接触网故障检测系统的设计与实现

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1、学校代码：10286分类号：TP311密级：公开UDC：004.4学号：163723工程硕士学位论文接触网故障检测系统的设计与实现学位论文形式：应用研究研究生姓名：张晨梦导师姓名：舒华忠教授杨淳沨讲师杨文浩高工申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学工程领域名称软件工程论文答辩日期2018年6月8日研究方向软件工程学位授予日期20年月日答辩委员会主席徐立臻评阅人何洁月、方治2018年6月12日THEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFCATENARYFAULTDETECTIONSYSTEMAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheA

2、cademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHANGChen-mengSupervisedbyProf.SHUHua-zhongandLect.YANGChun-fengandSeniorEngineerYANGWen-haoCollegeofSoftwareEngineeringSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的

3、学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要接触网是电气化铁路供电系统的重要组成部分。如果接触

4、网发生故障将会直接影响电气化铁路的运输，在铁路运输事故中接触网故障占比百分之六十以上，因此保证接触网的正常工作是保证铁路运输安全的前提。人工巡检浪费大量的人力、物力和时间，巡检的效果也远远跟不上铁路发展的需求，所以接触网故障检测的研究具有重大意义和实用价值。本文提出了基于近邻的图像差分方法以及基于卷积神经网络（ConvolutionalNeuralNetworks，CNN）相似度的误报过滤方案，本文实现的接触网的故障检测系统主要分为两大模块：接触网杆号识别和接触网故障检测。两大模块主要内容如下：首先，采用单次检测器（SingleShotMulti-BoxDetector，SSD）识别出杆号

5、字符，将识别出的字母或者数字依次加入字符队列，连接字符，实现接触网杆号识别模块，定位接触网具体位置信息。其次，由于绝缘子部件的循环特性，采用特征类的检测方法会产生较大的误差，因此，根据接触网部件的分类信息，将不同类型的关键部件采用不同方法进行检测。采用ORB（OrientedFASTandRotatedBRIEF）特征点匹配算法和基于近邻思想的图像差分方法检测关键小部件，采用LC-KSVD（LabelConsistentK-SingularValueDecomposition）算法和图像差分方法检测绝缘子部件，将得到的故障区域加入故障输出链表。此外，对检测出的故障区域进行过滤，以降低误报率

6、。将图片做腐蚀膨胀等处理，过滤掉细长以及极少像素点等不可能存在的故障区域，对于较大的故障区域，采用基于卷积神经网络相似度的过滤方案进行过滤，最后将仍在输出链表中未过滤掉的故障区域输出，完成故障检测模块。本文设计与实现的接触网故障检测系统已经应用于某些铁路局。应用效果对比人工巡检和以往系统都表现出明显的优势。关键词：故障检测，卷积神经网络，近邻差分，SSD算法，标签一致的K-奇异值分解算法IAbstractAbstractCatenaryisanimportantpartofelectrifiedrailwaypowersupplysystem.Ifthecatenaryfails,itwi

7、lldirectlyaffecttheelectrificationoftherailwaytransportation,intherailwaytransportationaccident,thecontactnetworkfaultaccountsformorethansixtypercent,sotoensurethenormalworkofthecatenaryisthepremisetoensurethesaf