CN111591285A - 应用云计算的积雪分布状态监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用云计算的积雪分布状态监测系统，所述系统包括：车体制动机构，设置在车辆前端的控制室内，用于在接收到视线受阻信号时，将车辆的当前状态设置为禁止行进状态以在车辆启动后控制刹车片制动车辆以禁止车辆行进，并在接收到视线可靠信号时，将车辆的当前状态恢复为允许行进状态；复合采集机构，设置在车辆内部的车顶上，由多个定向摄像头构成，每一个定向摄像头负责对车辆的不同的单块玻璃执行定向摄像操作。本发明的应用云计算的积雪分布状态监测系统结构定制、安全可靠。由于在车辆玻璃上积雪分布过多时能够及时识别驾驶员是否视线受阻，进而决定在车辆启动后是否使能行进，从而提升车辆行驶的安全性。

Description

应用云计算的积雪分布状态监测系统
技术领域
本发明涉及云计算领域，尤其涉及一种应用云计算的积雪分布状态监测系统。
背景技术
在云计算的各种应用中，自动车辆控制是其中的一个重要的应用领域，通过云计算的数据处理模式，将复杂、繁琐的车辆控制的计算过程移送到云端，以降低车辆本地的运算负荷，减少车辆本地的硬件需求。
自动车辆控制，其实就是将一些自动控制的技术运用到交通系统中，由以往的提高机械性能发展为辅助或部分取代或全部取代人的操纵，达到减少由于人的局限性造成的事故，减轻驾驶强度提高交通效率，降低污染的目标。
智能交通系统的目的是高效率地使用道路和车辆。在同样的道路上提高交通流量，就要提高车速和减小车间距。这些指标提高到一定程度时，人的操纵能力不能满足安全性要求。因此降低驾驶的劳动强度和复杂性也是车辆技术追求的目标。控制目标由以往的提高机械性能发展为辅助或部分取代或全部取代人的操纵，达到减少由于人的局限性造成的事故，减轻驾驶强度提高交通效率，降低污染的目标。
控制可以是在行车速度方向上的控制，即车速以及本车与前后车或障碍物距离的自动控制巡航控制就是一种纵向控制。这类控制问题可归结为对发动机输出和刹车的控制。显然，对于车辆控制来说，安全行驶也是其重要的应用领域。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种应用云计算的积雪分布状态监测系统，能够在雪天场景对应积雪不易融化的国家和地区，针对车辆各块玻璃的积雪覆盖情况决定车辆的驾驶员的视线是否受阻，进而实现对车辆的安全行驶控制。
为此，本发明需要具备以下三处重要的发明点：
(1)在车辆由于玻璃积雪面积较广而判断视线受阻时，将车辆的当前状态设置为禁止行进状态以在车辆启动后控制刹车片制动车辆以禁止车辆行进；
(2)基于像素点的分析精度对车辆的多块玻璃的积雪分布状态分别进行现场解析，以获得多块玻璃分别对应的多个积雪分布百分比；
(3)当存在某一积雪分布百分比超过第一百分比阈值时，发出视线受阻信号，以及当多个积雪分布百分比的均值超过第二百分比阈值时，发出视线受阻信号，否则，发出视线可靠信号，以完成对玻璃积雪面积的有效判断。
根据本发明的一方面，提供了一种应用云计算的积雪分布状态监测系统，所述系统包括：
车体制动机构，设置在车辆前端的控制室内，用于在接收到视线受阻信号时，将车辆的当前状态设置为禁止行进状态以在车辆启动后控制刹车片制动车辆以禁止车辆行进；
所述车体制动机构还用于在接收到视线可靠信号时，将车辆的当前状态设置为从禁止行进状态恢复为允许行进状态以在车辆启动后控制刹车片结束对车辆的制动以允许车辆行进；
云计算节点，设置在车辆的远端，分别与多个定向摄像头网络连接，用于对每一个定向摄像头发送的定向采集图像基于雪体成像灰度分布范围识别出所述定向采集图像中的各个雪体像素点，每一个雪体像素点为构成雪体区域的像素点；
复合采集机构，设置在车辆内部的车顶上，由多个定向摄像头构成，每一个定向摄像头负责对车辆的不同的单块玻璃执行定向摄像操作，以获得对应的定向采集图像，所述车辆包括多块玻璃，分别嵌入在车辆外壳的不同区域；
分布辨识设备，与所述云计算节点网络连接，用于针对每一个定向摄像头发送的定向采集图像执行以下动作：计算所述定向采集图像中雪体像素点的数量占据所述定向采集图像全部像素点的数量的百分比以作为积雪分布百分比输出；
信号提取设备，分别与所述车体制动机构和所述分布辨识设备连接，用于接收多个定向摄像头分别对应的多个积雪分布百分比，当存在某一积雪分布百分比超过第一百分比阈值时，发出视线受阻信号，以及当所述多个积雪分布百分比的均值超过第二百分比阈值时，发出视线受阻信号，否则，发出视线可靠信号；
其中，在所述信号提取设备中，所述第二百分比阈值小于所述第一百分比阈值。
本发明的应用云计算的积雪分布状态监测系统结构定制、安全可靠。由于在车辆玻璃上积雪分布过多时能够及时识别驾驶员是否视线受阻，进而决定在车辆启动后是否使能行进，从而提升车辆行驶的安全性。
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为本发明的应用云计算的积雪分布状态监测系统的模拟场景简图。
图2为根据本发明实施方案一个实施方式示出的应用云计算的积雪分布状态监测系统的结构方框图。
图3为根据本发明实施方案另一个实施方式示出的应用云计算的积雪分布状态监测系统的结构方框图。
图4为根据本发明实施方案又一个实施方式示出的应用云计算的积雪分布状态监测终端的结构方框图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的应用云计算的积雪分布状态监测系统的实施方案进行详细说明。
积雪亦称雪被或雪盖，指覆盖在陆地和海冰表面的雪层。雪在地面所覆盖的面积达到一地周围能见面积的一半以上者，称为积雪。
积雪是冷圈中分布最广泛、年际变化和季节变化最显著的一员。地球每年有11500万～12600万km的面积被雪覆盖过，占地球表面积的23％,其中2/3覆盖在陆地上，1/3覆盖在海冰上。同时有积雪的平均面积为6150万km，12月和1月面积最大，达79×10平方公里,占地表面积的15％；7月和8月面积最小，仅43×10平方公里，约占地表面积的8％。在观测台站视野范围内，地面1/2以上的面积被雪覆盖就可认为是积雪天气现象。陆地上的积雪区分为永久积雪区和季节积雪区。季节积雪区在冬季形成，夏季消失。全球被积雪覆盖的总面积每年约为12600万km，其中2/3是在陆地上，1/3在海冰上。永久积雪区约为1700万km，其中南半球约为1290万km，北半球约410万km。
对于放置在外部环境下的车辆来说，长时间的放置也容易在车体四周玻璃上造成积雪。例如，在严寒的国家或地区，或者在存在严寒天气的国家或地区，当在下雪天或下雪后选择驾驶车辆行驶时，经常遇到车辆的各块玻璃都覆盖有积雪的情况，这时如果在积雪覆盖面积过多却仍旧选择继续行驶，必然导致安全隐患的形成，从而给车辆和驾驶员都带来不安全的影响因素。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种应用云计算的积雪分布状态监测系统，能够有效解决相应的技术问题。
图1给出了本发明的应用云计算的积雪分布状态监测系统的模拟场景简图。
如图1所示，本发明所应用的车辆的后端设置有燃油泵，前端设置有车体制定机构、燃油压力调节器、冷起动喷油器和一个以上的火花塞；
其中，在车辆内部的车顶上还设置有由多个定向摄像头构成的复合采集机构，所述复合采集机构通过网络与车辆远端的云计算节点建立通信链路连接。
随后，将采用不同的实施方式对本发明的技术方案进行进一步的介绍和说明。
图2为根据本发明实施方案一个实施方式示出的应用云计算的积雪分布状态监测系统的结构方框图，所述系统包括：
车体制动机构，设置在车辆前端的控制室内，用于在接收到视线受阻信号时，将车辆的当前状态设置为禁止行进状态以在车辆启动后控制刹车片制动车辆以禁止车辆行进；
所述车体制动机构还用于在接收到视线可靠信号时，将车辆的当前状态设置为从禁止行进状态恢复为允许行进状态以在车辆启动后控制刹车片结束对车辆的制动以允许车辆行进；
云计算节点，设置在车辆的远端，分别与多个定向摄像头网络连接，用于对每一个定向摄像头发送的定向采集图像基于雪体成像灰度分布范围识别出所述定向采集图像中的各个雪体像素点，每一个雪体像素点为构成雪体区域的像素点；
复合采集机构，设置在车辆内部的车顶上，由多个定向摄像头构成，每一个定向摄像头负责对车辆的不同的单块玻璃执行定向摄像操作，以获得对应的定向采集图像，所述车辆包括多块玻璃，分别嵌入在车辆外壳的不同区域；
分布辨识设备，与所述云计算节点网络连接，用于针对每一个定向摄像头发送的定向采集图像执行以下动作：计算所述定向采集图像中雪体像素点的数量占据所述定向采集图像全部像素点的数量的百分比以作为积雪分布百分比输出；
信号提取设备，分别与所述车体制动机构和所述分布辨识设备连接，用于接收多个定向摄像头分别对应的多个积雪分布百分比，当存在某一积雪分布百分比超过第一百分比阈值时，发出视线受阻信号，以及当所述多个积雪分布百分比的均值超过第二百分比阈值时，发出视线受阻信号，否则，发出视线可靠信号；
其中，在所述信号提取设备中，所述第二百分比阈值小于所述第一百分比阈值。
图3为根据本发明实施方案另一个实施方式示出的应用云计算的积雪分布状态监测系统的结构方框图，所述系统包括：
金属散热片，设置在信号提取设备的附近，用于与所述信号提取设备的外壳连接，用于实现对所述信号提取设备的散热处理；
车体制动机构，设置在车辆前端的控制室内，用于在接收到视线受阻信号时，将车辆的当前状态设置为禁止行进状态以在车辆启动后控制刹车片制动车辆以禁止车辆行进；
所述车体制动机构还用于在接收到视线可靠信号时，将车辆的当前状态设置为从禁止行进状态恢复为允许行进状态以在车辆启动后控制刹车片结束对车辆的制动以允许车辆行进；
云计算节点，设置在车辆的远端，分别与多个定向摄像头网络连接，用于对每一个定向摄像头发送的定向采集图像基于雪体成像灰度分布范围识别出所述定向采集图像中的各个雪体像素点，每一个雪体像素点为构成雪体区域的像素点；
复合采集机构，设置在车辆内部的车顶上，由多个定向摄像头构成，每一个定向摄像头负责对车辆的不同的单块玻璃执行定向摄像操作，以获得对应的定向采集图像，所述车辆包括多块玻璃，分别嵌入在车辆外壳的不同区域；
分布辨识设备，与所述云计算节点网络连接，用于针对每一个定向摄像头发送的定向采集图像执行以下动作：计算所述定向采集图像中雪体像素点的数量占据所述定向采集图像全部像素点的数量的百分比以作为积雪分布百分比输出；
信号提取设备，分别与所述车体制动机构和所述分布辨识设备连接，用于接收多个定向摄像头分别对应的多个积雪分布百分比，当存在某一积雪分布百分比超过第一百分比阈值时，发出视线受阻信号，以及当所述多个积雪分布百分比的均值超过第二百分比阈值时，发出视线受阻信号，否则，发出视线可靠信号；
其中，在所述信号提取设备中，所述第二百分比阈值小于所述第一百分比阈值。
接着，继续对本发明的应用云计算的积雪分布状态监测系统的具体结构进行进一步的说明。
所述应用云计算的积雪分布状态监测系统中：所述分布辨识设备被设置在集成电路板上，在所述集成电路板上靠近所述分布辨识设备的位置设置有电压转换设备。
所述应用云计算的积雪分布状态监测系统中还可以包括：湿度测量设备，设置在所述分布辨识设备的外壳上，用于测量所述分布辨识设备的外壳位置上的湿度。
所述应用云计算的积雪分布状态监测系统中还可以包括：即时加湿设备，与所述湿度测量设备连接，用于基于接收到的湿度实现相应的加湿动作。
所述应用云计算的积雪分布状态监测系统中：所述湿度测量设备与所述分布辨识设备、所述信号提取设备共用同一用户控制接口，所述用户控制接口由SOC芯片来实现。
所述应用云计算的积雪分布状态监测系统中：所述湿度测量设备内置有计数器，用于实时累计所述湿度测量设备的加法级别的运算次数。
所述应用云计算的积雪分布状态监测系统中：所述分布辨识设备、所述信号提取设备和所述湿度测量设备与同一石英振荡设备连接，用于获取所述石英振荡设备提供的时序数据；其中，所述湿度测量设备设置有多个散热孔，所述多个散热孔均匀分布在所述湿度测量设备的外壳上。
图4为根据本发明实施方案又一个实施方式示出的应用云计算的积雪分布状态监测终端的结构方框图，所述终端包括：存储器1和处理器2，所述处理器2与所述存储器1连接；
其中，所述存储器1，用于存储所述处理器2的可执行指令；
其中，所述处理器2，用于调用所述存储器1中的可执行指令，以实现使用如上所述的应用云计算的积雪分布状态监测系统以对车辆车体各块玻璃上积雪覆盖状态进行现场分析以决定是否允许驱动车体行进的方法。
另外，System on Chip，简称SOC，也即片上系统。从狭义角度讲，他是信息系统核心的芯片集成，是将系统关键部件集成在一块芯片上；从广义角度讲，SOC是一个微小型系统，如果说中央处理器(CPU)是大脑，那么SOC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。国内外学术界一般倾向将SOC定义为将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上，他通常是客户定制的，或是面向特定用途的标准产品。SOC定义的基本内容主要在两方面：其一是他的构成，其二是他形成过程。系统级芯片的构成可以是系统级芯片控制逻辑模块、微处理器/微控制器CPU内核模块、数字信号处理器DSP模块、嵌入的存储器模块、和外部进行通讯的接口模块、含有ADC/DAC的模拟前端模块、电源提供和功耗管理模块，对于一个无线SOC还有射频前端模块、用户定义逻辑(他可以由FPGA或ASIC实现)以及微电子机械模块。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或他们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种应用云计算的积雪分布状态监测系统，其特征在于，包括：
车体制动机构，设置在车辆前端的控制室内，用于在接收到视线受阻信号时，将车辆的当前状态设置为禁止行进状态以在车辆启动后控制刹车片制动车辆以禁止车辆行进。
2.如权利要求1所述的应用云计算的积雪分布状态监测系统，其特征在于：
所述车体制动机构还用于在接收到视线可靠信号时，将车辆的当前状态设置为从禁止行进状态恢复为允许行进状态以在车辆启动后控制刹车片结束对车辆的制动以允许车辆行进。
3.如权利要求2所述的应用云计算的积雪分布状态监测系统，其特征在于，所述系统还包括：
云计算节点，设置在车辆的远端，分别与多个定向摄像头网络连接，用于对每一个定向摄像头发送的定向采集图像基于雪体成像灰度分布范围识别出所述定向采集图像中的各个雪体像素点，每一个雪体像素点为构成雪体区域的像素点；
复合采集机构，设置在车辆内部的车顶上，由多个定向摄像头构成，每一个定向摄像头负责对车辆的不同的单块玻璃执行定向摄像操作，以获得对应的定向采集图像，所述车辆包括多块玻璃，分别嵌入在车辆外壳的不同区域；
分布辨识设备，与所述云计算节点网络连接，用于针对每一个定向摄像头发送的定向采集图像执行以下动作：计算所述定向采集图像中雪体像素点的数量占据所述定向采集图像全部像素点的数量的百分比以作为积雪分布百分比输出；
信号提取设备，分别与所述车体制动机构和所述分布辨识设备连接，用于接收多个定向摄像头分别对应的多个积雪分布百分比，当存在某一积雪分布百分比超过第一百分比阈值时，发出视线受阻信号，以及当所述多个积雪分布百分比的均值超过第二百分比阈值时，发出视线受阻信号，否则，发出视线可靠信号；
其中，在所述信号提取设备中，所述第二百分比阈值小于所述第一百分比阈值。
4.如权利要求3所述的应用云计算的积雪分布状态监测系统，其特征在于：
所述分布辨识设备被设置在集成电路板上，在所述集成电路板上靠近所述分布辨识设备的位置设置有电压转换设备。
5.如权利要求4所述的应用云计算的积雪分布状态监测系统，其特征在于，所述系统还包括：
湿度测量设备，设置在所述分布辨识设备的外壳上，用于测量所述分布辨识设备的外壳位置上的湿度。
6.如权利要求5所述的应用云计算的积雪分布状态监测系统，其特征在于，所述系统还包括：
即时加湿设备，与所述湿度测量设备连接，用于基于接收到的湿度实现相应的加湿动作。
7.如权利要求6所述的应用云计算的积雪分布状态监测系统，其特征在于：
所述湿度测量设备与所述分布辨识设备、所述信号提取设备共用同一用户控制接口，所述用户控制接口由SOC芯片来实现。
8.如权利要求7所述的应用云计算的积雪分布状态监测系统，其特征在于：
所述湿度测量设备内置有计数器，用于实时累计所述湿度测量设备的加法级别的运算次数。
9.如权利要求8所述的应用云计算的积雪分布状态监测系统，其特征在于，所述系统还包括：
金属散热片，设置在所述信号提取设备的附近，用于与所述信号提取设备的外壳连接，用于实现对所述信号提取设备的散热处理；
其中，所述分布辨识设备、所述信号提取设备和所述湿度测量设备与同一石英振荡设备连接，用于获取所述石英振荡设备提供的时序数据；
其中，所述湿度测量设备设置有多个散热孔，所述多个散热孔均匀分布在所述湿度测量设备的外壳上。
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