浅析激光摄像机在铁路建设中的应用

近几年中国的铁路建设进入了高速发展时期，为了保障铁路的安全运营，安全监控也从铁路工作人员流动查看到大量的监控设备投入运营再到现在的监控的高清化、网络化、智能化。和普威视激光夜视仪是一种新型发光器件，其在工业领域应用不是很长，但是由于它有着体积小、重量轻、耗电省、驱动与调制方便，已经大量应用光通讯、光刻、医疗等领域。在轨道交通行业的通信激光也已广泛而大量的应用。本文着重展望激光夜视仪在铁路领域的一些新的应用。视频领域随着技术的进步人们对视频监控的要求也越来越高，从最开始的能看到图像，到现在的要看到清晰的图像，从白天要看到图像到现在的全天候24小时不间断的视频需求，从非智能被动监控到主动智能分析。视频监控技术发展到现在，室内监控和白天正常情况下的监控已不是难题，室外监控和野外监控、夜视监控及其他特殊环境下的监控，使其监控摄像机看得清、看得远，并提高产品的可靠性才是视频监控技术发展的重难点。现在大型的铁路安全监控项目已经逐渐应用和普威视高清激光摄像机。采用激光照明的摄像机我们称之为激光摄像机。激光摄像机与普通的摄像机优势如下：第一：监控距离远。激光摄像机全黑夜晚最远可监控3-4km而LED的监控距离最远可监控100m。第二：高清化的必然选择。高清摄像的靶面像素小照度低需要的光照更大，因此led等照明设备根本不能满足高清摄像机的需求，而激光的高功率，准直性等特性完全符合高清摄像机的需求，完美的弥补了高清摄像机低照不好的缺陷，是高清摄像机的必然选择！第三：智能化的最佳伴侣。智能源头在于分析，分析的根本在于视频，分析的成败与否取决于视频的质量，如果视频全是噪点，怎么能有好的分析结果，如果视频一片漆黑，分析出来的结果又有谁还会相信？所以我们从分析的根源出发，为分析提供能媲美白天的黑夜视频效果，激光照明为夜晚的智能化打下坚实的基础。第四：绿色低碳。传统的红外摄像机散热量很大（光电转化效率一般达不到20%），不仅消耗较多的电力，而且热量在机身中散发不出来，造成机身过热，严重影响了机器的电子元器件功能，而激光光电转化效率一般高达50%，大大节省了能量还不会给征集带来隐患。第五：寿命较长。激光的使用寿命一般是红外LED寿命的5倍。这一点在需要24小时监控的环境下，更加具有突出的优势。第六：无红曝，在铁路上晚上照明又不影响驾驶员的视线是很难的，但是无红曝的激光照明器就很好的解决了这个问题。激光照明摄像机效果检测领域轨道、列车底部的检测：为了保障列车的运输安全，轨道与列车不允许有比较大的缺陷比如裂纹、剥离等，因此及时发现这类缺陷是十分必要的，如下图所示激光器可经过光学系统发射一条细长的线性光斑，将装在检验车上的线性光斑激光器对准钢轨方向照射，用线性的CCD摄像头进行采集就可以快速准确的检测整个铁轨的状况。如果采用红外激光，摄像机机前加一片窄带滤光片就可以消除可见光的影响，实现昼夜测试。和普威视利用同样的原理将激光器和线性CCD装在铁道上对准过往车辆底部可检测列车底部的问题。大型桥梁过车时振动和长期沉量检测：了解大型铁路桥梁在通过重载列车时的振动情况和长期使用下的下沉情况对于新旧桥梁的安全使用都是很重要的，如下图所示的装置可以进行这一工作如图所示，在桥梁比较远处不受桥梁过车振动影响处装一激光器，而在桥梁上欲检测处固定光电探测器阵列，该阵列通过合适当回路与计算机或单片机接口相连，这样的装置可以方便的检测振动与下沉量。山体滑坡与泥石流的预报：防止山体滑坡与泥石流，并及时预报乃是铁路防灾措施中的一件十分重要的事如下图所示的装置可用于滑坡与泥石流的预报如图所示，再可能发生滑坡与泥石流处安装两套相距一定距离的激光器，安装高度可大于3米，这样可以排除飞鸟落实的和行人造成的误动作。此外在离开200m处安装两组接受激光的光电传感器接受激光信号后，经放大处理后送与单片机系统。单片机不断检测光信号，若两路接收系统均检测不到激光信号则会发出报警，以便监控人员及时发现。铁路建设领域半导体激光遥控爆破：铁路建设中经常需要进行岩石或土方的爆破，此时如何保障负责引爆人员的安全十分重要。随着激光器的价格日以低廉，在某些特殊环境下，用半导体激光进行民用遥控爆破乃不失为一种新型的爆破方法，简单原理图如下图所示为了保证绝对安全可靠，该装置的遥控发射部分采用编码调制脉冲激光器的发射方式在波平率为30KHZ。接收部分则由光电元器件、选频放大、解码电路及引爆电路组成，两者的距离可以在100m-300m之间，其操作过程简单，当合上手持遥控器开关时，编码调制电路就开始工作，并驱动激光发射30KHZ的的激光脉冲同时在望远镜的配合下将激光光束对准远处引爆装置，此后按下编码开关，这时激光脉冲载有编码信息，当接收端光电传感器接收到改调制编码信号后经过选频放大后进行解调，阶调后输出执行信号再经点火回路引爆炸药。由于采用了编码调制技术，因此能够可靠的防止阳光以及电磁信号引起的误动作，又因为爆炸电路价格相对低廉，因而是一种远距离的安全引爆方式。以上几种激光技术有的已经大量应用有的正在开始应用与铁路行业，相信不久的将来，和普威视自主研发的激光夜视仪会有更多的激光技术应用轨道交通行业，为轨道交通作出应有的贡献！