CN103941672B - 机场跑道除雪作业质量评估系统 - Google Patents

Abstract

一种机场跑道除雪作业质量评估系统。其包括移动终端模块、GPRS无线通信模块、监控调度系统和除雪质量评估模块；移动终端模块包括图像采集单元、GPS定位单元和移动终端处理器；监控调度系统包括监控中心服务器和监视器；除雪质量评估模块包括图像识别单元和除雪质量评估单元。本发明利用图像采集单元对除雪作业图像实时进行采集，由移动终端处理器对图像进一步处理，并将除雪车的GPS定位信息通过GPRS无线通信模块发送到无线网络中，由监控中心服务器将图像信息接收和保存，并在监视器上实时显示，图像识别单元再对图像进行识别和处理，在获取除雪图像的有关信息后，除雪质量评估单元依据机场跑道除雪作业相关标准对除雪质量做出评估。

Description

机场跑道除雪作业质量评估系统

技术领域

本发明属于民用航空应用技术领域，特别是涉及一种机场跑道除雪作业质量评估系统。

背景技术

近年来我国民航运输业发展迅速,随着机场旅客吞吐量、货邮吞吐量的大幅攀升，各型飞机的起降密度逐渐增大。相应地，机场为航班提供服务的各种特种车辆工作量和工作强度也变得愈来愈大。而在我国北方的冬季，机场的除雪作业又是一项极其繁忙而且复杂的工作，同时也是一个必不可少的工作环节。因此，对除雪车的作业质量和安全性能提出了更高的要求。

目前，我国机场跑道除雪作业基本都是依靠人工肉眼来观测除雪质量，这无论在工作效率上还是在安全性上都难以满足现实需求。可见，对提高机场跑道除雪作业质量的方法进行研究可以大幅度地提高机场除雪车辆以及其他特种作业车辆的作业效率，同时也可以大大地减轻机场地面保障部门对各种特种车辆指挥调度的工作量，增强特种车辆作业的安全性能，间接地提高航班正点率。

申请号为201320143081.1的中国实用新型专利中公开了一种除雪类车辆的车载终端及监控调度系统。该系统包括车载终端和监控调度服务器，其中车载终端主要包括主控制器、定位模块、无线通讯模块和摄像模块。该系统的缺点是只能对除雪效果进行检测，而不能对除雪质量做出评估。

但在我国很少有机场采用较为专业的编队除雪车辆指挥调度管理，更没有将图像监控应用在机场跑道除雪作业质量的评估方面，而多数机场尤其是枢纽机场与干线机场都已具有这方面的需求。因此，本发明提出一套基于无线传输技术和图像识别技术的机场跑道除雪质量的评估系统，提出了机场除雪车监控系统的无线数据传输与图像采集方法，在移动终端处理器上实现了图像数据的压缩与传输。基于图像识别技术的跑道除雪作业质量检测技术进行探索，提出利用图像识别技术对采集到的实时图像进行数字分析，来实现跑道除雪作业质量的自动监测，以期望为跑道除雪车辆指挥与调度优化系统提供技术平台。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种机场跑道除雪作业质量评估系统。

为了达到上述目的，本发明提供的机场跑道除雪作业质量评估系统包括至少一个移动终端模块、GPRS无线通信模块、监控调度系统和除雪质量评估模块；每个移动终端模块安装在一个编队除雪车辆上，所述的移动终端模块包括：图像采集单元、GPS定位单元和移动终端处理器；其中：图像采集单元为图像采集传感器，用于实时采集编队除雪车辆除雪后的作业现场图像；GPS定位单元用于对正在除雪作业的编队除雪车辆位置实时进行跟踪；移动终端处理器为嵌入式计算机，与图像采集单元和GPS定位单元相连接，用于控制图像采集单元对作业现场图像实时进行采集，再将采集到的除雪作业现场图像进行压缩、编码并进入图像的发送程序；

GPRS无线通信模块与移动终端处理器相连接，在移动终端处理器的控制下通过GPRS无线通信模块将采集到的除雪图像数据和GPS定位单元的数据信息发送到无线网络中，进一步为监控调度系统中相关设备所接收做准备；

监控调度系统安装在监控调度中心，其包括监控中心服务器和监视器；其中：监控中心服务器为一台工业控制计算机，与GPRS无线通信模块和监视器相连接，用于对正处于工作状态的编队除雪车辆的位置信息进行监控，并在监视器相应的机场区域地图上实时显示出来，同时实现编对除雪车辆的定位与跟踪监视，并将接收到的除雪作业的图像数据存储在存储器中，为后面的除雪质量评估模块进行除雪质量的评估提供数据来源；监视器为一个大屏幕的显示器，用于显示除雪作业实施图像和相关数据信息，辅助监控中心服务器对编队除雪车辆实现调度优化管理；

除雪质量评估模块安装在监控调度中心，其包括图像识别单元和除雪质量评估单元；其中：图像识别单元同时与监控中心服务器和除雪质量评估单元相连，在监控中心服务器的控制下，其将通过GPRS无线通信模块接收并存储在监控中心服务器的存储器中的除雪作业图像信息进行进一步的处理；除雪质量评估单元利用图像识别单元输出的图像处理结果分析图像二值化后的数据，并进行除雪有效区域的查找和残留积雪面积百分比的计算，由此得出残留积雪面积的相对占比，最后根据机场除雪作业相关标准对跑道除雪质量做出评估，为编队除雪车辆的调度优化提供重要的依据。

所述的图像采集单元安装在编队除雪车辆的尾部且视野范围较宽广的位置。

本发明提供的机场跑道除雪作业质量评估系统通过在编队除雪车辆上安装的图像采集单元对除雪作业的图像实时进行采集，在移动终端处理器的控制下对除雪图像做进一步处理之后和除雪车的GPS定位信息通过GPRS无线通信模块发送到无线网络中，由监控调度系统中的监控中心服务器将图像信息接收和保存在存储器中，并将编队除雪车辆的GPS定位信息在监视器相应的地图区域实时显示出来，同时，除雪质量评估模块对存储器中的图像进行识别和处理，在获取除雪图像的有关信息后，除雪质量评估单元依据机场跑道除雪作业相关标准对除雪质量做出评估，最后，根据评估的数据信息对编队除雪车辆做合理、高效地调度管理。

附图说明

图1为本发明提供的机场跑道除雪作业质量评估系统中除雪编队车辆的跑道除雪工作与车辆调度示意图。

图2为本发明提供的机场跑道除雪作业质量评估系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的机场跑道除雪作业质量评估系统进行详细说明。

如图1所示，当发生雪情时，机场地面保障部门需要在飞机航班降落之前需要对跑道进行除雪工作，同时，依据机场跑道除雪作业相关标准对跑道除雪作业现场进行除雪质量评估。由于对跑道除雪作业是一项复杂而艰巨的工作，并且在航班起降频繁的时候，预留给除雪工作的时间并不是很多，因此，在这采用编队除雪车辆6同时对跑道进行除雪工作。编队除雪车辆6在进行除雪工作的同时通过本机场跑道除雪作业质量评估系统中的移动终端设备对已经除雪过的跑道进行图像采集，并对编队除雪车辆6进行定位跟踪。然后，通过由通信基站建立起来的无线网络将图像信息和定位信息发送至网络中，由调度中心对图像信息和定位信息接收并作进一步的处理，最后，根据处理后的除雪图像信息对除雪作业质量做出评估，依据评估数据可以对编队除雪车辆6做出合理、高效地调度管理。

如图2所示，本发明提供的机场跑道除雪作业质量评估系统包括至少一个移动终端模块、GPRS无线通信模块4、监控调度系统和除雪质量评估模块；每个移动终端模块安装在一个编队除雪车辆6上，所述的移动终端模块包括：图像采集单元1、GPS定位单元2和移动终端处理器3；其中：图像采集单元1为图像采集传感器，用于实时采集编队除雪车辆6除雪后的作业现场图像；GPS定位单元2用于对正在除雪作业的编队除雪车辆6位置实时进行跟踪；移动终端处理器3为嵌入式计算机，与图像采集单元1和GPS定位单元2相连接，用于控制图像采集单元1对作业现场图像实时进行采集，再将采集到的除雪作业现场图像进行压缩、编码并进入图像的发送程序；

所述的图像采集单元1应安装在编队除雪车辆6的尾部且视野范围较宽广的位置，这样便于采集到更清晰的除雪图像，进一步提高评估系统的准确度。

GPRS无线通信模块4与移动终端处理器3相连接，在移动终端处理器3的控制下通过GPRS无线通信模块4将采集到的除雪图像数据和GPS定位单元2的数据信息发送到无线网络中，进一步为监控调度系统中相关设备所接收做准备。

所述的监控调度系统安装在监控调度中心，其包括监控中心服务器5和监视器7；其中：监控中心服务器5为一台工业控制计算机，与GPRS无线通信模块4和监视器7相连接，用于对正处于工作状态的编队除雪车辆6的位置信息进行监控，并在监视器7相应的机场区域地图上实时显示出来，同时实现编对除雪车辆6的定位与跟踪监视，并将接收到的除雪作业的图像数据存储在存储器中，为后面的除雪质量评估模块进行除雪质量的评估提供数据来源；监视器7为一个大屏幕的显示器，用于显示除雪作业实施图像和相关数据信息，辅助监控中心服务器5对编队除雪车辆6实现调度优化管理。

所述的除雪质量评估模块安装在监控调度中心，其包括图像识别单元8和除雪质量评估单元9；其中：图像识别单元8同时与监控中心服务器5和除雪质量评估单元9相连，在监控中心服务器5的控制下，其将通过GPRS无线通信模块4接收并存储在监控中心服务器5的存储器中的除雪作业图像信息进行进一步的处理；除雪质量评估单元9利用图像识别单元8输出的图像处理结果分析图像二值化后的数据，并进行除雪有效区域的查找和残留积雪面积百分比的计算，由此得出残留积雪面积的相对占比，最后根据机场除雪作业相关标准对跑道除雪质量做出评估，为编队除雪车辆6的调度优化提供重要的依据。

本发明提供的机场跑道除雪作业质量评估系统具体工作过程如下：

本系统中的移动终端模块主要是通过编队除雪车辆6上安装的图像采集单元1对除雪作业现场的图像实时进行采集和通过GPS定位单元2对编队除雪车辆6进行定位跟踪。在采用编队除雪时，由于不同除雪车辆的型号、不同的雪情、不同的除雪道面宽度都会造成除雪编队规模的变化，而GPS定位单元2将更有利于对正处在工作状态的编队除雪车辆6进行实时监控与调度管理。针对图像数据的数据量较大，如果对获取到的图像不进行压缩编码处理，那么在现有的无线数据传输网络中数据传输的难度是难以承受的。因此，在移动终端处理器3的控制下需要对除雪图像做处理，再将处理后的图像信息和编队除雪车辆6的GPS定位信息通过GPRS无线通信模块4发送到无线网络中，这样就完成了车载移动终端模块所要实现的功能。

监控调度系统中的监控中心服务器5通过GPRS无线通信模块4将移动终端处理器3处理之后的图像信息以及编队除雪车辆6的GPS定位信息分别接收和保存在其存储器中，并将编队除雪车辆6的GPS实时定位信息在监视器7相应的地图区域实时显示出来，便于监控调度中心的工作人员实时掌握除雪工作。

除雪质量评估模块中的图像识别单元8对监控中心服务器5上存储器内的图像进行识别和处理，主要有图像预处理、图像特征提取、图像灰度化、阈值的区域分割与提取、图像分类。然后通过分析图像二值化后的数据来进行除雪有效区域的查找和残留积雪面积百分比的计算，得到了残留积雪面积的相对占比。此目的在于运用计算机及图像处理技术的方法代替人自动去完成图像信息提取及辨识的任务，在获取到这些图像的有关信息后，除雪质量评估单元9依据机场跑道除雪作业相关标准对当前除雪质量做出实时的评估，假如机场跑道除雪作业标准要求残留积雪的面积不能占跑道总面积的30％作为合格标准，在此情况下飞机航班可以安全起降，而经过除雪质量评估单元9分析计算得出的残留积雪面积的相对占比大于30％的话，则评估结果不合格，需要监控调度中心的工作人员对编队除雪车辆6重新发出除雪的任务。可见，可以根据除雪质量评估单元9的评估数据信息对编队除雪车辆做出更加合理地、高效地调度管理。

Claims (2)

1.一种机场跑道除雪作业质量评估系统，其包括至少一个移动终端模块、GPRS无线通信模块(4)、监控调度系统和除雪质量评估模块；每个移动终端模块安装在一个编队除雪车辆(6)上，所述的移动终端模块包括：图像采集单元(1)、GPS定位单元(2)和移动终端处理器(3)；其中：图像采集单元(1)为图像采集传感器，用于实时采集编队除雪车辆(6)除雪后的作业现场图像；GPS定位单元(2)用于对正在除雪作业的编队除雪车辆(6)位置实时进行跟踪；移动终端处理器(3)为嵌入式计算机，与图像采集单元(1)和GPS定位单元(2)相连接，用于控制图像采集单元(1)对作业现场图像实时进行采集，再将采集到的除雪作业现场图像进行压缩、编码并进入图像的发送程序；

监控调度系统安装在监控调度中心，其包括监控中心服务器(5)和监视器(7)；其中：监控中心服务器(5)为一台工业控制计算机，与GPRS无线通信模块(4)和监视器(7)相连接，用于对正处于工作状态的编队除雪车辆(6)的位置信息进行监控，并在监视器(7)相应的机场区域地图上实时显示出来，同时实现编对除雪车辆(6)的定位与跟踪监视，并将接收到的除雪作业的图像数据存储在存储器中，为后面的除雪质量评估模块进行除雪质量的评估提供数据来源；监视器(7)为一个大屏幕的显示器，用于显示除雪作业实施图像和相关数据信息，辅助监控中心服务器(5)对编队除雪车辆(6)实现调度优化管理；

其特征在于：GPRS无线通信模块(4)与移动终端处理器(3)相连接，在移动终端处理器(3)的控制下通过GPRS无线通信模块(4)将采集到的除雪图像数据和GPS定位单元(2)的数据信息发送到无线网络中，进一步为监控调度系统中相关设备所接收做准备；

除雪质量评估模块安装在监控调度中心，其包括图像识别单元(8)和除雪质量评估单元(9)；其中：图像识别单元(8)同时与监控中心服务器(5)和除雪质量评估单元(9)相连，在监控中心服务器(5)的控制下，其将通过GPRS无线通信模块(4)接收并存储在监控中心服务器(5)的存储器中的除雪作业图像信息进行进一步的处理；除雪质量评估单元(9)利用图像识别单元(8)输出的图像处理结果分析图像二值化后的数据，并进行除雪有效区域的查找和残留积雪面积百分比的计算，由此得出残留积雪面积的相对占比，最后根据机场除雪作业相关标准对跑道除雪质量做出评估，为编队除雪车辆(6)的调度优化提供重要的依据。

2.根据权利要求1所述的机场跑道除雪作业质量评估系统，其特征在于：所述的图像采集单元(1)安装在编队除雪车辆(6)的尾部且视野范围较宽广的位置。