CN105438906A - 一种主动安全型电梯监控器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动安全型电梯监控器及方法，包括主控单元、图像监测单元以及运动状态监控单元；所述图像监测单元包括图像传感器及图像处理单元；所述运行状态监测单元包括转角传感器以及微控制器，转角传感器的输出端与微控制器的输入端相连接，图像传感器的输出端与图像处理单元的输入端相连接，图像处理单元的输出端及微控制器的输出端均与主控单元的输入端相连接，主控单元的输出端与电梯的控制端相连接。本发明能够有效的提高电梯系统运行的可靠性。

Description

一种主动安全型电梯监控器及方法
技术领域
本发明属于运输机械技术领域，涉及一种主动安全型电梯监控器及方法。
背景技术
随着社会的进步和发展，在公共场所，尤其是大城市人口聚居和聚聚区，越来越多的使用电梯为公众提供出行服务。由此，引起了一些由电梯故障产生的事故，电梯事故造屡有耳闻，给人民的生命安全造成了严重损失。而随着我国现代化进程的进展，各类电梯的使用数量还将持续增加，由此造成安全隐患增多。现有电梯控制系统的安全技术措施虽然很多，但2015年以来发生了及其严重伤亡事故均为控制系统失效造成的。为此，急需一种独立于电梯控制系统的电梯安全监控系统，实时在线监测电梯运行状态，发现异常状态时，主动采取安全控制措施，最大限度保护人民生命财产安全。
现有的电梯控制系统对乘客的状态主要采取称重(测量设备负载)的方法进行监控，这就造成人员跌倒，或意外卡绊发生时，电梯依旧继续运行，进而造成事故的现象发生。现有控制系统对传感器出错造成信号错误传送无法避免，近年发生的非轿厢停靠层电梯楼层门开启事故就是这类电梯故障典型案例。
对现有在用电梯系统上述缺陷进行改进是可行的，但难度较大。改进控制算法和程序可在一定程度上提高电梯运行的可靠性，但无法从根本上避免上述失误。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种主动安全型电梯监控器及方法，该监控器及方法能够有效的提高电梯系统运行的可靠性。
为达到上述目的，本发明所述的主动安全型电梯监控器，其特征在于，包括主控单元、图像监测单元以及运动状态监控单元；
所述图像监测单元包括用于采集电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息的图像传感器、以及用于根据所述电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息判断乘客及电梯是否异常的图像处理单元；所述运行状态监测单元包括用于采集电梯曳引轮转角的转角传感器以及用于根据电梯曳引轮转角判断电梯运行速度是否异常的微控制器，转角传感器的输出端与微控制器的输入端相连接，图像传感器的输出端与图像处理单元的输入端相连接，图像处理单元的输出端及微控制器的输出端均与主控单元的输入端相连接，主控单元的输出端与电梯的控制端相连接。
转角传感器为外置非接触使转角传感器。
主控单元的输出端通过控制接口与电梯的控制端相连接。
本发明所述的主动安全型电梯监控控制方法包括以下步骤：
1)图像传感器采集电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息，并将所述电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息转发至图像处理单元中；
2)图像处理单元根据所述电梯轿厢外监控区域的图像信息得监控区电梯门的监测图像信息，再根据所述监测区域电梯门的监测图像信息得电梯门开闭状态；图像处理单元根据电梯轿厢内监控区域的图像信息得监控区域内的乘客身形位置监测图像，再根据监测区域内的乘客身形位置监测图像得乘客身形位置图像，然后对乘客身形位置图像进行标记，然后根据标记的结果计算乘客图像块变化率，并根据乘客图像块变化率得各乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量及聚集量；
3)图像处理单元判断各乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量及聚集量是否大于等于预设阀值，当各乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量或聚集量大于等于预设阀值时，则产生乘客状态异常信号，并将所述乘客状态异常信号转发至主控单元中，主控单元根据所述乘客状态异常信号使电梯停止工作，同时显示当前电梯所在位置，直至主控单元不再收到所述乘客异常信号为止；
在电梯接收到电梯门关闭信号之前，图像处理单元判断当前电梯所在楼层的电梯门是否正常打开以及其他楼层的电梯门是否正常关闭，当当前电梯所在楼层的电梯门没有正常打开时或者当其他楼层的电梯门没有正常关闭时，则产生第一设备异常信号，并将所述第一设备异常信号转发至主控单元中，主控单元根据所述第一设备异常信号使电梯停止工作，同时显示发生异常的位置，直至所述主控单元不再收到第一设备异常信号为止；
在电梯接收到电梯门关闭信号之后，图像处理单元判断所有楼层的电梯门是否关闭，当任一楼层的电梯门没有正常关闭时，则产生第二设备异常信号，并将所述第二设备异常信号转发至主控单元中，主控单元根据所述第二设备异常信号使电梯停止工作，并显示出现异常的楼层，直至所述主控单元不再收到第二设备异常信号为止。
步骤3)中图像处理单元将所述电梯轿厢外监控区域的图像信息去除背景，得监控区电梯门监测图像信息；
步骤3)中图像处理单元将电梯轿厢内监控区域的图像信息去除背景，得监控区域内的乘客身形位置监测图像。
步骤3)中将所述监测区域电梯门监测图像信息通过腐蚀运算得电梯门开闭状态图形；
步骤3)中将所述监测区域内的乘客身形位置监测图像通过腐蚀运算得乘客身形位置图像。
主控单元通过人机接口显示当前电梯所在位置、发生异常的位置及出现异常的楼层。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述主动安全型电梯监控器及方法在具体工作时，通过图像传感器采集电梯桥厢内监控区域的图像信息以及电梯桥厢外监控区域的图像信息，图像处理单元根据电梯桥厢内监控区域的图像信息判断电梯内乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量及聚集量是否异常，如果异常，则使电梯停止工作，同时图像处理单元根据电梯桥厢外监控区域的图像信息判断各楼层在电梯门是否出现异常，当出现异常时，则使电梯停止工作，从而有效的提高电梯的安全性及可靠性，保证乘客的人身安全。
附图说明
图1为本发明的原理图。
其中，1为图像传感器、2为图像处理单元、3为运动状态监控单元、4为主控单元、5为控制接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的主动安全型电梯监控器包括主控单元4、图像监测单元以及运动状态监控单元3；所述图像监测单元包括用于采集电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息的图像传感器1、以及用于根据所述电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息判断乘客及电梯是否异常的图像处理单元2；所述运行状态监测单元包括用于采集电梯曳引轮转角的转角传感器以及用于根据电梯曳引轮转角判断电梯运行速度是否异常的微控制器，转角传感器的输出端与微控制器的输入端相连接，图像传感器1的输出端与图像处理单元2的输入端相连接，图像处理单元2的输出端及微控制器的输出端均与主控单元4的输入端相连接，主控单元4的输出端与电梯的控制端相连接，主控单元4、图像处理单元2、微处理器、转角传感器及图像传感器1之间的连接通过RS485总线或CAN总线实现；转角传感器为外置非接触使转角传感器；主控单元4的输出端通过控制接口5与电梯的控制端相连接。
微控制器根据转角传感器获取电梯运行的速度，当电梯下降或上升速度过快时，则向主控单元4发出速度异常信号，主控单元4根据所述速度异常信号使电梯停止工作。
本发明所述的主动安全型电梯监控控制方法包括以下步骤：
1)图像传感器1采集电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息，并将所述电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息转发至图像处理单元2中；
2)图像处理单元2根据所述电梯轿厢外监控区域的图像信息得监控区电梯门的监测图像信息，再根据所述监测区域电梯门的监测图像信息得电梯门开闭状态；图像处理单元2根据电梯轿厢内监控区域的图像信息得监控区域内的乘客身形位置监测图像，再根据监测区域内的乘客身形位置监测图像得乘客身形位置图像，然后对乘客身形位置图像进行标记，然后根据标记的结果计算乘客图像块变化率，并根据乘客图像块变化率得各乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量及聚集量，其中乘客图像块变化率的表达式为：
ΔSi＝Si(n)-Si(n-1)
其中，Si(n)为第n时刻的乘客图像块，Si(n-1)为第n-1时刻的乘客图像块；
3)图像处理单元2判断各乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量及聚集量是否大于等于预设阀值，当各乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量或聚集量大于等于预设阀值时，则产生乘客状态异常信号，并将所述乘客状态异常信号转发至主控单元4中，主控单元4根据所述乘客状态异常信号使电梯停止工作，同时显示当前电梯所在位置，直至主控单元4不再收到所述乘客异常信号为止；
在电梯接收到电梯门关闭信号之前，图像处理单元2判断当前电梯所在楼层的电梯门是否正常打开以及其他楼层的电梯门是否正常关闭，当当前电梯所在楼层的电梯门没有正常打开时或者当其他楼层的电梯门没有正常关闭时，则产生第一设备异常信号，并将所述第一设备异常信号转发至主控单元4中，主控单元4根据所述第一设备异常信号使电梯停止工作，同时显示发生异常的位置，直至所述主控单元4不再收到第一设备异常信号为止；
在电梯接收到电梯门关闭信号之后，图像处理单元2判断所有楼层的电梯门是否关闭，当任一楼层的电梯门没有正常关闭时，则产生第二设备异常信号，并将所述第二设备异常信号转发至主控单元4中，主控单元4根据所述第二设备异常信号使电梯停止工作，并显示出现异常的楼层，直至所述主控单元4不再收到第二设备异常信号为止。
步骤3)中图像处理单元2将所述电梯轿厢外监控区域的图像信息去除背景，得监控区电梯门监测图像信息；
步骤3)中图像处理单元2将电梯轿厢内监控区域的图像信息去除背景，得监控区域内的乘客身形位置监测图像。
步骤3)中将所述监测区域电梯门监测图像信息通过腐蚀运算得电梯门开闭状态图形；
步骤3)中将所述监测区域内的乘客身形位置监测图像通过腐蚀运算得乘客身形位置图像。
主控单元4通过人机接口显示当前电梯所在位置、发生异常的位置及出现异常的楼层。
所述图像传感器1的图像采样率大于25帧/秒，图像像素数大于640×480，图像监控范围小于3m。
本发明还能够用于扶梯乘客状态监测，具体包括以下步骤：
1a)图像传感器1采集监控区域的图像信息，并将所述监测区域的图像信息转发至图像处理单元2中；
2a)图像处理单元2根据所述监测区域的图像信息得乘客图像信息，并根据所述乘客图像信息得乘客身形状态图形，再对各乘客身形状态图进行标记，得当前图像块的纵向边缘的像素变化量pi(n)；
其中，远离摄像机视觉轴线运动的图像边缘的像素变化量的表达式为：pi(n)＝Si(n-1)+kv(n-1)；靠近摄像机视觉轴线运动的图像边缘的像素变化量的表达式为pi(n)＝Si(n-1)-kv(n-1)，kv(n-1)为由于图像传感器1视角造成的像素增量系数，根据当前乘客图像块的纵向边缘的像素变化量pi(n)得到乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量及聚集量，当乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量或聚集量大于预设值时，则产生乘客状态异常信号，并将所述乘客状态异常信号转发至主控单元4中；
3a)主控单元4将所述乘客状态异常信号转发至电梯系统中，电梯系统根据所述乘客状态异常信号显示发生异常的位置，同时根据所述乘客状态异常信号使电梯停止运行，直至电梯系统没有收到乘客状态异常信号为止。

Claims (7)

1.一种主动安全型电梯监控器，其特征在于，包括主控单元(4)、图像监测单元以及运动状态监控单元(3)；
所述图像监测单元包括用于采集电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息的图像传感器(1)、以及用于根据所述电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息判断乘客及电梯是否异常的图像处理单元(2)；所述运行状态监测单元包括用于采集电梯曳引轮转角的转角传感器以及用于根据电梯曳引轮转角判断电梯运行速度是否异常的微控制器，转角传感器的输出端与微控制器的输入端相连接，图像传感器(1)的输出端与图像处理单元(2)的输入端相连接，图像处理单元(2)的输出端及微控制器的输出端均与主控单元(4)的输入端相连接，主控单元(4)的输出端与电梯的控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的主动安全型电梯监控器，其特征在于，转角传感器为外置非接触使转角传感器。
3.根据权利要求1所述的主动安全型电梯监控器，其特征在于，主控单元(4)的输出端通过控制接口(5)与电梯的控制端相连接。
4.一种主动安全型电梯监控控制方法，其特征在于，基于权利要求1所述的主动安全型电梯监控器，包括以下步骤：
1)图像传感器(1)采集电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息，并将所述电梯轿厢内监控区域的图像信息及电梯轿厢外监控区域的图像信息转发至图像处理单元(2)中；
2)图像处理单元(2)根据所述电梯轿厢外监控区域的图像信息得监控区电梯门的监测图像信息，再根据所述监测区域电梯门的监测图像信息得电梯门开闭状态；图像处理单元(2)根据电梯轿厢内监控区域的图像信息得监控区域内的乘客身形位置监测图像，再根据监测区域内的乘客身形位置监测图像得乘客身形位置图像，然后对乘客身形位置图像进行标记，然后根据标记的结果计算乘客图像块变化率，并根据乘客图像块变化率得各乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量及聚集量；
3)图像处理单元(2)判断各乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量及聚集量是否大于等于预设阀值，当各乘客身形位置的角度俯仰量、旋转量、缩小量或聚集量大于等于预设阀值时，则产生乘客状态异常信号，并将所述乘客状态异常信号转发至主控单元(4)中，主控单元(4)根据所述乘客状态异常信号使电梯停止工作，同时显示当前电梯所在位置，直至主控单元(4)不再收到所述乘客异常信号为止；
在电梯接收到电梯门关闭信号之前，图像处理单元(2)判断当前电梯所在楼层的电梯门是否正常打开以及其他楼层的电梯门是否正常关闭，当当前电梯所在楼层的电梯门没有正常打开时或者当其他楼层的电梯门没有正常关闭时，则产生第一设备异常信号，并将所述第一设备异常信号转发至主控单元(4)中，主控单元(4)根据所述第一设备异常信号使电梯停止工作，同时显示发生异常的位置，直至所述主控单元(4)不再收到第一设备异常信号为止；
在电梯接收到电梯门关闭信号之后，图像处理单元(2)判断所有楼层的电梯门是否关闭，当任一楼层的电梯门没有正常关闭时，则产生第二设备异常信号，并将所述第二设备异常信号转发至主控单元(4)中，主控单元(4)根据所述第二设备异常信号使电梯停止工作，并显示出现异常的楼层，直至所述主控单元(4)不再收到第二设备异常信号为止。
5.根据权利要求1所述的主动安全型电梯监控控制方法，其特征在于，
步骤3)中图像处理单元(2)将所述电梯轿厢外监控区域的图像信息去除背景，得监控区电梯门监测图像信息；
步骤3)中图像处理单元(2)将电梯轿厢内监控区域的图像信息去除背景，得监控区域内的乘客身形位置监测图像。
6.根据权利要求1所述的主动安全型电梯监控控制方法，其特征在于，
步骤3)中将所述监测区域电梯门监测图像信息通过腐蚀运算得电梯门开闭状态图形；
步骤3)中将所述监测区域内的乘客身形位置监测图像通过腐蚀运算得乘客身形位置图像。
7.根据权利要求1所述的主动安全型电梯监控控制方法，其特征在于，主控单元(4)通过人机接口显示当前电梯所在位置、发生异常的位置及出现异常的楼层。
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