基于激光測(cè)距和視頻分析技術(shù)的高速鐵路雪情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來(lái)，我國(guó)進(jìn)入高速鐵路快速建設(shè)和開(kāi)通階段，一大批跨越南北、橫亙東西的高速鐵路線(xiàn)路相繼開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。同時(shí)，我國(guó)幅員遼闊，氣象、地形、地貌和地質(zhì)差異很大，高速鐵路從寒冷干燥的東北地區(qū)到炎熱潮濕的海南島，面臨各種自然災(zāi)害的影響，強(qiáng)風(fēng)、暴雨、大雪、地震、泥石流和滾石等嚴(yán)重威脅高速鐵路運(yùn)行安全。因此，建立完善的自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)鐵路沿線(xiàn)的各項(xiàng)氣象和災(zāi)害數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)布預(yù)警和調(diào)整列車(chē)運(yùn)行是保障高速鐵路安全暢通的重要一環(huán)。
　　我國(guó)

2、東北地區(qū)新建高速鐵路已經(jīng)部署了雪深監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在鐵路沿線(xiàn)安裝激光測(cè)雪深裝置，測(cè)量軌枕面的積雪厚度。然而，該系統(tǒng)基于激光測(cè)距原理測(cè)量積雪厚度，采用固定式安裝，測(cè)量結(jié)果受雪面不平整、傾角誤差、遮蓋物阻斷測(cè)量線(xiàn)等影響測(cè)量精度和可靠性不高。此外，僅獲取單一雪深數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)維度低，難以充分反映冬季降雪對(duì)鐵路運(yùn)行的影響。因此，本文主要圍繞雪深監(jiān)測(cè)系統(tǒng)展開(kāi)研究，在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出了基于云臺(tái)和傾角傳感器的多點(diǎn)雪深測(cè)量?jī)?yōu)化方法，增加了高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)用

3、于圖像采集和智能視頻分析，基于組態(tài)王開(kāi)發(fā)了集數(shù)據(jù)收集和展示、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、設(shè)備管理于一體的監(jiān)控軟件平臺(tái)。
　　雪深測(cè)量裝置一次性安裝后，傾斜角度隨之確定，受長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)影響，傾角可能發(fā)生變化，然而微小的變化即可帶來(lái)較大的雪深測(cè)量誤差。通過(guò)云臺(tái)和傾角傳感器實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的多點(diǎn)測(cè)量，在每次測(cè)量時(shí)，同時(shí)測(cè)量距離和傾角，能夠大大減小傾角誤差的影響。同時(shí)，多點(diǎn)測(cè)量結(jié)果取平均值，相比單點(diǎn)測(cè)量結(jié)果，能夠減少雪面不平整導(dǎo)致的誤差。
　　計(jì)算機(jī)視覺(jué)

4、技術(shù)迅速發(fā)展和鐵路綜合視頻監(jiān)控的大面積部署，為智能視頻分析提供了條件。在降雪天氣，雪粒子密度能夠反映實(shí)時(shí)的降雪強(qiáng)度，通過(guò)實(shí)時(shí)視頻分析，提取前景中雪粒子的分布密度，進(jìn)而估計(jì)出當(dāng)前時(shí)刻的降雪情況，增加了動(dòng)態(tài)的雪情信息，可用于進(jìn)行中短時(shí)間、小范圍氣象預(yù)測(cè)和雪災(zāi)危害趨勢(shì)分析。另外，基于模板圖像和抓拍圖像對(duì)比，能夠檢測(cè)雪深測(cè)量點(diǎn)處是否存在遮蓋物，以及初步計(jì)算遮蓋物的尺寸，能夠有效排除遮蓋物對(duì)雪深測(cè)量的干擾，同時(shí)也可輔助進(jìn)行異物侵限檢測(cè)，具有一定的