激光照明攝像機在鐵路監控中的技術

　　近幾年，中國的鐵路建設進入了高速發展時期，為了保障鐵路的安全運營，安全監控也從鐵路工作人員流動查看，到大量的監控設備投入運營，再到現在的監控的高清化、網絡化、智能化。激光器是一種新型發光器件，其在工業領域應用不是很長，但是由于它有著體積小、重量輕、耗電省、驅動與調制方便，已經大量應用光通訊、光刻、醫療等領域。在軌道交通行業的通信激光也已廣泛而大量的應用。

　　視頻領域

　　隨著技術的進步人們對視頻監控的要求也越來越高，從最開始的能看到圖像，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小時不間斷的視頻需求，從非智能被動監控到主動智能分析。視頻監控技術發展到現在，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境下的監控，使其監控攝像機看得清、看得遠，并提高產品的可靠性才是視頻監控技術發展的重難點?，F在大型的鐵路安全監控項目已經逐漸應用激光照明攝像機。

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

　　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量，如果視頻全是噪點，怎么能有好的分析結果，如果視頻一片漆黑，分析出來的結果又有誰還會相信?所以我們從分析的根源出發，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不出來，造成機身過熱，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給征集帶來隱患。

　　第五：壽命較長。激光的使用壽命一般是紅外LED壽命的5倍。這一點在需要24小時監控的環境下，更加具有突出的優勢。

　　第六：無紅曝。在鐵路上晚上照明又不影響駕駛員的視線是很難的，但是無紅曝的激光照明器就很好的解決了這個問題。

　　檢測領域

　　軌道、列車底部的檢測：為了保障列車的運輸安全，軌道與列車不允許有比較大的缺陷比如裂紋、剝離等，因此及時發現這類缺陷是十分必要的，如圖1所示激光器可經過光學系統發射一條細長的線性光斑，將裝在檢驗車上的線性光斑激光器對準鋼軌方向照射，用線性的CCD攝像頭進行采集就可以快速準確的檢測整個鐵軌的狀況。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光的影響，實現晝夜測試。利用同樣的原理將激光器和線性CCD裝在鐵道上對準過往車輛底部可檢測列車底部的問題。

　　大型橋梁過車時振動和長期沉量檢測：了解大型鐵路橋梁在通過重載列車時的振動情況和長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所示的裝置可以進行這一工作。

　　如圖2所示，在橋梁比較遠處不受橋梁過車振動影響處裝一激光器，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，這樣可以排除飛鳥落實的和行人造成的誤動作。此外在離開200m處安裝兩組接受激光的光電傳感器接受激光信號后，經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發出報警，以便監控人員及時發現。

　　鐵路建設領域

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

　　為了保證絕對安全可靠，該裝置的遙控發射部分采用編碼調制脈沖激光器的發射方式在波平率為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，其操作過程簡單，當合上手持遙控器開關時，編碼調制電路就開始工作，并驅動激光發射30KHZ的的激光脈沖同時在望遠鏡的配合下將激光光束對準遠處引爆裝置，此后按下編碼開關，這時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過選頻放大后進行解調，階調后輸出執行信號再經點火回路引爆炸藥。由于采用了編碼調制技術，因此能夠可靠的防止陽光以及電磁信號引起的誤動作，又因為爆炸電路價格相對低廉，因而是一種遠距離的安全引爆方式。