CN106144900B - 行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线视频传输及自动控制技术。一种行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置，摄像机（5）安装于地面铁水包起吊处；RFID阅读器（4）安装于行车（9）起吊铁水包处的轨道（10）旁，能读取行车侧面安装的RFID标签（8）信息，标签信息包括行车进入标签和行车离开标签；地面上安装有工控机（1）、发射频道控制器（2）和发射器（3），RFID阅读器输出接工控机，工控机接发射频道控制器，发射频道控制器控制发射器，摄像机输出接发射器，发射器将摄像机视频信号向外发射；接收器（6）和行车监视器（7）安装在行车上，接收器接收发射机发射的摄像机视频信号后输出给位于驾驶室内的行车监视器，将视频显示在行车监视器上。

Description

行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置和方法

技术领域

本发明涉及一种无线视频传输及自动控制技术，尤其涉及一种行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置和方法。

背景技术

炼钢厂行车进行铁水包起吊作业时，只有当左右两边的吊钩完全勾住地面铁水包的左右吊耳，才能起吊。正确判断吊钩是否到位是安全起吊的关键。由于驾驶室离起吊点远，司机无法用肉眼直接观察吊钩状态，虽有有线视频监控作为辅助，但画面不清，因此只能完全依靠地面人员指挥进行挂钩作业。

采用摄像机监控吊钩状态是常用的辅助手段，根据传输方式的不同，又可分为无线和有线两种方法。

有线视频传输：目前炼钢厂铁水包行车大多采用该方法。摄像机安装在行车离起吊点最近的行车驾驶室底部，离起吊点约十几米的高处监视吊钩状态。在实际使用中，由于摄像头距离起吊作业距离远，画面会受到铁水作业散发的蒸汽和粉尘影响，无法看清具体作业对象。并且由于行车的运行，摄像机长期处于震动环境，镜头会偏离，经常需要调整，但由于其特殊的安装位置，只能在行车检修时进行。

无线视频传输：主要采用无线WIFI传输。如中国专利CN103442217A公开了一种井架起吊无线视频监控系统，中国专利CN103248642A公开了一种无线监控系统及其监控设备和监控终端，这些专利技术采用无线视频传输，摄像机能安装在观察物附近，可近距离获取清晰的状态画面。但WIFI技术在铁水包行车起吊作业的监控上使用时存在如下问题：1）画面延时，WIFI传输视频信号需要进行编解码操作，会有0.4秒左右的画面延时，该视频是提供司机进行吊钩作业的依据，若画面延时，会有误判。2）使用不便，采用WIFI技术，需要在行车驾驶室内增加解码器和工控机，而驾驶室内空间狭小，安装不便，有时还需要司机进行工控机操作，影响司机作业。3）费用高，采用WIFI技术，需要有编、解码器及相应的控制设备，同时为了确保视频传输的稳定可靠，还需要进行覆盖组网，费用高，成本大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置和方法，本发明采用基于RFID技术的传输控制手段，以及模拟FM调制技术进行无线视频传输，使司机在驾驶室内始终能获取清晰稳定的吊钩作业画面。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置，包括：工控机、发射频道控制器、发射器、RFID阅读器、摄像机、接收器、行车监视器、RFID标签；

所述摄像机安装于地面铁水包起吊处；所述RFID阅读器安装于行车起吊铁水包处的轨道旁，能读取行车侧面安装的RFID标签信息，标签信息包括行车进入标签和行车离开标签；

地面上安装有工控机、发射频道控制器和发射器，RFID阅读器输出接工控机，工控机接发射频道控制器，发射频道控制器控制发射器，摄像机输出接发射器，发射器将摄像机视频信号向外发射；

所述接收器和行车监视器安装在行车上，行车监视器位于驾驶室内，接收器接收发射器发射的摄像机视频信号后输出给行车监视器，将视频显示在行车监视器上。

所述发射器采用低功率无线宽带调制技术传输。

所述无线视频传输采用模拟FM调制技术，工作频段5G，功率200mW。

一种行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态方法，其步骤是：

1）安装于行车起吊铁水包处轨道旁的RFID阅读器通过读取运行至铁水包起吊处的行车侧面安装的RFID标签信息，获得该行车进入铁水包起吊处信息，并将该信息输入给工控机；

2）工控机接受到行车进入铁水包起吊处信号后，工控机发出信号给发射频道控制器，发射频道控制器控制发射器，将连接发射器的摄像机视频信号向外发射，该摄像机安装于地面铁水包起吊处，能对铁水包左右吊耳进行拍摄录像；

3）安装于行车上的接收器接收发射器发射的摄像机视频信号后输出给位于行车驾驶室内的行车监视器，将视频显示在行车监视器上。

4）行车离开铁水包起吊处时，RFID阅读器通过读取行车侧面安装的标签信息，获得该行车离开铁水包起吊处信息，并将该信息输入给工控机，工控机经判断后输出一个待机等待的信号给发射频道控制器，发射器向外发射待机信号。

所述摄像机为左右二个摄像机，分别位于铁水包起吊处两侧，对铁水包左右吊耳进行拍摄；所述发射频道控制器、发射器和接收器为二套，对应于左摄像机和右摄像机。

所述发射频道控制器控制发射器的工作频道分为作业频道和待机频道，不同行车作业频道不同，同一行车的左右两个作业频道不同，待机频道相同。

本发明采用模拟FM调制技术进行无线视频传输，解决了现有技术存在的问题，其有益效果是：

1、摄像机安装于铁水包起吊点附近地面，获取的监控画面稳定，能清晰捕获吊钩状态，且便于日常维护。

2、无线传输的视频无延时，画面清晰；本发明模拟FM技术只进行简单的高频转换，编解码不存在过程。

3、驾驶室内只需放置监视器，无需增加其他设备；不同起吊作业，能自动进行当前吊钩画面切换，无需人工干预。

4、安装于行车上的接收器输出视频接入监视器，司机无需动手操作，简单易用。

本发明根据行车作业的特点，增加基于RFID技术的传输控制手段，采用模拟FM调制技术进行无线视频传输，使司机在驾驶室内始终能获取清晰稳定的吊钩作业画面。

附图说明

图1为本发明行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置结构示意图；

图2为本发明行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态方法流程图；

图3为行车侧面安装的RFID标签示意图；

图4为起吊点RFID阅读器安装示意图；

图5为本发明的实施例。

图中：1工控机，2发射频道控制器，3发射器，4 RFID阅读器，5摄像机，6接收器，7行车监视器，8 RFID标签（标签），9行车，10轨道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

一种行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置，包括：工控机1、发射频道控制器2、发射器3、RFID阅读器4、摄像机5、接收器6、行车监视器7、RFID标签8，参见图1和图2。

所述摄像机5安装于地面铁水包起吊处（或起吊区），既能近距离获取吊钩状态，又能减少周围高温粉尘对画面质量的影响，同时也便于摄像机5的日常维护。

所述RFID阅读器4安装于行车9起吊铁水包处的轨道10旁，能读取行车9侧面安装的RFID标签8信息，标签8信息包括行车进入标签和行车离开标签，具体来说是划分为三个区域，即将行车侧面划分成非起吊区、起吊区、非起吊区三个连续区域，标签放置在相应区域内，参见图3；RFID阅读器天线安装在当行车位于起吊点时，正对起吊判断区中心的轨道侧面，且与标签平行，参见图4。利用RFID技术，能自动判断行车起吊或非起吊点。选用读写频率915Mhz的RFID设备，在发射功率30dBm的情况下，无源标签的有效读写距离可达10米。RFID阅读器4安装在距离起吊点最近的行车轨道侧面，RFID标签8安装在行车侧面，RFID阅读器4读取路经行车的标签8，可判断出哪辆行车起吊或非起吊。

地面上安装有工控机1、发射频道控制器2和发射器3，RFID阅读器4输出接工控机1，工控机1接发射频道控制器2，发射频道控制器2控制发射器3，摄像机5输出接发射器3，发射器3将摄像机5视频信号向外发射。工控机1根据行车位于起吊点或非起吊点的状态信息，控制发射频道控制器2以驱动无线发射器3进行相应频道的发射，从而实现起吊点吊钩状态视频在驾驶室内同步显示。

所述发射器3采用低功率无线宽带调制技术传输，无线视频传输采用模拟FM调制技术。FM调制是是一种以载波的瞬时频率变化来表示信息的调制方式，在模拟应用中，载波的频率跟随输入信号的幅度直接成等比例变化。本发明中发射器3工作频段5G，功率200mW，在10米距离内能使传输画面保持清晰稳定。

所述接收器6和行车监视器7安装在行车上，行车监视器7位于驾驶室内，地面获取的吊钩状态视频，采用低功率无线宽带调制技术，接收器6接收发射器3发射的摄像机5视频信号后输出给行车监视器7，将视频显示在行车监视器7上。由于行车起吊时只在小范围移动，因此只要调整好收发天线的位置和距离，就能进行无线视频信号的稳定传输。

从吊运作业的流程分析，行车司机只关心进行起吊作业点的吊钩状态，因此只要确保行车正在起吊点时的视频质量就行。可以将发射器3的发射点置于起吊点的附近，抬升发射器3发射天线高度，使其与在行车上的接收器6接收天线处于同一平面，天线间的距离小于10米，同时又能保证天线之间无遮挡，最大限度提升无线环境，确保无线传输的起吊点作业其画面清晰、稳定，偶尔有雪花也不影响实际观看。

一种行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态方法，其步骤是：参见图1和图2，

1）安装于行车起吊铁水包处轨道旁的RFID阅读器4通过读取运行至铁水包起吊处的行车侧面安装的RFID标签8信息，获得该行车进入铁水包起吊处信息，并将该信息输入给工控机1；

2）工控机1接受到行车进入铁水包起吊处信号后，工控机1发出信号给发射频道控制器2，发射频道控制器2控制发射器3，将连接发射器3的摄像机5视频信号向外发射，该摄像机5安装于地面铁水包起吊处，能对铁水包左右吊耳进行拍摄录像；

3）安装于行车上的接收器6接收发射器3发射的摄像机5视频信号后输出给位于行车驾驶室内的行车监视器7，将视频显示在行车监视器7上。

4）行车离开铁水包起吊处时，RFID阅读器4通过读取行车侧面安装的标签8信息，获得该行车离开铁水包起吊处信息，并将该信息输入给工控机1，工控机1经判断后输出一个待机等待的信号给发微频率控制器2，发射器3向外发射待机信号。

所述摄像机5为左右二个摄像机，分别位于铁水包起吊处两侧，对铁水包左右吊耳进行拍摄；所述发射频道控制器2、发射器3和接收器6为二套，对应于左摄像机和右摄像机。行车监视器7可以为二个，也可以为一个，若是一个行车监视器7，则可以同时显示所拍摄的铁水包左右吊耳处视频，若是二个行车监视器7，则分别显示所拍摄的铁水包左右吊耳处视频，参见图5。

所述发射频道控制器2控制发射器3的工作频道分为作业频道和待机频道，不同行车作业频道不同，同一行车的左右两个作业频道不同，待机频道相同。发射器3频道切换由发射频道控制器2控制，发射器频道选择采用二进制三位拨码，拨码范围从000-111，共有8组频点可选。发射频道控制器2连接工控机1的COM端口和发射器的拨码开关，将工控机1的频道选择信号转换为拨码电平信号，实现发射器3自动频道切换。当工控机1读取到起吊标签信号后，发射相应行车的作业频道；当相关设备开机以及工控机读取到非起吊标签信号后，发射待机频道。

每辆行车的起吊标签代码各不相同，以区分行车车号，所有行车非起吊标签使用相同代码，便于更换互用。当行车位于起吊点时，阅读器读到起吊标签，工控机根据标签信息判断出哪辆车位于起吊点;当行车离开起吊点时，阅读器会读到非起吊标签，工控机根据标签信息判断出行车不在起吊区。

起吊作业画面自动切换。行车的起吊点有多个，但只有当前起吊点的画面才能被无线传输，供司机辅助观看。监控画面的自动切换是通过RFID识别技术来实现的。

实施例

某企业的有二辆行车负责二个坑位铁水包的吊运，其吊运的顺序随机。采用本发明的技术，参见图5。当行车到达指定坑位时，行车驾驶室内二块监视器（显示屏），分别显示当前坑位铁水包左右吊耳画面，司机可以根据该画面进行吊钩起吊作业，行车行驶到非起吊点后，监控画面关闭，直至到达下一坑位起吊点，该点的监控画面又会自动显示。

参见图5，一种行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置包括：工控机1、发射频道控制器2、无线视频发射器3、RFID阅读器4、摄像机5、无线视频接收器6、行车监视器7和RFID标签8，无线视频接收器6和RFID标签8安装在行车上，每辆行车1套；RFID阅读器4选用天线一体机，安装在行车位于起吊点位置的轨道旁，并正对行车起吊标签区中心；工控机1、无线视频发射器3及发射频道控制器2统一集成，安装在起吊点的轨道附近，每个起吊点1套。由于每个行车要同时显示左右二个吊钩状态，故每个起吊点（起吊处）需二套无线视频收发器，每套无线视频收发器包括发射频道控制器2、无线视频发射器3和无线视频接收器6。

无线视频收发器采用市场上常用的无线影音传输系统，发射功率200mW，工作频段5G，8组频点，符合无线电管理要求。

无线视频接收器6安装在行车顶层，用于将接收到的无线信号转换成视频信号，并通过视频电缆传送至驾驶室的左、右挂钩显示屏。其接收频道固定，其中1号车左CH1，右CH3，2号车左CH2，右CH4。无线接收天线采用5G高增益板状天线，为了减少信号衰减，靠近接收器安装。天线方向对准发射器天线。

RFID标签8：标签信息有二类：起吊和非起吊，每辆车的起吊标签代码不同，用于区分车号，非起吊标签代码相同。在行车侧面选取平整区域安装，安装方式选用磁铁吸附，便于维护调整。标签的摆放按“非起吊、起吊、非起吊”三区域划分，为确保标签成功读取，每个区域放置2-3个相同标签。

RFID阅读器4采用天线一体机，安装在当行车位于起吊点作业时，起吊标签区域中心正对的行车轨道边。阅读天线正面平行于行车，高度和标签持平，离行车约4米，设定发射功率25dBm，阅读间隔0.5秒，通过网线和工控机进行数据交换。

无线视频发射器3：地面摄像机5获取的视频信息通过视频电缆传输至无线视频发射器3，经其转换后无线发射，其发射频道由发射频道控制器2控制。无线发射天线采用5G高增益板状天线，安装位置与接收天线在同一平面，方向与处于起吊点时接收天线正对，距离小于10米。其发射频段5G，8个频道可选，发射功率200mW，发射带宽20MHz。

工控机1、无线视频发射器3和发射频道控制器2集成在一个控制单元，安装在起吊点的轨道附近，每个起吊点安装一台，共二台，其发射频道表见表1。

表1

一种行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态方法，其步骤是：

初始状态：1号行车左接收器设定1频道，右接收器设定3频道；2号行车左接收器设定2频道，右接收器设定4频道；左右发射器都为5频道发射。

行车作业：

当1号行车靠近铁水包起吊点时，安装于行车起吊铁水包处轨道旁的RFID阅读器先获取非起吊点标签，左、右发射器仍为5频道，行车驾驶室内的监控器屏幕无显示；

1号行车进入铁水包起吊点后，RFID阅读器获取起吊点标签，并将该信息输入给工控机，工控机接受到行车进入铁水包起吊处信号后，工控机发出信号给发射频道控制器，发射频道控制器控制发射器，将连接发射器的摄像机视频信号向外发射，左发射器切换为1频道发射，右发射器切换为3频道发射，安装于行车上的接收器接收发射器发射的摄像机视频信号后输出给位于行车驾驶室内的行车监视器，驾驶室内的监控器屏幕显示当前吊钩状态；

当1号行车离开铁水包起吊点，进入非起吊区时，RFID阅读器获取非起吊点标签，左、右发射器都切换为5频道发射，行车驾驶室内的监控器屏幕无显示。

当2号行车靠近铁水包起吊点时，安装于行车起吊铁水包处轨道旁的RFID阅读器先获取非起吊点标签，左、右发射器仍为5频道，行车驾驶室内的监控器屏幕无显示；

2号行车进入铁水包起吊点后，RFID阅读器获取起吊点标签，并将该信息输入给工控机，工控机接受到行车进入铁水包起吊处信号后，工控机发出信号给发射频道控制器，发射频道控制器控制发射器，将连接发射器的摄像机视频信号向外发射，左发射器切换为2频道发射，右发射器切换为4频道发射，安装于行车上的接收器接收发射器发射的摄像机视频信号后输出给位于行车驾驶室内的行车监视器，驾驶室内的监控器屏幕显示当前吊钩状态；

当2号行车离开铁水包起吊点，进入非起吊区时，RFID阅读器获取非起吊点标签，左、右发射器都切换为5频道发射，行车驾驶室内的监控器屏幕无显示。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置，其特征是：包括：工控机（1）、发射频道控制器（2）、发射器（3）、RFID阅读器（4）、摄像机（5）、接收器（6）、行车监视器（7）、RFID标签（8）；

所述摄像机（5）安装于地面铁水包起吊处；

所述RFID阅读器（4）安装于行车（9）起吊铁水包处的轨道（10）旁，能读取行车侧面安装的RFID标签（8）信息，标签（8）信息包括行车进入标签和行车离开标签；

地面上安装有工控机（1）、发射频道控制器（2）和发射器（3），RFID阅读器（4）输出接工控机（1），工控机（1）接发射频道控制器（2），发射频道控制器（2）控制发射器（3），摄像机（5）输出接发射器（3），发射器（3）将摄像机（5）视频信号向外发射；

所述接收器（6）和行车监视器（7）安装在行车（9）上，行车监视器（7）位于驾驶室内，接收器（6）接收发射器（3）发射的摄像机（5）视频信号后输出给行车监视器（7），将视频显示在行车监视器（7）上。

2.根据权利要求1所述的行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置，其特征是：所述发射器（3）采用低功率无线宽带调制技术传输。

3.根据权利要求2所述的行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态装置，其特征是：所述无线视频传输采用模拟FM调制技术，工作频段5G，功率200mW。

4.一种行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态方法，其特征是：

1）安装于行车（9）起吊铁水包处轨道（10）旁的RFID阅读器（4）通过读取运行至铁水包起吊处的行车侧面安装的RFID标签（8）信息，获得该行车进入铁水包起吊处信息，并将该信息输入给工控机（1）；

2）工控机（1）接受到行车进入铁水包起吊处信号后，工控机（1）发出信号给发射频道控制器（2），发射频道控制器（2）控制发射器（3），将连接发射器（3）的摄像机（5）视频信号向外发射，该摄像机（5）安装于地面铁水包起吊处，能对铁水包左右吊耳进行拍摄录像；

3）安装于行车（9）上的接收器（6）接收发射器（3）发射的摄像机（5）视频信号后输出给位于行车驾驶室内的行车监视器（7），将视频显示在行车监视器（7）上；

4）行车（9）离开铁水包起吊处时，RFID阅读器（4）通过读取行车侧面安装的标签（8）信息，获得该行车离开铁水包起吊处信息，并将该信息输入给工控机（1），工控机（1）经判断后输出一个待机等待的信号给发射频道控制器（2），发射器（3）向外发射待机信号。

5.根据权利要求4所述的行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态方法，其特征是：所述摄像机（5）为左右二个摄像机，分别位于铁水包起吊处两侧，对铁水包左右吊耳进行拍摄；所述发射频道控制器（2）、发射器（3）和接收器（6）为二套，对应于左摄像机和右摄像机。

6.根据权利要求5所述的行车驾驶室内自动获取起吊点吊钩状态方法，其特征是：所述发射频道控制器（2）控制发射器（3）的工作频道分为作业频道和待机频道，不同行车作业频道不同，同一行车的左右两个作业频道不同，待机频道相同。