CRH动车组停车对位视频监控系统研究

屈 东

(西安铁路局 陕西西安 710000)

一、问题的提出

动车组在停车对位镟修作业中存在两方面问题:1、镟轮作业辅助时间较长,大大降低了作业效率。由于动车组夜间入库检修,其他一、二级修正常作业完成后才进行镟轮作业。镟轮作业的时间十分有限,作业效率成为需要解决的重要问题。2、设备寿命、加工精度受到影响。虽然 10公分的范围允许使用,但如果经常使用边缘位置,会造成镟轮机顶轮摆架经常受力不均,容易发生偏磨,降低设备寿命;影响轮对对中,降低加工精度。

二、方案及基本原理

为了使 CRH动车组在出站进站中能准确、迅速的停在维修位置上,在动车库部署无线监控不失为一种高效的方式。WLAN通过电磁波在空气中发送和接收数据,而无须线缆介质,与有线网络相比,WLAN具有安装便捷、使用灵活、易于扩展和经济节约等优点。无线网络访问点(AccessPoint,简称 AP)可增大 AD-Hoc网络移动室 PC之间的有效距离到原来的两倍。因为访问点是连接在有线网络上,每一个移动式 PC都可经服务器与其它移动式 PC实现网络的互连互通,每个访问点可容纳许多 PC,视其数据的传输实际要求而定,一个访问点容量可达 15到 63个 PC。该技术集成光电传感器、数字图像处理、嵌入式计算机系统、IP传输网络、自动智能控制等技术的一种新型数字监控系统,可在任意一台计算机上由互联网通过 Web浏览器进行远程监控和管理,监控画面可存储于 PC的硬盘中。

无线网络交换机和 PC之间有一定的有效距离,在室内约为 150米,户外约为 300米。在大的场所例如动车仓库中,可能需要多个访问点,网桥的位置需要事先考察决定,使有效范闱覆盖全场并互相重迭,使每个用户都不会和网络失去联络。用户可以在一群访问点覆盖的范围内漫游(roam)。访问点把用户在不知不觉中从一个访问点的覆盖范围转移到另一个访问点的覆盖范围,确保通讯不会中断。为了解决覆盖问题,在设计网络时可用接力器(ExtensionPoint,简称 EP)来增大网络的转接范围,接力器看起来和功能上都像是访问点,但接力器并不接在有线网络上。接力器望文生义,其作用就是把信号从一个 AP传递到另一个 AP或 EP来延伸无线网络的覆盖范围。EP可串在一起,将讯号从一个 AP传递到遥远的地方。网络摄像机是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品,除了具备一般传统摄像机所有的图像捕捉功能外,机内还内置了数字化压缩控制器和基于 WEB的操作系统,使得视频数据经压缩加密后,通过局域网,INTERNET或无线网络送至终端用户。而远端用户可在自己的 PC上使用标准的网络浏览器,根据网络摄像机自带的 IP地址,对网络摄像机进行访问,使能实时监控目标现场的情况,并可对图像资料实时编辑和存储,另外还可以通过网络来控制摄像机的云台和镜头,进行全方位地监控。

监控软件由于内嵌了标尺功能,与 CRH动车组车身的定位装置配合使用,可轻松实现对位停车的功能,还可根据现有平台结合行为识别技术做接近信号提示及自动判断距离实现停车的功能(需与LZJ-2000安全行车记录仪的 TAX箱通讯后实现)。

三、实现方式及应用流程

基于 IP视频监控的应用软件的主要模块结构如下:

Renderer流程图如下:

Remderer主要工作原理:

在应用软件中,需要在画面上叠加特殊的图片(如标尺)。这些图片称为水印,文件一般是 BMP或JPEG格式,真颜色(24Bit)。文件名在这里固定为watermark.bmp。

在 DirectX中,显存中被用来存储各种位图和视频缓冲的部分均被称作表面(surface)。而当前被显示在屏幕上的表面被称作主表面(primarysurface)。每路视频画面在显存中都申请一个后台表面,画面大小与图像的分辨率相同。

YUV数据能够直接被 DirectX表面识别,但水印文件需要预先加载到显存中,并转换为表面,以便叠加。加载过程在软件启动时完成。

显示时,首先将解码后的 YUV数据直接拷贝到后台表面上,覆盖原来的内容,然后再将水印表面叠加上去,从而实现画面的合成。

最后将后台表面 Blt(块拷贝)到主表面上,显示在显示器中。这种方式实际上是双缓冲技术,可以避免在叠加过程中出现的画面闪烁的问题。

根据应用需求,只需要显示水印的特定部分(如标尺部分),其他部分应该透明。水印的透明颜色在这里被设定为纯白色,RGB值为(255,255,255)。

由于在 B1t到主表面的过程中,如果后台表面的大小和主表面在显示器中显示的画面的大小不一致时,DirectX会进行缩放,图像会失真。因此,为了保证最好效果,应该设置摄像机分辨率与显示器中显示画面的大小相同。水印图片的大小也应如此。在应用软件中,显示画面的大小主要有 320×240或 640×480两种。

CRH2动车组入库实时图像实时司机的手提电脑中,司机通过监控软件内嵌标尺随时监控车轮位置,当动车组车身定位标记与监控软件标尺位置接近时开始控制车速,确保动车组准确停入修理位置。

四、结论

动车组停车对位视频监控系统的研发工作已经结束,样机已经在西安铁路局西安动车运用所安装试用,试用中能够使列车轮对定位对中,不偏斜,整个系统精度符合设计和应用要求。应用该系统减少了反复试对停车位置,缩短辅助时间,提高了作业效率。

[1]王普舟,基于机器视觉技术的推焦装煤车自动对位控制方法,公开号CNl01109960

[2]黄采伦,基于CTN的网络化旅客列车轮对状态在线监测系统,湖南科技大学学报 2008(5)

[3]李剑,动车组停车对位视频监控系统,申请号200810150813.3