CN105317310A - 基于机器视觉的屏蔽门和列车门防夹超限监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于机器视觉的屏蔽门和列车门防夹超限监控系统，包括检测单元和中央控制单元，所述检测单元包括：视觉传感器、PLC控制器、以及信号交换机，所述视觉传感器和信号交换机均与PLC控制器连接，由其控制检测和信号发送交换；所述中央控制单元，包括信号交换机、中央控制器、以及地铁屏蔽门和列车门控制器。本发明还公开了基于机器视觉的屏蔽门和列车门防夹超限监控方法。本发明的基于机器视觉的屏蔽门和列车门防夹超限监控系统及方法其有益技术效果在于，可以有效提高了运输能力，提高了列车行驶速度，仅受设计安全时速的限制，减少站台不必要的停留时间，在安全、可靠的情况下，尽可能快速离站。

Description

基于机器视觉的屏蔽门和列车门防夹超限监控系统及方法

技术领域

本发明涉及安防监控技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的屏蔽门和列车门防夹超限监控系统及方法。

背景技术

屏蔽门是指在月台上以玻璃幕墙的方式包围铁路月台与列车上落空间。列车到达时，再开启玻璃幕墙上电动门供乘客上下列车。

为了防止屏蔽门和列车门防夹，技术人员研究了多种解决方案。其中，专利号为ZL201220112328的中国实用新型专利，公开了一种车门防夹系统，其包括设有车门关闭状态检测器、车门夹物检测装置、报警器和电源；所述车门关闭状态检测器安装在车辆车门的门框上；所述车门关闭状态检测器的输入端接车辆油门控制电机，屏蔽门开关门输出指示信号接列车门与屏蔽门防夹检测装置的输入端，列车门与屏蔽门防夹检测装置的输出端可别接报警器的输入端和车辆的车门控制按钮；所述车门夹物检测装置接电源输出端。

目前，常见的屏蔽门与列车门间障碍物的检测方法主要有以下三种：一、门驱动电机电流判别法；二、激光对探检测法；三、激光光栅检测法。然而，上述各种方案均存在可靠性低、误报率高、安装出超站台设备限界、安装调整繁琐等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的屏蔽门和列车门防夹超限监控系统及方法，该目前屏蔽门障碍物检测在实际使用中普遍存在的可靠性低、误报率高、安装出超站台设备限界、安装调整繁琐等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了屏蔽门和列车门防夹超限监控系统，包括检测单元和中央控制单元，所述检测单元包括：视觉传感器、PLC控制器、以及信号交换机，所述视觉传感器和信号交换机均与PLC控制器连接，由其控制检测和信号发送交换；所述中央控制单元，包括信号交换机、中央控制器、以及地铁屏蔽门和列车门控制器。

其中，所述PLC控制器可以毫秒级的速度扫描连接在其上的所述视觉传感器输出的信号。

其中，所述视觉传感器是扫描速度不低于每次27ms（或37次/S）的视觉传感器。

其中，其特征在于：所述视觉传感器是能扫描到边长不小于6mm物体的传感器。

本发明还提供了屏蔽门和列车门防夹超限监控方法，包括如下步骤：

一、输入参数

1、没有异物的背景图像a；

2、待检测的图像b；

二、输出参数

异物区域，面积为0表示无异物；

三、图像匹配

1、ab图像匹配：用以纠正视觉传感器因为震动带来的两幅图片平移误差；

2、图像差值：用以检测图像不一致的区域；

3、差值处理：用以处理不一致区域的噪音、亮度差干扰；

4、输出：输出用坐标异物检测区域。

本发明的屏蔽门和列车门防夹超限监控系统及方法其有益技术效果在于，可以有效提高了运输能力，提高了列车行驶速度，仅受设计安全时速的限制，减少站台不必要的停留时间，在安全、可靠的情况下，尽可能快速离站。

附图说明

图1为本发明屏蔽门和列车门防夹超限监控系统的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。

实施例

本发明屏蔽门和列车门防夹超限监控系统及方法，是一种确保地铁运营安全和乘客安全，提高运营效率，综合降低地铁建设投资和运营成本的自动化监控系统。

本发明屏蔽门和列车门防夹超限监控系统及方法，包括：检测单元和中央控制单元。

其中，检测单元包括：视觉传感器、PLC控制器、以及信号交换机。上述的视觉传感器和信号交换机均与PLC控制器连接，由其控制检测和信号发送交换。

中央控制单元，包括信号交换机、中央控制器、以及地铁屏蔽门和列车门控制器，中央控制器通过主机站端显示器进行操作。

如图1所示，本发明蔽门和列车门防夹超限监控系统，视觉传感器安装在每个站台屏蔽门轨行区侧上部位置或道床上，当屏蔽门关闭后，立即启动系统检测工作，探测屏蔽门与列车门之间的空隙中是否夹有物体遮挡特征光源，当探测到有物体存在或超限则立即输出信号到PLC控制器，PLC控制器收到信息后，输出预留在信号交换机内的闭锁信号，阻止中央控制器的信号系统不能发车，同时控制屏蔽门上安装的指示灯报警闪烁，安装在列车头内或车站端头的系统监视器通过有线或无线的通信方式接收系统主机传送的状态信息，显示出夹物或超限的具体部位，并发出声光报警信息，还可对信息进行存储、处理和转发。

本发明的主要实现的性能指标包括：PLC控制器系统可以毫秒级的速度扫描连接在其上的视觉传感器输出的信号。屏蔽门和列车门防夹及超限探测监控系统采用了智能视觉传感器，其扫描速度每次27ms（37次/S），能扫描到大于6mm的小物体；因此，可以避免夹物过小不能探测的问题。独有的窄带滤波及图像匹配技术可以避免振动造成的检测错误。时域调制、窄带滤波、偏振除反，可以精确排除各种的干扰而影响探测准确性及误报的问题，提高了监控的准确性。采用自清洁装置，极大降低系统维护的需求。采用PLC控制器快速采集处理信息，能保证在0.3秒内把所有屏蔽门和列车门的安全探测器状态准确采集上来，将大大提高地铁运营的安全性和运营的效率，车辆在站台的停站或启动时间可以缩短6秒钟左右。

本发明屏蔽门和列车门防夹超限监控系统及方法，整个系统的处理时间可以在0.3秒的时间范围内完成，比司机观察的速度大大提高，还可以适应曲线车站。检测精度，在检测范围内可以动态扫描到大于6mm的物体。图像分析、视觉测量，不受干扰，可靠性高，适用于地铁的复杂环境。将大大提高地铁运营的安全性和运营的效率，地铁停站的启动的时间可以缩短6秒钟。

快速探测屏蔽门与列车门之间的空隙中是否存在物体，动态探测精度可大于6mm，避免夹物过小不能探测的问题。可检测各类型列车运行事故，包括：屏蔽门没有关合到位事故，可检测的乘客夹在屏蔽门与车门之间的事故。

应用本发明的系统，司机不用车观看，每次停站节省时间6-10秒、一天节省30-50分钟；如果一条线的旅行长度约为18km左右，车站数量为16个左右，平均旅行周期为一个小时。目前列车在每个车站，列车从关门到启动大概需要13秒钟，如果启动时间缩短6~10秒钟，一个运行周期，一列车可以节省16X2X6=192秒~16X2X10=320秒，相当于3~5分钟。可提高1.5~2.5个列车的运量或节省1.5~2.5列车；如果6节编组的每节6B车厢，投资约为500~600万元，也相当于节约4500~7500万元，因此，采用屏蔽门和列车门防夹检测监控系统，既有安全效益，又有经济效益。减少列车在站停留时间，减少了列车行驶循环的周期，相对提高了平均运行速度。

本发明的有益技术效果在于，可以有效提高了运输能力，例如：1、A型车厢一节约800万元，B型车厢一节约600万元，全线需要相应增加多节，同时还需要加长站台，投资巨大。2、提高了列车行驶速度，仅受设计安全时速的限制。3、减少站台不必要的停留时间，在安全、可靠的情况下，尽可能快速离站。

机器视觉障碍检测，采用图像视觉传感器对特定的标志进行检测;利用局部图像匹配算法对相机的位移和振动进行补偿。从而消除振动位移对传障碍检测的影响。该检测方法自适应的位移振动补偿算法保证其低漏报率、低误报率和高准确率，其独特的安装方式保证不会侵入车辆限界。

图像匹配技术是一种图像处理的方法，基于图像差值的最小匹配位置。在远焦光学中。相机的平移和旋转仅仅带来被测图像的偏移。利用这个特点可以对视觉传感器中固定目标的的特征量进行匹配，以获得视觉传感器因为外因造成的旋转和偏移。从而对特征光源应该出现的位置进行补偿，也就是整个系统允许振动造成微位移的原理。

图像匹配技术检测更可靠，降低了设备对准的要求。无论在安装时，还是在使用时都不需要严格的对准要求。系统通过视觉计算自动补偿特征光出现位置的偏差。采用约定时域0、1调制的光强信号。排除背景干扰。降低偶发干扰的概率，并能自检光源失效状态。采用与特征光匹配的窄带滤波技术，排除90%环境光干扰。采用偏振技术排除车体反射光的干扰。

本发明屏蔽门和列车门防夹超限探测监控系统，本系统客服了目前屏蔽门障碍物检测在实际使用中普遍存在的可靠性低、误报率高、安装出超站台设备限界、安装调整繁琐等问题；

基于最新机器视觉检测的屏蔽门和列车门防夹及超限探测监控系统，结合IM技术。在保证检测可靠的前提下有效降低误报率，同时解决超限及安装调整的问题。安装于每4-5组上方或道床的传感器不会侵入站台设备限界；当有乘客或异物滞留在列车和屏蔽门之间，监控系统会发出信号，用来阻止列车运行，防止事故发生；提醒站台工作人员采取相应的措施。

本发明采用图像分析算法，其方法是：

输入参数：

1、没有异物的背景图像a

2、待检测的图像b

输出参数：

异物区域。（面积为0表示无异物）

算法流程：

1、ab图像匹配：用以纠正视觉传感器因为震动带来的两幅图片平移误差。

2、图像差值：用以检测图像不一致的区域。

3、差值处理：用以处理不一致区域的噪音、亮度差干扰。

4、输出：输出用坐标异物检测区域。

本发明所采用的机器视觉障碍检测的技术优势，技术先进，性能最优，反应迅速灵敏，检测准确率高，误报率最低；非接触式检测，不会因检测物的接触而受损；可随布局变化轻松应对，维护相对比较方便；机身小、重量轻，方便安装，安装在车辆限界外部，不影响行车安全；同步工作，不会产生相互干扰。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，而不是对本发明技术方案的限定，任何对本发明技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.屏蔽门和列车门防夹超限监控系统，包括检测单元和中央控制单元，其特征在于，所述检测单元包括：视觉传感器、PLC控制器、以及信号交换机，所述视觉传感器和信号交换机均与PLC控制器连接，由其控制检测和信号发送交换；所述中央控制单元，包括信号交换机、中央控制器、以及地铁屏蔽门和列车门控制器。

2.如权利要求1所述的屏蔽门和列车门防夹超限监控系统，其特征在于：所述PLC控制器可以毫秒级的速度扫描连接在其上的所述视觉传感器输出的信号。

3.如权利要求1所述的屏蔽门和列车门防夹超限监控系统及方法，其特征在于：所述视觉传感器是扫描速度不低于每次27ms（或37次/S）的视觉传感器。

4.如权利要求3所述的屏蔽门和列车门防夹超限监控系统及方法，其特征在于：所述视觉传感器是能扫描到边长不小于6mm物体的传感器。

5.屏蔽门和列车门防夹超限监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

一、输入参数

1、没有异物的背景图像a；

2、待检测的图像b；

二、输出参数

异物区域，面积为0表示无异物；

三、图像匹配

1、ab图像匹配：用以纠正视觉传感器因为震动带来的两幅图片平移误差；

2、图像差值：用以检测图像不一致的区域；

3、差值处理：用以处理不一致区域的噪音、亮度差干扰；

4、输出：输出用坐标异物检测区域。