CN212604814U - 大型作业机械设备的盲区探测预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大型作业机械设备的盲区探测预警装置，包括人体红外线探测器、信息采集模块、信息发送模块、控制模块以及警示模块；所述人体红外线探测器输出端连接所述控制模块的对应输入端，该控制模块控制该信息采集模块的开启与关闭，所述信息采集模块信息输出端连接所述信息发送模块输入端，所述信息发送模块输出端连接所述控制模块的信息输入端，所述控制模块输出端连接所述警示模块。该盲区探测预警装置针对大型作业机械设备盲区的人员探测，利用红外线探测原理，设备启动工作时开启人体红外线探测器，在信息采集模块开启之前进行预判盲区内是否有人员存在，增加预判环节，提高探测系统的准确性。

Description

大型作业机械设备的盲区探测预警装置

技术领域

本实用新型涉及机械作业安全领域，具体涉及一种大型作业机械设备的盲区探测预警装置。

背景技术

在驾驶车辆时，驾驶员位于正常驾驶座位置，其视线会因为被车体遮挡而不能直接观察到车辆周围一些区域，这些区域被称之为盲区，这些盲区很容易引发安全事故。特别是一些大型作业的机械设备的盲区更大，更容易引发安全事故，造成人员伤亡以及财产损失。因此对车辆盲区监测是非常必要以及重要的。

目前，在车辆盲区探测预警方面已进行了一些研究，并有部分被应用于实车，例如沃尔沃公司研发的BLIS系统，奥迪公司开发的侧向辅助系统，用于并线辅助。国内有将超声波等应用于探测系统，缺点在于方向性较差；单一的红外线感应探测，方向固定，工作误差较大，精确性会受限；单一的摄像探测易受可见度影响。

BLIS系统利用装在门镜中的后向数字式红外线摄像机监测汽车两侧的车流情况。当有汽车进入后视镜盲区时，系统会通过A柱内侧的一个警示灯向驾驶员发出警示。这一系统与后视镜一起可快速评估变线的可行性。

奥迪的并线辅助叫侧向辅助系统(Audi Side Assist)。这套系统会在车速超过60公里/小时介入，依靠传感器的帮助，奥迪侧向辅助系统可以探测到侧后方最远50米处的车辆，若此时并线有潜在危险，后视镜上就会亮起警示灯。如果驾驶者在警示灯亮了之后仍打转向灯，警示灯会增加亮度并开始闪烁。侧向辅助系统和奔驰的系统类似，都是在反光镜里面内置了一个小灯，以提醒驾驶者，而数据是靠车辆雷达来获得的根据雷达的数据判断后方来车的速度和位置。

然而使用红外摄像头等传感器进行盲区探测感应，成本较高；超声波等应用于探测系统，缺点在于方向性较差；单一的红外线感应探测，工作误差较大，精确性会受限。在大型作业机械设备工作时，往往需要与实物进行接触，仅仅对盲区中障碍物进行探测而不特定到人员，无法满足大型工作机械设备的特点。根据不同大型作业机械设备工作时不同特点，不排除即使处于盲区但并无危险的状况，需要根据人员与设备的相对距离进行判断。现有的全息影像等技术将影像监视屏加装在驾驶室，但如果过多的加装报警系统，不仅成本过高，影响车辆的工作效率与工作性能，驾驶员在关注车辆运动状态时还需分心关注显示屏，也不利于驾驶员的安全。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种大型作业机械设备的盲区探测预警装置。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种大型作业机械设备的盲区探测预警装置，包括用于探测盲区内是否有人体所发出的红外线的人体红外线探测器、用于采集盲区内画面信息的信息采集模块、信息发送模块、控制模块以及警示模块；

所述人体红外线探测器输出端连接所述控制模块的对应输入端，所述信息采集模块的驱动端连接所述控制模块的输出端，该控制模块控制该信息采集模块的开启与关闭，所述信息采集模块信息输出端连接所述信息发送模块输入端，所述信息发送模块输出端连接所述控制模块的信息输入端，所述控制模块输出端连接所述警示模块。

该盲区探测预警装置利用红外线探测原理，设备启动工作时开启人体红外线探测器，在信息采集模块开启之前进行预判盲区内是否有障碍物存在，增加预判环节，提高探测系统的准确性，更有针对性地排查盲区内是否存在人员，保障人员生命安全。

该盲区探测预警装置的优选方案：所述人体红外线探测器探测到人体所发出的红外线时，向所述控制模块输出高电平，所述控制模块控制信息采集模块工作；所述人体红外线探测器未探测到人体所发出的红外线时，向所述控制模块输出低电平，所述控制模块控制信息采集模块停止工作或不工作。当盲区内存在人或物时，信息采集模块才被开启，当盲区内不存在人或物时，信息采集模块不开启。

该盲区探测预警装置的优选方案：还包括信息处理模块，所述信息发送模块输出端连接所述信息处理模块输入端，所述信息处理模块输出端连接所述控制模块的信息输入端。

该盲区探测预警装置的优选方案：所述信息采集模块为双目摄像头，这为信息处理模块采用现有的双目测距法计算盲区内人或物与大型作业机械设备的距离提供了硬件基础。

该盲区探测预警装置的优选方案：所述警示模块包括设置于驾驶室的显示屏、蜂鸣器、指示灯之一或任意组合。所述指示灯安装于仪表盘上，按盲区位置设置，每个所述盲区至少对应一个指示灯。显示屏用于显示盲区内的图像信息，蜂鸣器和指示灯的设置使得驾驶员在操作时不用分散注意力去观察盲区内的图像信息，只有当盲区内存在人时，蜂鸣器、指示灯才发出警示，这里驾驶员根据蜂鸣器的警报声、代表不同位置盲区的指示灯知晓不同盲区位置是否存在人员的信息。

该盲区探测预警装置的优选方案：其还包括盲区投影器，该盲区投影器与控制模块连接，当所述人体红外线探测器探测到指定波长范围内的红外线时，所述控制模块控制该盲区投影器投射出包围盲区范围的警示区域，用于警告误入盲区的人员“此处危险”。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型的原理框图；

图2是指示灯设置图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种大型作业机械设备的盲区探测预警装置，包括用于探测盲区内是否有人体所发出的红外线的人体红外线探测器、用于采集盲区内画面信息的信息采集模块、信息发送模块、控制模块以及警示模块，由于人体温度会放射出波长峰值为9-10um的远红外线，因此人体红外线探测器探测盲区内是否有波长范围为9-10um的远红外线。

具体的，人体红外线探测器输出端连接控制模块的对应输入端，信息采集模块的驱动端连接控制模块的输出端，该控制模块控制该信息采集模块的开启与关闭，信息采集模块信息输出端连接信息发送模块输入端，信息发送模块输出端连接控制模块的信息输入端，控制模块输出端连接警示模块，这里的警示模块包括设置于驾驶室的蜂鸣器、指示灯、显示屏之一或任意组合，优选的至少包括蜂鸣器与指示灯，或前两者与显示屏进行组合使用，当存在指示灯时，指示灯优选但不限于安装于仪表盘上，且按盲区位置设置，每个所述盲区至少对应一个指示灯。

该盲区探测预警装置还可包括盲区投影器，该盲区投影器与控制模块连接，当人体红外线探测器探测到人体所发出的红外线时，控制模块控制该盲区投影器开启，由盲区投影器投射出包围盲区范围的警示区域，用于警告误入盲区的人员“此处危险”。

当大型作业机械设备工作时，该盲区探测预警装置开启工作，设置于盲区内的人体红外线探测器开始探测该盲区内是否有人体所发出的红外线，如探测到有，人体红外线探测器则向控制模块输出高电平，控制模块驱动信息采集模块开启工作；如没有探测到人体所发出的红外线，人体红外线探测器则向所述控制模块输出低电平，控制模块驱动信息采集模块关闭，停止工作或不工作。

信息采集模块开始工作后，向控制模块发送信息，这里多指图像信息，优选信息发送模块输出端连接信息处理模块输入端，由信息处理模块对该信息进行处理分析，包括但不限于为：将信息采集模块采集的画面信息转化为机器可识别的数据，对探测区域中的人的轮廓、运动及行为特征等进行检测，利用计算机视觉技术在图像处理、运动状态识别方面的应用，对有盲区内的人与大型作业机械设备的相对距离进行分析。这里信息处理模块处理信息时所涉及到的方法均采用现有方法即可。

识别盲区内人员过程如下：将信息处理模块集成于大型作业机械设备的 ECU内，构架OpenCV视频运动目标判别平台，进行信息处理首先对接受的画面信息进行预处理，为提高处理的速度与准确度，采用转化坐标系的方法将地面坐标还原，消除透视效果带来的影响，在OpenCV中人员检测采用HOG+SVM 算法，利用方向梯度直方图(HOG)的特征提取算法，将图像进行灰度化、图像增强处理，突出检测到的物体的边缘轮廓，便于目标识别；计算图像像素的梯度，构建方向单元梯度方向直方图，组合细胞单元并统计归一化直方图，最终提取HOG特征，将提取到的正负样本HOG特征投入SVM分类器训练，得到行人检测模型。在OpenCV的库文件中自带函数detectMultiScale()是可实现上述图像处理的通用算法。

本实施例中，信息采集模块优选但不限于为双目摄像头，识别到盲区中存在人员之后，使用OpenCV进行立体视觉测距，利用现有的双目测距原理，通过前期标定、矫正与匹配，将识别到的行人的特征点相对于图片本身的坐标投入计算，得到盲区内人员与大型作业机械设备的距离，这里的双目摄像头为双目测距提供了硬件基础。

这里利用现有的计算机视觉技术辨识盲区内的人员，并进行测距，也达到预警的目的。

信息处理模块输出端连接控制模块的信息输入端，向控制模块输出的信息包括但不限于为以下两项信息：第一:处理后的图像信息；第二：盲区内人员与大型作业机械设备的相对距离。

控制模块包括比较器，信息处理模块的距离信息输出端连接该比较器的正相端，该比较器的反相端输入预先设置的距离阈值，该比较器的输出端连接警示模块。当控制模块接收到盲区内的人员与大型作业机械设备的相对距离时，如果接收到的相对距离大于预先设置的距离阈值时，比较器输出高电平给到警示模块，警示模块发出警示；如果接收到的相对距离小于预先设置的距离阈值时，比较器输出低电平给到警示模块，警示模块不发出警示，这里警示模块优选蜂鸣器和指示灯，便于主动提示驾驶员此时盲区内存在安全隐患，不用驾驶员花费大量精力去关注盲区内的情况，当然也可包括显示屏，用于图像显示盲区内的图像情况。

由于盲区可能会有多个，每个盲区对应设置至少一个人体红外线探测器、至少一个信息采集模块、至少一个信息发送模块，且每个盲区至少对应一个指示灯，因此控制模块中的比较器可以为多个，例如与盲区数量一致且与各盲区一一对应，预先设置的距离阈值也为多个，例如与盲区数量一致，且与各盲区一一对应。每个盲区对应的信息处理模块的距离信息输出端连接与该盲区对应的比较器正相端，该比较器反相端输入与该盲区对应的距离阈值，该比较器输出端连接与该盲区对应的指示灯，如果该比较器接收到的相对距离大于预先设置的距离阈值，该盲区对应的指示灯被点亮。

因为人体温度会放射出波长峰值为9-10um的远红外线，当人体红外线传感器检测到波长处于该范围内的红外线时，即可触发开启覆盖该区域的信息采集模块，并且同时开启盲区投影器，这里盲区投影器优选但不限于采用互动投影镭射灯，由互动投影镭射灯投射出包围盲区范围的红色警示区域，用于警告误入盲区的人员“此处危险”。

本实施例中，信息处理模块可集成于所述控制模块中，控制模块又可集成于ECU中。

以推土机为例：推土机主要盲区有前、后、左、右四处，但工作时主要盲区为推土铲在履带地盘的前下方，驾驶员只能看见推土铲的1/5部分，其余 4/5部分都是盲区，因此这里以盲区为例进行介绍。

当推土机启动工作，人体红外线探测器开启，覆盖盲区。当人体红外线探测器检测到盲区内存在人员时，触发开启覆盖该区域的双目摄像头。并且同时开启盲区投影，由互动投影镭射灯投射出包围盲区范围的红色警示区域，用于警告误入盲区的人员“此处危险”。

由于对视频画面信息分析决定盲区内人员安全状况的判断，因此双目摄像头需要提供相对清晰准确的拍摄画面，对于双目摄像头的性能有一定要求。双目摄像头的位置摆放要求为需要覆盖该人体红外线探测器所覆盖的盲区。当双目摄像头开启时，画面信息将由输出端同步传输至信息处理模块,信息处理模块按上述方法进行图像处理以及相对距离计算。

当该盲区人员被检测到处于危险状态时，蜂鸣器工作，发出警报声提醒驾驶员查看指示灯。本实施例中还可包括服务器和客户端，控制模块分别与服务器、客户端通信连接，服务端与客户端两者通信连接。控制模块将信息发送至服务器，服务器将信息传至客户端，或控制模块直接将信息发送至客户端，同时信息处理模处理后的图像信息显示于显示屏上，仪表盘上的对应该盲区的指示灯被点亮，当然显示屏也可设置于仪表盘上。如图2所示，指示灯①至④分别表示前侧盲区、右侧盲区、后侧盲区、左侧盲区。相应盲区的指示灯亮起代表该区域内有人员并处于危险状态，起到车辆盲区探测的预警作用。

本实施例中，人体红外线探测器优选但不限于采用为多波束型被动式红外探测器KS-300DT，信息采集模块优选但不限于采用Astra pro相机，信息发送模块优选但不限于采用现有的3G/4G/5G通信模块即可或其它现有通信模块，控制模块优选但不限于采用AlteraEPM7128S芯片，各模块之间的具体管脚连接参见其使用手册或说明书即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种大型作业机械设备的盲区探测预警装置，其特征在于，包括用于探测盲区内是否有人体所发出的红外线的人体红外线探测器、用于采集盲区内画面信息的信息采集模块、信息发送模块、控制模块以及警示模块；

所述人体红外线探测器输出端连接所述控制模块的对应输入端，所述信息采集模块的驱动端连接所述控制模块的输出端，该控制模块控制该信息采集模块的开启与关闭，所述信息采集模块信息输出端连接所述信息发送模块输入端，所述信息发送模块输出端连接所述控制模块的信息输入端，所述控制模块输出端连接所述警示模块。

2.根据权利要求1所述的大型作业机械设备的盲区探测预警装置，其特征在于，所述信息采集模块为双目摄像头。

3.根据权利要求1所述的大型作业机械设备的盲区探测预警装置，其特征在于，还包括信息处理模块，所述信息发送模块输出端连接所述信息处理模块输入端，所述信息处理模块输出端连接所述控制模块的信息输入端。

4.根据权利要求3所述的大型作业机械设备的盲区探测预警装置，其特征在于，所述信息处理模块集成于所述控制模块中。

5.根据权利要求1所述的大型作业机械设备的盲区探测预警装置，其特征在于，所述警示模块包括设置于驾驶室的显示屏、蜂鸣器、指示灯之一或任意组合。

6.根据权利要求5所述的大型作业机械设备的盲区探测预警装置，其特征在于，所述指示灯安装于仪表盘上，按盲区位置设置，每个所述盲区至少对应一个指示灯。

7.根据权利要求1所述的大型作业机械设备的盲区探测预警装置，其特征在于，每个盲区对应设置至少一个人体红外线探测器、至少一个信息采集模块、至少一个信息发送模块。

8.根据权利要求1所述的大型作业机械设备的盲区探测预警装置，其特征在于，还包括盲区投影器，该盲区投影器与控制模块连接，当所述人体红外线探测器探测到人体所发出的红外线时，所述控制模块控制该盲区投影器投射出包围盲区范围的警示区域。

9.根据权利要求1所述的大型作业机械设备的盲区探测预警装置，其特征在于，还包括服务器和客户端，所述控制模块分别与服务器、客户端通信连接，服务端与客户端两者通信连接。

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