CN104168442A - 基于摄像头的施工升降机监控装置及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于摄像头的施工升降机监控装置及监控方法，该监控装置通过通信网络与监管中心连接，所述的监控装置包括主机、IC卡、摄像头以及电源模块，所述的主机包括相互连接的主控板和人数统计板，所述的电源模块分别与主控板和人数统计板连接，所述的人数统计板与摄像头连接，所述的IC卡与主控板连接；所述的摄像头采集升降机内部视频，并将其传输给人数统计板，人数统计板分析视频信号，得到升降机内部人数信息，将该人数信息发送给主控板，主控板判断人数是否超过设定阈值，若超过，进行报警并锁定升降机。与现有技术相比，本发明具有安装简便、低成本、高精度、高安全性等优点。

Description

基于摄像头的施工升降机监控装置及监控方法

技术领域

本发明涉及安全检测与控制技术领域，尤其是涉及一种基于摄像头的施工升降机监控装置及监控方法。

背景技术

随着我国国民经济的持续发展，高层建筑逐渐增多，建设高层建筑的施工升降机数量急剧增长，施工升降机除了应用在高层建筑中，还可以应用在大桥的建设、大型化工厂冷却塔、发电厂的烟囱、广播电视塔以及煤矿等多种施工场合，施工升降机已成为建筑行业中一种必不可少的机械设备。

作为承担垂直运输建筑物料以及人员双重运输任务的施工升降机，其安全性能要求非常高。但是，由于管理疏忽、滞后或其他原因，在实际使用中施工升降梯存在较多安全隐患。为加强对升降梯的监控、保障施工人员的安全，市场上已推广了一些安全产品，例如升降梯载重监测仪、双目摄像头视频人数统计装置、远程监控***等，现有产品的技术状态和问题如下：

1、侧重于升降机运行参数和环境监测，缺少与***方法结合；

2、使用双目摄像头识别梯笼内人数，成本高；

3、由于双目摄像机安装高度受到梯笼高度的限制，安装困难，视频统计盲区多，导致人数统计精度差；

4、人数统计与视频监控脱节，没有融合，通常只有视频监控或者人数统计；

5、没有精确测量升降梯位置和时间；

6、没有对施工升降梯驾驶进行管理；

7、缺乏语音提示；

8、没有考虑施工升降梯的供电问题，有些安全装置无法直接在升降梯内使用，实用性差；

9、监控***基本封闭，缺乏扩展性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安装简便、低成本、高精度、高安全性的基于摄像头的施工升降机监控装置及监控方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于摄像头的施工升降机监控装置，该监控装置通过通信网络与监管中心连接，其特征在于，所述的监控装置包括主机、IC卡、摄像头以及电源模块，所述的主机包括相互连接的主控板和人数统计板，所述的电源模块分别与主控板和人数统计板连接，所述的人数统计板与摄像头连接，所述的IC卡与主控板连接；

所述的摄像头采集升降机内部视频，并将其传输给人数统计板，人数统计板分析视频信号，得到升降机内部人数信息，将该人数信息发送给主控板，主控板判断人数是否超过设定阈值，若超过，进行报警并锁定升降机。

所述的主控板包括第一CPU以及分别与第一CPU连接的电源管理模块、通信模块、定位模块、称重传感器、IC卡读写器、电源状态采集电路、状态指示灯、存储器、RS232接口、语音提示电路和继电器控制电路，所述的电源管理模块与通信模块连接，所述的IC卡读写器与IC卡连接。

所述的电源管理模块包括DC-DC转换电路、充电管理电路、备用电池、电源切换电路、第一LDO和第二LDO，所述的DC-DC转换电路、充电管理电路、备用电池、电源切换电路依次连接，所述的电源切换电路分别与DC-DC转换电路、第一LDO和第二LDO连接，所述的第一LDO与第一CPU连接，所述的第二LDO与通信模块连接。

所述的第一CPU设有多路DI接口，用于采集升降机的主接触器、上升接触器和下降接触器状态，来判断升降机的状态。

所述的第一CPU通过串行口与人数统计板连接，用于获取升降机内部人数和控制人数统计板进行拍摄。

所述的状态指示灯包括电源指示灯、通信指示灯和定位指示灯。

所述的人数统计板包括第二CPU以及分别与第二CPU连接的第二DC-DC转换电路、视频信号处理电路、Flash电路、SDRAM电路、调试接口电路和TF卡接口电路，所述的视频信号处理电路通过视频信号接口电路与摄像头连接。

所述的电源模块包括充电机、电池、断路器、接线排以及电缆固定头，所述的电缆固定头分别与接线排、外部市电连接，所述的接线排分别与充电机、电池、断路器连接，所述的断路器、充电机、电池依次连接。

所述的摄像头设有两个，分别安装在升降机梯笼的单行门和双行门口处。

该装置设有镀金标准SMA插座，外接定位天线。

该装置设有镀镍标准SMA插座，外接GPRS/GSM天线。

通过设置在升降机梯笼升降内单行门和双行门口各设置一台的两个摄像机，采集进出升降机内部乘员视频，通过视频识别技术获取乘员数量，只有进出梯门的人员才会被统计。摄像头用于进出梯笼图像的获取，摄像头的有效监视区，取决于梯笼的长(L)、宽(W)、高(H)和摄像头的视角。

摄像机有效视角为c，在梯笼宽度方向，视角有效高度H1。

H1＝H-0.5*W*tan(90-0.5c)

通常选用视角120度的广角摄像头，视角c＝120，梯笼高度2.3米，宽度1.3米，按上述公式计算H1＝1.92米。考虑到摄像头本身高度6cm，在监视区的最边缘，也有1.86米，能够满足视频人数统计的要求。

一种基于摄像头的施工升降机监控装置的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)主控板通过IC卡读写器读取IC卡信息，并判断IC卡信息是否有效，若为是，执行步骤2)，否则，锁定升降机，继续执行步骤1)；

2)主控板读取升降机位置信息，并判断其地理位置是否符合规定，若为是，执行步骤3)，否则，锁定升降机，返回步骤1)；

3)判断是否接入载重测量***，若为是，执行步骤4)，否则，执行步骤5)；

4)读取载重信息，并判断是否超载，若为是，语音提示超载，锁定升降机，并返回步骤1)，否则执行步骤5)；

5)判断升降机梯门是否关闭，若为是，执行步骤6)，否则，返回步骤1)；

6)摄像机进行拍摄，并将视频发送给人数统计板，并执行步骤7)；

7)人数统计板计算梯内人数，并将人数信息发送给主控板，主控板语音播报人数，并判断人数是否超过设定阈值，若为是，语音提示超载，锁定升降机，并返回步骤5)，否则执行，步骤8)；

8)语音提示上下行，并将人数统计结果上传监管中心；

9)解除升降机锁定，并判断升降机梯门是否关闭，如为是，保持锁定解除状态，否则，返回步骤1)。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、使用普通摄像头而非双目摄像头识别梯笼内人数，完成人数统计，降低了监控设备成本。

2、监视统计区域比双目摄像头大，统计区最边缘的人员身高可达180cm以上，统计更合理准确。

3、视频人数统计连续进行，如果乘客采用某种手段躲避人数统计，即使升降梯已经运行，也对超出的人数进行拍照，事后进行处理。

4、视频人数统计技术与拍照功能完美融合，不仅统计乘员数，而且在升降梯每次上下行启动时，保存了进入梯笼内人员照片，并在装置TF卡内照片保留。

5、使用卫星定位技术，提高了了装置时间与位置信息的准确性。

6、利用卫星定位数据位置信息，锁定升降机工作范围，只有在规定的位置经检查合格的升降机才允许使用。

7、强化了IC卡管理功能，只有合格有效的IC才能启动升降梯。

8、IC卡保留的升降机累计工作时间、工作循环次数可以用于升降梯寿命的评估。

9、装置通过采集接触器的空闲辅助触点获取升降机工作状态，没有改变原升降机电气控制***，所以不会带来安全隐患。

10、以语音形式提示升降机乘员数和报警状态。

11、记录数据安全性好，作业循环次数与累计工作不仅保留在装置主机中，也保留在IC卡中和***中。

12、使用辅助供电装置，解决梯笼在地面时整个升降梯断电问题，只有解决了断电问题，装置才能平稳、有效运行，不让使用人员等待。

13、具备通信功能，实时将升降梯乘员数上报监控中心，为安监部门提供有效手段。

14、内置备用电池，在监管装置外部供电损坏时，能及时报警

附图说明

图1为本发明的总体原理框图；

图2为本发明主控板的原理框图；

图3为本发明人数统计板的原理框图；

图4为本发明电源模块的原理框图；

图5为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一基于摄像头的施工升降机监控装置，该监控装置通过通信网络与监管中心连接，所述的监控装置包括主机、IC卡、摄像头4以及电源模块1，所述的主机包括相互连接的主控板2和人数统计板3，所述的电源模块1分别与主控板2和人数统计板3连接，所述的人数统计板3与摄像头4连接，所述的IC卡与主控板2连接；

所述的摄像头4采集升降机内部视频，并将其传输给人数统计板3，人数统计板3分析视频信号，得到升降机内部人数信息，将该人数信息发送给主控板2，主控板2判断人数是否超过设定阈值，若超过，进行报警并锁定升降机。

IC卡用于记录升降梯重要参数和累计工作时间、工作循环次数。

如图2所示，所述的主控板2包括第一CPU201以及分别与第一CPU201连接的电源管理模块206、通信模块202、定位模块203、称重传感器204、IC卡读写器205、电源状态采集电路、状态指示灯、存储器、RS232接口、语音提示电路和继电器控制电路，所述的电源管理模块206与通信模块202连接，所述的IC卡读写器205与IC卡连接，所述的存储器为铁电/flash。

所述的电源管理模块206包括DC-DC转换电路2061、充电管理电路2062、备用电池2063、电源切换电路2064、第一LDO2065和第二LDO2066，所述的DC-DC转换电路2061、充电管理电路2062、备用电池2063、电源切换电路2064依次连接，所述的电源切换电路2064分别与DC-DC转换电路2061、第一LDO2065和第二LDO2066连接，所述的第一LDO2065与第一CPU201连接，所述的第二LDO2066与通信模块202连接。

所述的第一CPU201设有多路DI接口，用于采集升降机的主接触器、上升接触器和下降接触器状态，来判断升降机的状态。所述的第一CPU201通过串行口与人数统计板连接，用于获取升降机内部人数和控制人数统计板进行拍摄。所述的状态指示灯包括电源指示灯、通信指示灯和定位指示灯。

本实施例采用Cortex M332位MCU，型号EFM32G380作为第一CPU，实现IC卡数据采集与管理、卫星定位信息采集与管理、升降梯供电、上升、下降等状态采集、升降梯锁定、工作指示、告警、远程通信、监控数据记录以及与人数统计板进行通信，在人数超规定、IC卡不符合、位置不匹配等状态时，锁定升降梯，禁止升降梯使用，MCU预留2路称重传感器AI采集接口，实现功能扩展时的超载控制；

使用TI公司的DC-DC转换电路(TI公司TPS5430芯片)，将DC12V电源转化DC+5V电源，供主控板内部使用，并在DC-DC电路之前使用自恢复保险丝、压敏电阻、稳压管、三级管和IRF公司整流器完成电源前级保护电路；

使用充电管理电路(控制芯片GS1405)对3.7V锂电池进行充电管理，该充电电路输出供连接通信模块VBAT输入；

使用带关断控制的LDO(5V-3.3V)分别给主控板电路和通信定位接口板供电；

采用GSM模块实现GPRS方式数据通信，模块内置TCP/IP协议和短信，模块采用Telit868GL；

采用GPS模块或者北斗/GPS兼容模块作为卫星接收机，使用纯GPS时模块采用TelitN3模块；使用北斗时，采用和星芯通UM220模块；

支持语音合成输出(TTS)，以语音形式提示升降机乘员数和报警状态；

采用3.7V，800mAh锂电池作为备份电池；

采用Ramtron铁电存储器，作为快速采样数据保存，每秒采集一次，保留升降梯运行状态10分钟以上；

采用Flash存储器，Atmel AT25DF系列作为数据记录，记录容量大于升降梯10万次作业循环记录；工作状态LED指示采用逻辑电路7414进行驱动；数字控制信号输出采用信号继电器实现；开关信号通过光耦隔离。

如图3所示，人数统计板包括第二CPU301以及分别与第二CPU301连接的第二DC-DC转换电路302、视频信号处理电路303、Flash电路305、SDRAM电路306、工作状态指示灯307、调试接口电路308和TF卡接口电路309，所述的视频信号处理电路303通过视频信号接口电路304与摄像头连接。人数统计板通过TF卡接口电路连接TF卡，通过串口电路与主控板连接，通过调试接口电路与外部电脑连接，

本实施例的第二CPU301采用三星公司Samsung S5PV210，基于Cortex-A8，运行主频1Ghz；

视频信号处理电路303采用TI公司的TVP5150超低功耗视频解码器实现；

视频信号接口电路304采用4芯航空接口连接器连接摄像头，模拟信号；

程序存储器(Flash)采用1G Bit，1GB MLC NAND Flash采用三星公司产品；

内存(SDRAM)，512MB DDR2RAM，采用三星公司产品；

通信接口保护电路采用TVS管、压敏电阻等实现。

如图4所示，电源模块包括充电机104、电池105、断路器103、接线排102以及电缆固定头101，所述的电缆固定头101分别与接线排102、外部市电连接，所述的接线排102分别与充电机104、电池105、断路器103连接，所述的断路器103、充电机104、电池105依次连接。

所述的电源模块为主机提供连续直流电源，本实施例使用220V交流充电器对12V锂电池进行浮充，锂电池容量为10Ahr；为了保护电源，在220V交流输入端，采用正泰公司CB-60断路器作为输入保护；使用端子排完成外部电源接入和直流输出，并用尼龙电缆固定头进行固定和防水处理。

该装置设有镀金标准SMA插座，外接定位天线。该装置设有镀镍标准SMA插座，外接GPRS/GSM天线。

如图5所示，本发明的工作流程如下：

1)主控板通过IC卡读写器读取IC卡信息，并判断IC卡信息是否有效，若为是，执行步骤2)，否则，锁定升降机，继续执行步骤1)；

2)主控板读取升降机位置信息，并判断其地理位置是否符合规定，若为是，执行步骤3)，否则，锁定升降机，返回步骤1)；

3)判断是否接入载重测量***，若为是，执行步骤4)，否则，执行步骤5)；

4)读取载重信息，并判断是否超载，若为是，语音提示超载，锁定升降机，并返回步骤1)，否则执行步骤5)；

5)判断升降机梯门是否关闭，若为是，执行步骤6)，否则，返回步骤1)；

6)摄像机进行拍摄，并将视频发送给人数统计板，并执行步骤7)；

7)人数统计板计算梯内人数，并将人数信息发送给主控板，主控板语音播报人数，并判断人数是否超过设定阈值，若为是，语音提示超载，锁定升降机，并返回步骤5)，否则执行，步骤8)；

8)语音提示上下行，并将人数统计结果上传监管中心；

9)解除升降机锁定，并判断升降机梯门是否关闭，如为是，保持锁定解除状态，否则，返回步骤1)。

Claims (10)

1.一种基于摄像头的施工升降机监控装置，该监控装置通过通信网络与监管中心连接，其特征在于，所述的监控装置包括主机、IC卡、摄像头以及电源模块，所述的主机包括相互连接的主控板和人数统计板，所述的电源模块分别与主控板和人数统计板连接，所述的人数统计板与摄像头连接，所述的IC卡与主控板连接；

所述的摄像头采集进出升降机视频，并将其传输给人数统计板，人数统计板分析视频信号，得到升降机内部人数信息，将该人数信息发送给主控板，主控板判断人数是否超过设定阈值，若超过，进行报警并锁定升降机。

2.根据权利要求1所述的一种基于摄像头的施工升降机监控装置，其特征在于，所述的主控板包括第一CPU以及分别与第一CPU连接的电源管理模块、通信模块、定位模块、称重传感器、IC卡读写器、电源状态采集电路、状态指示灯、存储器、RS232接口、语音提示电路和继电器控制电路，所述的电源管理模块与通信模块连接，所述的IC卡读写器与IC卡连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于摄像头的施工升降机监控装置，其特征在于，所述的电源管理模块包括DC-DC转换电路、充电管理电路、备用电池、电源切换电路、第一LDO和第二LDO，所述的DC-DC转换电路、充电管理电路、备用电池、电源切换电路依次连接，所述的电源切换电路分别与DC-DC转换电路、第一LDO和第二LDO连接，所述的第一LDO与第一CPU连接，所述的第二LDO与通信模块连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于摄像头的施工升降机监控装置，其特征在于，所述的第一CPU设有多路DI接口，用于采集升降机的主接触器、上升接触器和下降接触器状态，来判断升降机的状态。

5.根据权利要求2所述的一种基于摄像头的施工升降机监控装置，其特征在于，所述的第一CPU通过串行口与人数统计板连接，用于获取升降机内部人数和控制人数统计板进行拍摄。

6.根据权利要求2所述的一种基于摄像头的施工升降机监控装置，其特征在于，所述的状态指示灯包括电源指示灯、通信指示灯和定位指示灯。

7.根据权利要求1所述的一种基于摄像头的施工升降机监控装置，其特征在于，所述的人数统计板包括第二CPU以及分别与第二CPU连接的第二DC-DC转换电路、视频信号处理电路、Flash电路、SDRAM电路、调试接口电路和TF卡接口电路，所述的视频信号处理电路通过视频信号接口电路与摄像头连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于摄像头的施工升降机监控装置，其特征在于，所述的电源模块包括充电机、电池、断路器、接线排以及电缆固定头，所述的电缆固定头分别与接线排、外部市电连接，所述的接线排分别与充电机、电池、断路器连接，所述的断路器、充电机、电池依次连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于摄像头的施工升降机监控装置，其特征在于，所述的摄像头设有两个，分别安装在升降机梯笼的单行门和双行门口处。

10.一种如权利要求2或7所述的基于摄像头的施工升降机监控装置的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)主控板通过IC卡读写器读取IC卡信息，并判断IC卡信息是否有效，若为是，执行步骤2)，否则，锁定升降机，继续执行步骤1)；

2)主控板读取升降机位置信息，并判断其地理位置是否符合规定，若为是，执行步骤3)，否则，锁定升降机，返回步骤1)；

3)判断是否接入载重测量***，若为是，执行步骤4)，否则，执行步骤5)；

4)读取载重信息，并判断是否超载，若为是，语音提示超载，锁定升降机，并返回步骤1)，否则执行步骤5)；

5)判断升降机梯门是否关闭，若为是，执行步骤6)，否则，返回步骤1)；

6)摄像机进行拍摄，并将视频发送给人数统计板，并执行步骤7)；

7)人数统计板计算梯内人数，并将人数信息发送给主控板，主控板语音播报人数，并判断人数是否超过设定阈值，若为是，语音提示超载，锁定升降机，并返回步骤5)，否则执行，步骤8)；

8)语音提示上下行，并将人数统计结果上传监管中心；

9)解除升降机锁定，并判断升降机梯门是否关闭，如为是，保持锁定解除状态，否则，返回步骤1)。