高铁接触网异常检测系统的设计与实现
发布时间：2022-07-13 15:28
随着我国高速铁路的发展,铁路网络规模不断扩大,铁路安全受到了越来越多关注。接触网是高速铁路不可缺少的一部分,接触网是在高速铁路外侧修建的供电设施,其作用是把电能通过导线传输给高速列车。接触网系统的质量和工作状况对高速铁路的运输安全有直接的影响。据统计,接触网故障占铁路供电故障的七成,为了保证高速铁路运输的安全运行,需要对接触网关键零件进行细致检查。传统的人工巡检的方法,存在巡检精度低、检测周期长的缺点,需要一种有效的检测算法来检测接触网零件异常。本文使用图像处理和深度学习技术,针对以下几个方面进行了具体的研究:（1）针对现有的接触网关键零件检测算法检测精度不高,接触网零件小,光照条件差和背景复杂等情况,论文中提出了改进的YOLO检测算法,通过增加旁路连接,融合网络底层特征和高层特征能,网络在提取特征时,能够保留提小目标特征从而增加对小目标检测的敏感度;同时增加了Spatial Dropout,解决了网络容易出现过拟合的问题,提高了网络的泛化能力;网络的类别损失函数修为成焦点损失函数,通过对容易错分样本设置更大的权重,提高零件的检测能力。最终识别m AP达到92.49%,FPS为6.75...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 接触网零件检测
1.2.2 接触网异常检测
1.3 本文的研究内容及组织结构
第2章 基于特征融合的YOLO接触网零件检测
2.1 引言
2.2 基于特征融合的YOLO检测算法
2.2.1 特征提取
2.2.2 Spatial Dropout
2.2.3 特征融合
2.2.4 焦点损失函数
2.3 实验结果及分析
2.3.1 数据集
2.3.2 实施细节及评价指标
2.3.3 实验结果分析
2.4 本章小结
第3章 基于GAN网络的接触网零件异常检测
3.1 引言
3.2 基于跳层连接的Ganomaly网络模型
3.2.1 跳层连接
3.2.2 损失函数
3.3 实验结果及分析
3.3.1 数据集
3.3.2 实施细节与评价指标
3.3.3 实验结果分析
3.4 本章小结
第4章 基于DCGAN数据增强的接触网零件异常检测
4.1 引言
4.2 基于DCGAN的数据增强
4.2.1 数据增强
4.2.2 基于DCGAN数据增强
4.2.3 ResNet分类模型
4.3 实验结果及分析
4.3.1 数据集
4.3.2 实施细节
4.3.3 实验结果分析
4.4 本章小结
第5章 系统的设计与实现
5.1 系统需求分析
5.1.1 系统功能性需求分析
5.1.2 系统非功能性需求分析
5.2 系统设计与实现
5.2.1 系统功能模块设计
5.2.2 接触网零件检测模块设计与实现
5.2.3 零件异常检测模块设计与实现
5.2.4 人工分析模块的设计与实现
5.2.5 异常总览模块的设计与实现
5.3 系统测试
5.3.1 测试目标与环境
5.3.2 智能检测模块测试
5.3.3 人工分析模块测试
5.3.4 异常总览模块测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Faster R-CNN的铁路接触网鸟巢检测[J]. 王纪武,罗海保,鱼鹏飞,刘亚凡. 铁道机车车辆. 2020(02)
[2]高铁接触网旋转双耳销钉状态检测方法研究[J]. 钟俊平,刘志刚,张桂南,韩志伟. 铁道学报. 2017(06)
[3]基于深度学习的高铁接触网定位器检测与识别[J]. 陈东杰,张文生,杨阳. 中国科学技术大学学报. 2017(04)
[4]基于HOG特征与二维Gabor小波变换的高铁接触网支撑装置耳片断裂故障检测[J]. 韩烨,刘志刚,耿肖,钟俊平. 铁道学报. 2017(02)
[5]基于图像处理的接触网定位线夹目标检测[J]. 张春春,王嵩,张冬凯,周胜. 铁道科学与工程学报. 2015(06)
[6]角点配准与图像差分的接触网绝缘子故障检测[J]. 郭晓旭,刘志刚,张桂南,高仕斌. 电力系统及其自动化学报. 2015(02)
[7]基于角点匹配与谱聚类的接触网绝缘子破损/夹杂异物故障检测[J]. 张桂南,刘志刚. 仪器仪表学报. 2014(06)
[8]非接触式弓网图像检测技术研究综述[J]. 韩志伟,刘志刚,张桂南,杨红梅. 铁道学报. 2013(06)
[9]基于图像处理的接触网动态几何参数测量研究[J]. 刘寅秋,韩通新,刘会平. 铁道机车车辆. 2012(05)
[10]非接触式接触网定位器坡度自动检测技术[J]. 范虎伟,卞春华,朱挺,马千里. 计算机应用. 2010(S2)
博士论文
[1]高速铁路接触网检测若干关键技术研究[D]. 陈唐龙.西南交通大学 2006
硕士论文
[1]面向高铁接触网缺陷检测的智能图像处理关键技术研究[D]. 张子健.浙江大学 2019
[2]图像处理在接触网吊弦缺陷检测中的应用[D]. 徐钥斌.西南交通大学 2018
[3]基于图像处理的接触网绝缘子识别与破损检测[D]. 苗向鹏.西南交通大学 2017
[4]基于图像处理的接触网绝缘子裂纹和定位支座检测[D]. 杨辉金.西南交通大学 2017
[5]基于图像处理的接触网吊弦和受电弓滑板的检测与识别[D]. 白瑞敏.西南交通大学 2017
[6]基于双线阵相机的接触网几何参数检测方法及系统研究[D]. 王伟.湖南大学 2016
[7]高速铁路接触网支持悬挂装置故障检测算法[D]. 武国龙.石家庄铁道大学 2016
[8]基于图像处理的接触网状态检测研究[D]. 赵明杰.西南交通大学 2013
[9]基于图像处理的接触网支持及悬挂装置不良状态检测[D]. 杨红梅.西南交通大学 2013
[10]基于图像处理技术的高速接触网动态检测系统研究[D]. 蔡学敬.西南交通大学 2008
本文编号：3660293
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 接触网零件检测
1.2.2 接触网异常检测
1.3 本文的研究内容及组织结构
第2章 基于特征融合的YOLO接触网零件检测
2.1 引言
2.2 基于特征融合的YOLO检测算法
2.2.1 特征提取
2.2.2 Spatial Dropout
2.2.3 特征融合
2.2.4 焦点损失函数
2.3 实验结果及分析
2.3.1 数据集
2.3.2 实施细节及评价指标
2.3.3 实验结果分析
2.4 本章小结
第3章 基于GAN网络的接触网零件异常检测
3.1 引言
3.2 基于跳层连接的Ganomaly网络模型
3.2.1 跳层连接
3.2.2 损失函数
3.3 实验结果及分析
3.3.1 数据集
3.3.2 实施细节与评价指标
3.3.3 实验结果分析
3.4 本章小结
第4章 基于DCGAN数据增强的接触网零件异常检测
4.1 引言
4.2 基于DCGAN的数据增强
4.2.1 数据增强
4.2.2 基于DCGAN数据增强
4.2.3 ResNet分类模型
4.3 实验结果及分析
4.3.1 数据集
4.3.2 实施细节
4.3.3 实验结果分析
4.4 本章小结
第5章 系统的设计与实现
5.1 系统需求分析
5.1.1 系统功能性需求分析
5.1.2 系统非功能性需求分析
5.2 系统设计与实现
5.2.1 系统功能模块设计
5.2.2 接触网零件检测模块设计与实现
5.2.3 零件异常检测模块设计与实现
5.2.4 人工分析模块的设计与实现
5.2.5 异常总览模块的设计与实现
5.3 系统测试
5.3.1 测试目标与环境
5.3.2 智能检测模块测试
5.3.3 人工分析模块测试
5.3.4 异常总览模块测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Faster R-CNN的铁路接触网鸟巢检测[J]. 王纪武,罗海保,鱼鹏飞,刘亚凡. 铁道机车车辆. 2020(02)
[2]高铁接触网旋转双耳销钉状态检测方法研究[J]. 钟俊平,刘志刚,张桂南,韩志伟. 铁道学报. 2017(06)
[3]基于深度学习的高铁接触网定位器检测与识别[J]. 陈东杰,张文生,杨阳. 中国科学技术大学学报. 2017(04)
[4]基于HOG特征与二维Gabor小波变换的高铁接触网支撑装置耳片断裂故障检测[J]. 韩烨,刘志刚,耿肖,钟俊平. 铁道学报. 2017(02)
[5]基于图像处理的接触网定位线夹目标检测[J]. 张春春,王嵩,张冬凯,周胜. 铁道科学与工程学报. 2015(06)
[6]角点配准与图像差分的接触网绝缘子故障检测[J]. 郭晓旭,刘志刚,张桂南,高仕斌. 电力系统及其自动化学报. 2015(02)
[7]基于角点匹配与谱聚类的接触网绝缘子破损/夹杂异物故障检测[J]. 张桂南,刘志刚. 仪器仪表学报. 2014(06)
[8]非接触式弓网图像检测技术研究综述[J]. 韩志伟,刘志刚,张桂南,杨红梅. 铁道学报. 2013(06)
[9]基于图像处理的接触网动态几何参数测量研究[J]. 刘寅秋,韩通新,刘会平. 铁道机车车辆. 2012(05)
[10]非接触式接触网定位器坡度自动检测技术[J]. 范虎伟,卞春华,朱挺,马千里. 计算机应用. 2010(S2)
博士论文
[1]高速铁路接触网检测若干关键技术研究[D]. 陈唐龙.西南交通大学 2006
硕士论文
[1]面向高铁接触网缺陷检测的智能图像处理关键技术研究[D]. 张子健.浙江大学 2019
[2]图像处理在接触网吊弦缺陷检测中的应用[D]. 徐钥斌.西南交通大学 2018
[3]基于图像处理的接触网绝缘子识别与破损检测[D]. 苗向鹏.西南交通大学 2017
[4]基于图像处理的接触网绝缘子裂纹和定位支座检测[D]. 杨辉金.西南交通大学 2017
[5]基于图像处理的接触网吊弦和受电弓滑板的检测与识别[D]. 白瑞敏.西南交通大学 2017
[6]基于双线阵相机的接触网几何参数检测方法及系统研究[D]. 王伟.湖南大学 2016
[7]高速铁路接触网支持悬挂装置故障检测算法[D]. 武国龙.石家庄铁道大学 2016
[8]基于图像处理的接触网状态检测研究[D]. 赵明杰.西南交通大学 2013
[9]基于图像处理的接触网支持及悬挂装置不良状态检测[D]. 杨红梅.西南交通大学 2013
[10]基于图像处理技术的高速接触网动态检测系统研究[D]. 蔡学敬.西南交通大学 2008
本文编号：3660293
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3660293.html
