鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及鐵路構件監(jiān)測技術領域，具體地指一種鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 鐵路構件的相對位置會隨著環(huán)境的變化而發(fā)生改變。在某些情況下，監(jiān)測這種位 移是十分必要的，它不僅為保證結構的安全提供了保障，也為構件的維修提供了必要的依 據(jù)。
[0003] 目前對鐵路構件位移的長期監(jiān)測基本采用"位移傳感器加采集儀"的實時監(jiān)測系 統(tǒng)。這種方法具有精度高、適應性強等優(yōu)勢，但同時也存在建設、維護費用高，難于大規(guī)模應 用的缺點。因此開發(fā)一種廉價、穩(wěn)定、精度適宜的位移監(jiān)測系統(tǒng)是很有必要的。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的就是要提供一種成本低，穩(wěn)定可靠，精度高的鐵路構件位移監(jiān) 測系統(tǒng)。
[0005] 為實現(xiàn)此目的，本實用新型所設計的鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:它包括 數(shù)字圖像采集設備、服務器、參考基準卡和位移標志卡，其中，參考基準卡上設有至少四個 標定點，所述四個標定點中任意兩個標定點之間的連線至少確定四條不重合的直線，所述 位移標志卡上設有定位點，所述數(shù)字圖像采集設備的鏡頭面向參考基準卡和位移標志卡， 所述數(shù)字圖像采集設備的信號輸出端連接服務器的信號輸入端。
[0006] 本實用新型的有益效果：
[0007] 1、本實用新型與傳統(tǒng)實時監(jiān)測系統(tǒng)相比，其建設和維護費用低廉。
[0008] 2、本實用新型與傳統(tǒng)的人工測試相比，其實現(xiàn)了標定、測量和儲存的自動進行，降 低了勞動強度，同時也排除了人為及環(huán)境因素的干擾。
[0009] 3、本實用新型只需在可能產(chǎn)生相對位移的兩個鐵路構件上分別安裝參考基準卡 和位移標志卡，并對其進行圖像識別即可，安裝過程簡單，測量過程方便，只需技術人員對 準參考基準卡和位移標志卡照相即可，其余操作均由服務器計算完成，位移識別結果準確。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0011] 其中，1 一數(shù)字圖像米集設備、2-服務器、3-參考基準卡、3.1 -標定點、4一位移 標志卡、4.1 一定位點、4.2-fe核點、5-二維碼。
【具體實施方式】
[0012] 以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明：
[0013] 如圖1所示的鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)，它包括數(shù)字圖像采集設備1、服務器2、參考 基準卡3和位移標志卡4,其中，參考基準卡3上設有至少四個標定點3.1，所述四個標定點 3.1中任意兩個標定點3.1之間的連線至少確定四條不重合的直線，所述位移標志卡4上設 有定位點4.1，所述數(shù)字圖像采集設備1的鏡頭面向參考基準卡3和位移標志卡4,所述數(shù)字 圖像采集設備1的信號輸出端連接服務器2的信號輸入端。
[0014] 上述技術方案中，數(shù)字圖像采集設備1可以是便于進行長期實時監(jiān)測的監(jiān)控攝像 頭，也可以是便于攜帶的移動終端，或者其他類似設備。
[0015] 上述技術方案中，數(shù)字圖像采集設備1通過網(wǎng)絡將識別結果上傳至服務器2,通過 對比點的位置變化，獲得結構的位移情況，從而實現(xiàn)位移的長期檢測。
[0016] 上述技術方案中，所述位移標志卡4上還設有與定位點4.1并排設置的校核點4.2。 校核點4.2用于對定位點4.1相對標定點3.1位移位置的校驗，確保位移監(jiān)測結果的準確性。
[0017] 上述技術方案中，所述標定點3.1、定位點4.1和校核點4.2均為圓點，所述校核點 4.2和所有標定點3.1的半徑均相等，所述定位點4.1的半徑小于校核點4.2的半徑。定位點 4.1的半徑最小，利于在圖像識別過程中首先定位。
[0018] 上述技術方案中，所述參考基準卡3上設有二維碼5。服務器2通過識別參考基準卡 3上二維碼5的信息，可以方便的對參考基準卡3進行定位。
[0019]上述技術方案中，所述參考基準卡3為正方形金屬卡片，該正方形金屬卡片上的標 定點3.1有四個，四個標定點3.1分別位于正方形金屬卡片的四個角落區(qū)域。
[0020] 上述技術方案中，所述位移標志卡4為長方形金屬卡片。
[0021] 上述技術方案中，所述參考基準卡3用于安裝在軌道板上，所述位移標志卡4用于 安裝在與上述軌道板對應的砂漿層上。
[0022] -種利用上述鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)進行鐵路構件位移監(jiān)測的方法，它包括如下 步驟：
[0023] 步驟1:在可能產(chǎn)生相對位移的兩個鐵路構件上分別安裝參考基準卡3和位移標志 卡4;
[0024] 步驟2:用數(shù)字圖像采集設備1實時獲取參考基準卡3和位移標志卡4的數(shù)字圖像；
[0025] 步驟3:數(shù)字圖像采集設備1將實時獲取的參考基準卡3和位移標志卡4的數(shù)字圖像 傳輸給服務器2,服務器2對數(shù)字圖像進行灰度化，對灰度圖像進行二值化處理，然后去除圖 像中較小的空洞；
[0026] 步驟4:服務器2識別出每個時刻下參考基準卡3和位移標志卡4的數(shù)字圖像中的所 有圓點，圓點個數(shù)有6個，當找到6個圓形區(qū)域時，識別成功；
[0027] 步驟5:服務器2分別得到每個時刻下參考基準卡3和位移標志卡4的數(shù)字圖像中所 有圓點的圓心坐標，圓心坐標利用圓點中每個像素的坐標，求平均值得到；
[0028] 步驟6:服務器2分別對每個時刻下參考基準卡3和位移標志卡4的數(shù)字圖像中的所 有圓點進行如下判斷；
[0029]首先找出面積最小圓點，該圓點為定位點4.1，將該定位點4.1命名為1號點；
[0030] 再找出與定位點4.1圓心坐標最近的圓點，該圓點為第一個標定點3.1，命名為2號 占.
[0031] 再找出與定位點4.1圓心坐標最遠的圓點，該圓點為第二個標定點3.1，命名為4號 占.
[0032]再找出以2號點為圓心，以4號點為端點，順時針方向的第一個圓點，該圓點為第三 個標定點3.1，命名為3號點；
[0033] 再找出剩余兩個圓點中離4號點圓心最近的圓點，該圓點為第四個標定點3.1，命 名為5號點；
[0034] 最后剩下的圓點即為校核點4.2，命名為6號點；
[0035]根據(jù)2號點、3號點、4號點和5號點圓心的相對位置的特點（可為矩形，但不限于矩 形），對圖像進行畸形矯正，以剔除拍攝角度對監(jiān)測結果的影響；
[0036]步驟7:服務器2根據(jù)上述每個數(shù)字圖像中四個標定點3.1圓心的相對距離不變的 特點，對數(shù)字圖像進行像素標定，獲得1個像素對應的實際距離；
[0037] 步驟8:服務器2選定任意一個標定點3.1，并計算不同時刻下定位點4.1與該選定 的標定點3.1之間的相對位置變化，即實現(xiàn)了對鐵路構件位移的實時監(jiān)測。
[0038] 步驟9,服務器2計算不同時刻下校核點4.2與該選定的標定點3.1之間的相對位置 變化，并與步驟8中得到的相對位置變化量進行比較，如兩個相對位置變化量之差大于閾值 (0.5_)則重新進行識別，或提請人工干預。
[0039] 步驟4中，服務器2根據(jù)如下公式識別出每個時刻下參考基準卡3和位移標志卡4的 數(shù)字圖像中的所有圓點；
[0041] 其中，S為被識別區(qū)域面積，L為被識別區(qū)域周長，當e范圍在0.85~1之間時，即確 定識別區(qū)域為圓點。
[0042] 本實用新型使用四個標定點3.1、一個定位點4.1和一個校核點4.2相配合的定位 方式，保證了位移監(jiān)測結果的準確性。
[0043] 本說明書未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域?qū)I(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
【主權項】
1. 一種鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：它包括數(shù)字圖像采集設備（1)、服務器 (2) 、參考基準卡(3)和位移標志卡(4)，其中，參考基準卡(3)上設有至少四個標定點（3.1)， 所述四個標定點（3.1)中任意兩個標定點（3.1)之間的連線至少確定四條不重合的直線，所 述位移標志卡(4)上設有定位點(4.1)，所述數(shù)字圖像采集設備（1)的鏡頭面向參考基準卡 (3) 和位移標志卡(4)，所述數(shù)字圖像采集設備（1)的信號輸出端連接服務器(2)的信號輸入 端。2. 根據(jù)權利要求1所述的鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述位移標志卡(4)上 還設有與定位點(4.1)并排設置的校核點(4.2)。3. 根據(jù)權利要求2所述的鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述標定點（3.1)、定位 點(4.1)和校核點(4.2)均為圓點，所述校核點（4.2)和所有標定點（3.1)的半徑均相等，所 述定位點(4.1)的半徑小于校核點(4.2)的半徑。4. 根據(jù)權利要求1所述的鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述參考基準卡（3)上 設有二維碼(5)。5. 根據(jù)權利要求1所述的鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述參考基準卡（3)為 正方形金屬卡片，該正方形金屬卡片上的標定點（3.1)有四個，四個標定點（3.1)分別位于 正方形金屬卡片的四個角落區(qū)域。6. 根據(jù)權利要求1所述的鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述位移標志卡(4)為 長方形金屬卡片。7. 根據(jù)權利要求1所述的鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述參考基準卡（3)用 于安裝在軌道板上，所述位移標志卡(4)用于安裝在與上述軌道板對應的砂漿層上。
【專利摘要】本實用新型公開了一種鐵路構件位移監(jiān)測系統(tǒng)，它包括數(shù)字圖像采集設備、服務器、參考基準卡和位移標志卡，其中，參考基準卡上設有至少四個標定點，所述四個標定點中任意兩個標定點之間的連線至少確定四條不重合的直線，所述位移標志卡上設有定位點，所述數(shù)字圖像采集設備的鏡頭面向參考基準卡和位移標志卡，所述數(shù)字圖像采集設備的信號輸出端連接服務器的信號輸入端。本實用新型實現(xiàn)了標定、測量和儲存的自動進行，降低了勞動強度，同時也排除了人為及環(huán)境因素的干擾。
【IPC分類】G01B11/02
【公開號】CN205352313
【申請?zhí)枴緾N201620017912
【發(fā)明人】王森榮, 付杰, 孫立, 張政, 廉紫陽, 林超
【申請人】中鐵第四勘察設計院集團有限公司, 中國鐵路總公司
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年1月8日