CN105739399A - 基于配电箱的巴士信息采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于配电箱的巴士信息采集系统，包括配电箱外壳、光照强度检测仪、高清摄像头、配电箱通信接口和AVR32芯片，光照强度检测仪、高清摄像头、配电箱通信接口和AVR32芯片都设置在配电箱外壳上，光照强度检测仪、高清摄像头和AVR32芯片用于确定交通路口处的行人数量，配电箱通信接口用于基于行人数量确定并发送交通路口处的客流指数。通过本发明，能够充分利用现有的交通路口配电箱进行客流数据采集，从而为巴士车队的发车提供重要的参考信息。

Description

基于配电箱的巴士信息采集系统

本发明是申请号为2016101790158、申请日为2016年3月27日、发明名称为“基于配电箱的巴士信息采集系统”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及配电箱领域，尤其涉及一种基于配电箱的巴士信息采集系统。

背景技术

配电箱按结构特征和用途可分类如下：

(1)固定面板式配电箱，常称开关板或配电屏。他是一种有面板遮拦的开启式配电箱，正面有防护作用，背面和侧面仍能触及带电部分，防护等级低，只能用于对供电连续性和可靠性要求较低的工矿企业，作变电室集中供电用。

(2)防护式(即封闭式)配电箱，指除安装面外，其它所有侧面都被封闭起来的一种低压配电箱。这种箱子的开关、保护和监测控制等电气元件，均安装在一个用钢或绝缘材料制成的封闭外壳内，可靠墙或离墙安装。箱内每条回路之间可以不加隔离措施，也可以采用接地的金属板或绝缘板进行隔离。通常门与主开关操作有机械联锁。另外还有防护式台型配电箱(即控制台)，面板上装有控制、测量、信号等电器。防护式配电箱主要用作工艺现场的配电装置。

(3)抽屉式配电箱。这类配电箱采用钢板制成封闭外壳，进出线回路的电器元件都安装在可抽出的抽屉中，构成能完成某一类供电任务的功能单元。功能单元与母线或电缆之间，用接地的金属板或塑料制成的功能板隔开，形成母线、功能单元和电缆三个区域。每个功能单元之间也有隔离措施。抽屉式配电箱有较高的可靠性、安全性和互换性，是比较先进的配电箱，配电箱多数是指抽屉式配电箱。他们适用于要求供电可靠性较高的工矿企业、高层建筑，作为集中控制的配电中心。

(4)动力、照明配电箱。多为封闭式垂直安装。因使用场合不同，外壳防护等级也不同。他们主要作为工矿企业生产现场的配电装置。

一般在交通路口处都设置配电箱，用于交通路口的红绿灯控制，或者用于交通路口附近的路灯控制，还有可能用于为交通路口附近的违章拍摄设备、城市服务设备提供电力支持。但现有技术中的交通路口配电箱的作用仅限于此，尚未出现交通路口配电箱用于提供巴士所需要的客流指数的技术方案。

因此，需要一种新的巴士导引系统，能够充分利用每一个交通路口处的配电箱，使其作为附近通信设备数量的采集载体，为交通路口附近的巴士提供智能化客流信息服务，以便于附近巴士发车站点实时调整自己的发车密度，从而在节省成本的同时为城市居民提供更方便的巴士服务。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于配电箱的巴士信息采集系统，对已存在的交通路口附近的配电箱进行改造，集成高精度的图像识别设备和无线通信设备以为远端的巴士调度平台提供交通路口附近的客流服务，同时引入巴士调度平台用于基于客流指数确定交通路口地址附近巴士线路的发车密度，并通过无线通信链路将确定的发车密度发送给交通路口地址附近巴士线路归属的巴士车队管理平台。

根据本发明的一方面，提供了一种基于配电箱的巴士信息采集系统，所述系统包括配电箱外壳、光照强度检测仪、高清摄像头、配电箱通信接口和AVR32芯片，光照强度检测仪、高清摄像头、配电箱通信接口和AVR32芯片都设置在配电箱外壳上，光照强度检测仪、高清摄像头和AVR32芯片用于确定交通路口处的行人数量，配电箱通信接口用于基于行人数量确定并发送交通路口处的客流指数。

更具体地，在所述基于配电箱的巴士信息采集系统中，包括：配电箱主体，包括接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源、配电箱通信接口、配电箱外壳和AVR32芯片，AVR32芯片与接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源和配电箱通信接口分别连接；手动遥控选择把手用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换；模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路；备用电源为超级电容器，其工作温度为零下40度至零上70度之间，充放电效率为90％到95％之间；配电箱外壳采用耐腐蚀的不锈钢材料；光照强度检测仪，设置在配电箱外壳上，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，设置在配电箱外壳上，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；FLASH存储器，设置在配电箱外壳内，与接线端子排连接，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，FLASH存储器还用于预先存储二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准行人图像进行Haar小波变换后提取获得；背景选择设备，与接线端子排、光照强度检测仪和FLASH存储器分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在FLASH存储器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，与接线端子排、高清摄像头、FLASH存储器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，与接线端子排、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；小波变换设备，与接线端子排、图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征；AVR32芯片与接线端子排、小波变换设备和FLASH存储器分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形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；配电箱通信接口与AVR32芯片连接，接收行人指数和交通路口地址，用于基于行人数量确定客流指数，并通过无线通信链路发送客流指数和交通路口地址；巴士调度平台，设置在远端，包括巴士调度通信接口和巴士调度控制器，巴士调度通信接口用于通过无线通信链路接收客流指数和交通路口地址，巴士调度控制器与巴士调度通信接口连接，用于基于客流指数确定交通路口地址附近巴士线路的发车密度，并基于交通路口地址将确定的发车密度通过巴士调度通信接口发送给交通路口地址附近巴士线路归属的巴士车队管理平台；其中，行人数量越多，交通路口地址的客流指数越大，巴士线路的发车密度越频繁。

更具体地，在所述基于配电箱的巴士信息采集系统中：交通路口地址被预先存储在FLASH存储器内。

更具体地，在所述基于配电箱的巴士信息采集系统中：配电箱通信接口与FLASH存储器连接以获取交通路口地址。

更具体地，在所述基于配电箱的巴士信息采集系统中：无线通信链路为频分双工双向通信链路。

更具体地，在所述基于配电箱的巴士信息采集系统中：巴士调度平台设置在城市巴士管理控制中心位置。

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基于配电箱的巴士信息采集系统的结构方框图。

附图标记：1配电箱外壳；2光照强度检测仪；3高清摄像头；4配电箱通信接口；5AVR32芯片

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于配电箱的巴士信息采集系统的实施方案进行详细说明。

现有技术中的配电箱应用过于单一，无法适应智能化城市的发展趋势，实际上，交通路口处配电箱的扩展功能大有可期，例如可以作为交通路口的数据采集平台，用于采集周围行人数量，基于行人数量来确定交通路口的客流指数，从而为周围巴士车队的发车频率的选择提供方便。

现有技术中在缺乏巴士客流指数导航的情况下，很可能导致以下情况发生：(1)附近人流量非常少，但交通路口地址附近巴士线路归属的巴士车队管理平台不了解该信息，继续频繁的发车频率，导致过多的巴士空载，浪费大量的公共交通资源；(2)附近人流量非常多，但交通路口地址附近巴士线路归属的巴士车队管理平台不了解具体情况，没有增加巴士的发车频率，导致行人出行困难。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于配电箱的巴士信息采集系统，能够及时识别出周围的人流数量，从而确定相应路段的客流指数，并及时将客流指数发往附近的巴士调度平台，以控制交通路口地址附近巴士线路归属的巴士车队管理平台自适应调整巴士发车频率。

图1为根据本发明实施方案示出的基于配电箱的巴士信息采集系统的结构方框图，所述系统包括配电箱外壳、光照强度检测仪、高清摄像头、配电箱通信接口和AVR32芯片，光照强度检测仪、高清摄像头、配电箱通信接口和AVR32芯片都设置在配电箱外壳上，光照强度检测仪、高清摄像头和AVR32芯片用于确定交通路口处的行人数量，配电箱通信接口用于基于行人数量确定并发送交通路口处的客流指数。

接着，继续对本发明的基于配电箱的巴士信息采集系统的具体结构进行进一步的说明。

所述系统包括：配电箱主体，包括接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源、配电箱通信接口、配电箱外壳和AVR32芯片。

AVR32芯片与接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源和配电箱通信接口分别连接；手动遥控选择把手用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换；模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路。

备用电源为超级电容器，其工作温度为零下40度至零上70度之间，充放电效率为90％到95％之间；配电箱外壳采用耐腐蚀的不锈钢材料。

所述系统包括：光照强度检测仪，设置在配电箱外壳上，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。

所述系统包括：高清摄像头，设置在配电箱外壳上，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。

所述系统包括：FLASH存储器，设置在配电箱外壳内，与接线端子排连接，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，FLASH存储器还用于预先存储二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准行人图像进行Haar小波变换后提取获得。

所述系统包括：背景选择设备，与接线端子排、光照强度检测仪和FLASH存储器分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在FLASH存储器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。

所述系统包括：活动图像分割设备，与接线端子排、高清摄像头、FLASH存储器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。

所述系统包括：图像形态学处理设备，与接线端子排、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。

所述系统包括：小波变换设备，与接线端子排、图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征。

AVR32芯片与接线端子排、小波变换设备和FLASH存储器分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形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。

配电箱通信接口与AVR32芯片连接，接收行人指数和交通路口地址，用于基于行人数量确定客流指数，并通过无线通信链路发送客流指数和交通路口地址。

所述系统包括：巴士调度平台，设置在远端，包括巴士调度通信接口和巴士调度控制器，巴士调度通信接口用于通过无线通信链路接收客流指数和交通路口地址，巴士调度控制器与巴士调度通信接口连接，用于基于客流指数确定交通路口地址附近巴士线路的发车密度，并基于交通路口地址将确定的发车密度通过巴士调度通信接口发送给交通路口地址附近巴士线路归属的巴士车队管理平台。

其中，行人数量越多，交通路口地址的客流指数越大，巴士线路的发车密度越频繁。

可选地，在所述系统中：交通路口地址被预先存储在FLASH存储器内；配电箱通信接口与FLASH存储器连接以获取交通路口地址；无线通信链路为频分双工双向通信链路；以及巴士调度平台可被设置在城市巴士管理控制中心位置。

另外，小波(Wavelet)这一术语，顾名思义，“小波”就是小的波形。所谓“小”是指他具有衰减性；而称之为“波”则是指它的波动性，其振幅正负相间的震荡形式。与Fourier变换相比，小波变换是时间(空间)频率的局部化分析，他通过伸缩平移运算对信号(函数)逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，解决了Fourier变换的困难问题，成为继Fourier变换以来在科学方法上的重大突破。有人把小波变换称为“数学显微镜”。

小波分析的应用是与小波分析的理论研究紧密地结合在一起地。他已经在科技信息产业领域取得了令人瞩目的成就。电子信息技术是六大高新技术中重要的一个领域，他的重要方面是图像和信号处理。现今，信号处理已经成为当代科学技术工作的重要部分，信号处理的目的就是：准确的分析、诊断、编码压缩和量化、快速传递或存储、精确地重构(或恢复)。从数学地角度来看，信号与图像处理可以统一看作是信号处理(图像可以看作是二维信号)，在小波分析地许多分析的许多应用中，都可以归结为信号处理问题。对于其性质随时间是稳定不变的信号，处理的理想工具仍然是傅立叶分析。但是在实际应用中的绝大多数信号是非稳定的，而特别适用于非稳定信号的工具就是小波分析。

采用本发明的基于配电箱的巴士信息采集系统，针对现有技术巴士发车频率难以控制的技术问题，首先，改造现有的交通路口配电箱，增加图像识别设备和通信设备以实现对附近行人数量的统计和发送，增加巴士调度平台以基于接收到的行人数量确定客流指数，并将客流指数无线发送给附近的巴士车队，以实现基于实时行人数量的发车频率的自适应控制。

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 (2)

1.一种基于配电箱的巴士信息采集系统，所述系统包括配电箱外壳、光照强度检测仪、高清摄像头、配电箱通信接口和AVR32芯片，光照强度检测仪、高清摄像头、配电箱通信接口和AVR32芯片都设置在配电箱外壳上，光照强度检测仪、高清摄像头和AVR32芯片用于确定交通路口处的行人数量，配电箱通信接口用于基于行人数量确定并发送交通路口处的客流指数。

2.如权利要求1所述的基于配电箱的巴士信息采集系统，其特征在于，所述系统包括：

配电箱主体，包括接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源、配电箱通信接口、配电箱外壳和AVR32芯片，AVR32芯片与接线端子排、手动遥控选择把手、跳合位置指示灯、分合闸按钮、模拟量输入接口、开关量输入接口、市电供电接口、备用电源和配电箱通信接口分别连接；

手动遥控选择把手用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换；

模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路；

备用电源为超级电容器，其工作温度为零下40度至零上70度之间，充放电效率为90％到95％之间；

配电箱外壳采用耐腐蚀的不锈钢材料；

光照强度检测仪，设置在配电箱外壳上，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，设置在配电箱外壳上，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；

FLASH存储器，设置在配电箱外壳内，与接线端子排连接，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，FLASH存储器还用于预先存储二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准行人图像进行Haar小波变换后提取获得；

背景选择设备，与接线端子排、光照强度检测仪和FLASH存储器分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在FLASH存储器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，与接线端子排、高清摄像头、FLASH存储器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，与接线端子排、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；

小波变换设备，与接线端子排、图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征；

AVR32芯片与接线端子排、小波变换设备和FLASH存储器分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形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；

配电箱通信接口与AVR32芯片连接，接收行人指数和交通路口地址，用于基于行人数量确定客流指数，并通过无线通信链路发送客流指数和交通路口地址；

巴士调度平台，设置在远端，包括巴士调度通信接口和巴士调度控制器，巴士调度通信接口用于通过无线通信链路接收客流指数和交通路口地址，巴士调度控制器与巴士调度通信接口连接，用于基于客流指数确定交通路口地址附近巴士线路的发车密度，并基于交通路口地址将确定的发车密度通过巴士调度通信接口发送给交通路口地址附近巴士线路归属的巴士车队管理平台；

其中，行人数量越多，交通路口地址的客流指数越大，巴士线路的发车密度越频繁；

交通路口地址被预先存储在FLASH存储器内；

配电箱通信接口与FLASH存储器连接以获取交通路口地址。