随着中国铁路机车运行速度以及车流密度的不断攀升,电力机车的弓网取流量日益增加,接触网张力补偿器的稳定运行显得尤为重要,为保证铁路系统接触网的供电安全,补偿器监测装置应运而生。该设备通过监测坠砣至地面的距离(补偿器b值),从而判断补偿器的运行状态,及时排除安全隐患,是接触网及供电设备地面监测装置(6C系统)的重要组成部分。现阶段的补偿器监测系统存在两个突出问题,一是由于工作环境恶劣,系统长期暴露在自然环境中,测距传感器探头可能被杂物遮挡,影响测距真实值,导致处理器误判,增大人员检修工作量。二是现场监测子站的主处理器无法实现复杂算法,数据必须上传至监控中心进行处理,实时性不高且易出现数据丢失等现象。本文针对上述问题,结合数字图像处理技术设计了一种联合PCA降维与HOG特征提取的接触网补偿器在线监测系统,主要工作包括:(1)分别对监测系统的数据采集模块、网络通讯模块和电源模块的硬件电路以及软件功能进行设计,搭建了一套以树莓派为核心控制器、结合多种硬件采集设备的现场监测系统,实时监测现场环境温湿度和补偿器b值并进行数据超限判断,实现数据的及时处理,避免信息丢失。(2)现场监测子站在数据超限时采集现场图像,利用数字图像处理技术实现二次判断。为防止图像细节信息的丢失,首先采用边窗(SMF)-双边滤波对图像进行全局去噪,减少电磁干扰等噪声影响;通过时间阈值的设定,采用CLAHE算法对系统判断为夜晚低照度的图像进行增强处理,该算法在增强的同时有效的防止了噪声放大,边缘细节得到明显提高;由于作业环境特殊,为减少冗余计算,提取图像中测距探头部分作为目标区域;由于现场监测子站仅在数据超限时采集环境图像,相邻帧之间的图像相隔时间可能较长,背景发生变化,利用传统帧间差分法无法实现准确识别,因此采用联合PCA降维与HOG特征提取的方法进行目标区域的识别验证。实验表明,该方法运算开销小,准确性较高,可以完成目标区域异物侵限的自动诊断,减少误报。(3)基于阿里云平台开发系统云服务器与MySQL数据库,实现数据的上传与存储;利用C#编程语言,依托Visual Studio集成设计环境开发监控中心的客户端软件,工作人员用户可以在此查看报警信息和历史数据,同时提供参数阈值设置功能,实现差异化管理。经试验,系统运行稳定,检测精度较高,实现了对补偿装置的实时监测,为提高接触网供电安全管理精益化水平提供技术支撑。