CN106875530B - 一种用于库房门的自动挡鼠系统及在库房门处自动挡鼠的方法 - Google Patents

一种用于库房门的自动挡鼠系统及在库房门处自动挡鼠的方法 Download PDF

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CN106875530B CN201710122471.3A CN201710122471A CN106875530B CN 106875530 B CN106875530 B CN 106875530B CN 201710122471 A CN201710122471 A CN 201710122471A CN 106875530 B CN106875530 B CN 106875530B
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Abstract

本发明公开了一种用于库房门的自动挡鼠系统，包括控制器、摄像头和挡鼠板；所述挡鼠板包括挡鼠板本体和底座，所述底座固定在地面上，挡鼠板本体的底部与所述底座转动连接，所述自动挡鼠系统还包括挡鼠板本体与地面垂直、用于阻挡小动物进入的第一状态和挡鼠板本体与地面平行且紧贴、用于方便工作人员进入的第二状态；经设置使得挡鼠板系统在第一状态时，挡鼠板本体封堵库房门所在门洞的下部，在第二状态时，挡鼠板本体处于远离库房门的位置；所述摄像头经布置使得库房门处于所述摄像头的拍摄区域内；所述控制器与摄像头和挡鼠板通讯连接。本发明很大的方便了库房工作人员的工作，提高了工作效率，节省了工作时间。

Description

一种用于库房门的自动挡鼠系统及在库房门处自动挡鼠的 方法
技术领域
本发明涉及一种用于库房门的自动挡鼠系统和在库房门处自动挡鼠的方法。
背景技术
在现有技术中，电力系统的库房门上经常设置有挡鼠板，防止老鼠等小动物进入变配电室。现在变电站应用的挡鼠板的固定方式为：在门框加装与挡鼠板尺寸高度相当的卡槽，将挡鼠板插入卡槽中固定。但是在平时工作中，有些工作本身比如重大设备的搬运、基础设施的维护等工作需要取下挡鼠板，有时由于现场工作人员安全生产意识不强，为方便走动，会随意取下挡鼠板。在挡鼠板反复取下、装设过程中，插槽容易损坏，损坏后挡鼠板不容易固定，导致挡鼠板无法及时恢复，影响变电站可靠性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种用于库房门的自动挡鼠系统，本发明中所指库房门，是指库房的出入口；对于安装在库房出入口能进行开关的门板装置，则不属于本发明所指的“库房门”。
本发明提供的用于库房门的自动挡鼠系统，包括控制器、摄像头和挡鼠板；所述挡鼠板包括挡鼠板本体和底座，所述底座固定在地面上，挡鼠板本体的底部与所述底座转动连接；所述挡鼠板具有第一状态和第二状态，在第一状态中，挡鼠板本体与地面垂直并且封堵库房门的下部，用于阻挡小动物通过库房门；在第二状态中，挡鼠板本体平行地紧贴于地面以允许工作人员通过库房门；
所述摄像头经布置使得库房门处于所述摄像头的拍摄区域内；
所述控制器与摄像头和挡鼠板通讯连接。
针对现使用的挡鼠板易被随意取下且反复取下、装设过程中插槽容易损坏的现状，本发明提出了通过控制器自动进行挡鼠的系统，克服了以上问题，同时方便人员进出，提高了工作效率。
在本发明一些实施方式中，所述挡鼠板还包括管状电机，所述管状电机包括电机中轴和可绕电机中轴转动的管状机壳；所述电机中轴与所述底座固定连接；所述管状机壳与挡鼠板本体的底部固定连接以带动挡鼠板本体转动，使所述挡鼠板在第一状态和第二状态之间转换。
在本发明一些实施方式中，所述挡鼠板还包括闭锁装置，所述闭锁装置设置在管状电机上，用于在挡鼠板的第一状态或第二状态时对管状电机的管状机壳进行锁定，使得管状机壳不能绕电机中轴转动；所述闭锁装置与所述控制器通讯连接。
本发明的另一些实施方式中，所述摄像头具有测量距离的电子标尺，用于确定工作人员与库房门之间的距离。
本发明所述闭锁装置可以包括销子、锁孔、电机中轴、固定用金具，所述固定用金具设置在底座上，电机中轴上设置有锁孔，所述销子通过所述锁孔，将挡鼠板本体固定在固定用金具上，同时所述闭锁装置外部具有外壳。
本发明还提供一种在库房门处自动挡鼠的方法，该方法的步骤为：
S100，提供上述用于库房门的自动挡鼠系统；
S200，当控制器通过摄像头确定在第一设定时间内没有工作人员接近或通过库房门时，控制挡鼠板处于第一状态；
S300，当控制器通过摄像头确定有工作人员接近或通过库房门时，控制挡鼠板处于第二状态。
本发明的另一些实施方式中，在S300中，控制器通过摄像头获取工作人员的脸部特征并且确定工作人员的身份以及是否具有通过库房门的权限，在确定工作人员有通过库房门的权限时，控制挡鼠板处于第二状态。
在步骤300中可以使用现有技术中的背景差分法来确认是否有人进入拍摄范围，进一步的还可以使用现有技术中的面部识别的方法，从摄像头获取的面部特征来确认工作人员的身份，以及是否有权限进入库房门。
本发明的另一些实施方式中，在S300中，当控制器通过摄像头确定有工作人员进入如下确定的放板区域时，控制挡鼠板从第一状态转换为第二状态；
所述放板区域为：
直线1：y＝R
直线2：y＝0
曲线1：
Figure GDA0002944157110000031
曲线2：
Figure GDA0002944157110000032
围成的区域，
其中，L为库房门的宽度；所在直角坐标系位于库房门底边所处的水平面，原点为库房门底边的中点，x轴为库房门底边所在的直线；
其中，R为根据挡鼠板第一状态向第二状态转换所需时间t和工作人员接近库房门的速度v确定的放板距离，R＝v*t*p，其中p为大于等于0小于等于1的系数；
其中，系数p为控制器根据工作人员进入拍摄区域后并最终通过库房门的历史记录确定的进房概率。
其中，工作人员接近库房门的速度v的计算方法为：在S300中，通过摄像头确认有工作人员接近库房门时，获取摄像头在t1时间拍摄的第一图像上的工作人员的坐标P(x1,y1)；再获取摄像头在t1时间之后的t2时间拍摄的第二图像上的工作人员的坐标Q(x2,y2)；
经过计算可以得到该工作人员平均速度为：
Figure GDA0002944157110000041
而挡鼠板由第一状态向第二状态转换的所需时间t为：
t＝90/w
其中w为管状电机转动的角速度。
在本发明另外一些实施方式中，在S300中，当控制器通过摄像头确定有工作人员进入如下确定的必开区域时，控制挡鼠板系统从第一状态转换为第二状态；
所述必开区域为
直线1’：y＝R0
直线2’：y＝0
曲线1’：
Figure GDA0002944157110000042
曲线2’：
Figure GDA0002944157110000043
围成的区域，
其中，L为库房门的宽度；所在直角坐标系位于库房门底边所处的水平面，原点为库房门底边的中点，x轴为库房门底边所在的直线；
其中，R0为0.2-1.0m的设定值。
本发明不但解决了手动反复取下挡鼠板的问题，并且不需要按开关按键，本发明避免库房管理人员进出多次时每次都要在库房门面前等待挡鼠板打开，浪费了很多工作时间，同时解决了在时间紧迫的情况下，工作人员可能会来不及等待自动挡鼠系统完全打开就要进入，容易出现安全事故的问题。
在本发明另外一些实施方式中，还可以包括S400：在S300中，获取工作人员接近库房门的速度v时，
同时可以得到该工作人员移动轨迹的公式为：
Figure GDA0002944157110000051
经以上得出的工作人员的移动轨迹如果经过直角坐标系中横坐标轴上的库房门底边的两个端点(包括两个端点)之间的任何一点，则控制器判断工作人员将进入库房门，则进入步骤S500；
判断方法为在公式
Figure GDA0002944157110000052
中，设y＝0，求出相应x的值，查看得到的x的结果是否符合
Figure GDA0002944157110000053
若符合，则控制器判断该工作人员将要进入库房门；
S500：在接近库房门的工作人员通过S400的步骤被控制器判断为将要进入库房门的情况下，当控制器通过摄像头发现当工作人员处于坐标系中
Figure GDA0002944157110000054
的直线上时，挡鼠板由第一状态向第二状态转换。
在本发明一些实施方式中，在步骤S300中，在历史记录中还能够获取该工作人员的在摄像头拍摄范围内产生的移动轨迹的历史记录，得到工作人员最终进入库房门的移动轨迹的函数：y＝x2+ax+b；
在步骤S400中得到的本次工作人员的移动轨迹，如果该移动轨迹没有经过直角坐标系中横坐标轴上的库房门底边的两个端点之间的任何一点时，则由控制器判断本次工作人员的移动轨迹是否符合y＝x2+ax+b，若符合，判断该工作人员将进入库房门，则进入步骤S500。
在本发明另外一些实施方式中，所述控制器还可以控制管状电机进行变速转动。
在本发明的一些实施方式中，库房门连接的库房内部也设置有内部摄像头，所述内部摄像头与控制器通讯连接，内部摄像头经布置使得库房门处于所述内部摄像头的内部拍摄区域内；控制器通过内部摄像头建立内部放板区域和内部必开区域，方法与本发明中控制器通过摄像头建立放板区域和必开区域的方法相同；
当控制器通过摄像头确认摄像头确定的必开区域和内部摄像头确认的内部必开区域在设定的等待时间内(例如，设定时间为1-120秒，优选10-60秒，20-40秒，约30秒等；以便尽可能在阻挡老鼠等小动物进入库房的同时减少工作人员进入库房时的平均等待时间)都没有工作人员进入时，控制挡鼠板从第二状态转换为第一状态；
当控制器通过摄像头确认必开区域或内部必开区域内有工作人员进入时，控制挡鼠板保持第二状态；
控制器通过摄像头发现当工作人员出现在拍摄区域或内部拍摄区域以内，但不在必开区域或内部必开区域以内时，则通过工作人员的移动轨迹来判断该工作人员将要进入库房门，判断方法与S400中的方法相同；
若该工作人员被判断将要进入库房门，则控制挡鼠板保持第二状态；
若该工作人员被判断不会进入库房门，则控制挡鼠板由第二状态转换为第一状态。
本发明提供的库房门的自动挡鼠系统及其移动方法，通过摄像头的拍摄和对拍摄图像的处理，来预测工作人员是否要进入、什么时候进入，通过预测结果来设置何时打开挡鼠板，很大的方便了库房工作人员的工作，提高了工作效率，节省了工作时间。
附图说明
图1为本发明的放板区域的示意图。
图2为本发明挡鼠板结构示意图。
附图标记
1摄像头 2挡鼠板本体 3管状电机
4控制器 5底座。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
如图1、图2所示，本发明提供的用于库房门的自动挡鼠系统，包括控制器4、摄像头1和挡鼠板；所述挡鼠板包括挡鼠板本体2和底座5，所述底座5固定在地面上，挡鼠板本体2的底部与所述底座5转动连接；所述挡鼠板具有第一状态和第二状态，在第一状态中，挡鼠板本体2与地面垂直并且封堵库房门的下部，用于阻挡小动物通过库房门；在第二状态中，挡鼠板本体2平行地紧贴于地面以允许工作人员通过库房门；
所述摄像头1经布置使得库房门处于所述摄像头的拍摄区域内；
所述控制器4与摄像头1和挡鼠板通讯连接。
针对现使用的挡鼠板易被随意取下且反复取下、装设过程中插槽容易损坏的现状，本发明提出了通过控制器自动进行挡鼠的系统，克服了以上问题，同时方便人员进出，提高了工作效率。
在本发明一些实施方式中，所述挡鼠板还包括管状电机3，所述管状电机3包括电机中轴和可绕电机中轴转动的管状机壳；所述电机中轴与所述底座5固定连接；所述管状机壳与挡鼠板本体2的底部固定连接以带动挡鼠板本体2转动，使所述挡鼠板在第一状态和第二状态之间转换。
在本发明一些实施方式中，所述挡鼠板还包括闭锁装置，所述闭锁装置设置在管状电机3上，用于在挡鼠板的第一状态或第二状态时对管状电机的管状机壳进行锁定，使得管状机壳不能绕电机中轴转动；所述闭锁装置与所述控制器通讯连接。
本发明的另一些实施方式中，所述摄像头具有测量距离的电子标尺，用于确定工作人员与库房门之间的距离。
本发明所述闭锁装置可以包括销子、锁孔、电机中轴、固定用金具，所述固定用金具设置在底座上，电机中轴上设置有锁孔，所述销子通过所述锁孔，将挡鼠板本体固定在固定用金具上，同时所述闭锁装置外部具有外壳。
本发明还提供一种在库房门处自动挡鼠的方法，该方法的步骤为：
提供上述用于库房门的自动挡鼠系统；
当控制器通过摄像头确定在第一设定时间内没有工作人员接近或通过库房门时，控制挡鼠板处于第一状态；
当控制器通过摄像头确定有工作人员接近或通过库房门时，控制挡鼠板处于第二状态。
本发明的另一些实施方式中，控制器通过摄像头获取工作人员的脸部特征并且确定工作人员的身份以及是否具有通过库房门的权限，在确定工作人员有通过库房门的权限时，控制挡鼠板处于第二状态。
由于本发明自动挡鼠系统在第一状态和第二状态之间转换需要一定时间，为了避免每次都让工作人员在库房门前等待，节省工作时间，本发明还通过设置放板区域的方式，先通过摄像头的拍摄来确定工作人员的位置，若工作人员进入放板区域，则提前进行第一状态到第二状态转换的动作：
例如，在本实施例中的库房门宽度为140cm，在房门底边所处的水平面建立直角坐标系，库房门的左下角的坐标为(-70，0)，库房门右下角的坐标为(70，0)。
根据第一状态向第二状态转换所需时间t和工作人员接近库房门的速度v确定的放板距离，R＝v*t*p，其中p为大于等于0小于等于1的系数；本实施例中，管状电机的转动角速度为每秒转动18°，由于从第一状态切换为第二状态需要转动90°，即为t＝5秒才能完全完成转换。
而系数p为控制器根据工作人员进入拍摄区域后并最终通过库房门的历史记录确定的进房概率。
工作人员接近库房门的速度v的计算方法为：通过摄像头确认有工作人员接近库房门时，获取摄像头拍摄的第一图像上的工作人员的坐标为P(x1,y1)；同时获取拍摄第一图像的时间t1，再获取摄像头在t1时间之后的t2时间拍摄的第二图像上的工作人员的坐标Q(x2,y2)；
经过计算可以得到该工作人员平均速度为：
Figure GDA0002944157110000091
在本实施例中，根据P、Q两点坐标计算出v＝100cm/s，同时t＝5s，控制器获取系数p＝0.6，
以此得到放板距离R＝300cm，则当工作人员的位置位于：
直线1：y＝300
直线2：y＝0
曲线1：
Figure GDA0002944157110000092
其中70≤x≤370
曲线2：
Figure GDA0002944157110000093
其中-370≤x≤-70
围成的放板区域时，自动挡鼠系统开始由第一状态到第二状态的转换。
如图1所示，放板区域由阴影区域表示。
本发明另外一些实施方式中，其中，在S300中，当控制器通过摄像头确定有工作人员进入如下确定的必开区域时，控制挡鼠板系统从第一状态转换为第二状态；
所述必开区域为
直线1’：y＝R0
直线2’：y＝0
曲线1’：
Figure GDA0002944157110000101
曲线2’：
Figure GDA0002944157110000102
围成的区域，
其中，L为库房门的宽度；所在直角坐标系位于库房门底边所处的水平面，原点为库房门底边的中点，x轴为库房门底边所在的直线；
其中，R0为20-100cm的设定值。
本实施例中，R0为100cm。
为了更加优化工作人员的等待时间，本发明还提供另外一种判断方法：
获取工作人员移动速度v的同时还可以得到该工作人员移动路线公式为：
Figure GDA0002944157110000103
计算得出的工作人员的移动轨迹如果经过横坐标轴上的[-70,70]之间的任何一点，则说明工作人员准备要进入库房门，具体计算方法为：
在公式
Figure GDA0002944157110000104
中，设y＝0，求出相应x的值，看得到的x的结果是否符合-70≤x≤70；
当x的结果符合-70≤x≤70时，说明工作人员准备要进入库房门，本实施例中挡鼠板状态转换完全的时间为5秒，工作人员到达库房门最短路线即为工作人员与库房门的垂直距离(即直角坐标系中y的值)为了让工作人员节省工作时间，不必每次都站在门口等待挡鼠板转换状态，即需要y/v≥5；
因此可以得知，在以速度为v向库房门靠近的工作人员在坐标系中的位置是y＝5v时，控制器开始控制挡鼠板开始下落为最佳。
在本发明另外一些实施方式中，在S300中，在历史记录中获取该工作人员的在摄像头拍摄范围内产生的移动轨迹的历史记录，得到工作人员最终进入库房门的移动轨迹的函数为y＝x2+ax+b
当在上述公式
Figure GDA0002944157110000111
中，设y＝0，求出相应x的值，看得到的x的结果是否符合-70≤x≤70；当x的结果不符合时，控制器检测当前工作人员的移动轨迹是否符合y＝x2+ax+b，若符合，则判断工作人员将进入库房门，则进入以下步骤：在以速度为v向库房门靠近的工作人员在坐标系中的位置是y＝5v时，控制器开始控制挡鼠板开始下落为最佳。
在本发明的一些实施方式中，库房门连接的库房内部也设置有内部摄像头，所述内部摄像头与控制器通讯连接，内部摄像头经布置使得库房门处于所述内部摄像头的内部拍摄区域内；控制器通过内部摄像头建立内部放板区域和内部必开区域，方法与本发明中控制器通过摄像头建立放板区域和必开区域的方法相同；
当控制器通过摄像头确认摄像头确定的必开区域和内部摄像头确认的内部必开区域在设定的等待时间内都没有工作人员进入时，控制挡鼠板从第二状态转换为第一状态；
所述设定的等待时间可以为1-120秒，优选10-60秒，20-40秒，约30秒等；以便尽可能在阻挡老鼠等小动物进入库房的同时减少工作人员进入库房时的平均等待时间；在本实施例中等待时间为5秒；
当控制器通过摄像头确认必开区域或内部必开区域内有工作人员进入时，控制挡鼠板保持第二状态；
控制器通过摄像头发现当工作人员出现在拍摄区域或内部拍摄区域以内，但不在必开区域或内部必开区域以内时，则通过工作人员的移动轨迹来判断该工作人员将要进入库房门，判断方法与S400中的方法相同；
若该工作人员被判断将要进入库房门，则控制挡鼠板保持第二状态；
若该工作人员被判断不会进入库房门，则控制挡鼠板由第二状态转换为第一状态。
仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明实施范围；凡依本发明申请专利范围及创作说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (1)

1.一种在库房门处自动挡鼠的方法，该方法的步骤为：
S100，提供一种用于库房门的自动挡鼠系统，包括控制器、摄像头和挡鼠板；所述挡鼠板包括挡鼠板本体和底座，所述底座固定在地面上，挡鼠板本体的底部与所述底座转动连接；所述挡鼠板具有第一状态和第二状态，在第一状态中，挡鼠板本体与地面垂直并且封堵库房门的下部，用于阻挡小动物通过库房门；在第二状态中，挡鼠板本体平行地紧贴于地面以允许工作人员通过库房门；
所述摄像头经布置使得库房门处于所述摄像头的拍摄区域内；
所述控制器与摄像头和挡鼠板通讯连接；
其中，所述挡鼠板还包括管状电机，所述管状电机包括电机中轴和可绕电机中轴转动的管状机壳；所述电机中轴与所述底座固定连接；所述管状机壳与挡鼠板本体的底部固定连接以带动挡鼠板本体转动，使所述挡鼠板在第一状态和第二状态之间转换；
其中，所述挡鼠板还包括闭锁装置，所述闭锁装置设置在管状电机上，用于在挡鼠板的第一状态或第二状态时对管状电机的管状机壳进行锁定，使得管状机壳不能绕电机中轴转动；所述闭锁装置与所述控制器通讯连接；
其中，所述摄像头具有测量距离的电子标尺，用于确定工作人员与库房门之间的距离；
S200，当控制器通过摄像头确定在第一设定时间内没有工作人员接近或通过库房门时，控制挡鼠板处于第一状态；
S300，当控制器通过摄像头确定有工作人员接近或通过库房门时，控制挡鼠板处于第二状态；
其中，在S300中，控制器通过摄像头获取工作人员的脸部特征并且确定工作人员的身份以及是否具有通过库房门的权限，在确定工作人员有通过库房门的权限时，控制挡鼠板处于第二状态；
其中，在S300中，当控制器通过摄像头确定有工作人员进入如下确定的放板区域时，控制挡鼠板从第一状态转换为第二状态；
所述放板区域为：
直线1：y＝R
直线2：y＝0
曲线1：
Figure FDA0002944157100000021
曲线2：
Figure FDA0002944157100000022
围成的区域，
其中，L为库房门的宽度；所在直角坐标系位于库房门底边所处的水平面，原点为库房门底边的中点，x轴为库房门底边所在的直线；
其中，R为根据第一状态向第二状态转换所需时间t和工作人员接近库房门的速度v确定的放板距离，R＝v*t*p，其中p为大于等于0小于等于1的系数；
其中，系数p为控制器根据工作人员进入拍摄区域后并最终通过库房门的历史记录确定的进房概率；
其中，工作人员接近库房门的速度v的计算方法为：在S300中，通过摄像头确认有工作人员接近库房门时，获取摄像头在t1时间拍摄的第一图像上的工作人员的坐标P(x1,y1)；再获取摄像头在t1时间之后的t2时间拍摄的第二图像上的工作人员的坐标Q(x2,y2)；
经过计算可以得到该工作人员平均速度为：
Figure FDA0002944157100000023
而挡鼠板由第一状态向第二状态转换的所需时间t为：
t＝90/w
其中w为管状电机转动的角速度；
其中，在S300中，当控制器通过摄像头确定有工作人员进入如下确定的必开区域时，控制挡鼠板系统从第一状态转换为第二状态；
所述必开区域为
直线1’：y＝R0
直线2’：y＝0
曲线1’：
Figure FDA0002944157100000031
曲线2’：
Figure FDA0002944157100000032
围成的区域，
其中，L为库房门的宽度；所在直角坐标系位于库房门底边所处的水平面，原点为库房门底边的中点，x轴为库房门底边所在的直线；
其中，R0为0.2-1.0m的设定值；
还可以包括S400：在S300中，获取工作人员接近库房门的速度v时，
同时可以得到该工作人员移动轨迹的公式为：
Figure FDA0002944157100000033
经以上得出的工作人员的移动轨迹如果经过直角坐标系中横坐标轴上的库房门底边的两个端点之间的任何一点，包括两个端点，则控制器判断工作人员将进入库房门，则进入步骤S500；
判断方法为在公式
Figure FDA0002944157100000034
中，设y＝0，求出相应x的值，查看得到的x的结果是否符合
Figure FDA0002944157100000035
若符合，则控制器判断该工作人员将要进入库房门；
S500：在接近库房门的工作人员通过S400的步骤被控制器判断为将要进入库房门的情况下，当控制器通过摄像头发现当工作人员处于坐标系中
Figure FDA0002944157100000041
的直线上时，挡鼠板由第一状态向第二状态转换；
在步骤S300中，在历史记录中还能够获取该工作人员的在摄像头拍摄范围内产生的移动轨迹的历史记录，得到工作人员最终进入库房门的移动轨迹的函数：y＝x2+ax+b；在步骤S400中得到的本次工作人员的移动轨迹，如果该移动轨迹没有经过直角坐标系中横坐标轴上的库房门底边的两个端点之间的任何一点时，则由控制器判断本次工作人员的移动轨迹是否符合y＝x2+ax+b，若符合，判断该工作人员将进入库房门，则进入步骤S500。
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