CN102592452B - 集装箱港口车辆多源感知装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了集装箱港口车辆多源感知装置，所述多源感知装置包括车辆多源信息实时感应层、车辆多源传感信息处理与识别层以及道口多源传感器故障诊断维护层；所述车辆多源信息实时感应层由本地车辆多源信息感知单元组成，所述本地车辆多源信息感知单元由车辆检测器组、红外传感器组、地磅称重单元、RFID阅读器组、视频识别器以及本地道口总线节点设备组成；所述车辆多源传感信息处理与识别层由本地道口监控处理器和第一网桥设备组成；所述道口多源传感器故障诊断维护层由多源传感器故障信息数据库、传感器故障诊断维护服务器以及输出设备组成；本发明实现了集装箱港口车辆的多源感知识别和多源传感检测系统的自动维护。

Description

集装箱港口车辆多源感知装置

技术领域

本发明涉及一种电子信息技术领域，特别涉及集装箱港口车辆多源感知装置。

背景技术

集装箱港口作为物流系统中的重要节点，是远洋、内河船舶以及内陆运输(卡车和火车)的枢纽。

一般地，在集装箱港区道口安装RFID等设备，可以自动识别和管理进出港区的车辆，提高集装箱车辆运行管理效率。由于出入集装箱港区的集卡车辆流动性较大，车辆来源复杂，且种类繁多，识别和管理任务繁重，因此，单纯使用RFID这类设备不能够有效地解决集装箱港口车辆识别和管理中的一些难点问题，同时，大量道口检测设备本身的故障诊断和故障维护水平直接关系到道口车辆检测的准确性和管理的效率。现有的集装箱道口车辆检测方案都没有很好地解决这些问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集装箱港口车辆多源感知装置来防止车辆检测效率的下降，并保证高精度的车辆感知和识别。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

集装箱港口车辆多源感知装置，所述多源感知装置包括车辆多源信息实时感应层、车辆多源传感信息处理与识别层以及道口多源传感器故障诊断维护层；所述车辆多源信息实时感应层由本地车辆多源信息感知单元组成，所述本地车辆多源信息感知单元由车辆检测器组、红外传感器组、地磅称重单元、RFID阅读器组、视频识别器以及本地道口总线节点设备组成；所述车辆多源传感信息处理与识别层由本地道口监控处理器和第一网桥设备组成；所述道口多源传感器故障诊断维护层由多源传感器故障信息数据库、传感器故障诊断维护服务器以及输出设备组成；所述车辆检测器组与红外传感器组相连接，所述红外传感器组与地磅称重单元相连接，所述地磅称重单元与RFID阅读器组相连接，所述RFID阅读器组与视频识别器相连接，所述视频识别器与本地道口总线节点设备相连接，所述本地道口总线节点设备通过本地现场总线与本地道口监控处理器相连接，所述本地道口监控处理器与第一网桥设备相连接，所述第一网桥设备通过局域网络分别与多源传感器故障信息数据库和传感器故障诊断维护服务器相连接，所述传感器故障诊断维护服务器与输出设备相连接。

优选的，所述车辆多源传感信息处理与识别层由远程道口监控处理器、第二网桥设备、公共网络、第三网桥设备组成；所述远程道口监控处理器与第二网桥设备相连接，所述第二网桥设备与公共网络相连接，所述公共网络与第三网桥设备相连接。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明采用了多源传感器作为车辆识别单元，利用多源传感信息融合的方法实现了对集卡车辆的自动检测和识别，同时利用信息技术设计了多源传感数据的采集、传送和存储系统，通过对多源传感器历史数据的分析和评估，能够有效地发现多源传感器系统出现的传感器故障和传感器失准等问题，并通过故障诊断方法进行传感器故障定位，可以集装箱港口基于传感器进行车辆感知的可靠运行和维护问题，防止车辆检测效率的下降，并保证高精度的车辆感知和识别。本发明解决了车辆多源感知系统的可靠性工作问题，实现了集装箱港口车辆的多源感知识别和多源传感检测系统的自动维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1所示，本发明集装箱港口车辆多源感知装置，所述多源感知装置包括车辆多源信息实时感应层、车辆多源传感信息处理与识别层以及道口多源传感器故障诊断维护层；所述车辆多源信息实时感应层由本地车辆多源信息感知单元组成，所述本地车辆多源信息感知单元由车辆检测器组、红外传感器组、地磅称重单元、RFID阅读器组、视频识别器以及本地道口总线节点设备组成；所述车辆多源传感信息处理与识别层由本地道口监控处理器和第一网桥设备组成；所述道口多源传感器故障诊断维护层由多源传感器故障信息数据库、传感器故障诊断维护服务器以及输出设备组成；所述车辆检测器组与红外传感器组相连接，所述红外传感器组与地磅称重单元相连接，所述地磅称重单元与RFID阅读器组相连接，所述RFID阅读器组与视频识别器相连接，所述视频识别器与本地道口总线节点设备相连接，所述本地道口总线节点设备通过本地现场总线与本地道口监控处理器相连接，所述本地道口监控处理器与第一网桥设备相连接，所述第一网桥设备通过局域网络分别与多源传感器故障信息数据库和传感器故障诊断维护服务器相连接，所述传感器故障诊断维护服务器与输出设备相连接。

本发明系统主要部件的具体功能如下：

视频识别器：是一种专用图像采集处理系统；它由多个摄像头、视频采集卡驱动模块、视频捕捉模块、视频检索过滤模块、存储模块和控制模块等构成，可以有选择地拍摄通过道口的单帧车辆图像或连续帧车辆视频，然后对图像或视频进行处理，提取出其中的特征信息，通过道口总线节点设备和现场总线将信息传送到道口监控处理器进行信息融合和分析判断；视频识别器获得的图像信息主要包括通过道口车辆的车牌信息和集装箱箱号信息，利用图像识别技术，可以从图像中得到通过道口的车辆的车牌号码和车载集装箱箱号，然后将其传送到道口监控处理器。

RFID阅读器组：是由安装在道口不同位置的多个专用RFID阅读器构成的感知单元；RFID阅读器是一种用来进行非接触识别的电子装置，典型的RFID阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线，它通过无线射频应答，可以读出车载RFID电子标签的信息，具体包括车辆前方RFID标签的信息，车辆侧面和挂车RFID标签的信息，然后，将这些信息通过总线节点设备和现场总线传送到道口监控处理器。

地磅称重单元：也称为电子吊秤，是设置在地面上的大磅秤，通常用来称卡车的载货吨数；它主要由承重传力机构(秤体)、高精度称重传感器、称重显示仪表三大主件组成，可完成地磅基本的称重功能。其中，高精度称重传感器是地磅的核心部件，起着将重量值转换成对应的可测电信号的作用。

红外传感器组：由多个红外传感器构成的检测单元；红外线传感器是利用物体产生红色辐射的特性实现自动检测的传感器。红外探测器是由光学系统、敏感元件、前置放大器和调制器等组成；按光学系统的结构，红外探测器可分为透射式和反射式两类；在本发明中，红外传感器组可以检测道口是否有车辆通过，以及车辆通过的速度等信息，然后，将检测到的信息通过总线节点设备和现场总线传送到道口监控处理器。

车辆检测器：是设置在道口的一种检测车辆是否通过，以及车辆通过速度的电子装置。常用的车辆检测器主要有电感环检测器(环形感应线圈)、波频测器和视频检测器等。车辆检测器根据安装方式可以分为埋设式和悬挂式。以环形感应线圈检测器为例，当车辆通过埋设在路面下的环形线圈，引起线圈磁场的变化，检测器据此计算出车辆的流量、速度、时间占有率和长度等交通参数，并通过现场总线上传给监控系统。

现场总线：现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。它以测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统；现场总线控制系统由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成。

道口总线节点设备：属于现场总线系统的测量部分，它是连接总线系统的测量装置；它是连接不同的信息采集终端单元，使其与现场总线进行通讯的网络设备；不同类型的总线系统中，总线节点设备类型也不相同。

道口监控处理器：是一台专用的网络计算机，具备有多源传感信息融合和车辆分析识别功能，通过道口车辆监控系统软件，它能够进行道口多源传感信息传送、传感信息存储、传感信息处理、传感信息融合和分析以及道口车辆管理等，实现对通过道口车辆的实时监控；同时，它又是网络终端设备，可以与局域网中的特定服务器(比如多源传感器故障信息数据库)进行数据交换，上传道口车辆多源传感信息的数据。

网桥设备：是一种网络连接设备，它工作在数据链路层，将两个LAN连起来，只用MAC地址和物理拓扑进行工作；远程网桥通过一个通常较慢的链路(如公共网络)连接两个远程LAN；对本地网桥而言，可以保证网络的性能，而对远程网桥而言，可以保证在长距离上网络的正常运行。

多源传感器故障信息数据库：是一种专用数据库系统，存储着各个道口多源传感器的特征数据信息，这些数据是经过处理的多源传感器感知信息，包括各个传感器的基本属性信息、物理位置、传感信息和故障维护历史信息等，用于评判诊断各个传感器单元的工作状态与故障情况。

传感器故障诊断维护服务器：是一台运行着多源传感器故障诊断程序的专用计算机。它根据从多源传感故障信息数据库加载的多源传感器信息，通过采用模糊集理论等诊断识别方法，自动对各个传感器数据特征进行比较和校对，进而自动判断出传感器的运行状况，对出现问题的传感器进行定位并给出建议的解决方案。

输出设备：包括网络打印机、语音指示器或LED指示器等。

参见图2所示，本发明在使用时，一个港口就需要一个集装箱港口车辆多源感知装置，N个港口就需要N个集装箱港口车辆多源感知装置，对于分散在远程的集装箱道口，远程车辆多源信息感知装置结构和连接方式也与此类似，工作原理也基本相同；其不同之处在于远程车辆多源信息感知装置的车辆多源传感信息处理与识别层由远程道口监控处理器、第二网桥设备、公共网络、第三网桥设备组成；所述远程道口监控处理器与第二网桥设备相连接，所述第二网桥设备与公共网络相连接，所述公共网络与第三网桥设备相连接。

本发明的工作过程如下：

由于各个道口车辆感知装置及故障维护系统的功能结构相似，仅以道口1的多源感知装置为例来说明。

当某车辆通过道口1时，分别触发视频识别器1、RFID阅读器组1、地磅称重单元1、红外传感器组1和车辆检测器组1，这些传感器单元将该车辆的检测信息c₁₀、c₁₁、c₁₂、c₁₃和c₁₄通过本地道口总线节点设备1和本地现场总线传送到本地道口监控处理器1中，本地道口监控处理器1对这些传感数据s₁进行处理和融合，即利用预设的多源感知信息权值分配策略，判断该车辆在多重证据下的联合置信度Bel(A)＝[m(A) m(Φ)]^T，其中，A表示某车辆，m(A)表示合法车辆识别率，m(Φ)表示非法车辆识别率；若置信度Bel(A)大于某个阀值，则该车辆即为合法车辆，道口监控处理器1再结合港口车辆调度计划，自动给出该车进/出港口的工作指示单，允许该车辆进/出港口作业，这样就完成对车辆的感知和检验过程。这些过程都是本地道口监控处理器1自动完成的。

同时，本地道口监控处理器1还将得到的该车辆的检测信息c₁₀、c₁₁、c₁₂、c₁₃和c₁₄进行处理，提取出其特征数据f_s1，并将其通过第一网桥设备和局域网络发送到多源传感器故障信息数据库，进行分类存储和处理，得到每个传感器检测值的特征、数据产生的时间和频率、该检测值的来源、其物理位置或编号等故障诊断元数据f_d。传感器故障诊断维护服务器通过定期读取、分析和比较故障诊断元数据f_d，进而找出异常的传感器元信息，进而判断出该异常传感器元信息对应的道口1多源信息感知单元中的某传感器的故障状态和情况，进而根据预设策略，通过输出设备给出该故障传感器的维护建议，这样就完成了对道口1多源感知装置的故障诊断和维护工作；这个过程是无人干预自动完成的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.集装箱港口车辆多源感知装置，其特征在于，所述多源感知装置包括车辆多源信息实时感应层、车辆多源传感信息处理与识别层以及道口多源传感器故障诊断维护层；所述车辆多源信息实时感应层由本地车辆多源信息感知单元组成，所述本地车辆多源信息感知单元由车辆检测器组、红外传感器组、地磅称重单元、RFID阅读器组、视频识别器以及本地道口总线节点设备组成；所述车辆多源传感信息处理与识别层由本地道口监控处理器和第一网桥设备组成；所述道口多源传感器故障诊断维护层由多源传感器故障信息数据库、传感器故障诊断维护服务器以及输出设备组成；所述车辆检测器组与红外传感器组相连接，所述红外传感器组与地磅称重单元相连接，所述地磅称重单元与RFID阅读器组相连接，所述RFID阅读器组与视频识别器相连接，所述视频识别器与本地道口总线节点设备相连接，所述本地道口总线节点设备通过本地现场总线与本地道口监控处理器相连接，所述本地道口监控处理器与第一网桥设备相连接，所述第一网桥设备通过局域网络分别与多源传感器故障信息数据库和传感器故障诊断维护服务器相连接，所述传感器故障诊断维护服务器与输出设备相连接。

2.根据权利要求1所述的集装箱港口车辆多源感知装置，其特征在于：所述车辆多源传感信息处理与识别层由远程道口监控处理器、第二网桥设备、公共网络、第三网桥设备组成；所述远程道口监控处理器与第二网桥设备相连接，所述第二网桥设备与公共网络相连接，所述公共网络与第三网桥设备相连接。

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