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

1、近年來，我國進入高速鐵路快速建設(shè)和開通階段，一大批跨越南北、橫亙東西的高速鐵路線路相繼開通運營。同時，我國幅員遼闊，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，強風(fēng)、暴雨、大雪、地震、泥石流和滾石等嚴重威脅高速鐵路運行安全。因此，建立完善的自然災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，實時、準確地監(jiān)測鐵路沿線的各項氣象和災(zāi)害數(shù)據(jù)，及時發(fā)布預(yù)警和調(diào)整列車運行是保障高速鐵路安全暢通的重要一環(huán)。
　　我國

2、東北地區(qū)新建高速鐵路已經(jīng)部署了雪深監(jiān)測系統(tǒng)，通過在鐵路沿線安裝激光測雪深裝置，測量軌枕面的積雪厚度。然而，該系統(tǒng)基于激光測距原理測量積雪厚度，采用固定式安裝，測量結(jié)果受雪面不平整、傾角誤差、遮蓋物阻斷測量線等影響測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鐵路運行的影響。因此，本文主要圍繞雪深監(jiān)測系統(tǒng)展開研究，在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出了基于云臺和傾角傳感器的多點雪深測量優(yōu)化方法，增加了高清網(wǎng)絡(luò)攝像機用

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

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時的降雪強度，通過實時視頻分析，提取前景中雪粒子的分布密度，進而估計出當(dāng)前時刻的降雪情況，增加了動態(tài)的雪情信息，可用于進行中短時間、小范圍氣象預(yù)測和雪災(zāi)危害趨勢分析。另外，基于模板圖像和抓拍圖像對比，能夠檢測雪深測量點處是否存在遮蓋物，以及初步計算遮蓋物的尺寸，能夠有效排除遮蓋物對雪深測量的干擾，同時也可輔助進行異物侵限檢測，具有一定的