基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置，包括檢測(cè)單元和中央控制單元，所述檢測(cè)單元包括：視覺傳感器、PLC控制器、以及信號(hào)交換機(jī)，所述視覺傳感器和信號(hào)交換機(jī)均與PLC控制器連接，由其控制檢測(cè)和信號(hào)發(fā)送交換；所述中央控制單元，包括信號(hào)交換機(jī)、中央控制器、以及地鐵屏蔽門和列車門控制器。本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置其有益技術(shù)效果在于，可以有效提高了運(yùn)輸能力，提高了列車行駛速度，僅受設(shè)計(jì)安全時(shí)速的限制，減少站臺(tái)不必要的停留時(shí)間，在安全、可靠的情況下，盡可能快速離站。
【專利說明】基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及安防監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]屏蔽門是指在月臺(tái)上以玻璃幕墻的方式包圍鐵路月臺(tái)與列車上落空間。列車到達(dá)時(shí)，再開啟玻璃幕墻上電動(dòng)門供乘客上下列車。
[0003]為了防止屏蔽門和列車門防夾，技術(shù)人員研究了多種解決方案。其中，專利號(hào)為ZL201220112328的中國(guó)實(shí)用新型專利，公開了一種車門防夾系統(tǒng)，其包括設(shè)有車門關(guān)閉狀態(tài)檢測(cè)器、車門夾物檢測(cè)裝置、報(bào)警器和電源；所述車門關(guān)閉狀態(tài)檢測(cè)器安裝在車輛車門的門框上；所述車門關(guān)閉狀態(tài)檢測(cè)器的輸入端接車輛油門控制電機(jī)，屏蔽門開關(guān)門輸出指示信號(hào)接列車門與屏蔽門防夾檢測(cè)裝置的輸入端，列車門與屏蔽門防夾檢測(cè)裝置的輸出端可別接報(bào)警器的輸入端和車輛的車門控制按鈕；所述車門夾物檢測(cè)裝置接電源輸出端。
[0004]目前，常見的屏蔽門與列車門間障礙物的檢測(cè)方法主要有以下三種:一、門驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流判別法；二、激光對(duì)探檢測(cè)法；三、激光光柵檢測(cè)法。然而，上述各種方案均存在可靠性低、誤報(bào)率高、安裝出超站臺(tái)設(shè)備限界、安裝調(diào)整繁瑣等問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置，該目前屏蔽門障礙物檢測(cè)在實(shí)際使用中普遍存在的可靠性低、誤報(bào)率高、安裝出超站臺(tái)設(shè)備限界、安裝調(diào)整繁瑣等問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置，包括檢測(cè)單元和中央控制單元，所述檢測(cè)單元包括:視覺傳感器、PLC控制器、以及信號(hào)交換機(jī)，所述視覺傳感器和信號(hào)交換機(jī)均與PLC控制器連接，由其控制檢測(cè)和信號(hào)發(fā)送交換；所述中央控制單元，包括信號(hào)交換機(jī)、中央控制器、以及地鐵屏蔽門和列車門控制器。
[0007]其中，所述PLC控制器可以毫秒級(jí)的速度掃描連接在其上的所述視覺傳感器輸出的信號(hào)。
[0008]其中，所述視覺傳感器是掃描速度不低于每次27ms (或37次/S)的視覺傳感器。
[0009]其中，其特征在于:所述視覺傳感器是能掃描到邊長(zhǎng)不小于6mm物體的傳感器。
[0010]本實(shí)用新型的基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置其有益技術(shù)效果在于，可以有效提高了運(yùn)輸能力，提高了列車行駛速度，僅受設(shè)計(jì)安全時(shí)速的限制，減少站臺(tái)不必要的停留時(shí)間，在安全、可靠的情況下，盡可能快速離站。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例
[0013]本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控系統(tǒng)及方法，是一種確保地鐵運(yùn)營(yíng)安全和乘客安全，提高運(yùn)營(yíng)效率，綜合降低地鐵建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。
[0014]本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控系統(tǒng)及方法，包括:檢測(cè)單元和中央控制單元。
[0015]其中，檢測(cè)單元包括:視覺傳感器、PLC控制器、以及信號(hào)交換機(jī)。上述的視覺傳感器和信號(hào)交換機(jī)均與PLC控制器連接，由其控制檢測(cè)和信號(hào)發(fā)送交換。
[0016]中央控制單元，包括信號(hào)交換機(jī)、中央控制器、以及地鐵屏蔽門和列車門控制器，中央控制器通過主機(jī)站端顯示器進(jìn)行操作。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控系統(tǒng)，視覺傳感器安裝在每個(gè)站臺(tái)屏蔽門軌行區(qū)側(cè)上部位置或道床上，當(dāng)屏蔽門關(guān)閉后，立即啟動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)工作，探測(cè)屏蔽門與列車門之間的空隙中是否夾有物體遮擋特征光源，當(dāng)探測(cè)到有物體存在或超限則立即輸出信號(hào)到PLC控制器，PLC控制器收到信息后，輸出預(yù)留在信號(hào)交換機(jī)內(nèi)的閉鎖信號(hào)，阻止中央控制器的信號(hào)系統(tǒng)不能發(fā)車，同時(shí)控制屏蔽門上安裝的指示燈報(bào)警閃爍，安裝在列車頭內(nèi)或車站端頭的系統(tǒng)監(jiān)視器通過有線或無線的通信方式接收系統(tǒng)主機(jī)傳送的狀態(tài)信息，顯示出夾物或超限的具體部位，并發(fā)出聲光報(bào)警信息，還可對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和轉(zhuǎn)發(fā)。
[0018]本實(shí)用新型的主要實(shí)現(xiàn)的性能指標(biāo)包括:PLC控制器系統(tǒng)可以毫秒級(jí)的速度掃描連接在其上的視覺傳感器輸出的信號(hào)。屏蔽門和列車門防夾及超限探測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)采用了智能視覺傳感器，其掃描速度每次27ms (37次/S)，能掃描到大于6mm的小物體；因此，可以避免夾物過小不能探測(cè)的問題。獨(dú)有的窄帶濾波及圖像匹配技術(shù)可以避免振動(dòng)造成的檢測(cè)錯(cuò)誤。時(shí)域調(diào)制、窄帶濾波、偏振除反，可以精確排除各種的干擾而影響探測(cè)準(zhǔn)確性及誤報(bào)的問題，提高了監(jiān)控的準(zhǔn)確性。采用自清潔裝置，極大降低系統(tǒng)維護(hù)的需求。采用PLC控制器快速采集處理信息，能保證在0.3秒內(nèi)把所有屏蔽門和列車門的安全激光探測(cè)器狀態(tài)準(zhǔn)確采集上來，將大大提高地鐵運(yùn)營(yíng)的安全性和運(yùn)營(yíng)的效率，車輛在站臺(tái)的停站或啟動(dòng)時(shí)間可以縮短6秒鐘左右。
[0019]本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控系統(tǒng)及方法，整個(gè)系統(tǒng)的處理時(shí)間可以在0.3秒的時(shí)間范圍內(nèi)完成，比司機(jī)觀察的速度大大提高，還可以適應(yīng)曲線車站。檢測(cè)精度，在檢測(cè)范圍內(nèi)可以動(dòng)態(tài)掃描到大于6mm的物體。圖像分析、視覺測(cè)量，不受干擾，可靠性高，適用于地鐵的復(fù)雜環(huán)境。將大大提高地鐵運(yùn)營(yíng)的安全性和運(yùn)營(yíng)的效率，地鐵停站的啟動(dòng)的時(shí)間可以縮短6秒鐘。
[0020]快速探測(cè)屏蔽門與列車門之間的空隙中是否存在物體，動(dòng)態(tài)探測(cè)精度可大于6_，避免夾物過小不能探測(cè)的問題?？蓹z測(cè)各類型列車運(yùn)行事故，包括:屏蔽門沒有關(guān)合到位事故，可檢測(cè)的乘客夾在屏蔽門與車門之間的事故。
[0021]應(yīng)用本實(shí)用新型的系統(tǒng)，司機(jī)不用車觀看，每次停站節(jié)省時(shí)間6-10秒、一天節(jié)省30-50分鐘；如果一條線的旅行長(zhǎng)度約為18km左右，車站數(shù)量為16個(gè)左右，平均旅行周期為一個(gè)小時(shí)。目前列車在每個(gè)車站,列車從關(guān)門到啟動(dòng)大概需要13秒鐘，如果啟動(dòng)時(shí)間縮短6?10秒鐘，一個(gè)運(yùn)行周期，一列車可以節(jié)省16X2X6=192秒?16X2X10=320秒，相當(dāng)于3?5分鐘?？商岣?.5^2.5個(gè)列車的運(yùn)量或節(jié)省1.5^2.5列車；如果6節(jié)編組的每節(jié)6B車廂，投資約為50(Γ600萬元，也相當(dāng)于節(jié)約450(Γ7500萬元，因此，采用屏蔽門和列車門防夾檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，既有安全效益，又有經(jīng)濟(jì)效益。減少列車在站停留時(shí)間，減少了列車行駛循環(huán)的周期，相對(duì)提高了平均運(yùn)行速度。
[0022]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果在于，可以有效提高了運(yùn)輸能力，例如:1、Α型車廂一節(jié)約800萬元，B型車廂一節(jié)約600萬元，全線需要相應(yīng)增加多節(jié)，同時(shí)還需要加長(zhǎng)站臺(tái)，投資巨大。2、提高了列車行駛速度，僅受設(shè)計(jì)安全時(shí)速的限制。3、減少站臺(tái)不必要的停留時(shí)間，在安全、可靠的情況下，盡可能快速離站。
[0023]機(jī)器視覺障礙檢測(cè)，采用圖像視覺傳感器對(duì)特定的標(biāo)志進(jìn)行檢測(cè)；利用局部圖像匹配算法對(duì)相機(jī)的位移和振動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。從而消除振動(dòng)位移對(duì)傳障礙檢測(cè)的影響。該檢測(cè)方法自適應(yīng)的位移振動(dòng)補(bǔ)償算法保證其低漏報(bào)率、低誤報(bào)率和高準(zhǔn)確率，其獨(dú)特的安裝方式保證不會(huì)侵入車輛限界。
[0024]圖像匹配技術(shù)是一種圖像處理的方法，基于圖像差值的最小匹配位置。在遠(yuǎn)焦光學(xué)中。相機(jī)的平移和旋轉(zhuǎn)僅僅帶來被測(cè)圖像的偏移。利用這個(gè)特點(diǎn)可以對(duì)視覺傳感器中固定目標(biāo)的的特征量進(jìn)行匹配，以獲得視覺傳感器因?yàn)橥庖蛟斐傻男D(zhuǎn)和偏移。從而對(duì)特征光源應(yīng)該出現(xiàn)的位置進(jìn)行補(bǔ)償，也就是整個(gè)系統(tǒng)允許振動(dòng)造成微位移的原理。
[0025]圖像匹配技術(shù)檢測(cè)更可靠，降低了設(shè)備對(duì)準(zhǔn)的要求。無論在安裝時(shí)，還是在使用時(shí)都不需要嚴(yán)格的對(duì)準(zhǔn)要求。系統(tǒng)通過視覺計(jì)算自動(dòng)補(bǔ)償特征光出現(xiàn)位置的偏差。采用約定時(shí)域0、1調(diào)制的光強(qiáng)信號(hào)。排除背景干擾。降低偶發(fā)干擾的概率，并能自檢光源失效狀態(tài)。采用與特征光匹配的窄帶濾波技術(shù)，排除90%環(huán)境光干擾。采用偏振技術(shù)排除車體反射光的干擾。
[0026]本實(shí)用新型基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限探測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)客服了目前屏蔽門障礙物檢測(cè)在實(shí)際使用中普遍存在的可靠性低、誤報(bào)率高、安裝出超站臺(tái)設(shè)備限界、安裝調(diào)整繁瑣等問題；
[0027]基于最新機(jī)器視覺檢測(cè)的屏蔽門和列車門防夾及超限探測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合IM技術(shù)。在保證檢測(cè)可靠的前提下有效降低誤報(bào)率，同時(shí)解決超限及安裝調(diào)整的問題。安裝于每4-5組上方或道床的傳感器不會(huì)侵入站臺(tái)設(shè)備限界；當(dāng)有乘客或異物滯留在列車和屏蔽門之間，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出信號(hào)，用來阻止列車運(yùn)行，防止事故發(fā)生；提醒站臺(tái)工作人員采取相應(yīng)的措施。
[0028]本實(shí)用新型采用圖像分析算法，其方法是:
[0029]輸入?yún)?shù):
[0030]1、沒有異物的背景圖像a
[0031]2、待檢測(cè)的圖像b
[0032]輸出參數(shù):
[0033]異物區(qū)域。(面積為O表示無異物)
[0034]算法流程:
[0035]Uab圖像匹配:用以糾正視覺傳感器因?yàn)檎饎?dòng)帶來的兩幅圖片平移誤差。
[0036]2、圖像差值:用以檢測(cè)圖像不一致的區(qū)域。
[0037]3、差值處理:用以處理不一致區(qū)域的噪音、亮度差干擾。
[0038]4、輸出:輸出用坐標(biāo)異物檢測(cè)區(qū)域。
[0039]本實(shí)用新型所采用的機(jī)器視覺障礙檢測(cè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，技術(shù)先進(jìn)，性能最優(yōu)，反應(yīng)迅速靈敏，檢測(cè)準(zhǔn)確率高，誤報(bào)率最低；非接觸式檢測(cè)，不會(huì)因檢測(cè)物的接觸而受損；可隨布局變化輕松應(yīng)對(duì)，維護(hù)相對(duì)比較方便；機(jī)身小、重量輕，方便安裝，安裝在車輛限界外部，不影響行車安全；同步工作，不會(huì)產(chǎn)生相互干擾。
[0040]最后需要說明的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，而不是對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的限定，任何對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)特征所做的等同替換或相應(yīng)改進(jìn)，仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置，包括檢測(cè)單元和中央控制單元，其特征在于，所述檢測(cè)單元包括:視覺傳感器、PLC控制器、以及信號(hào)交換機(jī)，所述視覺傳感器和信號(hào)交換機(jī)均與PLC控制器連接，由其控制檢測(cè)和信號(hào)發(fā)送交換；所述中央控制單元，包括信號(hào)交換機(jī)、中央控制器、以及地鐵屏蔽門和列車門控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置，其特征在于:所述PLC控制器可以微秒級(jí)的速度掃描連接在其上的所述視覺傳感器輸出的信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置，其特征在于:所述視覺傳感器是掃描速度不低于每次27ms的視覺傳感器。
4.如權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺的屏蔽門和列車門防夾超限監(jiān)控裝置，其特征在于:所述視覺傳感器是能掃描到邊長(zhǎng)不小于6_物體的傳感器。
【文檔編號(hào)】B61L27/04GK203974806SQ201420384474
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】石磊, 毛宇豐, 張金成, 靳守杰, 黃照東 申請(qǐng)人:廣州天賦人財(cái)光電科技有限公司