坐标系xOy内的Y轴坐标，即雪深值； 〇!一一云台护罩旋转轴中心点； 〇〇!一一是云台护罩旋转轴中心点到地面的距离 〇1〇2--云台护罩旋转半径； 〇2〇3--激光位移传感器发射点到护罩中心的距离； X1-一为云台旋转半径的水平距离； x2一一为待测点到云台护罩中心线的水平距离； 步骤7)重复上述步骤4)、5)、6)，使云台同一次巡航中测出待测区域内各点的雪深值 及位置，绘制出多点测量的雪面图。
2. 根据权利要求1所述的多点雪深测量方法，其特征在于，上述步骤3)中，标定方法如 下： 步骤3-1)搭建多点雪深测量装置后，确定一个测量点，记录下激光测量值LjP倾角值 步骤3-2)在上述测量点上放置第一高度标准块，其高度为hb，使用水准仪确保第一高 度标准块水平，记录激光测量值"和倾角值0i，倾角仪（5)与激光位移传感器（4)之间的 夹角Aa: A a = 0「acrsin ((L3_L4)/hb) 步骤3-3)在上述测量点上放置第二高度标准块，其高度h。，使用水准仪确保第二高度 标准块水平，记录激光测量值"和倾角值0i，第二高度标准块测量高度h: h= (L3-L5)sin( 9Aa) 将h与h。比较，若误差范围在±5mm内，即完成标定；否则重新标定。
3. -种多点雪深测量装置，其特征在于：包括云台（2)、安装支架（3)、激光位移传感 器（4)和倾角仪（5)，激光位移传感器（4)和倾角仪（5)均固定在云台（2)的护罩内，云台 (2)的护罩上开有透光孔，激光位移传感器（4)发出的激光从上述透光孔中射出，激光位移 传感器（4)和倾角仪（5)分布在云台（2)护罩中心的两侧，云台（2)底部通过螺栓固定在 安装支架（3)上，通过安装支架（3)固定在立柱（1)上。
【专利摘要】本发明公开了一种多点雪深测量方法及装置，在云台上设置倾角仪和激光位移传感器，云台进行俯仰巡航时，由倾角仪确定待测点，激光位移传感器获取待测点距激光位移传感器的距离，通过三角函数变换，获得待测点的位置，进而绘制出待测区域的雪面图。本发明的优点在于通过云台旋转使激光位移传感器转动，可实现雪深多点测量；可绘制雪面图、原理简单、实时性高，便于推广。
【IPC分类】G01W1-14, G01B11-22
【公开号】CN104567713
【申请号】CN201410836007
【发明人】石奋义, 王夫歌, 刘鑫荣, 王晓浩, 蒋杰, 刑宗义, 张永
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日