CN104394370B - 一种智能化缆车速度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化缆车速度控制方法，该方法包括：1)提供一种智能化缆车速度控制设备，以及2)使用所述设备进行控制，所述设备包括第一图像识别器、第二图像识别器、缆车驱动机构和飞思卡尔单片机MC9S12XS128组成，所述第一图像识别器用于拍摄上山排队点的上山游客图像并对所述上山游客图像执行游客数量识别，所述第二图像识别器用于拍摄下山排队点的下山游客图像并对所述下山游客图像执行游客数量识别，所述飞思卡尔单片机与所述第一图像识别器、所述第二图像识别器和所述缆车驱动机构分别连接，基于所述第一图像识别器的识别结果和所述第二图像识别器的识别结果，控制所述缆车驱动机构以设置缆车的运行速度。

Description

一种智能化缆车速度控制方法

技术领域

本发明涉及缆车监控领域，尤其涉及一种智能化缆车速度控制方法。

背景技术

缆车是由驱动机带动钢丝绳，牵引车厢沿着铺设在地表并有一定坡度的轨道上缆车运行，用以提升或下放人员和货物的运输机械。他多用作工矿区、城市或风景游览区的交通工具，是利用钢绳牵引，实现人员或货物输送目的之设备的统称或一般称谓。

缆车常见于位于山区的旅游景点，为了帮助游客逃离爬山之苦，快速登上山峰以观赏景点，在山脚下和山顶分别设置缆车运营站，在两个运营站之间通过钢索来回运送游客。但是常乘坐观光缆车登山的游客会发现，缆车的运行速度一般较为固定，不会因为排队游客多少而自动调整运行速度，即时有速度的变化，也是缆车管理人员手动在操控台进行操作，同时缆车缺乏对钢索的应力检测应急机制。

因此，为了方便游客快速上山或下山，保证缆车的安全运营，需要一种智能化缆车速度控制方法，能够根据山下排队点和山下排队点的积压游客数量实时自动调整缆车运行速度，减少游客的排队时间，另外能够实时对缆车钢索应力进行检测，保证缆车的安全运营。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化缆车速度控制方法，改造现有的过于依赖人工控制和检测的缆车控制设备，引入图像采集和识别技术判断缆车两端的排队游客数量，根据排队游客数量自动控制缆车运行速度，改善缆车的运营，而且应力检测装置在缆车钢索上的应用，也保证了乘坐缆车的游客的人身安全。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化缆车速度控制方法，该方法包括：1)提供一种智能化缆车速度控制设备，以及2)使用所述设备进行控制，所述设备包括第一图像识别器、第二图像识别器、缆车驱动机构和飞思卡尔单片机MC9S12XS128组成，所述第一图像识别器用于拍摄上山排队点的上山游客图像并对所述上山游客图像执行游客数量识别，所述第二图像识别器用于拍摄下山排队点的下山游客图像并对所述下山游客图像执行游客数量识别，所述飞思卡尔单片机与所述第一图像识别器、所述第二图像识别器和所述缆车驱动机构分别连接，基于所述第一图像识别器的识别结果和所述第二图像识别器的识别结果，控制所述缆车驱动机构以设置缆车的运行速度。

更具体地，在所述智能化缆车速度控制设备中，所述设备还包括：用户输入设备，根据用户的操作，输入最小运行速度、最大运行速度、缆车间距、缆车最大承载游客数量、当天缆车停运时刻和预设最小张力阈值；存储器，与所述用户输入设备连接，用于接收并存储所述最小运行速度、所述最大运行速度、所述缆车间距、所述缆车最大承载游客数量、所述当天缆车停运时刻和预设最小张力阈值，所述存储器还预先存储了游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值，所述游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值用于将图像中的游客和背景分离；钢索张力检测仪，用于实时检测并输出缆车钢索的张力；计时器，用于实时输出当前时刻；所述缆车驱动机构包括驱动电机，与缆车钢索连接，用于根据接收到的目标控制速度控制缆车的运行速度，所述缆车的运行速度即所述缆车钢索的行进速度；所述缆车驱动机构还包括轨道制动器，与缆车车厢和缆车钢轨连接，用于根据接收到的缆车制动信号控制缆车车厢抱紧在缆车钢轨上；所述第一图像识别器包括第一高清摄像头，用于拍摄上山排队点的上山游客图像；所述第一图像识别器还包括第一图像处理器，与所述第一高清摄像头和所述存储器分别连接，包括第一预处理单元、第一中值滤波单元、第一游客识别单元和第一游客数量统计单元，所述第一预处理单元与所述第一高清摄像头连接，以对所述上山游客图像依次执行对比度增强处理和灰度化处理，输出灰度图像，所述第一中值滤波单元与所述第一预处理单元连接，以对所述灰度图像执行中值滤波，输出滤波图像，所述第一游客识别单元与所述第一中值滤波单元和所述存储器分别连接，以将滤波图像中灰度值在游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个游客子图像，所述第一游客数量统计单元与所述第一游客识别单元连接，用于统计所述第一游客识别单元输出的多个游客子图像的数量并作为第一游客数量输出；所述第二图像识别器包括，第二高清摄像头，用于拍摄上山排队点的上山游客图像；所述第二图像识别器还包括第二图像处理器，与所述第二高清摄像头和所述存储器分别连接，包括第二预处理单元、第二中值滤波单元、第二游客识别单元和第二游客数量统计单元，所述第二预处理单元与所述第二高清摄像头连接，以对所述下山游客图像依次执行对比度增强处理和灰度化处理，输出灰度图像，所述第二中值滤波单元与所述第二预处理单元连接，以对所述灰度图像执行中值滤波，输出滤波图像，所述第二游客识别单元与所述第二中值滤波单元和所述存储器分别连接，以将滤波图像中灰度值在游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个游客子图像，所述第二游客数量统计单元与所述第二游客识别单元连接，用于统计所述第二游客识别单元输出的多个游客子图像的数量并作为第二游客数量输出；所述飞思卡尔单片机与所述存储器、所述钢索张力检测仪、所述计时器、所述驱动电机、所述轨道制动器、所述第一图像处理器和所述第二图像处理器分别连接，当所述缆车钢索的张力小于等于所述预设最小张力阈值时，向所述轨道制动器发出缆车制动信号，将所述第一游客数量和所述第二游客数量中的最大值作为参考游客数量，将所述当天缆车停运时刻与所述当前时刻相减以获得当前剩余时间，将所述参考游客数量除以所述缆车最大承载游客数量以获得需要缆车数量，将所述需要缆车数量与所述缆车间距相乘以获得需要缆车钢索长度，将所述需要缆车钢索长度除以所述当前剩余时间以获得参考运行速度，如果参考运行速度小于等于所述最小运行速度时，将所述最小运行速度作为目标控制速度，如果参考运行速度大于等于所述最大运行速度时，将所述最大运行速度作为目标控制速度，如果参考运行速度在所述最小运行速度和所述最大运行速度之间时，将所述参考运行速度作为目标控制速度；无线通信接口，与所述飞思卡尔单片机连接，以将所述缆车钢索的张力、所述目标控制速度、所述第一游客数量和所述第二游客数量实时发送给远端的缆车控制管理平台。

更具体地，在所述智能化缆车速度控制设备中，所述缆车的轨道坡度为15度到25度之间。

更具体地，在所述智能化缆车速度控制设备中，所述无线通信接口为GPRS移动通信接口、WCDMA移动通信接口和TD-LTE移动通信接口和FDD-LTE移动通信接口中的一种。

更具体地，在所述智能化缆车速度控制设备中，所述第一高清摄像头和所述第二高清摄像头的分辨率均为1920*960。

更具体地，在所述智能化缆车速度控制设备中，所述无线通信接口还用于接收远端的缆车控制管理平台发送的控制指令。

更具体地，在所述智能化缆车速度控制设备中，所述缆车为循环式缆车，缆车钢索为一个无极的圈。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的智能化缆车速度控制设备的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的智能化缆车速度控制设备的缆车驱动机构的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的智能化缆车速度控制设备的实施方案进行详细说明。

缆车，又称架空索道，是由驱动机带动钢丝绳，牵引车厢沿着铺设在地表并有一定坡度的轨道上运行的一种交通工具。轨道坡度不受限，一般以15度到25度为宜。缆车线路按运输量、地形和运距等可设计成单轨、双轨以及单轨中间加错车道或换乘站等多种形式。为使乘客乘坐舒适，便于乘客上下车和装卸货物，车厢内座椅应与水平面平行并呈阶梯式。

缆车的出现，为在山区景点游玩的游客提供了更多方便，游客可以选择乘坐缆车上下山，从而节省体力和时间，以游玩更多地方。缆车车厢的运行速度一般不大于每小时13公里。为适应线路的地形条件和乘坐舒适，载人车厢的座椅应与水平面平行并呈阶梯式，以便于人员上下和货物装卸。当车厢在运行中发生超速、过载、越位、停电、断绳等事故时，要有相应的安全措施保证乘客安全。

然而，虽然缆车上提供了一些安全设施保证缆车运营安全，但缺乏对牵动缆车的纲绳的实时张力检测手段，同时，由于缆车这种交通工具的特殊性，往往会在候车点累积过多候车人数，然而缆车速度无法实时根据候车人数进行调整，智能化程度不高。

本发明的智能化缆车速度控制设备，能够根据候车游客数量在允许范围内实时改变缆车的行驶速度，同时安装了缆车钢索的张力实时检测设备以进一步为游客的安全提供保障。

图1为根据本发明实施方案示出的智能化缆车速度控制设备的结构方框图，所述设备包括第一图像识别器2、第二图像识别器3、缆车驱动机构4和飞思卡尔单片机1组成，飞思卡尔单片机1的型号是MC9S12XS128，所述第一图像识别器2用于拍摄上山排队点的上山游客图像并对所述上山游客图像执行游客数量识别，所述第二图像识别器3用于拍摄下山排队点的下山游客图像并对所述下山游客图像执行游客数量识别，所述飞思卡尔单片机1与所述第一图像识别器2、所述第二图像识别器3和所述缆车驱动机构4分别连接，基于所述第一图像识别器2的识别结果和所述第二图像识别器3的识别结果，控制所述缆车驱动机构4以设置缆车的运行速度。

接着，继续对本发明的智能化缆车速度控制设备的具体结构进行进一步的说明。

所述智能化缆车速度控制设备还包括：用户输入设备，根据用户的操作，输入最小运行速度、最大运行速度、缆车间距、缆车最大承载游客数量、当天缆车停运时刻和预设最小张力阈值。

所述智能化缆车速度控制设备还包括：存储器，与所述用户输入设备连接，用于接收并存储所述最小运行速度、所述最大运行速度、所述缆车间距、所述缆车最大承载游客数量、所述当天缆车停运时刻和预设最小张力阈值，所述存储器还预先存储了游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值，所述游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值用于将图像中的游客和背景分离。

所述智能化缆车速度控制设备还包括：钢索张力检测仪，用于实时检测并输出缆车钢索的张力；计时器，用于实时输出当前时刻。

如图2所示，所述缆车驱动机构4包括驱动电机41，与缆车钢索连接，用于根据接收到的目标控制速度控制缆车的运行速度，所述缆车的运行速度即所述缆车钢索的行进速度；所述缆车驱动机构4还包括轨道制动器42，与缆车车厢和缆车钢轨连接，用于根据接收到的缆车制动信号控制缆车车厢抱紧在缆车钢轨上。

所述第一图像识别器2包括第一高清摄像头，用于拍摄上山排队点的上山游客图像；所述第一图像识别器2还包括第一图像处理器，与所述第一高清摄像头和所述存储器分别连接，包括第一预处理单元、第一中值滤波单元、第一游客识别单元和第一游客数量统计单元，所述第一预处理单元与所述第一高清摄像头连接，以对所述上山游客图像依次执行对比度增强处理和灰度化处理，输出灰度图像，所述第一中值滤波单元与所述第一预处理单元连接，以对所述灰度图像执行中值滤波，输出滤波图像，所述第一游客识别单元与所述第一中值滤波单元和所述存储器分别连接，以将滤波图像中灰度值在游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个游客子图像，所述第一游客数量统计单元与所述第一游客识别单元连接，用于统计所述第一游客识别单元输出的多个游客子图像的数量并作为第一游客数量输出。

所述第二图像识别器3包括第二高清摄像头，用于拍摄下山排队点的下山游客图像；所述第二图像识别器3还包括第二图像处理器，与所述第二高清摄像头和所述存储器分别连接，包括第二预处理单元、第二中值滤波单元、第二游客识别单元和第二游客数量统计单元，所述第二预处理单元与所述第二高清摄像头连接，以对所述下山游客图像依次执行对比度增强处理和灰度化处理，输出灰度图像，所述第二中值滤波单元与所述第二预处理单元连接，以对所述灰度图像执行中值滤波，输出滤波图像，所述第二游客识别单元与所述第二中值滤波单元和所述存储器分别连接，以将滤波图像中灰度值在游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个游客子图像，所述第二游客数量统计单元与所述第二游客识别单元连接，用于统计所述第二游客识别单元输出的多个游客子图像的数量并作为第二游客数量输出。

所述飞思卡尔单片机1与所述存储器、所述钢索张力检测仪、所述计时器、所述驱动电机41、所述轨道制动器42、所述第一图像处理器和所述第二图像处理器分别连接，当所述缆车钢索的张力小于等于所述预设最小张力阈值时，向所述轨道制动器42发出缆车制动信号，将所述第一游客数量和所述第二游客数量中的最大值作为参考游客数量，将所述当天缆车停运时刻与所述当前时刻相减以获得当前剩余时间。

所述飞思卡尔单片机1将所述参考游客数量除以所述缆车最大承载游客数量以获得需要缆车数量，将所述需要缆车数量与所述缆车间距相乘以获得需要缆车钢索长度，将所述需要缆车钢索长度除以所述当前剩余时间以获得参考运行速度，如果参考运行速度小于等于所述最小运行速度时，将所述最小运行速度作为目标控制速度，如果参考运行速度大于等于所述最大运行速度时，将所述最大运行速度作为目标控制速度，如果参考运行速度在所述最小运行速度和所述最大运行速度之间时，将所述参考运行速度作为目标控制速度。

所述智能化缆车速度控制设备还包括：无线通信接口，与所述飞思卡尔单片机1连接，以将所述缆车钢索的张力、所述目标控制速度、所述第一游客数量和所述第二游客数量实时发送给远端的缆车控制管理平台。

其中，在所述智能化缆车速度控制设备中，所述缆车的轨道坡度可选为15度到25度之间，所述无线通信接口可选为GPRS移动通信接口、WCDMA移动通信接口和TD-LTE移动通信接口和FDD-LTE移动通信接口中的一种，所述第一高清摄像头和所述第二高清摄像头的分辨率均可选为1920*960，所述无线通信接口还可以用于接收远端的缆车控制管理平台发送的控制指令，所述缆车为选用循环式缆车，缆车钢索为一个无极的圈。

另外，图像识别，是指利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对像的技术。一般工业使用中，采用工业相机拍摄图片，然后再根据图片灰阶差做进一步识别处理。图像识别可以图像的主要特征为基础的。每个图像都有他的特征，如字母A有个尖，P有个圈、而Y的中心有个锐角等。对图像识别时眼动的研究表明，视线总是集中在图像的主要特征上，也就是集中在图像轮廓曲度最大或轮廓方向突然改变的地方，这些地方的信息量最大。而且眼睛的扫描路线也总是依次从一个特征转到另一个特征上。由此可见，在图像识别过程中，知觉机制必须排除输入的多余信息，抽出关键的信息。

另外，GPRS，即通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service)的简称，他是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(Packet)式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。GPRS经常被描述成“2.5G”，也就是说这项技术位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通讯技术之间。

GPRS通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。如此，使用者既可联机上网，参加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上(VRN)的使用者，甚至可以无需通过拨号上网，而持续与网络连接。

GPRS分组交换的通信方式在分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包(分组)，每个包的前面有一个分组头(其中的地址标志指明该分组发往何处)。数据传送之前并不需要预先分配信道，建立连接。而是在每一个数据包到达时，根据数据报头中的信息(如目的地址)，临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去。在这种传送方式中，数据的发送和接收方同信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。

采用本发明的智能化缆车速度控制设备，针对现有缆车控制系统缺乏智能化速度控制机制、缺乏张力实时监测机制的技术问题，通过图像采集和识别技术对缆车候车点排队游客采集图像以及进行游客人数识别，基于游客人数、缆车最大承重和缆车间距等参数实时控制缆车运行速度，同时在缆车钢索上增加钢索张力检测器件，以在钢索张力过低时紧急制动，从而在整体上提高了缆车控制系统的智能化水平。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种智能化缆车速度控制方法，该方法包括：

1)提供一种智能化缆车速度控制设备，以及

2)使用所述设备进行控制，所述设备包括第一图像识别器、第二图像识别器、缆车驱动机构和飞思卡尔单片机MC9S12XS128组成，所述第一图像识别器用于拍摄上山排队点的上山游客图像并对所述上山游客图像执行游客数量识别，所述第二图像识别器用于拍摄下山排队点的下山游客图像并对所述下山游客图像执行游客数量识别，所述飞思卡尔单片机与所述第一图像识别器、所述第二图像识别器和所述缆车驱动机构分别连接，基于所述第一图像识别器的识别结果和所述第二图像识别器的识别结果，控制所述缆车驱动机构以设置缆车的运行速度；

其特征在于，所述设备还包括：

用户输入设备，根据用户的操作，输入最小运行速度、最大运行速度、缆车间距、缆车最大承载游客数量、当天缆车停运时刻和预设最小张力阈值；

存储器，与所述用户输入设备连接，用于接收并存储所述最小运行速度、所述最大运行速度、所述缆车间距、所述缆车最大承载游客数量、所述当天缆车停运时刻和预设最小张力阈值，所述存储器还预先存储了游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值，所述游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值用于将图像中的游客和背景分离；

钢索张力检测仪，用于实时检测并输出缆车钢索的张力；

计时器，用于实时输出当前时刻；

所述缆车驱动机构包括

驱动电机，与缆车钢索连接，用于根据接收到的目标控制速度控制缆车的运行速度，所述缆车的运行速度即所述缆车钢索的行进速度；

轨道制动器，与缆车车厢和缆车钢轨连接，用于根据接收到的缆车制动信号控制缆车车厢抱紧在缆车钢轨上；

所述第一图像识别器包括

第一高清摄像头，用于拍摄上山排队点的上山游客图像；

第一图像处理器，与所述第一高清摄像头和所述存储器分别连接，包括第一预处理单元、第一中值滤波单元、第一游客识别单元和第一游客数量统计单元，所述第一预处理单元与所述第一高清摄像头连接，以对所述上山游客图像依次执行对比度增强处理和灰度化处理，输出灰度图像，所述第一中值滤波单元与所述第一预处理单元连接，以对所述灰度图像执行中值滤波，输出滤波图像，所述第一游客识别单元与所述第一中值滤波单元和所述存储器分别连接，以将滤波图像中灰度值在游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个游客子图像，所述第一游客数量统计单元与所述第一游客识别单元连接，用于统计所述第一游客识别单元输出的多个游客子图像的数量并作为第一游客数量输出；

所述第二图像识别器包括

第二高清摄像头，用于拍摄上山排队点的上山游客图像；

第二图像处理器，与所述第二高清摄像头和所述存储器分别连接，包括第二预处理单元、第二中值滤波单元、第二游客识别单元和第二游客数量统计单元，所述第二预处理单元与所述第二高清摄像头连接，以对所述下山游客图像依次执行对比度增强处理和灰度化处理，输出灰度图像，所述第二中值滤波单元与所述第二预处理单元连接，以对所述灰度图像执行中值滤波，输出滤波图像，所述第二游客识别单元与所述第二中值滤波单元和所述存储器分别连接，以将滤波图像中灰度值在游客上限灰度阈值和游客下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个游客子图像，所述第二游客数量统计单元与所述第二游客识别单元连接，用于统计所述第二游客识别单元输出的多个游客子图像的数量并作为第二游客数量输出；

所述飞思卡尔单片机与所述存储器、所述钢索张力检测仪、所述计时器、所述驱动电机、所述轨道制动器、所述第一图像处理器和所述第二图像处理器分别连接，当所述缆车钢索的张力小于等于所述预设最小张力阈值时，向所述轨道制动器发出缆车制动信号，将所述第一游客数量和所述第二游客数量中的最大值作为参考游客数量，将所述当天缆车停运时刻与所述当前时刻相减以获得当前剩余时间，将所述参考游客数量除以所述缆车最大承载游客数量以获得需要缆车数量，将所述需要缆车数量与所述缆车间距相乘以获得需要缆车钢索长度，将所述需要缆车钢索长度除以所述当前剩余时间以获得参考运行速度，如果参考运行速度小于等于所述最小运行速度时，将所述最小运行速度作为目标控制速度，如果参考运行速度大于等于所述最大运行速度时，将所述最大运行速度作为目标控制速度，如果参考运行速度在所述最小运行速度和所述最大运行速度之间时，将所述参考运行速度作为目标控制速度；

无线通信接口，与所述飞思卡尔单片机连接，以将所述缆车钢索的张力、所述目标控制速度、所述第一游客数量和所述第二游客数量实时发送给远端的缆车控制管理平台。