激光照明攝像機在鐵路監控中的技術(shù)

　　近幾年，中國的鐵路建設進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期，為了保障鐵路的安全運營(yíng)，安全監控也從鐵路工作人員流動(dòng)查看，到大量的監控設備投入運營(yíng)，再到現在的監控的高清化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化。激光器是一種新型發(fā)光器件，其在工業(yè)領(lǐng)域應用不是很長(cháng)，但是由于它有著(zhù)體積小、重量輕、耗電省、驅動(dòng)與調制方便，已經(jīng)大量應用光通訊、光刻、醫療等領(lǐng)域。在軌道交通行業(yè)的通信激光也已廣泛而大量的應用。

　　視頻領(lǐng)域

　　隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步人們對視頻監控的要求也越來(lái)越高，從最開(kāi)始的能看到圖像，到現在的要看到清晰的圖像，從白天要看到圖像到現在的全天候24小時(shí)不間斷的視頻需求，從非智能被動(dòng)監控到主動(dòng)智能分析。視頻監控技術(shù)發(fā)展到現在，室內監控和白天正常情況下的監控已不是難題，室外監控和野外監控、夜視監控及其他特殊環(huán)境下的監控，使其監控攝像機看得清、看得遠，并提高產(chǎn)品的可靠性才是視頻監控技術(shù)發(fā)展的重難點(diǎn)?，F在大型的鐵路安全監控項目已經(jīng)逐漸應用激光照明攝像機。

　　采用激光照明的攝像機我們稱(chēng)之為激光攝像。激光攝像機與普通的攝像機優(yōu)勢如下：

　　第一：監控距離遠。激光攝像機全黑夜晚最遠可監控3-4km，而LED的監控距離最遠可監控200-300m。

　　第二：高清化的必然選擇。高清攝像的靶面像素小照度低需要的光照更大，因此LED等照明設備根本不能滿(mǎn)足高清攝像機的需求，而激光的高功率，準直性等特性完全符合高清攝像機的需求，完美的彌補了高清攝像機低照不好的缺陷，是高清攝像機的必然選擇!

　　第三：智能化的最佳伴侶。智能源頭在于分析，分析的根本在于視頻，分析的成敗與否取決于視頻的質(zhì)量，如果視頻全是噪點(diǎn)，怎么能有好的分析結果，如果視頻一片漆黑，分析出來(lái)的結果又有誰(shuí)還會(huì )相信?所以我們從分析的根源出發(fā)，為分析提供能媲美白天的黑夜視頻效果，激光照明為夜晚的智能化打下堅實(shí)的基礎。

　　第四：綠色低碳。傳統的紅外攝像機散熱量很大(光電轉化效率一般達不到20%)，不僅消耗較多的電力，而且熱量在機身中散發(fā)不出來(lái)，造成機身過(guò)熱，嚴重影響了機器的電子元器件功能，而激光光電轉化效率一般高達50%，大大節省了能量還不會(huì )給征集帶來(lái)隱患。

　　第五：壽命較長(cháng)。激光的使用壽命一般是紅外LED壽命的5倍。這一點(diǎn)在需要24小時(shí)監控的環(huán)境下，更加具有突出的優(yōu)勢。

　　第六：無(wú)紅曝。在鐵路上晚上照明又不影響駕駛員的視線(xiàn)是很難的，但是無(wú)紅曝的激光照明器就很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。

　　檢測領(lǐng)域

　　軌道、列車(chē)底部的檢測：為了保障列車(chē)的運輸安全，軌道與列車(chē)不允許有比較大的缺陷比如裂紋、剝離等，因此及時(shí)發(fā)現這類(lèi)缺陷是十分必要的，如圖1所示激光器可經(jīng)過(guò)光學(xué)系統發(fā)射一條細長(cháng)的線(xiàn)性光斑，將裝在檢驗車(chē)上的線(xiàn)性光斑激光器對準鋼軌方向照射，用線(xiàn)性的CCD攝像頭進(jìn)行采集就可以快速準確的檢測整個(gè)鐵軌的狀況。如果采用紅外激光，攝像機機前加一片窄帶濾光片就可以消除可見(jiàn)光的影響，實(shí)現晝夜測試。利用同樣的原理將激光器和線(xiàn)性CCD裝在鐵道上對準過(guò)往車(chē)輛底部可檢測列車(chē)底部的問(wèn)題。

　　大型橋梁過(guò)車(chē)時(shí)振動(dòng)和長(cháng)期沉量檢測：了解大型鐵路橋梁在通過(guò)重載列車(chē)時(shí)的振動(dòng)情況和長(cháng)期使用下的下沉情況對于新舊橋梁的安全使用都是很重要的，如圖2所示的裝置可以進(jìn)行這一工作。

　　如圖2所示，在橋梁比較遠處不受橋梁過(guò)車(chē)振動(dòng)影響處裝一激光器，而在橋梁上欲檢測處固定光電探測器陣列，該陣列通過(guò)合適當回路與計算機或單片機接口相連，這樣的裝置可以方便的檢測振動(dòng)與下沉量。

　　山體滑坡與泥石流的預報：防止山體滑坡與泥石流，并及時(shí)預報乃是鐵路防災措施中的一件十分重要的事如圖3所示的裝置可用于滑坡與泥石流的預報：

　　如圖3所示，再可能發(fā)生滑坡與泥石流處安裝兩套相距一定距離的激光器，安裝高度可大于3米，這樣可以排除飛鳥(niǎo)落實(shí)的和行人造成的誤動(dòng)作。此外在離開(kāi)200m處安裝兩組接受激光的光電傳感器接受激光信號后，經(jīng)放大處理后送與單片機系統。單片機不斷檢測光信號，若兩路接收系統均檢測不到激光信號則會(huì )發(fā)出報警，以便監控人員及時(shí)發(fā)現。

　　鐵路建設領(lǐng)域

　　半導體激光遙控爆破：鐵路建設中經(jīng)常需要進(jìn)行巖石或土方的爆破，此時(shí)如何保障負責引爆人員的安全十分重要。隨著(zhù)激光器的價(jià)格日益低廉，在某些特殊環(huán)境下，用半導體激光進(jìn)行民用遙控爆破乃不失為一種新型的爆破方法，簡(jiǎn)單原理圖如圖4所示：

　　為了保證絕對安全可靠，該裝置的遙控發(fā)射部分采用編碼調制脈沖激光器的發(fā)射方式在波平率為30KHZ。接收部分則由光電元器件、選頻放大、解碼電路及引爆電路組成，兩者的距離可以在100m-300m之間，其操作過(guò)程簡(jiǎn)單，當合上手持遙控器開(kāi)關(guān)時(shí)，編碼調制電路就開(kāi)始工作，并驅動(dòng)激光發(fā)射30KHZ的的激光脈沖同時(shí)在望遠鏡的配合下將激光光束對準遠處引爆裝置，此后按下編碼開(kāi)關(guān)，這時(shí)激光脈沖載有編碼信息，當接收端光電傳感器接收到改調制編碼信號后經(jīng)過(guò)選頻放大后進(jìn)行解調，階調后輸出執行信號再經(jīng)點(diǎn)火回路引爆炸藥。由于采用了編碼調制技術(shù)，因此能夠可靠的防止陽(yáng)光以及電磁信號引起的誤動(dòng)作，又因為爆炸電路價(jià)格相對低廉，因而是一種遠距離的安全引爆方式。