CN105682122A - 自动化电气控制柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化电气控制柜，包括高清摄像头、ARM11处理芯片、排气散热孔和进气孔，高清摄像头用于对交通路口进行图像拍摄以获得高清路口图像，ARM11处理芯片用于基于高清路口图像确定交通路口处的行人数量，并计算交通路口附近基站平台的信号收发强度，排气散热孔和进气孔都设置在控制柜的柜体上。通过本发明，能够实现对附近基站的信号收发强度的自动化控制。

Description

自动化电气控制柜

技术领域

本发明涉及控制柜领域，尤其涉及一种自动化电气控制柜。

背景技术

城市内的基站的布局分配为，每一个基站负责一个固定区域，协调和控制管辖区域内通信设备的数据收发，现有技术中，为了保持管辖区域内通信设备的信号的正常交互，基站在保证低辐射的情况下，尽可能地提高基准信号收发功率。然而，实际上，有可能存在管辖区域内通信设备很少但基站还保持较高的信号收发功率的情况，导致基站资源的浪费，也可能存在管辖区域内通信设备很多但基站还保持固定的信号收发功率的情况，导致基站信号无法支持管辖区域内的所有通信设备。

现有技术中尚未存在对各个基站进行基于辖区通信设备数量进行信号强度的自适应控制方案，为此，需要一种新的基站控制方案，能够充分利用每一个交通路口处的控制柜，使其作为附近通信设备数量的采集载体，为交通路口附近的基站的信号功率控制提供有力的数据支撑，从而利用现有控制柜提高基站服务效率，避免城市资源的不足或浪费。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种自动化电气控制柜，对现有的每一个交通路口控制柜进行设备整合和优化，以充分利用每一个交通路口处的控制柜，使其作为附近通信设备数量的采集载体，为交通路口附近的基站的信号功率控制提供有力的数据支撑，从而在整体上提高城市资源的利用率。

根据本发明的一方面，提供了一种自动化电气控制柜，所述控制柜包括高清摄像头、ARM11处理芯片、排气散热孔和进气孔，高清摄像头用于对交通路口进行图像拍摄以获得高清路口图像，ARM11处理芯片用于基于高清路口图像确定交通路口处的行人数量，并计算交通路口附近基站平台的信号收发强度，排气散热孔和进气孔都设置在控制柜的柜体上。

更具体地，在所述自动化电气控制柜中，包括：控制柜主体，包括柜体、排气散热孔、进气孔、接地点、控制面板、绝缘衬套、安装底板和多个支脚；柜体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板；排气散热孔设置在柜体的上方，进气孔设置在柜体的下方；接地点设置在柜体的内侧壁，由焊片、螺钉和垫圈组成，用于将接地线与柜体连接；控制面板设置在柜体外侧壁上；多个支脚用于将安装底板与柜体连接，绝缘衬套设置在安装底板与柜体之间；光照强度检测仪，设置在柜体外侧壁上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级；高清摄像头，设置在柜体外侧壁上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为1920×1080；MMC存储卡，设置在柜体内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，MMC存储卡还用于预先存储二值化阈值、基准行人灰度化图片和预设匹配度阈值，基准行人灰度化图片为只包括基准行人轮廓的灰度化图片，预设匹配度阈值为小于1的百分比数值；背景选择设备，设置在柜体内，与光照强度检测仪和MMC存储卡分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在MMC存储卡中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出；活动图像分割设备，设置在柜体内，与高清摄像头、MMC存储卡和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成；图像形态学处理设备，设置在柜体内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；平滑处理设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，用于对接收到的每一个整形子图像进行平滑处理，以获得平滑子图像；中值滤波设备，设置在柜体内，与平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑子图像执行中值滤波处理，以滤除在平滑子图像中的散射成分，获得中值滤波子图像；尺度变换增强设备，设置在柜体内，与中值滤波设备连接，用于对接收到的中值滤波子图像执行尺度变换增强处理，以获得增强子图像；灰度化处理设备，设置在柜体内，与尺度变换增强设备连接，用于对接收到的增强子图像进行灰度化处理，以获得灰度化子图像；ARM11处理芯片，设置在柜体内，与灰度化处理设备和MMC存储卡分别连接，将每一个灰度化子图像与基准行人灰度化图片进行匹配，当匹配度大于等于预设匹配度阈值时，对应的灰度化子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出；控制柜通信接口，设置在柜体外侧壁上，与ARM11处理芯片连接，接收行人数量，基于行人数量确定基站信号强度等级，并通过无线通信链路将基站信号强度等级发送给附近的、包括基站通信接口、基站控制器和多个基站收发信机的基站平台，以便于基站控制器基于基站信号强度等级控制多个基站收发信机的信号收发强度；对于控制柜通信接口，行人数量越多，基站信号强度等级越大，基站收发信机的信号收发强度越高；其中，图像形态学处理设备、平滑处理设备、中值滤波设备、尺度变换增强设备和灰度化处理设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

更具体地，在所述自动化电气控制柜中：图像形态学处理设备、平滑处理设备、中值滤波设备、尺度变换增强设备和灰度化处理设备被集成在一块集成电路板上。

更具体地，在所述自动化电气控制柜中：集成电路板设置在柜体内。

更具体地，在所述自动化电气控制柜中：采用ARM11处理芯片的内置存储器替换MMC存储卡。

更具体地，在所述自动化电气控制柜中：控制柜通信接口内置微处理器。

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自动化电气控制柜的结构方框图。

附图标记：1高清摄像头；2ARM11处理芯片；3排气散热孔；4进气孔

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的自动化电气控制柜的实施方案进行详细说明。

控制柜是城市内常见的公共设施，通常设置在各个交通路口处，为其他公共设施提供电力供应以及基本的控制操作。然而，现有技术中的控制柜的应用过于单一，无法适应智能化城市的发展趋势，实际上，交通路口处控制柜的扩展功能大有可期，例如与附近基站的互动。

另外，现有技术中每一个交通路口附近的基站信号功率比较固定，一般按照尽可能大的功率进行信号发射，以防止管辖区内通信设备缺乏信号而导致不能通信的情况发生，这样的发射模式无法跟随区域内通信设备的数量而进行自适应调整，必然导致基站资源的浪费或基站资源无法满足过多交通设备的需求。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种自动化电气控制柜，能够拓展现有的交通路口控制柜的功能，在保持原有功能的同时增加对周围基站信号强度的控制功能，从而在交通路口附近行人较少时，能够降低周围基站信号强度，避免基站资源的浪费，在交通路口附近行人较多时，能够增加周围基站信号强度，避免通信设备无信号的情况发生。

图1为根据本发明实施方案示出的自动化电气控制柜的结构方框图，所述控制柜包括高清摄像头、ARM11处理芯片、排气散热孔和进气孔，高清摄像头用于对交通路口进行图像拍摄以获得高清路口图像，ARM11处理芯片用于基于高清路口图像确定交通路口处的行人数量，并计算交通路口附近基站平台的信号收发强度，排气散热孔和进气孔都设置在控制柜的柜体上。

接着，继续对本发明的自动化电气控制柜的具体结构进行进一步的说明。

所述控制柜包括：控制柜主体，包括柜体、排气散热孔、进气孔、接地点、控制面板、绝缘衬套、安装底板和多个支脚。

柜体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板；排气散热孔设置在柜体的上方，进气孔设置在柜体的下方；接地点设置在柜体的内侧壁，由焊片、螺钉和垫圈组成，用于将接地线与柜体连接；控制面板设置在柜体外侧壁上；多个支脚用于将安装底板与柜体连接，绝缘衬套设置在安装底板与柜体之间。

所述控制柜包括：光照强度检测仪，设置在柜体外侧壁上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级。

所述控制柜包括：高清摄像头，设置在柜体外侧壁上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为1920×1080。

所述控制柜包括：MMC存储卡，设置在柜体内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，MMC存储卡还用于预先存储二值化阈值、基准行人灰度化图片和预设匹配度阈值，基准行人灰度化图片为只包括基准行人轮廓的灰度化图片，预设匹配度阈值为小于1的百分比数值。

所述控制柜包括：背景选择设备，设置在柜体内，与光照强度检测仪和MMC存储卡分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在MMC存储卡中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出。

所述控制柜包括：活动图像分割设备，设置在柜体内，与高清摄像头、MMC存储卡和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成。

所述控制柜包括：图像形态学处理设备，设置在柜体内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像。

所述控制柜包括：平滑处理设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，用于对接收到的每一个整形子图像进行平滑处理，以获得平滑子图像；中值滤波设备，设置在柜体内，与平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑子图像执行中值滤波处理，以滤除在平滑子图像中的散射成分，获得中值滤波子图像。

所述控制柜包括：尺度变换增强设备，设置在柜体内，与中值滤波设备连接，用于对接收到的中值滤波子图像执行尺度变换增强处理，以获得增强子图像。

所述控制柜包括：灰度化处理设备，设置在柜体内，与尺度变换增强设备连接，用于对接收到的增强子图像进行灰度化处理，以获得灰度化子图像。

所述控制柜包括：ARM11处理芯片，设置在柜体内，与灰度化处理设备和MMC存储卡分别连接，将每一个灰度化子图像与基准行人灰度化图片进行匹配，当匹配度大于等于预设匹配度阈值时，对应的灰度化子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出。

所述控制柜包括：控制柜通信接口，设置在柜体外侧壁上，与ARM11处理芯片连接，接收行人数量，基于行人数量确定基站信号强度等级，并通过无线通信链路将基站信号强度等级发送给附近的、包括基站通信接口、基站控制器和多个基站收发信机的基站平台，以便于基站控制器基于基站信号强度等级控制多个基站收发信机的信号收发强度；对于控制柜通信接口，行人数量越多，基站信号强度等级越大，基站收发信机的信号收发强度越高。

其中，图像形态学处理设备、平滑处理设备、中值滤波设备、尺度变换增强设备和灰度化处理设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

可选地，在所述自动化电气控制柜中：图像形态学处理设备、平滑处理设备、中值滤波设备、尺度变换增强设备和灰度化处理设备被集成在一块集成电路板上；集成电路板设置在柜体内；采用ARM11处理芯片的内置存储器替换MMC存储卡；控制柜通信接口可内置微处理器。

另外，CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)，复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，MacroCell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。

从CPLD发展历史上来看，20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件--PLD诞生了。其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因为他的硬件结构设计可由软件完成(相当于房子盖好后人工设计局部室内结构)，因而他的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性，但其过于简单的结构也使他们只能实现规模较小的电路。为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷，20世纪80年代中期，推出了复杂可编程逻辑器件--CPLD。此应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。

CPLD具有以下特点：具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。

采用本发明的自动化电气控制柜，针对现有技术缺乏针对性的基站强度控制模式的技术问题，引入图像识别技术和无线通信技术，改造现有技术中交通路口的各个控制柜，以精确检测出交通路口附近的行人数量并有效传送到基站位置，从而便于基站根据行人数量自适应控制自身信号强度，避免基站资源浪费或不足的情况发生。

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 (6)

1.一种自动化电气控制柜，所述控制柜包括高清摄像头、ARM11处理芯片、排气散热孔和进气孔，高清摄像头用于对交通路口进行图像拍摄以获得高清路口图像，ARM11处理芯片用于基于高清路口图像确定交通路口处的行人数量，并计算交通路口附近基站平台的信号收发强度，排气散热孔和进气孔都设置在控制柜的柜体上。

2.如权利要求1所述的自动化电气控制柜，其特征在于，所述控制柜包括：

控制柜主体，包括柜体、排气散热孔、进气孔、接地点、控制面板、绝缘衬套、安装底板和多个支脚；

柜体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板；

排气散热孔设置在柜体的上方，进气孔设置在柜体的下方；

接地点设置在柜体的内侧壁，由焊片、螺钉和垫圈组成，用于将接地线与柜体连接；

控制面板设置在柜体外侧壁上；

多个支脚用于将安装底板与柜体连接，绝缘衬套设置在安装底板与柜体之间；

光照强度检测仪，设置在柜体外侧壁上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级；

高清摄像头，设置在柜体外侧壁上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为1920×1080；

MMC存储卡，设置在柜体内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，MMC存储卡还用于预先存储二值化阈值、基准行人灰度化图片和预设匹配度阈值，基准行人灰度化图片为只包括基准行人轮廓的灰度化图片，预设匹配度阈值为小于1的百分比数值；

背景选择设备，设置在柜体内，与光照强度检测仪和MMC存储卡分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在MMC存储卡中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出；

活动图像分割设备，设置在柜体内，与高清摄像头、MMC存储卡和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成；

图像形态学处理设备，设置在柜体内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；

平滑处理设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，用于对接收到的每一个整形子图像进行平滑处理，以获得平滑子图像；

中值滤波设备，设置在柜体内，与平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑子图像执行中值滤波处理，以滤除在平滑子图像中的散射成分，获得中值滤波子图像；

尺度变换增强设备，设置在柜体内，与中值滤波设备连接，用于对接收到的中值滤波子图像执行尺度变换增强处理，以获得增强子图像；

灰度化处理设备，设置在柜体内，与尺度变换增强设备连接，用于对接收到的增强子图像进行灰度化处理，以获得灰度化子图像；

ARM11处理芯片，设置在柜体内，与灰度化处理设备和MMC存储卡分别连接，将每一个灰度化子图像与基准行人灰度化图片进行匹配，当匹配度大于等于预设匹配度阈值时，对应的灰度化子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出；

控制柜通信接口，设置在柜体外侧壁上，与ARM11处理芯片连接，接收行人数量，基于行人数量确定基站信号强度等级，并通过无线通信链路将基站信号强度等级发送给附近的、包括基站通信接口、基站控制器和多个基站收发信机的基站平台，以便于基站控制器基于基站信号强度等级控制多个基站收发信机的信号收发强度；对于控制柜通信接口，行人数量越多，基站信号强度等级越大，基站收发信机的信号收发强度越高；

其中，图像形态学处理设备、平滑处理设备、中值滤波设备、尺度变换增强设备和灰度化处理设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

3.如权利要求2所述的自动化电气控制柜，其特征在于：

图像形态学处理设备、平滑处理设备、中值滤波设备、尺度变换增强设备和灰度化处理设备被集成在一块集成电路板上。

4.如权利要求3所述的自动化电气控制柜，其特征在于：

集成电路板设置在柜体内。

5.如权利要求2所述的自动化电气控制柜，其特征在于：

采用ARM11处理芯片的内置存储器替换MMC存储卡。

6.如权利要求2所述的自动化电气控制柜，其特征在于：

控制柜通信接口内置微处理器。