一种燃弧定位检测系统及其控制方法

本技术涉及电变量测量领域，具体而言，涉及一种燃弧定位检测系统及其控制方法。

背景技术：

1、在高速列车行驶过程中，动车组通过接触网-受电弓系统来获取电能，但是受到许多不同的外界因素影响列车的受流情况。由于接触网与受电弓之间是通过滑动接触来获取电能，当列车高速运行时，接触网周期性的波动等原因导致弓网系统发生弓网分离，此时便会产生弓网电弧。

2、弓网电弧会引起摩擦副表面温升发生变化，导致发生受电弓滑板烧蚀，所以弓网电弧会对受电弓滑板具有一定的侵蚀作用，会缩短受电弓的服役寿命，也会对列车的通信系统和绝缘部件产生冲击，危害行车安全，所以需要一系列的弓网检测工作。而受电弓与接触网之间接触主要依靠的是受电弓滑板，所以受电弓滑板的表面损伤对列车的受流质量的影响极其重要。

3、相关领域中，对于受电弓滑板损伤的监测、定位、以及损伤预估、及时上报均存在迫切需求，然而相关技术目前仍无法满足相关需求。如，相关技术的一种方案中，能够通过紫外传感器感受燃弧的紫外线进行弓网燃弧的判断，但是只能获取燃弧次数和燃弧时间。相关技术的另一种方案中，能够通过识别电弧声的声信号特征进行对是否燃弧的判断和测量电弧能量，但是不能够精准找到由燃弧造成损伤的位置。

4、因此，本技术提供了一种燃弧定位检测系统及其控制方法，以解决上述技术问题之一。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种燃弧定位检测系统及其控制方法，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：

2、根据本技术的具体实施方式，第一方面，本技术提供一种燃弧定位检测系统，包括：

3、燃弧检测定位模块，用于持续监测受电弓滑板所处区域的声信号；热成像模块，用于实时获取所述受电弓所处区域的红外图像，所述红外图像标记有所述受电弓所处区域中各个点位的温度数据；上位机模块，分别与所述燃弧检测定位模块和所述热成像模块相连接，所述上位机模块，用于对所述燃弧检测定位模块监测的所述声信号进行基于声学识别的燃弧识别，并在识别到表征燃弧的目标声信号的情况下，对所述目标声信号进行声源定位，得到声源定位结果，以及确定所述目标声信号的发生时间；无线车地模块，用于获取由所述上位机模块提供的燃弧定位检测结果，并基于车地实时通信，将所述燃弧定位检测结果传输至列车信息管理系统；其中，所述燃弧定位检测结果包括所述目标声信号的发生时间、目标声源定位结果、以及燃弧图像，所述燃弧图像基于在所述目标声信号的发生时间获取的红外图像得到。

4、一种实施方式中，所述燃弧检测定位模块中包括高速摄像机；所述燃弧检测定位模块基于所述高速摄像机实时采集所述受电弓滑板所处区域的可见光图像；所述上位机模块还用于：将在所述目标声信号的发生时间获取的可见光图像、与在所述目标声信号的发生时间获取的红外图像进行图像融合，得到所述燃弧图像。

5、一种实施方式中，所述上位机模块配置有受电弓滑板寿命预测模型；所述上位机模块还用于：将所述目标声信号表征的能量值、以及所述燃弧图像表征的电弧温度输入所述受电弓滑板寿命预测模型，得到所述受电弓滑板寿命预测模型输出的、所述受电弓滑板的预测寿命值；所述燃弧定位检测结果还包括所述受电弓滑板的预测寿命值。

6、一种实施方式中，所述上位机模块配置有受电弓滑板损伤预测模型；所述上位机模块还用于：将所述目标声信号输入所述受电弓滑板损伤预测模型，得到所述受电弓滑板损伤预测模型输出的、所述受电弓滑板的损伤预测结果；所述燃弧定位检测结果还包括所述受电弓滑板的损伤预测结果。

7、一种实施方式中，所述受电弓滑板损伤预测模型的训练标签为受电弓滑板损伤图像中受电弓滑板损伤部的飞溅面积；其中，所述飞溅面积基于对所述受电弓滑板损伤图像按照顺序分别进行兴趣区域提取、中值滤波去除噪声、轮廓提取、轮廓面积对比、以及轮廓面积计算得到；所述训练标签输入所述受电弓滑板损伤预测模型的全连接层，经由所述受电弓滑板损伤预测模型的softmax分类器，输出为用于表征受电弓滑板损伤部飞溅程度的损伤预测结果。

8、一种实施方式中，所述燃弧检测定位模块中包括声学阵列麦克风，所述高速摄像机配置于所述声学阵列麦克风；所述燃弧检测定位模块基于所述声学阵列麦克风持续采集所述受电弓滑板所处区域的声信号。

9、根据本技术的具体实施方式，第二方面，本技术提供一种燃弧定位检测系统的控制方法，应用于第一方面任一实施例所述的燃弧定位检测系统，所述方法包括：

10、在列车行进过程中，控制所述燃弧检测定位模块持续监测受电弓滑板所处区域的声信号、控制所述热成像模块实时获取所述受电弓所处区域的红外图像、以及控制所述上位机模块对所述燃弧检测定位模块监测到的声信号进行基于声学识别的燃弧识别；其中，所述红外图像标记有所述受电弓所处区域中各个点位的温度数据；响应于所述上位机模块识别到表征燃弧的目标声信号，对所述目标声信号进行声源定位，得到声源定位结果，以及确定所述目标声信号的发生时间；以及基于在所述目标声信号的发生时间获取的红外图像，生成燃弧图像；控制所述无线车地模块获取由所述上位机模块提供的燃弧定位检测结果，并基于车地实时通信，将所述燃弧定位检测结果传输至列车信息管理系统；其中，所述燃弧定位检测结果包括所述目标声信号的发生时间、目标声源定位结果、以及所述燃弧图像。

11、一种实施方式中，所述燃弧检测定位模块中包括高速摄像机，所述方法还包括：控制所述燃弧检测定位模块基于所述高速摄像机实时采集所述受电弓滑板所处区域的可见光图像；所述基于在所述目标声信号的发生时间获取的红外图像，生成燃弧图像，包括：控制所述上位机模块将在所述目标声信号的发生时间获取的可见光图像、与在所述目标声信号的发生时间获取的红外图像进行图像融合，得到所述燃弧图像。

12、一种实施方式中，所述上位机模块配置有受电弓滑板寿命预测模型，所述方法还包括：响应于所述上位机模块识别到表征燃弧的目标声信号，控制所述上位机模块将所述目标声信号表征的能量值、以及所述燃弧图像表征的电弧温度输入所述受电弓滑板寿命预测模型，得到所述受电弓滑板寿命预测模型输出的、所述受电弓滑板的预测寿命值；所述燃弧定位检测结果还包括所述受电弓滑板的预测寿命值。

13、一种实施方式中，所述上位机模块配置有受电弓滑板损伤预测模型所述方法还包括：响应于所述上位机模块识别到表征燃弧的目标声信号，控制所述上位机模块将所述目标声信号输入所述受电弓滑板损伤预测模型，得到所述受电弓滑板损伤预测模型输出的、所述受电弓滑板的损伤预测结果；所述燃弧定位检测结果还包括所述受电弓滑板的损伤预测结果。

14、本技术实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：本技术提供的燃弧定位检测系统，包括燃弧检测定位模块、热成像模块、上位机模块以及无线车地通信模块。通过燃弧检测定位模块进行对电弧声音的判断和定位。通过热成像模块对电弧的温度进行检测，温度量用于寿命预测。通过燃弧检测定位模块上的高速摄像机与红外热成像的图像进行图像融合，可以实时显示电弧声的发生位置和温度。通过上位机模块对采集的数据进行处理，得到受电弓滑板的寿命预测以及电弧造成的损伤程度。通过无线车地模块可以实现车地实时通信，把得到的信息实时发送到云端服务器，进行实时监测。本技术方案不仅能够实时检测燃弧的发生，也能实时监测受电弓滑板的损伤位置以及电弧温度，也可以对滑板的寿命以及损伤做出评估，具有持续监测，损伤评估的特点。