本發(fā)明涉及測量，具體為一種接觸網(wǎng)除冰裝置及其方法。

背景技術(shù)：

1、接觸網(wǎng)配電裝置作為軌道交通路線系統(tǒng)向電力車輛輸電的重要基礎(chǔ)上設(shè)備，對軌道車輛輸電效率及電氣化鐵路的安全運(yùn)營產(chǎn)生極大作用。隨著鐵路路線延申，將經(jīng)過各種氣候的區(qū)域，受高海拔、高濕等地區(qū)時，更易發(fā)生覆冰現(xiàn)象。接觸網(wǎng)覆冰時，電力機(jī)車受弓將取流不暢，在弓網(wǎng)間產(chǎn)生電弧，形成諧波電流，影響電網(wǎng)質(zhì)量，危害電力設(shè)備。接觸線覆冰后，包裹住接觸線會阻礙受電弓取流，產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，使接觸線與受電弓磨損加大，造成接觸網(wǎng)的較大破壞。從而影響列車的運(yùn)行速度，嚴(yán)重時，需要進(jìn)行線路封鎖，對行車干擾較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供補(bǔ)償正線除冰裝置作業(yè)定位方法，從而克服除冰作業(yè)定位不準(zhǔn)確，補(bǔ)充除冰作業(yè)存在漏洞，接觸網(wǎng)配電線設(shè)備識別效率低等的缺點(diǎn)。

2、為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種接觸網(wǎng)除冰的新型裝置，包括：設(shè)備支撐臺、滑軌支座、中空旋轉(zhuǎn)平臺、除冰作業(yè)機(jī)構(gòu)、伸縮支柱臺；

4、除冰裝置機(jī)構(gòu)設(shè)有敲擊棒、除冰鏟、導(dǎo)向槽、震動棍、熱冷氣刀盤、憎水劑噴頭、碳滑板、共軸換向器和第一伺服電動機(jī)；

5、設(shè)備支撐臺置于除冰裝置結(jié)構(gòu)對中位置，其延申臺設(shè)有半圓形雙目攝像頭，智能控制裝置設(shè)于設(shè)備支撐臺內(nèi)部；設(shè)備支撐安裝于伸縮支柱臺上，雙臺定位連接保證整體機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性；

6、除冰作業(yè)臺設(shè)有中空旋轉(zhuǎn)平臺、連接臺、固定底座、第一伺服電機(jī)，固定底座設(shè)于設(shè)備支撐臺頂面，固定底座內(nèi)設(shè)步進(jìn)電機(jī)，中空旋轉(zhuǎn)平臺設(shè)于固定底座和除冰裝置機(jī)構(gòu)中間連接位置，中空旋轉(zhuǎn)平臺與第二私伺服電機(jī)通過齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，伸縮支柱平臺通過步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動連接；

7、智能控制裝置用于接收雙目攝像頭發(fā)送過來的采集信息，將采集的信息分析處理后發(fā)送控制命令給第一伺服電機(jī)、第一伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，控制第一伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動正反轉(zhuǎn)敲擊棒敲擊接觸線覆冰。

8、分別對所述雙目攝像頭進(jìn)行標(biāo)定，并利用標(biāo)定好的雙目攝像頭采集的圖像實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)接觸線三維重建?；陔p目視覺的非接觸式除冰作業(yè)姿態(tài)學(xué)習(xí)及估計(jì)方法，其特征在于，使用置于設(shè)備支撐臺上的廣角雙目攝像頭，左右攝像頭分別獲取接觸線相對于除冰機(jī)構(gòu)的相對位置。

9、進(jìn)一步地，分別對所述雙目攝像頭進(jìn)行標(biāo)定，并利用標(biāo)定好的雙目攝像頭采集的圖像實(shí)現(xiàn)輸電接觸線三維重建，包括以下步驟：

10、(1)接觸網(wǎng)識別部分：采集接觸線的圖像，制作訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測試集，然后建立卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將采集的圖像數(shù)據(jù)在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型內(nèi)進(jìn)行迭代訓(xùn)練后獲取接觸線特征識別網(wǎng)絡(luò)模型；使用預(yù)先標(biāo)定好參數(shù)的雙目攝像頭分別采集圖像，獲得第一圖像和第二圖像；

11、(2)除冰機(jī)構(gòu)運(yùn)行部分：通過除冰機(jī)構(gòu)裝置運(yùn)行，除冰機(jī)構(gòu)利用雙目攝像頭根據(jù)地形建立場景模型，由建立的場景模型，通過滑軌導(dǎo)向移動和中空旋轉(zhuǎn)平臺雙聯(lián)控制除冰機(jī)構(gòu)，從而自主規(guī)劃行走路線。

12、(3)路徑規(guī)劃部分：除冰裝置根據(jù)自主規(guī)劃的行走路線運(yùn)行，并利用雙目攝像頭捕捉接觸網(wǎng)目標(biāo)對象，捕捉到目標(biāo)后判斷除冰裝置的接觸裝置是否接觸冰；判斷敲擊棒接觸到冰后，計(jì)算冰離敲擊棒中心軸線橫向偏置距離及接觸線離中線軸線垂直距離，綜合兩者距離利用智能控制系統(tǒng)控制伸縮支柱臺和中空旋轉(zhuǎn)平臺，并把伸縮裝置上升到敲擊幫和碳滑板位于接觸線的高度，中空旋轉(zhuǎn)臺通過第一伺服電機(jī)保持除冰機(jī)構(gòu)接觸到接觸線，敲擊棒旋轉(zhuǎn)作業(yè)，除冰裝置開始運(yùn)行，始終保持接觸線覆冰處于正反轉(zhuǎn)敲擊棒中心軸線處，隨著除冰機(jī)構(gòu)作業(yè)當(dāng)接觸線裸露時，除冰裝置沿著接觸線路勁方向繼續(xù)走行；

13、(4)除冰機(jī)構(gòu)動態(tài)跟蹤部分：獲得實(shí)時視頻流，將視頻畫面?zhèn)鬏斨燎岸酥悄芸刂葡到y(tǒng)模塊并根據(jù)像素進(jìn)行相應(yīng)的區(qū)域分割，匹配接觸線id和坐標(biāo)信息，在接觸線特征識別網(wǎng)絡(luò)模型的后端加上特征序列模塊，從而對接觸線的動態(tài)跟蹤。

14、優(yōu)先地，在上述的技術(shù)方案中，步驟(1)接觸網(wǎng)識別部分的方法包括：

15、(1)通過預(yù)測方位-仰視云臺伺服方法采集接觸網(wǎng)的特征圖像，先對接觸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測進(jìn)行控制，在預(yù)測方位-仰視雙目攝像頭系統(tǒng)控制的分層控制結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)而控制第一伺服電機(jī)為除冰機(jī)構(gòu)提的中空旋轉(zhuǎn)臺供關(guān)節(jié)角度設(shè)定點(diǎn)。

16、(2)使用標(biāo)注工具對圖片中的接觸網(wǎng)與除冰機(jī)構(gòu)接觸的部分以及接觸線中心部分的關(guān)鍵點(diǎn)特征進(jìn)行標(biāo)注，為不同類特征目標(biāo)添加不同類標(biāo)簽，為同類目標(biāo)添加同一類標(biāo)簽并生成標(biāo)簽文件，標(biāo)簽文件中包含所標(biāo)記特征位置的中心像素點(diǎn)坐標(biāo)和標(biāo)記框的寬高以及所標(biāo)記特征所屬的類別；

17、(3)建立卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，加載配置文件并設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，將特征識別點(diǎn)標(biāo)簽文件輸入搭建好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行迭代訓(xùn)練，經(jīng)過一定量的訓(xùn)練輪數(shù)，取得最優(yōu)權(quán)重文件，訓(xùn)練結(jié)束后獲取接觸網(wǎng)特征識別網(wǎng)絡(luò)模型；

18、(4)智能控制系統(tǒng)以直接模式運(yùn)行，控制伸縮支柱臺上下移動和中空旋轉(zhuǎn)臺傾斜關(guān)節(jié)角度。獲取目標(biāo)的圖像，視覺系統(tǒng)生成設(shè)定值。視覺動態(tài)方位-仰視云臺控制器對每個設(shè)定點(diǎn)信號進(jìn)行識別并進(jìn)行比對，最終將正確輸出型號傳輸至控制終端；

19、優(yōu)先地，上述技術(shù)方案中，步驟(2)除冰機(jī)構(gòu)運(yùn)行包括以下步驟：

20、(1)從雙目攝像頭采集的圖像信息及生成的目標(biāo)對象的空間坐標(biāo)軸，然后通過正反轉(zhuǎn)向器在圖像的像素點(diǎn)、中心軸線的坐標(biāo)位置信息、雙目攝像頭的相機(jī)參數(shù)、接觸網(wǎng)在圖像中的位置距離信息，計(jì)算出接觸線的距離、以及正反轉(zhuǎn)向器中心軸線與接觸線之間的距離。

21、(2)雙目攝像頭實(shí)時拍攝接觸線覆冰情況并將其傳輸至智能控制系統(tǒng)，計(jì)算出冰表面參數(shù)，即通過覆冰表面參數(shù)進(jìn)行計(jì)算并生成其直徑，通過每一幀所取得覆冰圖像信息擬合成動態(tài)覆冰網(wǎng)絡(luò)模型，其一系列直徑參數(shù)按序排列傳輸至智能控制系統(tǒng)中。

22、(3)進(jìn)一步通過(2)所述實(shí)時接觸網(wǎng)生成的圖像信息反饋至控制系統(tǒng)中，通過對比覆冰直徑網(wǎng)絡(luò)模型和設(shè)定直徑值之間的誤差，將所得的直徑傳輸至控制系統(tǒng)進(jìn)行前處理，后處理輸出直徑網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)正負(fù)值信號傳輸至控制系統(tǒng)，將基于誤差值的伸縮支柱臺和中空旋轉(zhuǎn)臺協(xié)同作業(yè)實(shí)現(xiàn)除冰機(jī)構(gòu)與接觸網(wǎng)持續(xù)化準(zhǔn)確作業(yè)；

23、優(yōu)先地，上述技術(shù)方案中，步驟(3)路徑規(guī)劃包括以下步驟：

24、(1)除冰機(jī)構(gòu)通過智能控制系統(tǒng)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理，對三維坐標(biāo)空間生成預(yù)先接觸位置；預(yù)處理位置的空間姿態(tài)被編碼到一個疊加的多通道目標(biāo)圖中，通過三維重建網(wǎng)絡(luò)模型所提供的姿態(tài)位置參數(shù)和實(shí)際位置進(jìn)行姿態(tài)對比評估，預(yù)測接觸位置準(zhǔn)確性，智能控制系統(tǒng)自主根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)誤差進(jìn)行最有路徑方案；

25、(2)智能控制系統(tǒng)讀取雙目攝像頭采集的圖像傳輸數(shù)據(jù)，識別出目標(biāo)接觸網(wǎng)并得出位姿；

26、(3)把接觸網(wǎng)在雙目攝像機(jī)系統(tǒng)中的二維坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成相對于雙目攝像機(jī)光心的三維坐標(biāo)，最后轉(zhuǎn)換成相對于設(shè)備支撐臺的三維坐標(biāo)；

27、(4)智能控制系統(tǒng)輸出信號使第一伺服電機(jī)控制中空旋轉(zhuǎn)臺和步進(jìn)電機(jī)控制伸縮支柱臺協(xié)同達(dá)到除冰機(jī)構(gòu)到達(dá)最優(yōu)接觸位置；

28、優(yōu)先地，上述技術(shù)方案中，步驟(4)除冰機(jī)構(gòu)動態(tài)跟蹤包括以下步驟：

29、除冰機(jī)構(gòu)的正反轉(zhuǎn)敲擊棒對接觸網(wǎng)沿著接觸線進(jìn)行作業(yè)，對接觸網(wǎng)各個部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征識別和實(shí)時跟蹤，將圖像信息按照像素位置進(jìn)行篩選，從而分成多區(qū)域圖像信息參數(shù)集，分別對每個區(qū)域同時進(jìn)行目標(biāo)跟蹤；

30、雙目攝像機(jī)記錄每次識別的接觸網(wǎng)，在其檢測框中進(jìn)行標(biāo)記生成當(dāng)次的id，相應(yīng)的記錄下id參數(shù)信息將其與設(shè)定的坐標(biāo)信息進(jìn)行匹配并儲存；

31、在得到接觸網(wǎng)特征識別的網(wǎng)絡(luò)模型輸出終端匹配并計(jì)算特征序列模塊信息，特征序列用于存儲過去時間內(nèi)的圖像信息特征，在除冰機(jī)構(gòu)行進(jìn)過程中若有接觸線特征暫時被遮擋，時間序列會記錄并反饋現(xiàn)在沒有識別出來的接觸線，將遮擋物相對大小的三維空間坐標(biāo)信息傳輸至智能控制系統(tǒng)進(jìn)行識別，從而為后續(xù)除冰機(jī)構(gòu)越過障礙物調(diào)整其位置。

32、借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種接觸網(wǎng)除冰裝置及其方法，至少具備以下有益效果：

33、1、該接觸網(wǎng)除冰裝置及其方法，通過自跟蹤技術(shù)，可以精確定位除冰作業(yè)的位置，減少由于定位不準(zhǔn)確導(dǎo)致的漏除冰現(xiàn)象，從而提高作業(yè)效率。

34、2、該接觸網(wǎng)除冰裝置及其方法，協(xié)同作業(yè)的機(jī)制可以使多個設(shè)備之間有效配合，優(yōu)化作業(yè)流程，縮短除冰所需時間，增強(qiáng)整體作業(yè)效率。

35、3、該接觸網(wǎng)除冰裝置及其方法，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對接觸網(wǎng)配電線設(shè)備的有效識別，從而提高對設(shè)備的維護(hù)和監(jiān)測效率，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題。

36、4、該接觸網(wǎng)除冰裝置及其方法，高效的除冰作業(yè)可以降低對周圍環(huán)境的影響，減輕因冰雪積聚導(dǎo)致的設(shè)備損壞和電力供給中斷。