JP2008167222A

JP2008167222A - 監視システム

Info

Publication number: JP2008167222A
Application number: JP2006355197A
Authority: JP
Inventors: Toyohiko Hayashi; 豊彦林
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】確実に振動を抑制すると共に、振動発生期間中の画像処理を制御して、誤動作の発生を確実に達成することが可能な監視システムを提供する。
【解決手段】振動のある場所に設置された監視カメラ装置１０を備えた監視システムは、監視カメラ装置の内部に可動式の錘４を配置し、加速度センサ２０で測定された振動数および加速度を基に、振動が最も低減される位置に監視カメラ内部の錘の重心位置を自動制御することで共振点を移動することができる錘制御信号生成部３２と、振動データを蓄積可能なデータ収集装置３１とを備え、振動の時間的な傾向と、その時の振動周波数を自動的に把握し、振動の発生時間と規模を予測し、もって、当該監視カメラ内部の錘位置を当該振動発生前に制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、監視カメラを備えた監視システムに関し、特に、加速度センサを活用した共振点制御装置を備えた監視システムに関する。

従来、対象を遠隔から監視するための監視カメラを備えた監視システムは、例えば、鉄道の線路、高速道路、橋梁など、振動の激しい場所に設置される場合も多く、そのため、かかる振動の発生に伴って、監視システムが誤動作（誤発報）することが指摘されている。

ところで、かかる監視カメラに関しては、例えば、以下の特許文献１によれば、地面に垂直に設置されたポールの上に取り付けられ、ステッピングモータによって旋回される監視カメラが、既に、知られている。この監視カメラでは、ステッピングモータを振動発生時における脱調から防止するため、当該振動を検出する振動センサを設け、この振動センサからの出力信号に基づいて、ステッピングモータのトルクを制御し、もって、ステッピングモータの、特に、静止時の脱調を防止して、カメラの向きを的確に固定する。

また、従来、例えば、以下の特許文献２によれば、専用のポールを必要とせずに設置が可能な監視カメラ装置が既に提案されており、かかるカメラ装置では、当該監視カメラを回転するためのアクチュエータを備えると共に、ジャイロ等の振動を検出するセンサと共に、制振装置を備え、振動を制御しようとするものである。即ち、上記ジャイロからなる振動検出部が検出した振動を、サーボ系を構成するモーターを駆動することにより、振動を抑制しようとするものである。
特開２００６−２１１０１２号公報特開平１１−３０８４８７号公報

ところで、上述した従来技術では、特に、特許文献２によれば、例えば、高速道路など、振動の激しい場所に設置された監視カメラにおいて、振動を自動的に検知して抑制させる制振装置を備えたものは、既に知られているものの、しかしながら、かかる制振装置による制振効果は十分とは言えず、そのため、なお、振動の発生に伴う監視システムの誤動作が生じてしまうこととなる。

そこで、本発明では、上記の従来技術における問題点に鑑み、即ち、より確実に振動を抑制すると共に、更には、画像処理装置をも組み合わせ、振動発生期間中は画像処理を自動的に停止させ、誤動作の発生を確実に達成することが可能な監視システムを提供することを目的とする。

本発明によれば、上記目的を達成するため、振動のある場所に設置された監視カメラを備えた監視システムであって、前記監視カメラの内部に可動式の錘を配置し、加速度センサで測定された振動数および加速度を基に、振動が最も低減される位置に、前記監視カメラ内部の錘の重心位置を自動制御することで共振点を移動することができる共振点制御装置と、振動データを蓄積可能なデータ収集装置とを備え、振動の時間的な傾向と、その時の振動周波数を自動的に把握し、振動の発生時間と規模を予測し、もって、当該監視カメラ内部の錘位置を当該振動発生前に制御することことで発生する振動を抑制する監視システムが提供される。

なお、本発明によれば、上述した監視システムを、例えば、鉄道向け監視システムに適用した場合において、列車ダイヤグラムと振動データを照合することでより精度を上げると共に、振動の原因が列車通過によるものかそれ以外によるものかを把握することにより、状況に応じた警報を発報可能な監視システムとすることも可能であろう。

加えて、本発明によれば、上述した監視システムを、例えば、鉄道橋梁や空港滑走路など、振動が定期的に発生する場所に設置された監視カメラの画像を画像処理するシステムにおいて適用することによれば、自動的に通過時刻（振動発生時刻）を予測し、振動発生時間のみ画像処理を自動的に停止させるＣＣＴＶシステムとすることも可能である。

以上の本発明によれば、確実に振動を抑制すると共に、更には、画像処理装置をも組み合わせ、振動発生期間中は画像処理を自動的に停止させ、誤動作の発生を確実に達成することが可能な監視システムを提供することが出来るという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

添付の図１は、本発明の一実施の形態になる監視システムを構成する監視カメラの構造の一例を示す図である。図１（ａ）からも明らかなように、監視カメラ１は、カメラハウジング２の内部に設けられ、当該カメラハウジング２は、半固定雲台３の上に配置されている。また、このメラハウジング２の内部には、図１（ｂ）にその斜視図を示す錘４が、矢印方向に移動可能に取り付けられている。すなわち、図１（ｂ）からも明らかなように、錘４は、中空の枠状の形状を有すると共に、その下辺部にはスクリュー溝を形成しており、他方、モーター９により回転可能なスクリューシャフト９１を当該スクリュー溝に挿入しており、もって、外部からの制御信号によってモーター９を制御することでシャフト９１を回転させ、錘４を矢印の方向に駆動させる。

また、図１（ａ）からも明らかなように、カメラハウジング２の内部には、錘制御部５が設けられており、上述したモーター９により、ハウジング内での錘４の位置を制御する。なお、この錘制御部５は、上述した錘駆動用のモーターと共に、錘４の位置を検出するためのポテンショメータが内蔵されている。また、図において、符号６は、上記監視カメラ１からの出力である映像信号を、符号７は、上記錘制御部５への制御信号を、そして、符号７は、図示しない電源装置からのＡＣ電源を、それぞれ示している。即ち、監視カメラは、カメラハウジング２内部の錘４を駆動させることで、その重心位置を自在に変更することが可能な構造となっている。

続いて、添付の図２は、上述した監視システムを含む本発明の監視システムの構成の一例を示すブロック部であり、この図において、符号１０は、上記にその構成を示した監視カメラ装置を示している。また、図中の符号２０は、上記監視カメラ装置１０内に設けられた加速度センサを示している。

また、図中の符号３０は屋外中継箱であり、この箱の内部には、データ収集装置３１、上記錘制御部５への制御信号を生成する錘制御信号生成部３２、そして、光伝送装置送信部３３が設けられている。更には、例えば、光伝送路（光ネットワーク）４０を介して、光伝送装置受信部５０が設けられており、この光伝送装置受信部５０には、操作端末５１と共に、モニタ装置５２が接続され、もって、監視システムを構成している。

なお、上述した監視システムでは、上記の監視カメラ装置１０を屋外中継箱３０と共に、例えば、橋梁など、振動の激しい場所に設置され、カメラ内部に設置された加速度センサ２０により、監視カメラに加わる振動の加速度、振動数などを測定し、当該測定したデータを、上記屋外中継箱３０内のデータ収集装置３１へ転送する。このデータ収集装置３１は、転送されたデータを、例えば、メモリ等の記憶装置内に格納する。

一方、錘制御信号生成部３２は、上記監視カメラ内の錘４を段階的に動かすように、上記監視カメラ１の錘制御部５への制御信号を生成する。同時に、データ収集装置３１は、現在の錘４の位置を、上記錘制御信号生成部３２が生成する制御信号から読み出し、そして、共振周波数における振動加速度が最小になった時点で、上記錘制御部５に信号を送り、もって、上記錘４の駆動を停止させる。また、上記監視カメラ装置１０から遠隔して設けられた操作端末５１からも、上記光伝送路（光ネットワーク）４０を介して、上記錘制御信号生成部３２及びデータ収集装置３１の制御状態やデータ読み出しが可能である。また、上記監視カメラ装置１０からの出力である映像（カメラ画像）も、同様に、上記光伝送路（光ネットワーク）４０を介して、上記操作端末５１やモニタ装置５２上で、遠隔モニタ可能となっている。

ところで、機器には必ず固有の共振周波数があり、外的要因で振動が加えられた時に、それが共振周波数を含む振動であった場合には、機器は大きく振動する。特に、例えば、鉄道橋梁や空港滑走路など、振動が激しい場所に設置された機器は、監視カメラに限らず、上記した共振により機器に大きな負荷を与えることで、場合によっては機器の損傷に到る恐れもある。また、振動により監視カメラの画像が大きく揺れることにより、視認性を欠き、監視に支障を来たすだけでなく、画像処理を伴う場合には、対象物が変化することで誤検知につながる恐れもある。また、監視カメラが固定カメラの場合には、振動によりカメラ固定部が経年劣化することで画角が変化してしまう恐れがあり、特に、公共性の高い箇所や危険箇所に設置されている場合には、金属破壊による機器の落下などにより、重大な事故につながる可能性もある。

そこで、本発明では、振動による画像ぶれを抑制させるだけでなく、機器そのものを振動から守ることで機器の延命化を図ることを可能にするものである。また、機器が監視カメラでありカメラ画像を画像処理しているシステムの場合、振動発生期間中は画像処理を停止させることで、振動による誤発報を防止することも可能となる。加えて、振動による画角ずれが発生した場合、画像のずれ具合を検知し、監視エリアを自動的に修正することも可能となる。

そこで、本発明では、カメラハウジング内部に可動式の錘を装着し、錘位置を変えることで重心を可変させると共に、加速度センサで測定された振動数〔Hz〕および加速度〔ｇ〕を基に、振動が最も低減される位置に機器内部の錘位置を自動制御することで共振点を変える。つまり、共振周波数を実際の設置環境における振動には含まれない周波数にまで移動ずらすことで共振を低減する。更には、振動データを蓄積可能なデータ収集装置を兼ね備えることで、振動の時間的な傾向とその時の振動周波数を自動的に把握し、振動の発生時刻と規模を予測し、機器内部の錘位置を振動発生前に振動が最小になる位置に自動制御するものである。また、特に、鉄道向け監視システムに適用した場合には、列車ダイヤグラムとデータ収集装置に蓄積された振動データを照合することで、振動の時間予測の精度向上を図ると共に、列車通過時の振動加速度が閾値を超過することで、振動の原因が列車通過によるものかそれ以外によるものかを把握し、もって、状況に応じた警報を発報することを可能とする。そして、更には、鉄道橋梁や空港滑走路など、振動が定期的に発生する箇所に設置された監視カメラの画像を画像処理するシステムにおいては、列車ダイヤグラムとデータ収集装置に蓄積された振動データにより自動的に通過時刻（振動発生時刻）を予測し、振動発生時間のみ画像処理を自動的に停止させ、加速度センサにより振動が停止したことを確認して画像処理を再開させるものである。

以下、そのための実施例について、添付の図３〜図６を参照しながら、詳細に説明する。

まず、錘の位置に対する振動の周波数スペクトルを図３に示す。図において、ｘ〔ｍｍ〕は、錘４の位置を示すと共に、ｆ〔Ｈｚ〕は振動周波数、ａ〔ｇ〕は振動加速度である。ａ〔ｇ〕の最大値をＡ〔ｇ〕とし、このときの振動周波数をＦ〔Ｈｚ〕とする。そして、この周波数スペクトル内において、振動加速度が最大値を示す周波数が、共振周波数であり、本発明では、錘４を駆動して重心位置を変更することにより、共振周波数における振動加速度を最小にする錘位置を求めることができる。

例えば、錘４の初期位置を原点とし、そのときの共振周波数（加速度が最大値を示す周波数）をＦ〔Ｈｚ〕としそのときの加速度をＡ〔ｇ〕する。原点位置から錘が移動した距離をｘ〔ｍｍ〕とし、そのときの共振周波数をｆ〔Ｈｚ〕、加速度をａ〔ｇ〕とすると、錘を駆動することでｘを可変させていき、ａが最小となるポイントを自動的に探すことになる。最小のａをＡとし、このときのｘをＸとする。

添付の図４は、上述した共振周波数Ｆが最小になるポイントを確定するためのフローチャートである。まず、処理を開始する（Ｓ３１）と、錘４の位置ｘを、５ｍｍ単位で、段階的に駆動する（Ｓ３２）。次に、ｘが移動の最大値Ｌ〔ｍｍ〕に到ったか否かを判定する（Ｓ３３）。

上記判定（Ｓ３３）の結果、移動の最大値Ｌに到っていない（Ｎｏ）と判定された場合には、更に、振動加速度ａをその最大値Ａと比較する。その結果、振動加速度ａが最大値以上である（Ｙｅｓ）と判定された場合には、その時の振動加速度ａ最大値Ａとし（Ａ＝ａ）（Ｓ３５）、更に、その時のｘを共振周波数の位置Ｘとして（ｘ＝Ｘ）（Ｓ３６）とし、上記の処理Ｓ３２へ戻り、再び、所定の処理を繰り返す。他方、振動加速度ａが最大値より小さい（Ｎｏ）と判定された場合には、直ちに、上記の処理Ｓ３２へ戻り、再び、所定の処理を繰り返す。

一方、上記判定（Ｓ３３）の結果、移動の最大値Ｌに到っている（Ｙｅｓ）と判定された場合には、錘４を共振周波数の位置Ｘに移動し（Ｓ３７）、一連の処理を終了する（Ｓ３８）。

即ち、錘４の位置ｘを可変したときの共振周波数をｆ〔Ｈｚ〕、加速度をａ〔ｇ〕とし、カメラハウジングの内部のスペースからｘは０〔ｍｍ〕からＬ〔ｍｍ〕まで可変できるものとすると、錘４を原点位置から５ｍｍ単位で、段階的に移動させ、振動加速度が最小となるポイントを探し、最終的にそのポイントに錘４を移動させる。

なお、上述した方法は、振動が常に連続的に発生する環境下においては、加速度が最小となる錘の位置を検出可能であり、有効であるが、しかしながら、例えば、鉄道の橋梁など、実際には、振動発生時間や振動周波数など振動が一定でなく、断続的に発生する環境に監視カメラが置かれる場合が多々存在する。このような環境下では、上述した方法で振動加速度が最小となる錘の位置を見つけ出すことは、は極めて困難である。

そこで、本発明では、監視カメラを、鉄道の橋梁など、実際には、振動発生時間や振動周波数など振動が一定でない環境下に配置した場合について、以下に説明する。

上記図２の監視システムにおいて、操作端末５１により、遠隔から列車ダイヤグラムをデータ収集装置３１に転送し、これにより、データ収集装置３１は、振動発生期間のみ、上記図３の処理を行い、振動加速度が最小となる錘位置を検出する。ここで、振動発生期間は、例えば、列車の遅れ、実際には、カメラの設置位置に列車が到達する以前からカメラは振動し始めるなど、完全にダイヤグラム通りの時間において振動が開始するとは限らないため、加速度センサによる実際の振動開始時間とダイヤグラムとを比較して、規定するものとする。そして、ダイヤグラムからの振動発生予想時刻となっても加速度センサにより振動が検知されない場合は、本処理を行わず、また、振動発生予想時刻ではない時刻に振動が発生した場合には、ダイヤグラムから現在時刻に最も近い時刻を振動発生予想時刻とする。また、振動加速度の大きさや周波数は、列車の種類によっても異なるため、データ収集装置は、一日前の同時刻のデータと比較し発生する振動単位（通過する列車単位）で錘の位置を求めることができる。

添付の図５は、上述した振動解析を実現するため、振動を解析する単位を示したイメージ図である。錘を５ｍｍ単位で駆動した場合、各々の振動に対する錘位置は最短でＬ／５〔日〕で求められる。そして、各々の振動に対する錘位置が決定したら、ダイヤグラムから振動発生時刻の前に振動加速度が最小になる位置に錘を駆動することが可能である。データ収集装置３１で振動の停止を確認した後に、次の振動における錘位置に錘４を駆動する。

また、各々の振動に対する錘位置が確定した後、各々の振動における最大の振動加速度データをデータ収集装置３１（その記憶装置内）で保持しておき、列車通過時間において予想される最大の振動加速度以上の加速度が測定された場合には、列車による振動以外の要因（例えば、地震など）によるものと判断し、データ収集装置３１は操作端末側に警報信号を出力する。また、振動発生予想時刻以外の時間に振動が発生した場合にも、データ収集装置３１は列車通過要因以外の振動が発生したものとみなし、操作端末５１側に警報信号を出力する。但し、列車の遅延によるダイヤの乱れなどで発報しないように、列車通過による最大の振動加速度以上の加速度が検知された場合に限るものとする。

即ち、上記図５において、振動１、振動２、振動３…で予測される振動加速度の最大値（共振周波数における振動加速度）をＡpre(1)、Ａpre(2)、Ａpre(3)、…とし、実際に発生した振動の発生時刻をｔ、ダイヤグラムによる振動予測時刻をＴpre、実際に測定された振動加速度の最大値をＡmax、列車通過時間において予測される振動加速度の最大値（共振周波数における振動加速度）をＡpre(t)、一日の列車の通過回数をＮとする。

添付の図６には、上記の処理を実現するためのフローチャートを示す。振動が発生すると、処理が開始し（Ｓ４１）、振動の発生時刻をｔが、ほぼ振動予測時刻Ｔpreの予想時刻以内であるか否かを判定する（Ｓ４２）。その結果、予想時刻以内である（Ｙｅｓ）と判定されると、（Ｓ４３）、実際に測定された振動加速度の最大値Ａmaxを予測される振動加速度の最大値Ａpre(t)と比較し、予想値よりも低い（Ｎｏ）場合には、直ちに、処理を終了し（Ｓ４７）、他方、予想値よりも高い（Ｙｅｓ）と判定された場合には、警報を発報（Ｓ４６）して、処理を終了する（Ｓ４７）。

一方、上記判定（Ｓ４２）の結果、予想時刻以外である（Ｎｏ）と判定されると、列車通過による振動から、振動加速度の最大値や周波数スペクトルなどの相関性が、列車通過による振動に対して高いか否かを判定する（Ｓ４４）。その結果、相関性が高いと判定された場合には、そのまま処理を終了し（Ｓ４７）、一方、相関性が低いと判定された場合には、更に、実際に測定された振動加速度の最大値をＡmaxが以下の式を満たすか否かを判定する（Ｓ４５）。
Ａmax ≧ [Ａpre(1)＋Ａpre(2)＋Ａpre(3)…]／Ｎ（数式１）

その結果、最大値Ａmaxが振動加速度の最大値の平均よりも低い（Ｎｏ）と判定された場合には、そのまま処理を終了し（Ｓ４７）、他方、高い（Ｙｅｓ）と判定された場合には、災害とみなし、警報を発報（Ｓ４６）して、処理を終了する（Ｓ４７）。これに伴い、操作端末５１が警報信号を受信すると、例えば、警報サイレンを鳴動させ、周囲に緊急事態が発生したことを通知することとなる。

更に、添付の図７は、上記図２に示した監視システムの他の構成を示しており、特に、上記屋外中継箱３０内には、更に、画像処理装置３４を設けたものである。即ち、この監視システムの他の構成によれば、データ収集装置３１は、列車ダイヤグラムによる振動発生予想時刻に振動が検知されると、画像処理装置３４に対して画像処理停止信号を送る。そして、振動が停止したことを確認して、画像処理の再開信号を送ることにより、振動発生期間中は画像揺れによる画像処理の誤検出を防ぐことが可能にするものである。

本発明の監視システムに採用される監視カメラの構造を説明する図である。上記本発明の監視システムの全体構成を示すシステム系統図である。上記本発明の監視システムにおける錘の位置と振動加速度最大値と共振周波数の関係を示す図である。上記本発明の監視システムにおける錘位置自動判別処理シーケンスを示すフロー図である。上記本発明の監視システムにおける振動解析の単位のイメージを示す説明図である。上記本発明の監視システムにおける災害検知処理シーケンスを示すフロー図である。上記本発明の監視システムの他の構成例を示すシステム系統図である。

符号の説明

１…監視カメラ、２…カメラハウジング、４…錘、５…錘制御部、９…モーター、９１…スクリューシャフト、１０…監視カメラ装置、２０…加速度センサ、３０…屋外中継箱、３１…データ収集装置、３２…錘制御信号生成部、３３…光伝送装置送信部、４０…光伝送路（光ネットワーク）、５０…光伝送装置受信部、５１…操作端末と共に、５２…モニタ装置

Claims

振動のある場所に設置された監視カメラ装置を備えた監視システムであって、前記監視カメラ装置の内部に可動式の錘を配置し、
加速度センサで測定された振動数および加速度を基に、振動が最も低減される位置に、前記監視カメラ内部の錘の重心位置を自動制御することで共振点を移動することができる共振点制御装置と、
振動データを蓄積可能なデータ収集装置とを備え、振動の時間的な傾向と、その時の振動周波数を自動的に把握し、振動の発生時間と規模を予測し、もって、当該監視カメラ装置内部の錘位置を当該振動発生前に制御することことで発生する振動を抑制することを特徴とする監視システム。