一種基于物聯網的鋼軌探傷系統技術方案

一種基于物聯網的鋼軌探傷系統，包括圖像采集子系統、圖像傳輸子系統和圖像處理子系統，所述圖像采集子系統包括JTAG模塊、攝像頭模塊、RS232模塊、5V電源模塊、顯示模塊、單片機模塊，所述JTAG模塊、攝像頭模塊、RS232模塊、5V電源模塊、顯示模塊和外部存儲均與所述單片機模塊連接；所述圖像傳輸子系統包括12V電源模塊、RS232模塊、LED模塊和4G模塊，所述12V電源模塊、RS232模塊和LED模塊均與所述4G模塊連接；所述圖像處理子系統為計算機，所述4G模塊與所述計算機通信連接。本實用新型專利技術提供一種基于物聯網的鋼軌探傷系統，物聯網提供方便快捷的數據交換、便于智能化管理、多通道管理，機器視覺具有非接觸、速度快、抗干擾性強、靈活性高的優點。

A rail flaw detection system based on the Internet of things

A IOT based rail flaw detection system, including image acquisition subsystem, image transmission subsystem and image processing subsystem, the image acquisition subsystem includes JTAG module, RS232 module, 5V module, power module, display module, microcontroller module, the JTAG module, camera module, RS232 module, 5V the power supply module, display module and the external storage is connected with the microcontroller module; the image transmission subsystem including 12V power module, RS232 module, LED module and 4G module, the 12V power module, RS232 module and LED module are connected with the 4G module; the image processing subsystem for the computer. The 4G module and the computer communication connection. The utility model provides a rail flaw detection system based on the Internet of things. The Internet of things provides convenient and fast data exchange, intelligent management and multi-channel management. Machine vision has the advantages of non-contact, fast speed, strong anti-interference and high flexibility.

【技術實現步驟摘要】
一種基于物聯網的鋼軌探傷系統
本技術涉及一種鋼軌探傷系統，尤其是涉及一種基于物聯網的鋼軌探傷系統。
技術介紹
鋼軌是鐵路運輸中非常重要的基礎設施，它支撐和引導著列車的運行，由于鐵路列車的不斷提速，重載列車和城市地鐵輕軌運營的增加，鐵軌受到天氣狀況惡劣、負載過大、行車速度快等因素影響，鋼軌表面容易產生各種類型的缺陷，常見的有疤痕、裂紋、波紋擦傷、褶皺、剝落等，如果不及時對鋼軌進行檢測維護以及更換，會發展成內部缺陷，造成嚴重的列車事故。因此，鋼軌表面缺陷檢測對維護鐵路系統的安全運行非常重要。目前鋼軌表面缺陷檢測較成熟的方法主要有超聲波和渦流檢測法等，超聲波檢測鋼軌內部缺陷較好但存在表面檢測盲區，對鋼軌踏面損傷檢測存在困難，渦流檢測需要高頻信號激勵，適合表面/亞表面橫向裂紋(傷損)檢測，而對于縱向的或較細小且位于鋼軌內部的傷損檢測能力有限，并且受提離影響較大，因此需要一種穩定且準確的方法補充，使鋼軌探傷范圍更全面。
技術實現思路
針對現有電渦流和超聲波檢測對鋼軌檢測中，外表面縱向、細小傷痕檢測的局限，本技術提供一種基于物聯網的鋼軌探傷系統，物聯網提供方便快捷的數據交換、便于智能化管理、多通道管理，機器視覺具有非接觸、速度快、抗干擾性強、靈活性高的優點，兩者結合，實現了超遠距離實時檢測鋼軌踏面及其它外表面的細小傷痕。大大提高探傷的范圍和能力，節省了人力物力成本。為實現上述目的，本技術采用的技術方案是：一種基于物聯網的鋼軌探傷系統，包括圖像采集子系統、圖像傳輸子系統和圖像處理子系統，所述圖像采集子系統包括用于燒錄與調試的JTAG模塊、用于采集鋼軌圖像數據的攝像頭模塊、用于圖像數據傳輸的RS232模塊、5V電源模塊、用于顯示圖像數據的顯示模塊、用于存儲圖像數據的外部存儲和用于接收并處理圖像數據的單片機模塊，所述JTAG模塊、攝像頭模塊、RS232模塊、5V電源模塊、顯示模塊和外部存儲均與所述單片機模塊連接；所述圖像傳輸子系統包括12V電源模塊、用于圖像數據傳輸的RS232模塊、用于顯示其工作狀態的LED模塊和用于將圖像數據進行調制發射的4G模塊，所述12V電源模塊、RS232模塊和LED模塊均與所述4G模塊連接，所述圖像采集子系統的RS232模塊與所述圖像傳輸子系統的RS232模塊通信連接；所述圖像處理子系統為計算機，所述4G模塊與所述計算機通信連接。進一步，所述攝像頭模塊采用OV7670攝像頭。再進一步，所述4G模塊型號為USR-LTE-7S4。本技術的主要有益效果是：采用了OV7670攝像頭，來獲得的圖像信息，采用單片機對信息進行處理與壓縮；采用4G網絡通信實現物聯網，在計算機上進行信息融合提供了通信接口，利用4G-LTE技術進行信息的傳輸，移動、聯通、電信4G高速接入，同時支持移動、聯通3G和2G接入具有高度的可靠性，各個組件之間的配置和控制由單片機完成，滿足超遠距離的鋼軌探傷的基本要求，該系統運行穩定，可靠性高，有較高的應用價值。附圖說明圖1是本技術的系統結構框圖。圖2是本技術的JTAG模塊的電路原理圖。圖3是本技術的5V電源模塊的電路原理圖。圖4是本技術的單片機模塊的電路原理圖。圖5是本技術的攝像頭模塊的電路原理圖。圖6是本技術的RS232模塊的電路原理圖。圖7是本技術的外部存儲模塊的電路原理圖。圖8是本技術的顯示模塊的電路原理圖。圖9是本技術的4G模塊的電路原理圖。圖10是本技術的LED模塊的電路原理圖。圖11是本技術的12V電源模塊的電路原理圖。具體實施方式下面結合附圖及具體實施例對本技術作進一步詳細說明。參照圖1～圖11所示，一種基于物聯網的鋼軌探傷系統，包括圖像采集子系統、圖像傳輸子系統和圖像處理子系統，所述圖像采集子系統包括用于燒錄與調試的JTAG模塊、用于采集鋼軌圖像數據的攝像頭模塊、用于圖像數據傳輸的RS232模塊、5V電源模塊、用于顯示圖像數據的顯示模塊、用于存儲圖像數據的外部存儲和用于接收并處理圖像數據的單片機模塊，所述JTAG模塊、攝像頭模塊、RS232模塊、5V電源模塊、顯示模塊和外部存儲均與所述單片機模塊連接；所述圖像傳輸子系統包括12V電源模塊、用于圖像數據傳輸的RS232模塊、用于顯示其工作狀態的LED模塊和用于將圖像數據進行調制發射的4G模塊，所述12V電源模塊、RS232模塊和LED模塊均與所述4G模塊連接，所述圖像采集子系統的RS232模塊與所述圖像傳輸子系統的RS232模塊通信連接；所述圖像處理子系統為計算機，所述4G模塊與所述計算機通信連接。進一步，所述攝像頭模塊采用OV7670攝像頭。再進一步，所述4G模塊型號為USR-LTE-7S4。本技術的工作原理為：在單片機模塊控制下，攝像頭模塊采集圖像數據，并進行數據壓縮等處理，通過圖像采集子系統的RS232模塊將數據傳送至下一級；4G模塊從圖像傳輸子系統的RS232模塊接收到數據，并將數據打包，通過TCPClient將數據發送至運營商網絡，再上傳到計算機；圖像處理子系統是計算機對數據接收，再進行圖像去噪濾波，基于積分投影對鋼軌區域進行鎖定，再基于圖像灰度差異提取缺陷圖像，最后利用PLSA分類的方法進行缺陷分類。從而做出準確的決策，并顯示；最終實現了物聯網與機器視覺結合的鋼軌探傷。如圖1所示，5V電源模塊是用于圖像采集子系統供電的，12V電源模塊用于為圖像傳輸子系統供電的。如圖2所示，為JTAG模塊電路：模塊的插座JATG的1腳和2腳接+3.3V，3腳與電阻R5的一端、單片機U2的134腳相連，5腳與電阻R6的一端、單片機U2的110腳相連，7腳與電阻R7的一端、單片機U2的105腳相連，9腳與電阻R13的一端、單片機U2的109腳相連，13腳與電阻R10的一端、單片機U2的109腳相連，15腳與單片機U2的25腳相連，11、17、19腳空置，4、6、8、10、12、14、16、18、20腳接地。電阻R5、R6、R7、R10的另一段接+3.3V，電阻R13的另一段接地。如圖3所示，為5V電源模塊電路：+5V直流穩壓電源的插座DC_IN的2腳和3腳接地并與電阻R43的一端以及電壓轉換芯片U13的2腳相連,1腳接二極管D5的正極，二極管D5的負極與電容C48、電容C49、電阻R44的一端以及電壓轉換芯片U13的5腳相連，電壓轉換芯片U13的1腳接電容C41的一端，3腳與電阻R43的另一端和電阻R45的一端相連，4腳接電阻R44的另一端，6腳接電容C41的另一端、二極管D4的負極、電感L1的一端相連，二極管D4的正極接地，電容C48、C49的另一端接地，電阻R45的另一端接VBTN,電感L1的另一端接VBTN、電容C46的一端和電解電容C47的正極，電容C46的另一端和電解電容C47的負極接地。VBTN輸入與自鎖開關K2的3腳和保險絲F1的一端相連，自鎖開關K2的2腳輸出+5V到線性穩壓芯片U12的3腳和電容C45的一端，自鎖開關K2的1、4、5、6腳空置。線性穩壓芯片U12的1腳接電容C45的另一端與地，線性穩壓芯片U12的2腳與4，電容C43的一端，電解電容C42的正極相連，并輸出+3.3V，電容C43另一端以及電解電容C42的負極接地，保險絲F1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于物聯網的鋼軌探傷系統，其特征在于：包括圖像采集子系統、圖像傳輸子系統和圖像處理子系統，所述圖像采集子系統包括用于燒錄與調試的JTAG模塊、用于采集鋼軌圖像數據的攝像頭模塊、用于圖像數據傳輸的RS232模塊、5V電源模塊、用于顯示圖像數據的顯示模塊、用于存儲圖像數據的外部存儲和用于接收并處理圖像數據的單片機模塊，所述JTAG模塊、攝像頭模塊、RS232模塊、5V電源模塊、顯示模塊和外部存儲均與所述單片機模塊連接；所述圖像傳輸子系統包括12V電源模塊、用于圖像數據傳輸的RS232模塊、用于顯示其工作狀態的LED模塊和用于將圖像數據進行調制發射的4G模塊，所述12V電源模塊、RS232模塊和LED模塊均與所述4G模塊連接，所述圖像采集子系統的RS232模塊與所述圖像傳輸子系統的RS232模塊通信連接；所述圖像處理子系統為計算機，所述4G模塊與所述計算機通信連接。

【技術特征摘要】
1.一種基于物聯網的鋼軌探傷系統，其特征在于：包括圖像采集子系統、圖像傳輸子系統和圖像處理子系統，所述圖像采集子系統包括用于燒錄與調試的JTAG模塊、用于采集鋼軌圖像數據的攝像頭模塊、用于圖像數據傳輸的RS232模塊、5V電源模塊、用于顯示圖像數據的顯示模塊、用于存儲圖像數據的外部存儲和用于接收并處理圖像數據的單片機模塊，所述JTAG模塊、攝像頭模塊、RS232模塊、5V電源模塊、顯示模塊和外部存儲均與所述單片機模塊連接；所述圖像傳輸子系統包括12V電源模塊、用于圖像數據傳輸的RS232模...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉半藤，鄭啟航，周煊勇，施佳椰，錢鑫星，汪路明，
申請(專利權)人：浙江樹人學院，
類型：新型
國別省市：浙江,33