Co-60貨運(yùn)列車檢測系統(tǒng)中圖像與信息處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：Co-60貨運(yùn)列車檢測系統(tǒng)是世界上首臺(tái)對貨運(yùn)列車進(jìn)行在線檢測的大型系統(tǒng)，它的圖像與信息處理系統(tǒng)具有檢測速度快、數(shù)據(jù)量大、要管理的信息復(fù)雜等特點(diǎn)。介紹了Co-60貨運(yùn)列車檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)布局、檢測流程以及在該系統(tǒng)中采用的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：Co-60貨運(yùn)列車檢測系統(tǒng) 系統(tǒng)布局 檢測流程

Co-60貨運(yùn)列車檢測系統(tǒng)是世界上首臺(tái)對貨運(yùn)列車進(jìn)行在線檢測的大型系統(tǒng)。檢測時(shí)，列車以小于10公里/小時(shí)的速度通過檢測通道，當(dāng)機(jī)車通過檢測通道時(shí)，檢測系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，對機(jī)車后的貨車車廂進(jìn)行掃描，獲取車廂的掃描圖像，海關(guān)工作人員對照貨申報(bào)單據(jù)檢查掃描圖像與貨主申報(bào)的是否相符，并根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)處理。

與通常的集裝箱檢測系統(tǒng)[1]相比，Co-60貨運(yùn)列車檢測系統(tǒng)的圖像與信息管理系統(tǒng)具有檢測度快、數(shù)據(jù)量大和要管理的信息關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)。Co-60貨運(yùn)列車檢測系統(tǒng)獲得一列由50節(jié)車廂組成的列車的掃描圖像僅需4～5分鐘，這僅相當(dāng)于普通集裝箱檢測系統(tǒng)獲取一個(gè)集裝箱或一輛貨車掃描圖像所需的時(shí)間；一列列車掃描圖像的數(shù)據(jù)量相當(dāng)于60～70個(gè)40英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱掃描圖像的數(shù)據(jù)量；集裝箱信息只需按集裝箱管理，而列車車廂信息既要按列車管理，又要分車廂管理。Co-60貨運(yùn)列車檢測系統(tǒng)的這些特點(diǎn)對其圖像和信息處理提出了很高的要求。結(jié)合海關(guān)特殊情況，我們?yōu)镃o-60貨運(yùn)列車檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)了合理的系統(tǒng)布局和檢測流程，并采用了一些關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了上述性能。

1 系統(tǒng)布局

為了滿足檢測需要，Co-60貨運(yùn)列車在線檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)了四個(gè)功能中心：圖像采集中心、圖檢中心、查驗(yàn)中心和數(shù)據(jù)中心，它們分別實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的一部分功能，具體如下。

圖像采集中心：進(jìn)行列車車廂圖像的采集和實(shí)時(shí)顯示；并將車廂圖像和列車車廂號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

圖檢中心：對照申報(bào)信息進(jìn)行圖像檢查，給出檢查結(jié)果。

查驗(yàn)中心：查詢圖檢中心的檢查結(jié)果，對可疑車廂進(jìn)行手工查驗(yàn)，并給出查驗(yàn)結(jié)果。

數(shù)據(jù)中心：進(jìn)行掃描圖像和檢查信息的存儲(chǔ)；并進(jìn)行信息查詢和統(tǒng)計(jì)。

在一般的鐵路口岸，鐵路報(bào)關(guān)樓是貨主向海關(guān)申報(bào)的場所，鐵路換裝廠是海關(guān)對貨物進(jìn)行開箱查驗(yàn)的場所，它們的國門以海關(guān)辦公樓分別位于不同的地點(diǎn)。根據(jù)上述四個(gè)地址的特點(diǎn)和四個(gè)功能中心的職能，我們將圖像采集中心、圖檢中心、查驗(yàn)中心和數(shù)據(jù)中心分別設(shè)在國門、鐵路報(bào)關(guān)樓、鐵路換裝廠和海關(guān)報(bào)關(guān)樓；四個(gè)功能中心分別建立自己的局域網(wǎng)，各局域網(wǎng)之間以光纜相互聯(lián)接，組成個(gè)虛擬局域網(wǎng)。

2 檢測流程設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)Co-60貨運(yùn)列車在線檢測系統(tǒng)的預(yù)定功能，并結(jié)合設(shè)計(jì)和技術(shù)條件，設(shè)計(jì)了如下檢查流程：

（1）當(dāng)列車通過檢測通道時(shí)，采集中心采集列車圖像，自動(dòng)進(jìn)行車廂圖像分割，同時(shí)車廂號(hào)錄制系統(tǒng)自動(dòng)將車廂號(hào)錄制下來。

（2）采集中心工作人員回放列車通過檢測通道時(shí)的錄像，并按順序輸入車廂號(hào)序列，使車廂號(hào)和車廂掃描圖像一一對應(yīng)。

（3）采集中心將圖像和車廂號(hào)信息保存到數(shù)據(jù)中心。

（4）圖檢中心在貨主報(bào)關(guān)后進(jìn)行圖像檢查，確定查驗(yàn)重點(diǎn)，具體程序?yàn)椋?/p>

①檢查員在海關(guān)電子報(bào)關(guān)系統(tǒng)的信息查詢終端上查詢貨主的報(bào)關(guān)信息，并從報(bào)關(guān)信息中檢索出車廂號(hào)；

②檢查員通過輸入車廂號(hào)，調(diào)出該車廂的圖像，對照報(bào)關(guān)信息進(jìn)行檢查；

③給出接受申報(bào)的檢查結(jié)果，并將檢查結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)中心。

（5）查驗(yàn)中心自動(dòng)顯示需復(fù)驗(yàn)車廂的車廂號(hào)，并顯示該車廂的圖像；查驗(yàn)員對照圖像對該車廂進(jìn)行手工查驗(yàn)，并輸入手工查驗(yàn)結(jié)果；手工實(shí)際查驗(yàn)結(jié)果也存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)中心。

檢測流程和設(shè)備布局圖如圖1所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)

3.1 圖像數(shù)據(jù)高速傳輸、實(shí)時(shí)顯示與實(shí)時(shí)存儲(chǔ)

如前所述，系統(tǒng)圖像采集中心的功能是進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示和實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。而事實(shí)上，由于列車通過檢測通道時(shí)的速度往往達(dá)到10公里/小時(shí)以上，采集中心每2ms就要采集一列圖像數(shù)據(jù)；并且列車往往由50節(jié)左右的車廂組成，每節(jié)車廂的圖像數(shù)據(jù)多達(dá)3M字節(jié)，因此一列列車的圖像數(shù)據(jù)多達(dá)150M字節(jié)。這些數(shù)據(jù)需要采集中心在短短的3～4分鐘內(nèi)采集、實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)中。而且采集中心還要隨時(shí)測控制系統(tǒng)發(fā)的采集起停、車廂分割等信號(hào)，并做出相應(yīng)的處理。以上要求給采集中心的功能實(shí)現(xiàn)帶來很大困難。

為了解決上述問題，我們設(shè)計(jì)了雙工作站串行工作機(jī)制，即將采集中心分為采集控制站和采集站。采集控制站負(fù)責(zé)監(jiān)控控制系統(tǒng)的命令，并根據(jù)控制系統(tǒng)的命令進(jìn)行數(shù)據(jù)采集啟停、自檢、校零等操作，同時(shí)將采集的圖像數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送到采集站；采集站則負(fù)責(zé)接收采集控制站發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。通過采集上述串行工作機(jī)制，我們成功地解決了采集中心多任務(wù)工作的難題，實(shí)現(xiàn)了采集中心的全部功能。

3.2 信息的動(dòng)態(tài)維護(hù)

Co-60貨運(yùn)列車在線檢測系統(tǒng)需要維護(hù)的信息有列車車廂號(hào)、車廂序列號(hào)、車廂對應(yīng)圖像文件名、采集中心操作員代碼、采集時(shí)間、圖檢中心操作員代碼、圖檢時(shí)間、圖檢結(jié)論、查驗(yàn)中心操作員代碼、查驗(yàn)時(shí)間、查驗(yàn)結(jié)論等。這些信息是在檢測流程的不同環(huán)節(jié)產(chǎn)生的，如列車車廂號(hào)、車廂序列號(hào)、采集時(shí)間等是在采集中心進(jìn)行圖像采集時(shí)產(chǎn)生的，圖檢時(shí)間、圖檢結(jié)論等是在圖檢中心進(jìn)行圖檢操作時(shí)產(chǎn)生的；查驗(yàn)時(shí)間、查驗(yàn)結(jié)論等是在查驗(yàn)中心進(jìn)行查驗(yàn)操作時(shí)產(chǎn)生的。由于這些信息分別產(chǎn)生于檢測流程的各個(gè)不同階段，因此需要隨著檢測進(jìn)行動(dòng)態(tài)維護(hù)和添加這些信息。我們通過采用SQL SERVER和ODBC技術(shù)[2]實(shí)現(xiàn)了上述信息云集維護(hù)。

3.3 列車信息管理

在Co-60貨運(yùn)列車在線檢測系統(tǒng)中，每一個(gè)車廂圖像對應(yīng)著某時(shí)刻出入境的一節(jié)車廂，同時(shí)一節(jié)列車車廂也對應(yīng)著貨主向海關(guān)提交的一張報(bào)關(guān)單，因此列車的信息管理必然以列車車廂作為基本單位。但是同一列列車中的不同車廂之間也有一定的對應(yīng)關(guān)系，列車信息管理也需要體現(xiàn)它們之間的這種關(guān)系。這些數(shù)據(jù)既屬于同一列列車，又需要分車廂進(jìn)行管理。為了解決這個(gè)問題，我們在數(shù)據(jù)庫中增加了列車車廂流水號(hào)。它由14位阿拉伯?dāng)?shù)字組成，前8位是獲取該車廂圖像的年（4位）、月（2位）、日（2位），第9～11位為該日順序排列的檢測列車流水號(hào)，第11～14位為該車廂在所在列車中的流水號(hào)。因此列車車廂流水號(hào)是系統(tǒng)自動(dòng)生成的與該車廂唯一對應(yīng)的序號(hào)，可以作為數(shù)據(jù)庫的主索引。列車車廂流水號(hào)前11位能唯一標(biāo)識(shí)在某日出入境的一列列車，整個(gè)14位流水號(hào)則唯一標(biāo)識(shí)在該日出入境的某一節(jié)車廂。通過引入列車車廂流水號(hào)，我們有效地解決了列車信息管理的難題。

采用上述關(guān)鍵技術(shù)，我們分別為采集中心、圖檢中心、查驗(yàn)中心和數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)和開發(fā)了圖像采集軟件、圖像檢查軟件、查驗(yàn)軟件和信息查詢及統(tǒng)計(jì)軟件，分別實(shí)現(xiàn)了采集中心、圖檢中心、查驗(yàn)中心和數(shù)據(jù)中心在上述檢測流程中的職能。目前，Co-60貨運(yùn)列車在線檢測系統(tǒng)已經(jīng)在滿洲里海關(guān)正式投入運(yùn)行。