漏泄同軸電纜車載圖像智能檢測系統的研究與應用

尹 昭

（中國鐵路廣州局集團有限公司長沙電務段，長沙 410006）

漏泄同軸電纜是鐵路無線通信的重要組成部分，其作用是將電磁波沿線路均勻輻射及接收，主要布放于鐵路隧道、彎道等無線信號難以覆蓋的地段，實現對電磁場盲區的覆蓋。由于列車在高速運行時產生的風洞效應，漏纜及固定組件容易松動、脫落，存在嚴重行車安全隱患。目前，鐵路沿線漏纜巡視及檢查是每月人工步巡1次。人工巡檢方式巡檢效率低，作業人員勞動強度大；由于是夜間“天窗”（高鐵和城際線路）時間作業，照明條件差，隱患故障查出率低；而且部分地點位于長大隧道和荒野地區，作業人員人身安全存在隱患。為此，將漏泄同軸電纜車載圖像智能檢測系統用于巡檢作業，以提高巡檢質量、檢測效率及人員勞效。

1 系統組成

漏泄同軸電纜車載圖像智能檢測系統由便攜車載檢測裝置和地面數據中心組成，如圖1所示。

便攜車載檢測裝置臨時安裝在動檢動車組車廂內安全窗處，通過1臺高速低照度工業相機對隧道內漏纜進行高清圖像的采集。本裝置可更換鏡頭和改變角度以實現現場的拍攝要求，實時記錄拍攝信息，并將采集的信息解析后上傳至數據中心服務器，或通過移動硬盤轉儲至數據中心服務器，數據入庫并處理后，通過瀏覽終端進行圖片瀏覽與故障分析。

1.1 便攜車載檢測裝置

便攜車載檢測裝置是由5部分組成：便攜式攝像存儲系統、多功能驅動箱、架設結構、輔助照明系統、激光測距儀，如圖2所示。裝置實現對漏纜整體（漏纜、線卡、 防火卡、接頭等）進行高清圖像采集。可實現 350 km/h的情況下高速成像，成像準確率不受車速高低及車速變化影響。自動對漏纜整體進行圖像采集，無需人工開啟及運行控制。

便攜式攝像存儲系統：主要實現數據的壓縮、存儲、顯示、調焦；設備架設好以后，打開系統，LCD顯示器會顯示系統自檢，然后進入圖像顯示界面，顯示圖像為當前相機拍攝到的圖像，這時可以進行焦距調節、光圈調節、設備角度調節；當進入隧道以后（手動存儲或者自動存儲）設備都會開始采集壓縮，存儲圖像到移動硬盤中。

多功能控制箱：主要是驅動“便攜式攝像存儲系統”和“補光設備”，并接收激光測距儀的數據，處理后生成觸發信號發送到“便攜式攝像存儲系統”。

架設結構：將便攜式攝像存儲系統和補光設備架設在動檢車的車窗位置，支架底部放在窗臺上，上下吸盤吸附在車窗玻璃上，結構穩定，架設方便。

輔助照明系統：每套設備有4個補光燈，燈會放在架子的兩邊，對相機進行補光。

激光測距儀：安裝在車窗位置，每個測距儀有一個小支架，使激光測距儀緊貼在車窗玻璃上。

1.2 地面數據中心

地面數據中心是由硬件部分和軟件系統兩大模塊構成。地面數據中心硬件部分由數據存儲服務器、大容量磁盤陣列和瀏覽終端3部分組成。

地面數據中心硬件部分主要由2臺數據存儲服務器、1臺大容量磁盤陣列、1臺交換機和若干臺游覽終端組成，如圖3所示。

圖3 地面數據中心硬件部分構成Fig.3 Trackside data center hardware structure

地面數據中心軟件部分主要由回放軟件和綜合作業管理平臺2部分組成。

回放系統用于對便攜車載檢測裝置所拍攝的圖像數據進行上傳和播放。主要包含加載本地數據、瀏覽圖像、數據裁剪、讀取下載SATA數據盤數據、對設備進行對時和修改線路數據等作用。

綜合作業管理平臺用于對便攜車載檢測裝置所生成的圖像進行數據導入、圖片瀏覽、故障標記、故障查詢等功能。管理平臺主要作用為進行數據分析，將公里標數據和采集的漏纜數據一起導入使用的在線分析軟件瀏覽圖像即分析過程，故障標記和歷史數據查詢。

2 系統功能

2.1 自動檢測隧道功能

隧道信息由激光定位模塊完成。激光定位模塊檢測到反射目標的距離信息，根據距離信息作為判斷隧道的標準。如果距離小于某一閾值，連續判斷固定時間段，距離始終小于閾值，則判斷當下設備位于隧道內部，智能控制系統自動打開高亮頻閃光源，并自動開始存儲隧道圖像數據。

如果距離大于閾值，并持續固定時間段，則判斷設備位于隧道外部，智能控制系統進行延時拍攝，記錄隧道外漏纜、承力索等，延時拍攝結束后自動關閉激光光源，并自動結束存儲圖像數據。

2.2 照度補償功能

采用大功率頻閃燈作為補償光源。保證圖像拍攝不受外界光線變化的影響，為高速相機陣列提供恒定光源，瞬時亮度高，啟動速度快。

2.3 圖像壓縮數據的采集存儲功能

采用嵌入式存儲，進一步壓縮系統的體積和重量。通過控制軟件接收顯示用的高速相機陣列信息，對圖像信息處理和傳輸。采用精確控制策略，精確定位隧道位置。

2.4 圖像數據的處理和傳輸功能

圖像采集設備將采集到的圖像通過千兆網或者移動硬盤，傳輸至中心服務器存儲。

2.5 作業管理平臺功能

通過作業管理平臺，可人工瀏覽圖像信息，進行故障判別，也可以機器判別故障信息，確保分析結果的準確可靠。系統能提供故障標記工具,用于在故障部位準確標注,并在故障圖片中顯示出隧道名稱、該故障距隧道出口的位置、標記時間、標記作業人員和故障名稱等信息，便于故障圖片的管理和通知現場對故障的準確定位和處理。

3 系統應用

漏泄同軸電纜車載圖像智能檢測系統已于2019年5月在中國鐵路廣州局集團有限公司長沙電務段管內進行應用，每月利用便攜車載檢測終端對管內京廣高鐵、滬昆高鐵及長株潭城際等高鐵及城際隧道漏纜設備進行 1 次車巡檢測。具體應用情況如下。

系統可實施高速圖像采集，實時圖像壓縮、存儲，圖像分辨率可達0.8個像素/平方毫米，適應350 km/h以內的運行速度進行檢測。

系統自動采集漏纜整體圖像，對漏纜線卡采用綜合定位方式(隧道探測定位裝置、漏纜標識、C2/C3數據等)。由于系統定位精度高，已多次采集到漏纜卡具缺失并及時告知現場，現場人員收到分析報告后均在一周內完成問題整改，大大提高問題整治效率。

對鐵路沿線漏纜及配件進行狀態模式識別，故障判別率遠高于人工肉眼巡視。目前管內使用該系統的線路人工步巡周期已由每月1次變更為每季1次，極大提高人員勞效。

4 結束語

智能漏泄同軸電纜圖像檢測系統，采用了全新的非接觸圖像采集技術，對鐵路沿線漏纜及配屬件進行檢測，利用動檢車對圖像采集區間漏纜及配屬件（漏纜、線卡、防火卡、接頭等）進行圖像高速成像，同時采用人機結合的方式對漏纜安裝牢固狀態進行識別，具有抗電磁干擾能力強、光源亮度高、均勻照明、圖像清晰度高、功耗小、方便攜帶、壽命長等優點。該系統能自動判別漏纜的松動、脫落、斷裂等，人機聯控，提高故障判別的可靠性；能夠替代人工室外檢查作業，降低勞動強度，提高巡檢作業效率和質量，降低巡檢作業人員人身安全風險。