CN113784087A - 一种自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统 - Google Patents

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丁睿晟
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李奇
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Abstract

本发明公开一种自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，包括多个摄像头，所述摄像头的数量与自动化场桥冷箱堆场的用于码放冷箱的贝位的数量相同，每个所述贝位布置安装一个所述摄像头，以对每个贝位每一排的监控区域进行摄像取像并回传到监控中心处理。本发明的自动化冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，利用冷箱架子在对应每一个箱位安装摄像头，统一将视频信号数据回传至远程控制服务器内的视频服务器，从而实现通过摄像头，保证远程司机在作业第一层箱高时，可以观测到对应箱位的视频数据，保证作业安全。

Description

一种自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统
技术领域
本发明涉及冷箱自动化堆场管控技术领域，特别是涉及一种自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统。
背景技术
随着自动化智能化在港口的推广与应用，场桥自动化改造成为可能。自动化场桥，简称aRTG(automatic Rubber Tyred Gantry Crane)。自动化场桥大致工作原理，可理解为，根据预先调制的控制逻辑，让PLC实现部分自动化作业流程，从而分担常规场桥上人工操作部分。单机PLC由单一接受机上控制机构的控制，变为部分自动执行操作；而由于某些特定原因及制约因素，比如对箱作业、着箱作业、与集卡交互作业等还是需要人工操控实现。对于多台aRTG，多个堆场环境下，不同aRTG自动流程与人工流程可以在同一时间内实现，这样就大大节省了人力，缩短了司机劳动强度，提高了作业效率。司机远程控制aRTG主要是通过远程操控台实现，而远程操控台的数量对aRTG来讲，可以实现一对多。故，场桥自动化系统及无人化堆场，其实是多台场桥与远程操控台之间配对组合，而这种组合更有助于资源的合理优化。
远程控制系统，其实是一种全新的工业网络拓扑结构组成，包括远程控制中心、操纵台、相关计算机、单机控制系统(包括控制用计算机、PLC等控制组件)组网实现的。从功能上分，场桥自动化及无人化堆场系统，又分控制系统、自动定位系统、OAS系统、单机视频系统、堆场视频系统、RFID道闸系统等。从拓扑网络结构上分析，无人化堆场系统也可理解为，多个远程操控台与多台aRTG之间随机分配组合的控制，加上单台aRTG自动运行过程的组合。而操控台与aRTG的分配组合，是由远程控制中心控制完成，单机自动运行过程由单机控制系统完成。操控台，包含两台计算机，负责操作台视频显示、司机作业信息提示OAS系统、操纵台与远程控制中心的数据交互、操作指令通过远程控制中心与单机aRTG进行交互。
自动化堆场要求无人化作业，对于自动化场桥的一般采取拖车道隔离的方法实现人员与设备的分离。但是，冷箱自动化堆场作业中，因为冷理人员需要随时插拔冷箱电源，这就对冷场自动化堆场的人员隔离和保护存在安全隐患和困难。有些冷场自动化堆场采用相对完善的廊道设计，利用特定的隔离措施将人员隔离在可以实时操作冷箱插座插头的安全区域内。但是对于改造的自动化冷箱堆场，收到物理安装位置、成本支出、插座布局等诸多客观因素影响，难以实现廊道设置。这就给冷箱自动化堆场冷理人员防护提出了新的课题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，包括：
多个摄像头，所述摄像头的数量与自动化场桥冷箱堆场的用于码放冷箱的贝位的数量相同，每个所述贝位布置安装一个所述摄像头，以对每个贝位每一排的监控区域进行摄像取像并回传到监控中心处理。
其中，多个所述摄像头通过光纤汇聚传回aRTG远控室的服务器机房内的视频服务器机柜内，由视频交换机处理。
其中，每个所述贝位均设置了汇聚转换盒，所述摄像头获取的每个贝位数据分别汇总至现场总汇聚箱内，再通过光纤回传至视频交换机。
其中，所述视频交换机与NVR视频硬盘录像机、第一流媒体服务器、视频核心控制器、人脸识别装置连接，所述NVR视频硬盘录像机用于存储所述摄像头所获取的视频数据。
其中，所述视频交换机连接远程控制核心交换机，所述远程控制核心交换机与PLC分配器连接，所述PLC分配器与多个PLC控制的自动化场桥aRTG通信连接。
其中，所述远程控制核心交换机与远程核心控制器、第二流媒体服务器、操纵台连接，所述操纵台与视频计算机、OAS计算机、操控控制器连接。
本发明的自动化冷箱堆场一层箱作业视频监控系统的监控步骤如下：
当aRTG上PLC需要调用底层箱视频数据时，远程核心控制器会将数据指令通过远程控制核心交换机和视频交换机传输到视频核心控制器，调度对应摄像头进行图像调取，在调取摄像头数据时，通过第一流媒体服务器和第二流媒体服务器的调制解调组合，完成图像回传至操纵台视频计算机并通过显示器显示；
在调取图像的同时视频核心控制器调用人员识别模块对视频数据核查计算，一旦检测出成像中有人员存在，随即将该信号通过视频交换机、远程控制核心交换机、PLC分配器与aRTG设备交互，并停止下降动作；而aRTG设备的PLC也会将该数据通过PLC分配器、操纵台PLC形成的控制组态在操纵台上完成报警提示，并通过视频计算机将问题图像突出显示，远程操作司机确认后方可恢复aRTG动作。
其中，视频显示的条件如下：1、aRTG设备的吊具起升为向下动作，吊具高度低于5.5米，吊具为闭锁状态；2、同时还要对吊具所处箱区位置进行校验和核准；3、人员识别模块也是对视频显示状态的重要依据。
本发明的自动化冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，利用冷箱架子在对应每一个箱位安装摄像头，统一将视频信号数据回传至远程控制服务器内的视频服务器，通过aRTG控制网络和PLC组态，满足特定工况时，调取对应视频信号，并显示到远程操控台的辅助视角内，从而实现通过摄像头及相关视频控制器，保证远程司机在作业第一层箱高时，可以观测到对应箱位的视频数据，保证作业安全。
另外，通过人员智能识别模块，具有对第一层箱底进行人员智能识别检测，及时停止aRTG起升下放。从而大大提高了冷理人员在冷藏箱自动化堆场内作业的安全性，既提高了冷理人员的安全保障，又实现冷理实时插拔电生产作业工艺，从而提高了自动化堆场的作业效率。
附图说明
图1-图2分别表示摄像头在现场安装位置。
图3表示视频网络构架结构。
图4表示视频切换的流程图，主要有视频控制器以及远程控制视频系统本身实现。
图5表示的是通过设备控制器PLC运算并检测出工况，从而满足调用冷藏箱自动化堆场一层箱高视频的条件。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
经过实际观察，发现冷理人员容易受到危险的主要是两方面，一个是在堆场内走动时，引起危险，这个通过规范冷理行走路线加强与远控司机沟通的可减少危险系数；另一方面，也是冷理危险系数更高的环境，冷理人员在一层箱作业时，很容易由于冷理人员站位不合理引起箱子误碰误砸事故，而在二层箱高作业中类似事故发生概率就变得很低了。而在一层箱子作业中，尤其是落箱操作中，远控司机对于箱子下面存在视觉盲区，因此如果能够增加对一层箱作业的视觉监控，将大大提高冷理人员的安全保障。因此提出本发明。
冷箱电架是集装箱冷藏箱堆场的重要装置之一，其可以帮助冷理人员对堆放在堆场内的冷藏箱进行插拔电插头作业，对堆场内冷箱进行充电，冷箱堆场可以满足12个贝位、6排、4层箱子码放。
如图1所示，本发明实施例的自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，包括在每一个可以码放冷箱的贝位设置的一个摄像头，摄像头选择视角在90°范围内，同时具有畸形校变功能，使得摄像头成像更加人性，辐射范围更加宽泛，摄像头对每个贝位每一排的监控区域进行摄像取像并可通过视频网络系统回传到监控中心处理。
其中，所用的视频网络系统包括两部分视频信号组网构架，分别为冷藏箱现场视频数据网络构成和远程视频构架。还包括完成aRTG控制的控制系统，控制系统网络主要为PLC系统组态。
一、冷藏箱视频数据构架组成，其核心器件包括：现场摄像头及光纤汇聚组态、视频(网络)交换机，NVR视频硬盘录像机、(视频)第一流媒体服务器、视频核心控制器、(视频)人员识别模块等。
1、各器件的主要功能及组成
摄像头采用普通的工业级摄像头，如选择目前市场应用比较广泛的品牌HIKVISION海康威视摄像头，具备畸形校变功能，负责现场数据的实时摄录及视觉信号采集功能，由于安装位置的反复测量，满足对冷场底层箱全覆盖视频采集。采用72个摄像头集中组网完成。
第一流媒体服务器，采用DELL precision3420处理器，流媒体服务器是将视频影像通过分解压缩打包转化为流媒体格式，并将视频流数据传输的关键，此流媒体技术是保证视频信号稳定高效传输到显示器的关键技术保障。
NVR视频硬盘录像机，HIKVISION DS-8664N-K8，专门用来存储摄像头视频数据的大型存储器，负责将所有视频信号实时保存记录，以备流媒体服务器调用，并转化为流媒体文件进行传输。同时，具有回放监控功能，也方便日常维护系统的跟进。
视频核心控制器，采用DELL precision3420处理器，是现场数据采集系统的核心控制组件，是视频系统的控制核心，强大的数据处理能力，保证视频图像的及时回传及调用，负责管理整个视频网络的数据流控制。同时，也是人员系别模块的调度组件。
视频交换机为H3B品牌，S1850-28P，负责将视频数据、NVR视频硬盘录像机及流媒体的相关数据整合交互处理，是整个视频信号交互的数据链路核心。并与远程控制核心交换机进行数据管理和交互，并相互及各自配置vlan及拓扑管理，保证数据交互流畅缩短延时。
智能人员识别模块，采用skynet品牌视觉处理器，负责视频数据信号中人员智能识别功能，能够自动检测识别图像中的人员，并将结果转化为开关量信号传导的控制网络。
2、现场摄像头布置情况说明
摄像头300的安装位置如图1所示，利用堆积冷藏箱200的冷箱架子100进行安装，对每个贝位每一排进行摄像取像。示例的，冷箱堆场可满足12个贝位、6排、4层箱子码放。冷箱电架主要用于堆场内冷箱对在每一个可以码放冷箱的贝位设置一个摄像头300，摄像头选择视角在90°范围内，同时具有畸形校变功能，使得摄像头成像更加人性，辐射范围更加宽泛。一个冷箱堆场需要大概72个摄像头左右。
堆场摄像头通过光纤汇聚传回aRTG远控室的服务器机房内的视频服务器机柜内。考虑到摄像头回传效果，设置了分层汇聚原理，每个贝位均设置了汇聚转换盒，每个贝位数据再分别汇总至现场总汇聚箱内，通过光纤回传至视频交换机。
二、aRTG远程视频构架介绍
aRTG远程视频构架，包括远程控制核心交换机、远程核心控制器、第二流媒体服务器、PLC分配器、操纵台以及对应组成其显示的OAS计算机、显示计算机、操纵控制器等组成。
视频交换机为H3B品牌，S1850-28P，负责将视频数据、NVR视频硬盘录像机及流媒体的相关数据整合交互处理，并与远程控制核心交换机进行数据管理和交互，并相互及各自配置vlan及拓扑管理，保证数据交互流畅缩短延时。
第二流媒体服务器，采用DELL precision3420，是远程视频监控系统的核心控制单元，强大的数据处理能力，保证视频图像的及时回传及调用，负责管理整个视频网络的数据流。流媒体服务器最重要的功能在于将视频影像通过解码分流的流媒体数据包进行解调并完成数据解码功能，并将视频流数据传输的关键，此流媒体技术是保证视频信号稳定高效传输到显示器的关键技术保障。
远程核心控制器，采用DELL服务器组件，是整个远程系统的核心单元，是整个系统的控制中枢，在于整体系统的数据交互控制、成像系统调用分配、操纵台与aRTG、对应成像摄像头的相互配置组合以及处理一些控制信号和指令的分配调用模式。
操纵台、操纵台视频计算机、OAS计算机以及操纵控制器，组成了操纵台系统，可以实现对系统分配的aRTG的远程控制功能，同时具有对系统分配现场视频数据进行在操纵台屏幕上成像传输的功能。均选用的DELL品牌电脑，主要负责远程操作中的视频显示，此项目视频数据最终显示也由其完成，显示器将视频图像实时显示，供远程作业司机进行作业中监控。操纵台为定制化产品，采用Yaskwa品牌。
三、aRTG远程控制系统构成
aRTG除了视频和指令数据传输外，远程控制也十分重要，主要包括远程核心交换机、PLC分配器、aRTG及车载PLC、操纵台组成。控制系统主要实现远程司机操控的指令传输和反馈，同时也兼顾aRTG单机自运行指令部分的功能，最重要的核心部件PLC分配器可以将操纵台指令根据远程核心交换机的调配合理的分配至指定aRTG车载PLC。
在此视频保护系统中，其作用在于：1、合理分配操纵台以及对应的aRTG作业任务；2、实现将现场视频显示到对应的操控台上；3、同时将操纵台的指令通过PLC分配器传输到对应的aRTG及其PLC完成对aRTG的控制，4；将冷藏箱人员识别危险信号告知对应aRTG的PLC并令其停止起升动作。
核心组件，PLC分配器采用Yaskawa品牌工业级PLC MP系列；aRTG车载PLC为Yaskawa品牌CP317系列产品。
四、工作原理说明：
现场摄像头将实时拍摄冷场底层箱视频数据，通过多级光纤传输及冷藏箱视频网络将视频存储在NVR视频硬盘录像机内。
在远程控制端，远程核心控制器是控制核心组件，是数据和控制的计算中心，通过远程核心控制的调度和匹配，将操纵台和对应aRTG进行配对，从而实现远程控制功能；与此同时，操纵台通过操纵台控制器可以实现操纵台系统的配置和控制，主要是视频计算机、OAS((Office Automation System))计算机及操纵台相互耦合。
远程控制操纵台指令以及aRTG运行具有PLC完成，远程控制以及aRTG的本地自动运行，形成了PLC组态形式。控制侧的组态，主要在远程控制器的控制配置下，PLC分配器与操纵台控制器进行相互校验实现远控操纵台与aRTG的组态耦合。aRTG单机运行是由对应PLC进行驱动控制，而人工操控主要依靠操纵台内PLC完成。
当aRTG上PLC采集到的设备需要调用底层箱视频数据时，远程控制核心会将数据指令通过远程交换机和视频交换机传输到视频核心控制器，从而进一步调度对应摄像头进行图像调取，在调取摄像头数据时，通过第一流媒体服务器和第二流媒体服务器的调制解调组合，完成图像回传至操纵台视频计算机并通过显示器显示。
在调取图像的同时视频核心控制器会调动人员识别模块对视频数据进行核查计算，一旦检测出成像中有人员存在，随机将该信号通过交换机、PLC分配器与aRTG设备PLC运行所用进行交互，并停止下降动作；而aRTG的PLC也会将该数据通过PLC分配器、操纵台PLC形成的控制组态在操纵台上完成报警提示，并通过视频计算机将问题图像突出显示，远程操作司机确认后方可恢复aRTG动作，远程操作司机操作时，将操纵台的指令通过PLC分配器传输到对应的aRTG及其PLC完成对aRTG的控制。
视频显示的条件如下：1、aRTG吊具起升为向下动作，吊具高度低于5.5米，吊具为闭锁状态；2、同时还要对吊具所处箱区位置进行校验和核准；3、人员识别模块也是对视频显示状态的重要依据。
本发明的监控系统在运行时，在冷场自动化堆场作业中，在堆场内进行第一层箱子落箱作业时，当起升降至5.5米，集装箱距地面大概2.5米左右时，此时远程操作司机介入手动流程操作。操作过程中，操作台视角自动切换为对应的一层高内视频视角，司机可以清晰地观察箱区内箱子下面及周围情况，在确认没有冷理人员处于危险环境时方可将集装箱缓缓放置地面，并完成落箱作业。如发生异常情况，司机通过摄像头视频可及时发现，停止作业，并联系冷理人员，通知相关部门等。直到集装箱确实安全放置到对应箱位，司机确认后，拉起吊具后，视频视角自动切换为其他对应的作业模式视角。
本发明的监控系统，利用现有冷箱电架架设摄像头对所有一层箱高内进行视觉成像，并将视频根据需要回传到远控操纵台，提升远控司机作业中对现场安全的管控，可以大大提升冷箱作业安全性。利用智能视觉技术，对成像视频进行智能人员识别，并将报警信号反馈至aRTG，终止其危险下降指令，将进一步提升冷场作业的安全性，也有助于减少远控司机的劳动强度。
通过上述监控控制，从而大大提高了冷理人员在冷藏箱自动化堆场内作业的安全性，既提高了冷理人员的安全保障，又实现冷理实时插拔电生产作业工艺，从而提高了自动化堆场的作业效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，其特征在于，包括多个摄像头，所述摄像头的数量与自动化场桥冷箱堆场的用于码放冷箱的贝位的数量相同，每个所述贝位布置安装一个所述摄像头，以对每个贝位每一排的监控区域进行摄像取像并回传到监控中心处理。
2.根据权利要求1所述自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，其特征在于，多个所述摄像头通过光纤汇聚传回aRTG远控室的服务器机房内的视频服务器机柜内，由视频交换机处理。
3.根据权利要求2所述自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，其特征在于，每个所述贝位均设置了汇聚转换盒，所述摄像头获取的每个贝位数据分别汇总至现场总汇聚箱内，再通过光纤回传至视频交换机。
4.根据权利要求3所述自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，其特征在于，所述视频交换机与NVR视频硬盘录像机、第一流媒体服务器、视频核心控制器、人脸识别装置连接，所述NVR视频硬盘录像机用于存储所述摄像头所获取的视频数据。
5.根据权利要求4所述自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，其特征在于，所述视频交换机连接远程控制核心交换机，所述远程控制核心交换机与PLC分配器连接，所述PLC分配器与多个PLC控制的自动化场桥aRTG通信连接。
6.根据权利要求5所述自动化场桥冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，其特征在于，所述远程控制核心交换机与远程核心控制器、第二流媒体服务器、操纵台连接，所述操纵台与视频计算机、OAS计算机、操控控制器连接。
7.根据权利要求6所述自动化冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，其特征在于，监控步骤如下：
当自动化场桥aRTG上PLC需要调用底层箱视频数据时，远程核心控制器会将数据指令通过远程控制核心交换机和视频交换机传输到视频核心控制器，调度对应摄像头进行图像调取，在调取摄像头数据时，通过第一流媒体服务器和第二流媒体服务器的调制解调组合，完成图像回传至操纵台视频计算机并通过显示器显示；
在调取图像的同时视频核心控制器调用人员识别模块对视频数据核查计算，一旦检测出成像中有人员存在，随即将该信号通过视频交换机、远程控制核心交换机、PLC分配器与aRTG设备交互，并停止下降动作；而aRTG设备的PLC也会将该数据通过PLC分配器、操纵台PLC形成的控制组态在操纵台上完成报警提示，并通过视频计算机将问题图像突出显示，远程操作司机确认后方可恢复aRTG动作。
8.根据权利要求7所述自动化冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，其特征在于，视频显示的条件包括aRTG设备的吊具起升为向下动作，吊具高度低于5.5米，吊具为闭锁状态。
9.根据权利要求7所述自动化冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，其特征在于，现场的摄像头将实时拍摄冷场底层箱视频数据，通过多级光纤传输及冷藏箱视频网络将视频存储在NVR视频硬盘录像机内；
远程核心控制器通过远程核心控制的调度和匹配，将操纵台和对应aRTG进行配对，实现远程控制功能；同时，操纵台通过操纵台控制器可实现操纵台系统的配置和控制，实现视频计算机、OAS计算机及操纵台相互；
远程控制操纵台指令以及aRTG运行具有PLC完成，远程控制以及aRTG的本地自动运行，形成了PLC组态形式；控制侧的组态，在远程控制器的控制配置下，PLC分配器与操纵台控制器进行相互校验实现远控操纵台与aRTG的组态耦合；aRTG单机运行由对应PLC进行驱动控制，人工操控依靠操纵台内PLC完成。
10.根据权利要求7所述自动化冷箱堆场一层箱作业视频监控系统，其特征在于，在堆场内进行第一层箱子落箱作业时，当aRTG的吊具起升降至5.5米，集装箱距地面大概2.5米左右时，远程操作司机介入手动流程操作，操作过程中，操作台视角自动切换为对应的一层高内视频视角，以使司机清晰地观察箱区内箱子下面及周围情况，在确认没有冷理人员处于危险环境时方可将集装箱缓缓放置地面，并完成落箱作业；如发生异常，司机通过摄像头视频可及时发现，停止作业，直到集装箱确实安全放置到对应箱位，司机确认后，拉起吊具后，视频视角自动切换为其他对应的作业模式视角。
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