CN108750899B

CN108750899B - 扶梯自动急停装置及其控制方法

Info

Publication number: CN108750899B
Application number: CN201810618575.8A
Authority: CN
Inventors: 郭新华; 彭秋萍; 张梓涵; 张进
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2038-06-15
Also published as: CN108750899A

Abstract

本发明公开了扶梯自动急停装置及其控制方法，装置包括：压力检测单元，用于检测扶梯梯级所承受压力；摄像头，用于获取扶梯上乘客的图像信息；以及控制器，用于分析扶梯入口、出口和阶梯上梯级的压力变化，梯级所承受压力超过阈值时，启动所述摄像头，并根据所述摄像头获取的所述图像信息对扶梯上乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行。本发明测到乘客跌倒时，会产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行，避免了人工操作急停按钮错过最佳施救时间。

Description

扶梯自动急停装置及其控制方法

技术领域

本发明属于电梯控制领域，特别涉及扶梯自动急停装置及其控制方法。

背景技术

近年来我国自动扶梯的发展势头良好，已经被广泛使用于车站、商场、地铁站等人群密集的场所，为人们提供方便，但因为人流量大，一旦扶梯上有人跌倒将会导致跌倒者面临受伤的风险也会危及扶梯上同行者的生命安全。尤其是当老年人或者儿童在无人陪伴的情况下，一旦在扶梯上发生跌倒后果将不堪设想。近年来，社会上发生多起扶梯上乘客跌倒造成重伤甚至死亡的安全事故。

扶梯安全隐患问题的解决刻不容缓，而一般的自动扶梯上急停按钮位于扶梯的入口与出口处，当发生安全事故时只能靠工作人员或周围行人按下急停按钮制停扶梯，这需要一定的距离和一定的反应时间，并且大多数行人不具有扶梯安全意识并不清楚急停按钮的具体位置，如果操作急停按钮不够及时或者操作不当都会使跌倒者遭受更大的生命威胁。

发明内容

本发明一方面的目的在于提供一种扶梯自动急停装置，包括：压力检测单元，用于检测扶梯梯级所承受压力；摄像头，用于获取扶梯上乘客的图像信息；以及控制器，用于分析扶梯入口、出口和阶梯上梯级的压力变化，梯级所承受压力超过阈值时，启动所述摄像头，并根据所述摄像头获取的所述图像信息对扶梯上乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行。

本发明另一方面的目的在于一种扶梯自动急停装置控制方法，包括以下步骤：检测扶梯梯级所承受压力；通过摄像头获取扶梯上乘客的图像信息；扶梯入口、出口和阶梯上梯级的压力超过阈值时，启动所述摄像头，并根据所述摄像头获取的所述图像信息对扶梯上乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行。

本发明一方面的有益效果在于，压力检测和图像处理相结合判断乘客是否跌倒，不仅提高了检测的准确性，还提高了设备的效能。在压力检测单元没有检测到有乘客进入扶梯时，摄像头可以处于休眠状态，节约能耗；也可以像普通安防摄像头一样采集电梯及其附近的影像信息，提高设备利用效能。当检测到乘客跌倒时，会产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行，避免了人工操作急停按钮错过最佳施救时间。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的扶梯自动急停装置系统框图。

图2是根据本发明的一个实施方式的识别人体跌倒行为流程图。

图3是根据本发明的一个实施方式的人体姿态检测算法框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种扶梯自动急停装置，包括：压力检测单元，用于检测扶梯梯级所承受压力；摄像头，用于获取扶梯上乘客的图像信息；以及控制器，用于分析扶梯入口、出口和阶梯上梯级的压力变化，梯级所承受压力超过阈值时，启动所述摄像头，并根据所述摄像头获取的所述图像信息对扶梯上乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行。

压力检测单元包括压力传感器、信号放大电路和数据采集卡。扶梯的每个梯级均安装有压力传感器，采集其所受到的压力。一般每个梯级可容纳三人，因此在梯级左、中、右三个位置均可设置压力传感器，将三个压力传感器转化后的电信号之和传输至信号放大电路处理。信号放大电路可采用运算放大器，对信号进行放大，放大后的信号传输至数据采集卡。数据采集卡将接收到的电信号较高精度地转换成数字量，然后通过无线或有线方式传输至控制器。

摄像头可采用双摄像头，双摄像头比普通摄像头像素和分辨率高，且可使背景虚化凸显主体，更利于对扶梯上乘客姿态的分析。摄像头包括获取扶梯入口位置乘客图像信息的第一摄像头；获取扶梯入口与出口之间的阶梯上乘客图像信息的第二摄像头；以及获取阶梯上和出口位置乘客图像信息的第三摄像头。第一摄像头可安装于扶梯入口位置上方，第二摄像头可安装于扶梯中间位置上方，第三摄像头可安装于扶梯出口位置上方，实现分区域的对扶梯上的乘客进行图像信息的采集。摄像头通过无线或有线方式将采集的图像信息传输至控制器进行处理。

判断乘客是否跌倒的具体方式如下：扶梯入口处的梯级的压力超过阈值时，启动所述第一摄像头，并根据获取的入口位置乘客图像信息对乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行；扶梯出口处的梯级的压力超过阈值时，启动所述第三摄像头，并根据获取的出口位置乘客图像信息对乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行；阶梯上的梯级的压力变化超过阈值时，启动所述第二摄像头和所述第三摄像头，并根据获取的阶梯上乘客图像信息对乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行。

扶梯入口和出口处的梯级的压力阈值可根据实际应用需求任意设定，例如设置为7kg，实现对婴幼儿的精准检测。由于乘客在阶梯上站立不动时，梯级所受压力稳定，当跌倒时，多个梯级的压力会瞬间发生变化，因此可根据阶梯上梯级压力的变化作为初步判定乘客跌倒的依据，从而启动摄像头进行更精准的判别，至于阶梯上的梯级的压力变化的阈值可根据实际应用需求任意设定。

如上述实施例所述，需要对扶梯入口、出口和阶梯上梯级的压力进行检测判断，具体实现方法如下：

步骤1，初始化一个大小为m的数组nData[m]，m表示扶梯入口、出口和阶梯上梯级总的数量；例如m＝50时，表示入口、出口和阶梯上共有50个梯级，也即有50个梯级露出；步骤2，当有乘客进入到扶梯入口的梯级上时，将入口位置梯级所受压力值赋值给nData[0]；步骤3，然后依次将运动到扶梯入口位置的梯级所受压力值赋值给nData[1]～nData[m-1]；步骤4，当将第m个梯级的压力赋值给nData[m-1]后再次循环执行上述步骤。不断进行压力数据的循环查询，得到扶梯入口、出口和阶梯上梯级的压力。

上述实施例检测压力的方法理论依据在于，扶梯处于匀速运动，因此每个梯级运动到一下位置的时间是一定的，也即扶梯进行完一个周期的时间是一定的。通过对nData[1]～nData[m-1]的查询，可循环检测每个梯级上压力值的变化。正常情况下，阶梯上梯级的初始压力值nData[1]～nData[m-1]基本上保持不变，除非到下一个周期数据才会更新。一旦出现乘客跌倒的情况，假设此乘客所在梯级的压力值存储于nData[10]中，则乘客跌倒之后其原先所在梯级的压力值nData[10]以及周围梯级如nData[9]、nData[11]的压力值也会发生显著变化，当变化超过一定阈值时，初步判断乘客跌倒，然后启动摄像头进行更精准的判别。

人体姿态检测算法采用基于部分框架中的区域性多人姿态估计方法(RMPE)，具体方法是：先对由双摄像头监控摄像机采集到扶梯乘客的整个图片进行每个人体关键点部件的检测，再将检测到的部件拼接成一个人形，根据检测出的人形姿态与姿态数据库中的跌倒姿态进行匹配进而判断是否有人跌倒，这种方法的框架包括三个部分：

1)SSTN(Symmetric Spatial Transformer Network)，即对称空间变换网络，包括STN和SDTN两大部分：STN负责接收人体姿态的候选框，SDTN负责产生候选姿态。其作用为从输入多人图像中的不准确边框中提取出高质量的单人区域，同时引入一个并行的SPPE(single person pose estimation)即单人姿态估计的分支来优化这个网络；

2)PNMS(Parametric Pose Non Maximum-Suppression)，即参数姿态非最大抑制，由于对人体姿态的检测不可避免的会产生冗余检测，所以PNMS的具体作用为负责过滤掉多余的姿态估计；

3)PGPG(Pose-Guided Proposals Generator)，即由姿态引导的样本生成器，此样本生成器通过学习不同姿态人体检测器的输出分布，可以产生大量人体姿态图片作为训练样本，供训练过程使用。

上述人体姿态检测的具体流程请参阅图3：人体姿态检测算法框图。由双摄像头监控摄像机检测到的图像首先进入对称空间变化网络中，经过参数姿态非最大抑制的处理后过滤掉多余的姿态估计，然后将处理后的姿态与由姿态引导的样本生成器产生的姿态图像进行对比与匹配，通过比对分析出扶梯上乘客的具体姿态，最终输出人体是否跌倒的检测结果。

在电梯的急停控制过程中，控制器在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，该信号可传输至电梯电路中的继电器，继电器发生动作切断电梯电路，停止电梯运行。

如图1，控制器产生的急停控制信号可以为低电平信号，继电器控制模块的输入端接收到低电平后，PNP型三极管导通，继电器的线圈得电，由于扶梯电路开关接在继电器中常闭触点的两端，继电器吸合之后，常闭触点断开即自动扶梯的电路断开，实现了对自动扶梯的急停操作。控制器可以直接将急停控制信号发送给继电器控制模块，也可通过另一控制器转发后传输给继电器。

Claims

1.一种扶梯自动急停装置控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测扶梯入口、出口和阶梯上梯级的压力，检测方法如下：初始化一个大小为m的数组nData[m]，m表示扶梯入口、出口和阶梯上梯级总的数量；当有乘客进入到扶梯入口的梯级上时，将入口位置梯级所受压力值赋值给nData[0]；然后依次将运动到扶梯入口位置的梯级所受压力值赋值给nData[1]～nData[m-1]；当将第m个梯级的压力赋值给nData[m-1]后再次循环执行上述检测方法；

对nData[1]～nData[m-1]进行查询，分析扶梯入口、出口和阶梯上梯级的压力变化，多个梯级所承受压力超过阈值时，启动摄像头获取扶梯上乘客的图像信息，并根据所述摄像头获取的所述图像信息对扶梯上乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行。

2.根据权利要求1所述的扶梯自动急停装置控制方法，其特征在于，

所述摄像头包括获取扶梯入口位置乘客图像信息的第一摄像头；获取扶梯入口与出口之间的阶梯上乘客图像信息的第二摄像头；以及获取阶梯上和出口位置乘客图像信息的第三摄像头；

扶梯入口处的梯级的压力超过阈值时，启动所述第一摄像头，并根据获取的入口位置乘客图像信息对乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行；

扶梯出口处的梯级的压力超过阈值时，启动所述第三摄像头，并根据获取的出口位置乘客图像信息对乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行；

阶梯上的梯级的压力变化超过阈值时，启动所述第二摄像头和所述第三摄像头，并根据获取的阶梯上乘客图像信息对乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行。

3.一种扶梯自动急停装置，其特征在于，包括：

压力检测单元，用于检测扶梯梯级所承受压力；

摄像头，用于获取扶梯上乘客的图像信息；以及

控制器，该控制器被配置为实施权利要求1所述的方法。

4.根据权利要求3所述扶梯自动急停装置，其特征在于，所述电梯电路包括控制电路通断的继电器，所述控制器产生的所述急停控制信号传输到继电器的输入回路。

5.根据权利要求3或4所述的扶梯自动急停装置，其特征在于，所述摄像头包括获取扶梯入口位置乘客图像信息的第一摄像头；获取扶梯入口与出口之间的阶梯上乘客图像信息的第二摄像头；以及获取阶梯上和出口位置乘客图像信息的第三摄像头。

6.根据权利要求5所述的扶梯自动急停装置，其特征在于，扶梯入口处的梯级的压力超过阈值时，启动所述第一摄像头，并根据获取的入口位置乘客图像信息对乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行。

7.根据权利要求5所述的扶梯自动急停装置，其特征在于，扶梯出口处的梯级的压力超过阈值时，启动所述第三摄像头，并根据获取的出口位置乘客图像信息对乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行。

8.根据权利要求5所述的扶梯自动急停装置，其特征在于，阶梯上的梯级的压力变化超过阈值时，启动所述第二摄像头和所述第三摄像头，并根据获取的阶梯上乘客图像信息对乘客的姿态进行检测，在检测到乘客跌倒时产生急停控制信号，切断电梯电路停止电梯运行。