CN109445315A - 高电压试验大厅安全保护装置及安全控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开高电压试验大厅人身安全保护装置及安全控制方法，普通摄像头和热成像摄像头视角完全覆盖试验区域，普通摄像头中有一个视频数据对比结果达到动作条件，热成像摄像头视频数据进行人体温度识别、人体轮廓识别数据对比，计算机对热成像的视频只处理人体体表温度范围内的图形，这样可以减少轮廓对比范围，使对比结果更加准确，保证试验过程中试验区域处于无人状态，并有效地识别静止的人体，排除在放电点火时发出的强光对识别人体产生影响。

Description

高电压试验大厅安全保护装置及安全控制方法

技术领域

本发明涉及一种安全保护装置及安全控制方法，特指用于高电压试验的大厅的安全保护装置和安全控制方法。

背景技术

安全保护装置是目前所有危险场所必须具备的基础条件之一，由于人们对生命安全越来越重视，不仅危险场所而且相对安全的公共场所都强制要求装备有安全保护装置。安全保护装置的基本要求就是精度高，反应快，能及时在危险情况出现时做出反应，避免严重后果的产生。但是现在高电压试验大厅的人身安全保护装置大多数是通过大厅和操作室门闭锁装置来实现防止试验时人的误闯入和误闯出，装置安装复杂且成本高可靠性差，不能避免试验时有人未进控制室停留在大厅造成的人身触电事故和人在调试设备时有人误合电源带来的安全危险。现有保护装置是在危险发生后运行紧急处理预案，来拯救人的生命，并没有提前预防危险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高电压试验大厅安全保护装置。

本发明的另一目的在于提供一种高电压试验大厅安全控制方法。

为达成上述目的，本发明高电压试验大厅人身安全保护装置，包括计算机、摄像头、视频传输模块、视频传输模块和无线通信模块，计算机包括储存运动状态特征数据和检测区域边缘位置数据的计算机1和储存人体温度特征、人体轮廓和检测区域边缘位置数据的计算机2，计算机1通过视频接收模块1连接视频传输模块1和2，视频传输模块1和2分别连接普通摄像头1、2；计算机2通过视频接收模块2连接视频传输模块3、4和5，视频传输模块3、4和5分别连接热成像摄像头1、2、3，普通摄像头1、2沿试验大厅长度纵向方向安装于大厅的顶端；热成像摄像头1、2、3沿试验大厅长度纵向方向安装于试验大厅墙壁上，前述普通摄像头和热成像摄像头视角完全覆盖试验区域；无线通讯模块1设在微型处理单元上，限位开关放置在门框上并与微型处理单元连接，无线通讯协议和限位开关状态数据存储在微型处理单元中；无线通讯模块2安装于设备电源急停单元之上，设备急停单元安装在急停装置上并与计算机1和计算机2通过USB连接。

高电压试验大厅人身安全控制方法：

初始步骤：计算机1、计算机2运行，微型处理单元运行，开启热成像摄像头、普通摄像头、视频传输模块、视频接收模块、无线通信模块，调整好热成像摄像头的焦距，普通摄像头和热成像摄像头将实时视频通过视频传输模块和视频接收模块分别传送给计算机1和计算机2；

预置步骤：将之前准备好的运动状态特征数据和检测区域边缘位置数据储存在计算机1中，将人体温度特征、人体轮廓和检测区域边缘位置数据储存在计算机2中，将无线通讯协议和限位开关状态数据存储在微型处理单元中,将无线通讯协议和急停动作数据存储在设备电源急停单元中；

预置算法：帧间差分法、人体温度识别算法、人体轮廓识别算法和急停动作算法；

判断步骤：对初始步骤中计算机1接收的实时普通摄像头视频数据进行预置算法处理(帧间差分法)后，视频数据与预置数据(运动状态特征数据和检测区域边缘位置数据)对比，检测区域外的数据舍弃，检测区域内的数据保留，若普通摄像头1、普通摄像头2中有一个视频数据对比结果达到动作条件(有运动的物体)，或者对初始步骤中计算机2接收的实时热成像摄像头视频数据进行预置算法(人体温度识别算法、人体轮廓识别算法)处理后与预置数据(人体温度特征、人体轮廓和检测区域边缘位置数据储存)对比，检测区域外的数据舍弃，检测区域内的数据保留，若热成像摄像头1、热成像摄像头2、热成像摄像头3中有一个视频数据对比结果达到动作条件(即在检测区域内检测到具有人体温度特征的人体轮廓)，或者限位开关实时状态与预置数据对比结果达到动作条件，设备电源急停单元运行急停动作算法，设备电源急停单元机械部分动作，使设备急停；

执行步骤：判断步骤中满足任一动作条件时，设备电源急停单元会启动；试验前发现有人或运动的物件存在，试验电源无法闭合；试验过程中检测到危险区域内人或运动物件的存在试验电源就会自动急停。

采用上述方案后，本发明对视频数据分成两大类，普通视频数据用帧间差分法处理，能有效的检测出运动的物体，其中包含运动状态的人、飞鸟、运动的吊车等等，热成像视频数据同时采用人体温度识别算法和人体轮廓识别算法相结合的方法处理，能更准确在光照不足位置和复杂的设备内分析出有效对比区域，使对比结果更加准确，保证试验过程中试验区域处于无人状态，并有效地识别静止的人体，排除在放电点火时发出的强光对识别人体产生影响，设备电源急停算法能快速有效的在收到急停信号后使急停单元机械部分动作，使设备急停。

附图说明

图1为本发明连接示意图；

图2为控制方法流程示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1以及图2，本发明下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明的一个实施例是，一种基于计算机视觉的百万伏高电压试验大厅人身安全保护系统装置，其包括以下条件和方法步骤:

硬件条件：计算机(电脑)1(附带i7处理器与视频采集卡)、计算机(电脑)2(附带i7处理器与视频采集卡)、微型处理单元(STC89C52RC)、热成像摄像头1(附带光纤输出口与10000mAh锂电池)、热成像摄像头2(附带光纤输出口与10000锂电池)、热成像摄像头3(附带光纤输出口与10000锂电池)、普通摄像头1(附带光纤输出口与10000锂电池)、普通摄像头2(附带光纤输出口与10000锂电池)、视频传输模块1(1对1监控网络交换机)、视频传输模块2(1对1监控网络交换机)、视频传输模块3(1对1监控网络交换机)、视频传输模块4(1对1监控网络交换机)、视频传输模块5(1对1监控网络交换机)、视频接收模块1(多路监控网络交换机)、视频接收模块2(多路监控网络交换机)、限位开关、无线通信模块1(nRF24L01无线射频模块)、无线通信模块2(nRF24L01无线射频模块)、设备电源急停单元等部分组成；普通摄像头1、普通摄像头2安装于大厅的顶端，并成一字型排列与长度最长的墙体平行，画面覆盖整个大厅的范围，热成像摄像头1、热成像摄像头2、热成像摄像头3也成一字型排列安装在长度最长墙壁上，画面对准设备及设备放置的区域，视频传输模块分别放置于每个摄像头距离较近的位置，视频接收模块1、视频接收模块2、计算机(电脑)1和计算机(电脑)2放置与操作室内每个设备通过网线连接，无线通讯模块1安装于微型处理单元之上，微型处理单元和无线通讯模块1放置与大门上或者距离比较近的墙体之上，限位开关放置与门框之上并于微型处理单元连接，无线通讯模块2安装于设备电源急停单元之上，设备急停单元安装在急停装置上并于计算机1和计算机2通过USB连接。

在所述硬件条件基础上，包含以下控制方法步骤：

初始步骤：计算机1、计算机2运行，微型处理单元运行，开启热成像摄像头、普通摄像头、视频传输模块、视频接收模块、无线通信模块，调整好热成像摄像头的焦距，普通摄像头和热成像摄像头将实时视频通过视频传输模块和视频接收模块分别传送给计算机1和计算机2；两台计算机开机，检测每个摄像头视频数据传输情况和电源状态，调整好热成像摄像头的焦距，开始进行运动物体识别和人体识别，无线通讯模块开启，进行通讯连接测试，测试完成后，设备电源急停单元的机械部分动作检测，机械部分电机正反转，检测结束后，设备电源急停单元指示灯亮起，电脑显示屏显示设备状态良好，可以进行高压试验。

预置步骤：将之前准备好的运动状态特征数据和检测区域边缘位置数据储存在计算机1中，将人体温度特征、人体轮廓和检测区域边缘位置数据储存在计算机2中，将无线通讯协议和限位开关状态数据存储在微型处理单元中,将无线通讯协议和急停动作数据存储在设备电源急停单元中；检测区域边缘位置数据用来记录需要处理范围边缘的数据位置，边缘内的数据皆为需要处理的数据，将需要用到的在固定焦距下的人体温度所呈现的热成像视频数据、多角度下的人体轮廓数据和运动状态特征数据存储在计算机中用作数据对比；同时，将编写好的通讯协议存储好，用作无线通讯，限位开关状态数据用于比对实时限位开关的状态来判断大门是否开启，急停动作数据用于电机检测和电机准确动作的数据。

预置算法：帧间差分法、人体温度识别算法、人体轮廓识别算法和急停动作算法；帧间差分法用于实时普通摄像头视频数据处理，人体温度识别算法、人体轮廓识别算法用于实时热成像视频数据的处理，提取出需要对比的数据；急停动作算法用于控制电机，有效的控制设备电源急停装置的机械部分，能迅速的按下急停按钮。

判断步骤：对初始步骤中计算机1接收的实时普通摄像头视频数据进行预置算法处理(帧间差分法)后，视频数据与预置数据(运动状态特征数据和检测区域边缘位置数据)对比，检测区域外的数据舍弃，检测区域内的数据保留，若普通摄像头1、普通摄像头2中有一个视频数据对比结果达到动作条件(有运动的物体)，或者对初始步骤中计算机2接收的实时热成像摄像头视频数据进行预置算法(人体温度识别算法、人体轮廓识别算法)处理后与预置数据(人体温度特征、人体轮廓和检测区域边缘位置数据储存)对比，检测区域外的数据舍弃，检测区域内的数据保留，若热成像摄像头1、热成像摄像头2、热成像摄像头3中有一个视频数据对比结果达到动作条件(即在检测区域内检测到具有人体温度特征的人体轮廓)，或者限位开关实时状态与预置数据对比结果达到动作条件，设备电源急停单元运行急停动作算法，设备电源急停单元机械部分动作，使设备急停；这里的每个摄像头和限位开关都是“或”的逻辑关系，只要有一个热成像摄像头的视频对比结果判断出人体或者普通摄像头检测出运动物体都会使急停装置动作，限位开关状态对比结果判断出门开也会使急停装置动作；比如，不论何种情况下高压试验大厅内检测出人或者运动的物体，急停按钮都会被按下，不可被抬起，设备将断电接地，不论何种情况大门开启时，设备也将断电且接地。

执行步骤：判断步骤中满足任一动作条件时，设备电源急停单元会启动；试验前发现有人或运动的物件存在，试验电源无法闭合；试验过程中检测到危险区域内人或运动物件的存在试验电源就会自动急停；比如，试验前发现有人或运动的物件存在，设备电源急停单元会通过机械方式锁住急停装置，急停按钮无法抬起，试验电源就无法闭合；试验过程中检测到人或运动物件，设备电源急停单元会通过机械方式快速按下急停按钮，使设备电源急停。

优化步骤：每个摄像头都自带备用电池，保证在出现浪涌造成插座电闸跳闸断电时摄像头还能正常工作；同时，电脑屏幕上会显示出故障提醒和断电的摄像头的序列号，计算机对热成像的视频只处理固定温度值范围(人体体表温度范围)内的图形，这样可以减少轮廓对比范围，加快对比速度；视频采用网线通讯，可有效避免高压下产生的强烈电磁干扰。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.高电压试验大厅人身安全保护装置，包括计算机、摄像头、视频传输模块、视频传输模块和无线通信模块，其特征在于：计算机包括储存运动状态特征数据和检测区域边缘位置数据的计算机1和储存人体温度特征、人体轮廓和检测区域边缘位置数据的计算机2，计算机1通过视频接收模块1连接视频传输模块1和2，视频传输模块1和2分别连接普通摄像头1、2；计算机2通过视频接收模块2连接视频传输模块3、4和5，视频传输模块3、4和5分别连接热成像摄像头1、2、3，普通摄像头1、2沿试验大厅长度纵向方向安装于大厅的顶端；热成像摄像头1、2、3沿试验大厅长度纵向方向安装于试验大厅墙壁上，前述普通摄像头和热成像摄像头视角完全覆盖试验区域；无线通讯模块1设在微型处理单元上，限位开关放置在门框上并与微型处理单元连接，无线通讯协议和限位开关状态数据存储在微型处理单元中；无线通讯模块2安装于设备电源急停单元之上，设备急停单元安装在急停装置上并与计算机1和计算机2通过USB连接。

2.高电压试验大厅人身安全控制方法，其特征在于：

初始步骤：计算机1、计算机2运行，微型处理单元运行，开启热成像摄像头、普通摄像头、视频传输模块、视频接收模块、无线通信模块，调整好热成像摄像头的焦距，普通摄像头和热成像摄像头将实时视频通过视频传输模块和视频接收模块分别传送给计算机1和计算机2；

预置步骤：将之前准备好的运动状态特征数据和检测区域边缘位置数据储存在计算机1中，将人体温度特征、人体轮廓和检测区域边缘位置数据储存在计算机2中，将无线通讯协议和限位开关状态数据存储在微型处理单元中,将无线通讯协议和急停动作数据存储在设备电源急停单元中；

预置算法：帧间差分法、人体温度识别算法、人体轮廓识别算法和急停动作算法；

判断步骤：对初始步骤中计算机1接收的实时普通摄像头视频数据进行预置算法处理(帧间差分法)后，视频数据与预置数据(运动状态特征数据和检测区域边缘位置数据)对比，检测区域外的数据舍弃，检测区域内的数据保留，若普通摄像头1、普通摄像头2中有一个视频数据对比结果达到动作条件(有运动的物体)，或者对初始步骤中计算机2接收的实时热成像摄像头视频数据进行预置算法(人体温度识别算法、人体轮廓识别算法)处理后与预置数据(人体温度特征、人体轮廓和检测区域边缘位置数据储存)对比，检测区域外的数据舍弃，检测区域内的数据保留，若热成像摄像头1、热成像摄像头2、热成像摄像头3中有一个视频数据对比结果达到动作条件(即在检测区域内检测到具有人体温度特征的人体轮廓)，或者限位开关实时状态与预置数据对比结果达到动作条件，设备电源急停单元运行急停动作算法，设备电源急停单元机械部分动作，使设备急停；

执行步骤：判断步骤中满足任一动作条件时，设备电源急停单元会启动；试验前发现有人或运动的物件存在，试验电源无法闭合；试验过程中检测到危险区域内人或运动物件的存在试验电源就会自动急停。