具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种铁路绝缘子电气状态检测方法，用以对绝缘子电气伤损程度和设备状态实现定量评估，如图1所示，包括：

步骤101：对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行多次拍摄，获取电气化铁路沿线的绝缘子区域的日盲波段紫外信号和可见光图像数据；

步骤102：对日盲波段紫外信号和可见光图像数据进行双路图像信号迭加分析，得到绝缘子区域的电气状态初步检测结果；

步骤103：根据车载动态检测平台检测设备及绝缘子的相关位置信息，确定每次拍摄时与绝缘子区域之间的实际检测距离；

步骤104：以实际检测距离为基础，对电气状态初步检测结果进行信号强度校正，得到统一测量基准下的绝缘子区域的电气状态检测结果。

由图1所示的流程可知，通过对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行多次拍摄，获取电气化铁路沿线的绝缘子区域的日盲波段紫外信号和可见光图像数据；对日盲波段紫外信号和可见光图像数据进行双路图像信号迭加分析，得到绝缘子区域的电气状态初步检测结果；根据车载动态检测平台检测设备及绝缘子的相关位置信息，确定每次拍摄时与绝缘子区域之间的实际检测距离；以实际检测距离为基础，对电气状态初步检测结果进行信号强度校正，得到统一测量基准下的绝缘子区域的电气状态检测结果。获取绝缘子区域的日盲波段紫外信号，依靠对绝缘子区域的紫外成像，能够对绝缘子区域的放电部位、特征和强度进行检测，从而分析判别设备缺陷，同时确定实际检测距离，得到统一测量基准下的绝缘子区域的电气状态检测结果，进而得到对绝缘子电气伤损程度和设备状态准确的定量评估。

具体实施时，由于应用日盲紫外技术的紫外检测能够发现高压电气设备放电类缺陷。高压电气设备由于某些原因出现电晕等放电现象，放电的同时辐射出紫外线，通过紫外成像技术能够对放电部位、特征和强度进行检测，可分析判别设备缺陷。通过对绝缘子、导线、带电金具等高压电气设备放电产生的紫外线进行观测，可以了解设备的放电部位、放电强度及其他放电特征信息，从而可以进一步对设备电场分布状况及由此反映出的设备缺陷进行分析和判断，尽早发现与放电相关的设备缺陷，预防和减少由此而引起的事故。

紫外检测技术主要是通过探测放电所产生的紫外线而进一步对其反映出的设备缺陷进行检测，而且通过紫外检测可发现的放电类型不仅仅局限于电晕放电。紫外检测的目的是查找高压电气设备放电部位，并通过对放电特征、放电强度的对比分析查找设备缺陷。因此，具体实施时，首先对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行多次拍摄，获取电气化铁路沿线的绝缘子区域的日盲波段紫外信号，依托电气化铁路的车载动态检测平台，在车载动态检测平台上增设紫外成像模块，对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行紫外检测，得到电气化铁路沿线的绝缘子区域的日盲波段紫外信号，即可对绝缘子区域的放电部位、特征和强度进行检测，从而分析判别设备缺陷，进而得到对绝缘子电气伤损程度和设备状态准确的定量评估。

但由于紫外单通道无法对信号源进行定位，需要配合可见光图像解决紫外信号源的定位问题，并通过图像数据进行融合分析。还在车载动态检测平台上增设可见光成像模块，对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行拍摄，获取可见光图像数据。

获取日盲波段紫外信号和可见光图像数据后，对日盲波段紫外信号和可见光图像数据进行双路图像信号迭加分析，得到绝缘子区域的电气状态初步检测结果。

由于接触网绝缘子与检测设备之间有相对固定、可追溯的相对位置信息，有助于进一步地对绝缘子绝缘性能的量化分析。而摄像组件拍摄方向对紫外信号强度的影响，最终都体现在检测距离(物距)的差异。以电气化铁路沿线绝缘子为检测对象，分析紫外光源辐射强度随距离的变化。绝缘子到检测设备的相对位置如图2所示：

设L为绝缘子到检测设备的实际距离，l为绝缘子到检测设备在列车运行方向(检测设备检测方向)上的距离，l的范围一般为3-10m。假设绝缘子与检测设备在垂直方向的距离h＝1.5m，水平方向距离d＝3m。则以下公式成立：

假设检测设备接收的紫外辐射通量为E，绝缘子的紫外辐射亮度为Q，则以下公式成立：

其中A为常数，在Q不变的情况下，检测设备最终接收到的紫外辐射强度与L相关。结合上两公式，在l变化范围为3-10m的情况下，E的变化范围如图3所示。

因而，可知确定每次拍摄时车载动态检测平台检测设备与绝缘子区域之间的实际检测距离，可消除实际检测距离不同带来的检测结果的误差，可进一步对绝缘子的电气状态进行定量化分析。

得到电气状态初步检测结果后，根据车载动态检测平台检测设备及绝缘子的相关位置信息，确定每次拍摄时车载动态检测平台与绝缘子区域之间的实际检测距离，具体实施例中，如图4所示，包括：

步骤401：根据车载动态检测平台获取的车轴编码器脉冲信号和定位点信号，确定每次拍摄时车载动态检测平台检测设备与绝缘子区域之间的沿行车方向距离；

步骤402：根据绝缘子的高度信息和检测设备的安装高度信息，确定每次拍摄时车载动态检测平台检测设备与绝缘子区域之间的垂向距离；

步骤403：根据绝缘子的横向安装位置信息和检测设备的横向安装位置信息，确定每次拍摄时车载动态检测平台检测设备与绝缘子区域之间的横向距离；

步骤404：根据沿行车方向距离、垂向距离和横向距离，确定每次拍摄时车载动态检测平台检测设备与绝缘子区域之间的实际检测距离。

具体实施例中，根据车载动态检测平台获取的车轴编码器脉冲信号和定位点信号，能够确定车载动态检测平台的实时位置，即可确定每次拍摄时车载动态检测平台检测设备与绝缘子区域之间的沿行车方向距离。根据绝缘子的高度信息、车载动态检测平台的高度数据，以及紫外成像模块和可见光成像模块等检测设备在车载动态检测平台上装设的位置，即可确定上述垂向距离。

确定实际检测距离后，以实际检测距离为基础，对电气状态初步检测结果进行信号强度校正，得到统一测量基准下的绝缘子区域的电气状态检测结果。即当实际检测距离不同时，进行换算，将电气状态初步检测结果换算成同一检测距离下的检测值，从而得到统一测量基准下的绝缘子区域的电气状态检测结果。

一具体实施例中，为了简化分析过程，进一步定量化检测结果，通过在铁路沿线增设多个定位点，每次仅在定位点处进行拍摄，从而保证实际检测距离一致，即对照参量不变。具体实施例中，步骤101的具体实现方法，包括：

确定车载动态检测平台是否到达预定的定位点；

在每次确定车载动态检测平台到达预定的定位点处时，对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行拍摄。

确定车载动态检测平台是否到达预定的定位点，主要通过在车载动态检测平台上安装定位触发模块，包括：

工业激光光源，用于出射激光，投射在定位点形成光斑束；

线阵工业相机，用于在车载动态检测平台移动过程中，拍摄车载动态检测平台上方的图像；线阵工业相机成像范围与电气化铁路轨道方向垂直，与工业激光光源出射方向平行；

图像处理单元，用于接收线阵工业相机拍摄的图像，对图像进行特征提取，确定定位点在图像中的位置，结合图像中光斑束的长度和数量，确定车载动态检测平台是否到达预定的定位点，在确定车载动态检测平台到达预定的定位点处时，产生触发信号。

具体实施例中，由于检测时可能途经隧道或者夜间进行作业，存在拍摄光线不足带来的图像不清晰的问题，具体实施例提供的铁路绝缘子电气状态检测方法，如图5所示，在图1的基础上，还包括：

步骤501：对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行多次拍摄后，判断拍摄到的图像是否满足预设的清晰度要求：若不满足预设的清晰度要求，进行补光后重新对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行多次拍摄。

下面给出一具体实例说明本发明实施例如何进行铁路绝缘子电气状态检测。本具体实例为应用上述铁路绝缘子电气状态检测方法，所设计的铁路绝缘子电气状态车载检测系统，包括：

紫外成像模块，用于对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行检测，得到绝缘子区域的日盲波段紫外信号；

可见光成像模块，用于对绝缘子区域进行拍摄，得到绝缘子区域的可见光图像数据；

云台，用于搭载紫外成像模块和可见光成像模块，调整紫外成像模块和可见光成像模块的拍摄角度、与电气化铁路沿线的绝缘子区域之间的距离；

数据采集处理机，用于接收绝缘子区域的日盲波段紫外信号和绝缘子区域的可见光图像数据，对日盲波段紫外信号和可见光图像数据进行融合分析，结合实际检测距离，得到绝缘子区域的电气状态检测结果。

具体实施时，需要在紫外成像模块上实现紫外信号计量的一致性，让各类模块或仪器光子计数结果均可回溯到统一的基准。也就是说，对于同一条件下的目标辐射，光子计数结果应一致。紫外信号计量一致性是进行紫外模块或仪器现场应用定量分析的基础，可支撑研究紫外相关应用中的决策问题，如电力领域的绝缘损伤分级。

但由于紫外单通道无法对信号源进行定位，需要配合可见光图像解决紫外信号源的定位问题，并通过图像数据进行融合分析。在紫外成像模块基础上，搭配可见光成像模块和数据处理机。

为便于进行动态试验，可将摄像组件安装在云台上，以便调整拍摄角度。通过测试调整好角度和距离后，可控制云台一直维持该角度和距离，保证后续数据分析时的对照参量一致。

为了实现铁路绝缘子电气状态的沿线动态检测，减少成本，基于电气化铁路现有的车载动态检测平台，将搭载有紫外成像模块和可见光成像模块的云台，安装在电气化铁路的车载动态检测平台上，随车载动态检测平台运动而对沿线的绝缘子区域进行检测。

由于接触网绝缘子与检测系统之间有相对固定、可追溯的相对位置信息，有助于进一步地对绝缘子绝缘性能的量化分析。需要根据车载动态检测平台的特殊应用条件，对绝缘子日盲紫外检测方案进行详细设计，确定最佳的紫外成像仪安装位置、拍摄角度、信号采集方式等，确保可通过基于检测距离的信号强度校正后，获得统一测量基准下的绝缘子日盲紫外检测信号。

摄像组件拍摄方向对紫外信号强度的影响，最终都体现在检测距离(物距)的差异。在固定设备安装位置和拍摄方向的基础上，通过定位点触发检测，可以保证动态测试采集数据的基准条件一致，以便于后续进行紫外信号的定量分析。

具体实施过程中，通过在预设的定位点处进行检测，保证前后几次检测的对照参量一致。设置定位触发模块，确定车载动态检测平台是否到达预定的定位点，在确定车载动态检测平台到达预定的定位点处时，产生触发信号发送给紫外成像模块和可见光成像模块，控制紫外成像模块进行检测和可见光成像模块进行拍摄；其中，定位触发模块安装在车载动态检测平台上。

具体实施时，在车载动态检测平台顶部加装两套定位触发模块，安装在靠近在车载动态检测平台边缘的两侧位置。车载动态检测平台运行过程中，通过软件采集车载动态检测平台上空的图像数据，并进行实时分析，当确认为定位点时，便向外部发出触发信号。在检测过程中，当检测目标到达定位触发模块正上方时，即给出判定信号。

对应图像处理单元，配置有接触网定位点检测软件，该软件能够实现对接触网定位点检测数据的连续采集及处理。基于线阵相机图像处理的方法，能实现从复杂背景中提取目标特征，在高速动态中，实时判定是否到达定位点的支吊柱所在位置。

此外铁路绝缘子电气状态车载检测系统，还包括：光源组件，用于在光线不足的环境中，对可见光成像模块进行补光。具体地，在夜间或隧道内检测时，需对可见光成像模块进行补光。

进一步地，具体的铁路绝缘子电气状态车载检测系统，还包括：供电控制单元，用于为紫外成像模块、可见光成像模块、云台和光源组件进行供电。

具体实施例中，为了节约资源，可将图像处理单元融合在数据采集处理机中，仅设置一台主机，完成图像数据的各种处理，包括：通过双路图像信号叠加分析，实现对具体放电区域的准确识别、对云台等部件的控制、通过定位点信号、车轴编码器脉冲信号，确定紫外信号与测量目标(绝缘子)的沿行车方向距离。从而数据采集处理机综合紫外成像模块的横向安装位置、绝缘子高度信息、沿行车方向距离信息，计算得出每帧紫外图像对应的实际检测距离信息，作为紫外信号强度量化分析的基础。在实验室预先进行一致性标定的基础上，通过基于实际检测距离的信号强度校正后，分析获得统一测量基准下的紫外检测强度信息，实现对绝缘子电气状态缺陷的动态检测。

由此可知，本具体实例能够以定量方式，实现对绝缘子电气伤损程度、设备状态的评估，为电气化铁路绝缘子的清洗维护提供有效指导，有利于提高电气化铁路接触网检修维护的效率。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种铁路绝缘子电气状态检测装置，由于铁路绝缘子电气状态检测装置所解决问题的原理与铁路绝缘子电气状态检测方法相似，因此铁路绝缘子电气状态检测装置的实施可以参见铁路绝缘子电气状态车载检测的实施，重复之处不再赘述，具体结构如图6所示，包括：

图像获取模块601，用于对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行多次拍摄，获取电气化铁路沿线的绝缘子区域的日盲波段紫外信号和可见光图像数据；

迭加分析模块602，用于对日盲波段紫外信号和可见光图像数据进行双路图像信号迭加分析，得到绝缘子区域的电气状态初步检测结果；

检测距离确定模块603，用于根据车载动态检测平台检测设备及绝缘子的相关位置信息，确定每次拍摄时与绝缘子区域之间的实际检测距离；

数据分析模块604，用于以实际检测距离为基础，对电气状态初步检测结果进行信号强度校正，得到统一测量基准下的绝缘子区域的电气状态检测结果。

具体实施例中，检测距离确定模块603，具体用于：

根据车载动态检测平台获取的车轴编码器脉冲信号和定位点信号，确定每次拍摄时车载动态检测平台检测设备与绝缘子区域之间的沿行车方向距离；

根据绝缘子的高度信息和检测设备的安装高度信息，确定每次拍摄时车载动态检测平台检测设备与绝缘子区域之间的垂向距离；

根据绝缘子的横向安装位置信息和检测设备的横向安装位置信息，确定每次拍摄时车载动态检测平台检测设备与绝缘子区域之间的横向距离；

根据沿行车方向距离、垂向距离和横向距离，确定每次拍摄时车载动态检测平台与绝缘子区域之间的实际检测距离。

具体实施例中，图像获取模块601，具体用于：

确定车载动态检测平台是否到达预定的定位点；

在每次确定车载动态检测平台到达预定的定位点处时，对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行拍摄。

一具体实施例中的铁路绝缘子电气状态检测装置，如图7所示，在图6的基础上，还包括：

补光重拍模块701，用于：

对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行多次拍摄后，判断拍摄到的图像是否满足预设的清晰度要求：

若不满足预设的清晰度要求，进行补光后重新对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行多次拍摄。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述铁路绝缘子电气状态检测方法。

本发明实施例也提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述铁路绝缘子电气状态检测方法的计算机程序。

综上所述，本发明实施例提供的铁路绝缘子电气状态检测方法及装置具有如下优点：

通过对电气化铁路沿线的绝缘子区域进行多次拍摄，获取电气化铁路沿线的绝缘子区域的日盲波段紫外信号和可见光图像数据；对日盲波段紫外信号和可见光图像数据进行双路图像信号迭加分析，得到绝缘子区域的电气状态初步检测结果；根据车载动态检测平台检测设备及绝缘子的相关位置信息，确定每次拍摄时与绝缘子区域之间的实际检测距离；以实际检测距离为基础，对电气状态初步检测结果进行信号强度校正，得到统一测量基准下的绝缘子区域的电气状态检测结果。获取绝缘子区域的日盲波段紫外信号，依靠对绝缘子区域的紫外成像，能够对绝缘子区域的放电部位、特征和强度进行检测，从而分析判别设备缺陷，同时确定实际检测距离，得到统一测量基准下的绝缘子区域的电气状态检测结果，进而得到对绝缘子电气伤损程度和设备状态准确的定量评估。

虽然本发明提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。

本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、装置(系统)或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。