CN111924695A - 一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统及其工作方法 - Google Patents

一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统及其工作方法 Download PDF

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郭劲松
杨志豪
杨悬
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梁钰
李夏君
杨忠涌
李昌鹏
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Abstract

本发明公开了一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统及其工作方法：由摄像机采集扶梯区域视频图像，通过图像分析服务器进行视频图像进行分析以判断扶梯区域的危险情况，图像分析服务器将图像分析结果分别传输到综合监控平台和车站控制室显示终端，综合监控平台联动控制远程控制操作装置发出停止指令的信号至自动扶梯控制箱，停止自动扶梯。本发明的优点是：引入视频分析技术，整合车站设备综合监控技术，较好地解决了传统依靠人工现场发现，应急事件识别不及时，应急处置时间长的问题，极大提升了自动扶梯安全防护性能；简化了应急工况下的人工识别和处置流程，减轻了车站运营人员的工作量，进一步减少了车站运营成本。

Description

一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及地铁自动扶梯安全防护领域，具体涉及一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统及其工作方法。
背景技术
目前地铁车站乘坐自动扶梯的客流极大，时常出现扶梯口乘客拥堵，乘客逆行、夹伤、摔倒，携带大件行李等情况，车站运营人员难以及时发现和处理。故需要一种解决地铁自动扶梯安全防护，缩短扶梯安全事件响应时间的系统和方法。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统及其工作方法，该安全防护系统通过设置在扶梯区域的摄像机来拍摄自动扶梯上视频图像，并通过图像分析服务器以及相应的算法来分析视频图像中所发生的的危险情况，以利于综合监控平台和车站控制室显示终端来根据图像分析服务器所分析获得的结果来作出相应的操作。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统，其特征在于所述安全防护系统包括远程控制操作装置、摄像机、图像分析服务器、综合监控平台、自动扶梯控制箱、语音播报装置以及车站控制室显示终端，所述摄像机、所述自动扶梯控制箱和所述语音播报装置均设置在扶梯区域内，所述摄像机与所述图像分析服务器连接，所述图像分析服务器分别与所述综合监控平台和所述车站控制室显示终端连接，所述综合监控平台与所述语音播报装置连接，所述远程控制操作装置与所述自动扶梯控制箱通过电信号连接。
所述摄像机的摄像画面为所述扶梯区域，所述扶梯区域为自动扶梯下部梳齿与梯级踏面相交线以上1-10梯级。
一种涉及上述的地铁自动扶梯智慧安全防护系统的工作方法，其特征在于所述工作方法包括以下步骤：
（1）由摄像机采集扶梯区域的视频图像，并将所述视频图像上传至图像分析服务器；
（2）通过所述图像分析服务器对所述视频图像进行分析，以判断所述扶梯区域内的危险情况，所述危险情况包括发生在自动扶梯上的乘客跌倒、乘客夹持、乘客逆行、乘客探出、乘客携带婴儿车搭乘扶梯、乘客携带大件行李搭乘扶梯、扶梯出口区拥堵；
若所述图像分析服务器未判断到所述扶梯区域内存在所述危险情况，则继续保持图像分析；
若所述图像分析服务器判断到所述扶梯区域内存在所述危险情况中的任意一种或多种，则所述图像分析服务器将分析获得的所述扶梯区域内的危险情况的结果分别传输到综合监控平台和车站控制室显示终端；
（3）所述综合监控平台将收到的所述扶梯区域内的危险情况同所采集到的所述自动扶梯运行状态信息进行结合，综合判断是否联动远程控制所述自动扶梯停止：若是，则向远程控制操作装置下发停止指令，所述远程控制操作装置控制在所述扶梯区域内的自动扶梯控制箱停止所述自动扶梯；
（4）车控室工作人员根据所述车站控制室显示终端收到的所述扶梯区域内的危险情况，判断是否控制所述自动扶梯停止，若是，则手动向远程控制操作装置下发停止指令，所述远程控制操作装置控制在所述扶梯区域内的自动扶梯控制箱停止所述自动扶梯。
判断所述扶梯区域内发生所述乘客逆行的方法为：
在所述视频图像中，设运动目标在第k-n帧图像与第k帧图像中的中心位置分别为
Figure 832795DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 662211DEST_PATH_IMAGE002
；
定义所述运动目标在第 k 帧图像的平均运动速度v（k）和运动方向θ（k）分别为：
Figure 518171DEST_PATH_IMAGE003
Figure 356814DEST_PATH_IMAGE004
；
规定所述自动扶梯的前进方向为正方向，且所述视频图像中原始图像的y轴与所述自动扶梯的正方向重合，当所述运动目标在第k帧图像时的运动方向θ（k）为-π＜θ（k）＜0时，则判断所述扶梯区域内发生所述乘客逆行。
判断所述扶梯区域发生乘客探出事件的方法为：
在所述视频图像中，设
Figure 716251DEST_PATH_IMAGE005
与
Figure 982148DEST_PATH_IMAGE006
分别为所述自动扶梯内部区域异物目标m与所述自动扶梯外部区域异物目标n的前景像素块；
Figure 59825DEST_PATH_IMAGE007
与
Figure 702159DEST_PATH_IMAGE008
分别为异物目标m和异物目标n的外接矩形的位置与大小，其中，xim为所述自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的x轴坐标，yim为所述自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的y轴坐标,wim为所述自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的宽度,him为所述自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的高度；xon为所述自动扶梯外部区域异物目标n的外接矩形的x轴坐标，yon为所述自动扶梯外部区域异物目标n的外接矩形的y轴坐标,won为所述自动扶梯外部区域异物目标n的外接矩形的宽度,hon为所述自动扶梯内部区域异物目标n的外接矩形的高度；
乘客探出特征为
Figure 178752DEST_PATH_IMAGE009
，其中T h =20为相对位置阀值，若所述自动扶梯内部区域与所述自动扶梯外部区域的相同位置同时存在异物目标，则认为发生所述乘客探出。
判断所述扶梯区域发生扶梯出口区拥堵的方法为：
在所述视频图像中，设CFi和CFi-1分别是运动目标在第i帧图像和第i-1帧图像的检测置信度，PD为连续检测帧数，NPD为连续未检测帧数，所述运动目标的检测置信度为：
Figure 615550DEST_PATH_IMAGE010
，当CFi＞Tre时，其中Tre=1000为拥堵阀值，则判断所述扶梯区域发生扶梯出口区拥堵。
本发明的优点是：（1）本发明引入视频分析技术，整合车站设备综合监控技术，较好地解决了传统依靠人工现场发现，应急事件识别不及时，应急处置时间长的问题，极大提升了自动扶梯安全防护性能；（2）本发明简化了应急工况下的人工识别和处置流程，减轻了车站运营人员的工作量，进一步减少了车站运营成本。
附图说明
图1为本发明中地铁自动扶梯智慧安全防护系统的结构示意图；
图2 为本发明中地铁自动扶梯智慧安全防护系统的工作方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-2所示，图中各标记分别为：扶梯区域1、自动扶梯控制箱2、摄像机3、图像分析服务器4、综合监控平台5、语音播报装置6、远程控制操作装置7、车站控制室显示终端8。
实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统，该安全防护系统包括远程控制操作装置7、摄像机3、图像分析服务器4、综合监控平台5、自动扶梯控制箱2、语音播报装置6以及车站控制室显示终端8。其中，摄像机3、自动扶梯控制箱2和语音播报装置6均设置在扶梯区域1内，扶梯区域1为自动扶梯下部梳齿与梯级踏面相交线以上1-10梯级。摄像机3与图像分析服务器4连接，摄像机3用于集扶梯区域1内的乘客行为视频源、扶梯运行状态视频源，图像分析服务器4用于图像智能分析，可对附图区域1内所发生的例如跌倒、逆行事件等危险情况进行有效分析判断，并将分析结果推送至车站综合监控平台5和车站控制室值班员显示终端。视频源及图像分析结果存储周期不小于90天。图像分析服务器4分别与综合监控平台5和车站控制室显示终端8连接，综合监控平台5采集车站内不同区域自动扶梯的运行信息，并根据图像分析服务器4所发送的图像分析结果，根据不同工况，做出自动扶梯启、停逻辑判断，并将信息指令下发远程控制操作装置7，同时将信息传车站控制室显示终端8，告知值班员。综合监控平台5与语音播报装置6连接，语音播报装置6接收综合监控平台5语音播放指令，根据自动扶梯事件播报相对应内容，其播报内容可远程升级。远程控制操作装置7与自动扶梯控制箱2通过电信号连接，远程控制操作装置7用于接收车站综合监控平台5下发的动作指令或人工操作指令，对自动扶梯进行远程控制操作。
如图2所示，本实施例中地铁自动扶梯智慧安全防护系统的工作方法，包括以下步骤：
（1）由摄像机3采集扶梯区域1的视频图像，并将视频图像上传至图像分析服务器4。
（2）通过图像分析服务器4利用特殊图像算法对视频图像进行分析，以判断扶梯区域1内的危险情况；
若图像分析服务器4未判断到扶梯区域1内存在危险情况，则继续保持正常的图像分析工作；
若图像分析服务器4判断到扶梯区域1内存在危险情况中的任意一种或多种，则图像分析服务器4将分析获得的扶梯区域1内的危险情况的分析结果分别传输到综合监控平台5和车站控制室显示终端8；
前述的危险情况包括发生在自动扶梯上的各个事件行为，分别为：
乘客跌倒：指乘客发生突发、不自主的、非故意的体位改变，倒在运行的自动扶梯梯级上，当乘客身体背部或头部接触梯级时，则被认定为乘客跌倒事件；
乘客夹持：指乘客腿脚、手臂、头发、穿戴物被自动扶梯齿轮、扶手带、端头踏板等夹住，不能自行摆脱；当乘客身体部位被梯级与围裙板夹持、被扶手带夹持、被梳齿板夹持，则被认定为乘客夹持事件；
乘客逆行：乘客在以名义速度运行的自动扶梯上，以超过1m/s的速度步行，且步行方向与自动扶梯运行方向相反，步行距离超过3个梯级，则被认定为乘客逆行事件；
乘客探出：乘客手、脚、身体伸出扶梯外边沿线，则被认定为乘客探出事件；
乘客携带婴儿车搭乘扶梯：乘客携带婴儿车进入自动扶梯入口楼层板区域准备搭乘自动扶梯时，则被认定为携带婴儿车搭乘自动扶梯事件；
乘客携带大件行李搭乘扶梯：乘客携带体积超过40×60×100厘米的大件行李进入自动扶梯入口楼层板区域准备搭乘自动扶梯时，则被认定为携带大件行李搭乘自动扶梯事件；
扶梯出口区拥堵：定义出口区域内的人数大于判别拥堵人数，且停留时间达到判别拥堵时间，则被认定为扶梯出口区域拥堵事件。
（3）综合监控平台5将收到的扶梯区域1内的危险情况分析结果同所采集到的自动扶梯运行状态信息进行结合，综合判断是否联动远程控制自动扶梯停止：若是，则向远程控制操作装置7下发停止指令，远程控制操作装置7控制在扶梯区域1内的自动扶梯控制箱2停止自动扶梯的运行；同时，综合监控平台5向语音播报装置6发送语音播放指令，根据自动扶梯事件播报相对应内容，其播报内容可远程升级。
（4）车控室工作人员车站控制室显示终端8收到的扶梯区域1内的危险情况，判断是否控制自动扶梯停止，若是，则手动向远程控制操作装置7下发停止指令，远程控制操作装置7控制在扶梯区域1内的自动扶梯控制箱2停止自动扶梯的运行；控室值班人员也可通知现场工作人员就地停止自动扶梯。
如图1、2所示，前述步骤（2）中图像分析服务器4对扶梯区域1内乘客逆行事件的分析判断方法为：
在视频图像中，设运动目标在第k-n帧图像与第k帧图像中的中心位置分别为
Figure 180523DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 360969DEST_PATH_IMAGE002
；
定义运动目标在第 k 帧图像的平均运动速度v（k）和运动方向θ（k）分别为：
Figure 960577DEST_PATH_IMAGE003
Figure 568276DEST_PATH_IMAGE004
；
规定自动扶梯的前进方向为正方向，且视频图像中第一帧图像的y轴与自动扶梯的正方向重合，当运动目标在第k帧图像时的运动方向θ（k）为-π＜θ（k）＜0时，则判断扶梯区域1内发生乘客逆行事件。
如图1、2所示，前述步骤（2）中图像分析服务器4对扶梯区域1内发生乘客探出事件的分析判断方法为：
在视频图像中，设
Figure 354967DEST_PATH_IMAGE005
与
Figure 339103DEST_PATH_IMAGE006
分别为自动扶梯内部区域异物目标m与自动扶梯外部区域异物目标n的前景像素块；此处的自动扶梯内部区域是指自动扶梯两侧扶手边沿内区域，自动扶梯外部区域直至自动扶梯两侧扶手边沿外区域；
Figure 793218DEST_PATH_IMAGE007
与
Figure 243922DEST_PATH_IMAGE008
分别为异物目标m和异物目标n的外接矩形的位置与大小，其中，xim为自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的x轴坐标，yim为自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的y轴坐标,wim为自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的宽度,him为自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的高度；xon为自动扶梯外部区域异物目标n的外接矩形的x轴坐标，yon为自动扶梯外部区域异物目标n的外接矩形的y轴坐标,won为自动扶梯外部区域异物目标n的外接矩形的宽度,hon为自动扶梯内部区域异物目标n的外接矩形的高度；
乘客探出特征为
Figure 783488DEST_PATH_IMAGE009
，其中T h =20为相对位置阀值，若所述自动扶梯内部区域与所述自动扶梯外部区域的相同位置同时存在异物目标，则认为发生乘客探出事件。
如图1、2所示，前述步骤（2）中图像分析服务器4对扶梯区域1内发生扶梯出口区拥堵的分析判断方法为：
在视频图像中，设CFi和CFi-1分别是运动目标在第i帧图像和第i-1帧图像的检测置信度，PD为连续检测帧数，NPD为连续未检测帧数，则运动目标的检测置信度为：
Figure 305736DEST_PATH_IMAGE010
，当CFi＞Tre时，其中Tre=1000为拥堵阀值，则判断扶梯区域发生扶梯出口区拥堵事件。

Claims (6)

1.一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统，其特征在于所述安全防护系统包括远程控制操作装置、摄像机、图像分析服务器、综合监控平台、自动扶梯控制箱、语音播报装置以及车站控制室显示终端，所述摄像机、所述自动扶梯控制箱和所述语音播报装置均设置在扶梯区域内，所述摄像机与所述图像分析服务器连接，所述图像分析服务器分别与所述综合监控平台和所述车站控制室显示终端连接，所述综合监控平台与所述语音播报装置连接，所述远程控制操作装置与所述自动扶梯控制箱通过电信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统，其特征在于所述摄像机的摄像画面为所述扶梯区域，所述扶梯区域为自动扶梯下部梳齿与梯级踏面相交线以上1-10梯级。
3.一种涉及权利要求1或2所述的地铁自动扶梯智慧安全防护系统的工作方法，其特征在于所述工作方法包括以下步骤：
（1）由摄像机采集扶梯区域的视频图像，并将所述视频图像上传至图像分析服务器；
（2）通过所述图像分析服务器对所述视频图像进行分析，以判断所述扶梯区域内的危险情况，所述危险情况包括发生在自动扶梯上的乘客跌倒、乘客夹持、乘客逆行、乘客探出、乘客携带婴儿车搭乘扶梯、乘客携带大件行李搭乘扶梯、扶梯出口区拥堵；
若所述图像分析服务器未判断到所述扶梯区域内存在所述危险情况，则继续保持图像分析；
若所述图像分析服务器判断到所述扶梯区域内存在所述危险情况中的任意一种或多种，则所述图像分析服务器将分析获得的所述扶梯区域内的危险情况的结果分别传输到综合监控平台和车站控制室显示终端；
（3）所述综合监控平台将收到的所述扶梯区域内的危险情况同所采集到的所述自动扶梯运行状态信息进行结合，综合判断是否联动远程控制所述自动扶梯停止：若是，则向远程控制操作装置下发停止指令，所述远程控制操作装置控制在所述扶梯区域内的自动扶梯控制箱停止所述自动扶梯；
（4）车控室工作人员根据所述车站控制室显示终端收到的所述扶梯区域内的危险情况，判断是否控制所述自动扶梯停止，若是，则手动向远程控制操作装置下发停止指令，所述远程控制操作装置控制在所述扶梯区域内的自动扶梯控制箱停止所述自动扶梯。
4.根据权利要求3所述的一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统的工作方法，其特征在于判断所述扶梯区域内发生所述乘客逆行的方法为：
在所述视频图像中，设运动目标在第k-n帧图像与第k帧图像中的中心位置分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 191866DEST_PATH_IMAGE002
；
定义所述运动目标在第 k 帧图像的平均运动速度v（k）和运动方向θ（k）分别为：
Figure 536260DEST_PATH_IMAGE004
Figure 440762DEST_PATH_IMAGE006
；
规定所述自动扶梯的前进方向为正方向，且所述视频图像中原始图像的y轴与所述自动扶梯的正方向重合，当所述运动目标在第k帧图像时的运动方向θ（k）为-π＜θ（k）＜0时，则判断所述扶梯区域内发生所述乘客逆行。
5.根据权利要求3所述的一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统的工作方法，其特征在于判断所述扶梯区域发生乘客探出事件的方法为：
在所述视频图像中，设
Figure 743567DEST_PATH_IMAGE008
与
Figure 959785DEST_PATH_IMAGE010
分别为所述自动扶梯内部区域异物目标m与所述自动扶梯外部区域异物目标n的前景像素块；
Figure 983236DEST_PATH_IMAGE012
与
Figure 866878DEST_PATH_IMAGE014
分别为异物目标m和异物目标n的外接矩形的位置与大小，其中，xim为所述自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的x轴坐标，yim为所述自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的y轴坐标,wim为所述自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的宽度,him为所述自动扶梯内部区域异物目标m的外接矩形的高度；xon为所述自动扶梯外部区域异物目标n的外接矩形的x轴坐标，yon为所述自动扶梯外部区域异物目标n的外接矩形的y轴坐标,won为所述自动扶梯外部区域异物目标n的外接矩形的宽度,hon为所述自动扶梯内部区域异物目标n的外接矩形的高度；
乘客探出特征为
Figure 75006DEST_PATH_IMAGE016
，其中T h =20为相对位置阀值，若所述自动扶梯内部区域与所述自动扶梯外部区域的相同位置同时存在异物目标，则认为发生所述乘客探出。
6.根据权利要求3所述的一种地铁自动扶梯智慧安全防护系统的工作方法，其特征在于判断所述扶梯区域发生扶梯出口区拥堵的方法为：
在所述视频图像中，设CFi和CFi-1分别是运动目标在第i帧图像和第i-1帧图像的检测置信度，PD为连续检测帧数，NPD为连续未检测帧数，所述运动目标的检测置信度为：
Figure 919465DEST_PATH_IMAGE018
，当CFi＞Tre时，其中Tre=1000为拥堵阀值，则判断所述扶梯区域发生扶梯出口区拥堵。
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