JP7505724B1 - Snow melting device control system - Google Patents
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Abstract
【課題】路面を撮影するカメラなどの撮像装置を用いて簡易な仕組みで積雪の有無を判断できる融雪装置の制御システムを提供する。【解決手段】路面90に設置された融雪装置50を制御する制御システム10であって、路面90に描かれた一定の情報を含む記号部80を撮影可能に配置されたカメラ30と、カメラ30で撮影した画像を取得し、該画像から記号部80に含まれる情報を認識する制御部20と、を備え、制御部20は、画像における記号部80に含まれる情報の認識可否に基づき、融雪装置50に制御信号を出力する融雪装置50の制御システム10である。【選択図】図1[Problem] To provide a control system for a snow melting device that can determine the presence or absence of snow with a simple mechanism using an imaging device such as a camera that captures the road surface. [Solution] A control system 10 for controlling a snow melting device 50 installed on a road surface 90, comprising a camera 30 arranged so as to be able to capture an image of a symbol portion 80 containing certain information drawn on the road surface 90, and a control unit 20 that acquires an image captured by the camera 30 and recognizes the information contained in the symbol portion 80 from the image, and the control unit 20 is the control system 10 for the snow melting device 50 that outputs a control signal to the snow melting device 50 based on whether the information contained in the symbol portion 80 in the image can be recognized. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、路面に積雪した雪を溶かす融雪装置を制御するための制御システムに関する。 The present invention relates to a control system for controlling a snow melting device that melts snow that has accumulated on the road surface.
雪国では、冬期の積雪に対する歩行者や自動車の通路確保のために継続的な除雪を行うため、融雪装置が導入されている。路面に融雪装置を導入することで、必要な箇所の除雪を自動化することができる。一方で、融雪装置は、電気代あるいは燃料費といったランニングコストを要する。このため、融雪装置の電源管理などの制御を自動化することで、ランニングコストの低減が図られている。 In snowy regions, snow melting equipment is installed to continuously remove snow from roads in order to ensure safe passage for pedestrians and vehicles during the winter. By installing snow melting equipment on road surfaces, snow removal can be automated where necessary. However, snow melting equipment requires running costs, such as electricity and fuel costs. For this reason, efforts are being made to reduce running costs by automating control over the power supply management of snow melting equipment.
融雪装置の制御システムとしては、例えば、路面温度や気温の検出、あるいは、大気中の降雪を感知するといった手法で積雪の有無を間接的に判断するものが知られている。これらの手法で、路面に積雪があるものと判断したら、制御システムは融雪装置をオンにし、路面に積雪がないものと判断したら、制御システムは融雪装置をオフにする。しかし、前述の手法を用いて積雪の有無を判断する制御システムにおいては、誤検知を生じる可能性があった。 There are known control systems for snow melting devices that indirectly determine the presence or absence of snow by, for example, detecting road surface temperatures or air temperatures, or sensing snowfall in the atmosphere. If these methods determine that there is snow on the road surface, the control system turns on the snow melting device, and if they determine that there is no snow on the road surface, the control system turns off the snow melting device. However, control systems that use the above-mentioned methods to determine the presence or absence of snow can result in false positives.
このため、積雪有無判断の精度向上のため、路面を撮影するカメラを設置し、カメラで取得した画像を基に積雪の有無を直接的に判断するシステムも知られている。例えば、カメラで撮影した画像を有人で監視し、積雪の有無に応じて融雪装置を遠隔操作で電源操作するシステムが考えられるが、有人での監視が必要であるため、コストが高く、特に小規模施設での導入が困難である。 For this reason, in order to improve the accuracy of determining whether or not there is snow, a system is known in which a camera is installed to photograph the road surface and the presence or absence of snow is directly determined based on the images captured by the camera. For example, one possible system would involve manned monitoring of images captured by the camera and remote control of the power supply to snow melting equipment depending on the presence or absence of snow. However, as manned monitoring is required, this is costly and difficult to implement, especially in small facilities.
カメラで撮影した画像を、機械学習や深層学習などによって生成された学習済みモデルで解析し、積雪の有無を判断するシステムも知られている。このような制御システムは、例えば特許文献1に開示されている。 There is also a known system that analyzes images captured by a camera using a trained model generated by machine learning or deep learning to determine whether snow is present. Such a control system is disclosed in, for example, Patent Document 1.
学習済みモデルを作成するには、路面の特性や状態、積雪の有無などが異なる多数の画像を用意する必要がある。路面の特性としては、路面の色や素材、凹凸、傾斜の有無など多数の要素が関係する。また、路面の状態は、積雪の有無だけでなく、日照の有無や降雨の有無など、多くのパターンが存在する。このため、精度よく積雪の有無を判断できる学習済みモデルを作成することが容易とは言えない。 To create a trained model, it is necessary to prepare a large number of images with different road surface characteristics and conditions, and the presence or absence of snow. Road surface characteristics include many factors such as the color and material of the road surface, unevenness, and the presence or absence of slope. Furthermore, there are many patterns for road surface conditions, not just the presence or absence of snow, but also the presence or absence of sunlight and the presence or absence of rain. For this reason, it is not easy to create a trained model that can accurately determine the presence or absence of snow.
本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、路面を撮影するカメラなどの撮像装置を用いて簡易な仕組みで積雪の有無を判断できる融雪装置の制御システムを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a control system for a snow melting device that can determine the presence or absence of snow with a simple mechanism using an imaging device such as a camera that photographs the road surface.
前記課題を解決するため、本発明に係る融雪装置の制御システムは、路面に設置された融雪装置を制御する制御システムであって、前記路面に描かれた一定の情報を含む記号部を撮影可能に配置された撮像装置と、前記撮像装置で撮影した画像を取得し、該画像から前記記号部に含まれる前記情報を認識する制御部と、を備え、前記記号部に含まれる前記情報には、誤り訂正情報が含まれ、前記制御部は、前記画像における前記記号部に含まれる前記情報の認識可否に基づき、前記融雪装置に制御信号を出力する。 In order to solve the above problem, the control system for a snow melting device of the present invention is a control system for controlling a snow melting device installed on a road surface, and is equipped with an imaging device positioned so as to be able to photograph a symbol portion containing certain information drawn on the road surface, and a control unit that acquires an image captured by the imaging device and recognizes the information contained in the symbol portion from the image, wherein the information contained in the symbol portion includes error correction information, and the control unit outputs a control signal to the snow melting device based on whether or not the information contained in the symbol portion in the image can be recognized.
また、本発明に係る融雪装置の制御システムは、前記記号部は、前記情報を含むバーコードまたは二次元コードであってもよい。 In addition, in the snow melting device control system according to the present invention, the symbol portion may be a barcode or two-dimensional code containing the information.
また、本発明に係る融雪装置の制御システムは、前記融雪装置と前記制御システムは、それぞれ通信網に接続され、前記制御部は、前記通信網を介して前記融雪装置に前記制御信号を出力してもよい。 In addition, in the control system for the snow melting device according to the present invention, the snow melting device and the control system may each be connected to a communication network, and the control unit may output the control signal to the snow melting device via the communication network.
また、本発明に係る融雪装置の制御システムは、前記路面の表面温度を検出する温度センサを備え、前記制御部は、前記温度センサで検出した前記路面の表面温度に応じて、前記制御信号を修正するようにしてもよい。 The control system for the snow melting device according to the present invention may further include a temperature sensor that detects the surface temperature of the road surface, and the control unit may modify the control signal in response to the surface temperature of the road surface detected by the temperature sensor.
また、本発明に係る融雪装置の制御システムは、前記撮像装置は、前記路面の複数箇所に描かれた複数の前記記号部をそれぞれ撮影可能に配置され、前記制御部は、前記画像における複数の前記記号部に含まれる前記情報のそれぞれの認識可否に基づき、前記融雪装置に制御信号を出力してもよい。 In addition, the control system for the snow melting device according to the present invention may be such that the imaging device is positioned so as to be able to capture images of the multiple symbol portions painted at multiple locations on the road surface, and the control unit outputs a control signal to the snow melting device based on whether or not each of the pieces of information contained in the multiple symbol portions in the image can be recognized.
本発明に係る融雪装置の制御システムによれば、路面を撮影する撮像装置を用いて簡易な仕組みで積雪の有無を判断し、融雪装置を制御することができる。このため、融雪装置を積雪時に必要な分だけ動作させることができ、ランニングコストの低減を図ることができる。 The control system for the snow melting device according to the present invention uses an imaging device that photographs the road surface to determine the presence or absence of snow in a simple manner and controls the snow melting device. This allows the snow melting device to operate only as much as necessary when snow has accumulated, reducing running costs.
本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。本実施形態の制御システム10は、路面90の雪を溶かすことのできる融雪装置50に制御信号を送信して、融雪装置50のオン・オフを始めとした動作制御を行うものである。
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The
図1に示すように、路面90には、融雪装置50が設置されている。融雪装置50は、加熱によって路面90の雪を溶かし、雪に覆われた路面90を露出させることができる。融雪装置50の加熱方式は限定されないが、例えば電熱線を路面90の下に埋設するもの、あるいは、ボイラ等で加熱された温水を流通させる配管を路面の下に埋設するものとすることができる。融雪装置50は、路面90の一定範囲につき、融雪することができる。
As shown in FIG. 1, a
路面90には、記号部80が描かれている。記号部80は、道路標示用塗料によって路面90に描くことができる。ただし、記号部80は、路面90において一定の耐久性が確保できれば、その他の手段で描かれていてもよい。記号部80は、一定の情報を含む図形や文字等で構成される。図1における記号部80は、二次元コードであり、文字列の情報を含んでいる。
路面90の近傍には、支柱32が立設されており、その上端部には撮像装置としてカメラ30が固定されている。カメラ30は、路面90のうち記号部80を含む領域を上方から撮影できるように配置されている。記号部80は、カメラ30で撮影できる路面90の任意の位置に配置することができる。路面90に積雪があった場合に、記号部80における積雪状況で制御システム10における制御内容が異なることから、記号部80は車両や歩行者が進入しない位置に配置されることが好ましい。
A
図2に示すように、制御システム10は、制御部20とカメラ30および送信部22を有している。カメラ30は、前述のように記号部80を含む路面90を撮影する。制御部20は、カメラ30で撮影した画像を取得し、取得した画像から記号部80に含まれる情報の認識を行う。送信部22は、制御部20から融雪装置50に対する制御信号を送信する。
As shown in FIG. 2, the
融雪装置50と制御システム10は、それぞれ通信網60に接続されている。送信部22は、通信網60を介して融雪装置50に制御信号を送信することができる。制御システム10は、無線で通信網60に接続されている。これにより、制御システム10を設置する際の配線を少なくすることができる。融雪装置50も、無線で通信網60に接続されていてもよい。なお、制御システム10と融雪装置50は、それぞれ有線で通信網60に接続されていてもよい。
The
制御部20は、一定間隔おきにカメラ30から画像を取得し、この画像内の記号部80に含まれる情報を認識できるか否か、判別する。情報の認識可否は、二次元コードである記号部80に含まれている文字列を復号できるか否かで判別することができる。制御部20は、CPU、メモリ、記憶装置等を含むコンピュータなどで構成することができる。
The
図3(a)に示すように、路面90に描かれている記号部80は、積雪がない状態では上方に露出しているため、カメラ30で撮影した画像には、記号部80が鮮明に撮影されている。このため、制御部20は、記号部80から文字列を復号し、含まれる情報を認識することができる。図3(b)に示すように、路面90に雪100が積もり始めると、記号部80が雪100で覆われ始める。これに伴い、カメラ30で撮影した記号部80は、次第に不鮮明になっていく。記号部80となる二次元コードは、誤り訂正情報を含んでいるため、画像が不鮮明となっても、ある程度までは制御部20において文字列を復号し、情報を認識することができる。図3(c)に示すように、路面90に雪100がさらに積もると、記号部80は雪100で完全に覆われる。この場合、カメラ30で撮影した記号部80は、判別不能となり、文字列を復号できなくなるため、制御部20で情報を認識することはできない。実際には、図3(b)の状態と図3(c)の状態の間で、制御部20は記号部80の情報を認識可能から認識不能となる。記号部80は、誤り訂正情報の強度を設定することができる。誤り訂正情報の強度が高いと、より不鮮明になっても記号部80から文字列を復号できる。記号部80の誤り訂正情報の強度を調整することにより、積雪量に対する記号部80の情報認識可否の感度を調整することができる。
As shown in FIG. 3(a), the
制御部20は、カメラ30で撮影した画像において、記号部80に含まれる情報を認識できるか否かに基づき、融雪装置50に対して制御信号を出力する。制御部20は、一定間隔おきにカメラ30から画像を取得する度に、制御信号を出力することができる。この場合、制御部20は、記号部80に含まれる情報を認識できた場合、融雪装置50をオフとする制御信号を出力する。制御部20は、記号部80に含まれる情報を認識できなかった場合、融雪装置50をオンとする制御信号を出力する。
The
制御部20は、前回画像を取得した際と今回画像を取得した際とで情報の認識可否が変化した場合にのみ、制御信号を出力してもよい。下記表1のように、制御部20は、前回画像を取得した際には記号部80から情報を認識でき、今回画像を取得した際には記号部80から情報を認識できなかった場合に、融雪装置50をオンとする制御信号を出力し、前回画像を取得した際には記号部80から情報を認識できず、今回画像を取得した際には記号部80から情報を認識できた場合に、融雪装置50をオフとする制御信号を出力することができる。制御部20は、前回画像を取得した際と今回画像を取得した際のいずれも記号部80から情報を認識できなかった場合、および、前回画像を取得した際と今回画像を取得した際のいずれも記号部80から情報を認識できた場合は、制御信号を出力しない。
The
制御部20は、過去2回の画像を取得した際における情報の認識可否を参照し、情報の認識可否が変化した場合であって、2回続けて情報の認識可否が連続した場合にのみ、制御信号を出力してもよい。下記表2のように、制御部20は、前々回画像を取得した際には記号部80から情報を認識でき、前回画像を取得した際には記号部80から情報を認識できなかった場合において、今回画像を取得した際に記号部80から情報を認識できなかった場合、前々回から前回の画像取得時に情報の認識可否が変化し、かつ、2回続けて情報の認識可否が連続しているため、融雪装置50をオンとする制御信号を出力する。制御部20は、前々回画像を取得した際には記号部80から情報を認識できず、前回画像を取得した際には記号部80から情報を認識できた場合において、今回画像を取得した際に記号部80から情報を認識できた場合、融雪装置50をオフとする制御信号を出力する。前々回と前回とで情報の認識可否が変化していない場合や、前々回と前回とで情報の認識可否が変化したが前回と今回とで情報の認識可否が再び変化した場合、制御部20は制御信号を出力しない。このように過去2回の情報の認識可否を参照することで、積雪の初期や融雪の完了直前などに、融雪装置50のオン・オフが繰り返されることを抑制できる。また、積雪以外の要因で一時的に情報の認識可否が変化した場合の誤検知を防止できる。
The
融雪装置50は、オフの状態で制御部20からオンとする制御信号を受けた場合、オンの状態に切り替わる。融雪装置50は、オンの状態で制御部20からオンとする制御信号を受けた場合、または、オフの状態で制御部20からオフとする制御信号を受けた場合、そのままの状態を維持する。融雪装置50は、オンの状態で制御部20からオフとする制御信号を受けた場合、オフの状態に切り替わる。
When the
このように、カメラ30で撮影された記号部80に含まれる情報を制御部20が認識できるか否かに基づいて、制御部20が融雪装置50の制御信号を出力するため、本実施形態の制御システム10は、路面90を撮影するカメラ30を用いて簡易な仕組みで積雪の有無を判断し、融雪装置50を制御することができる。これによって、融雪装置50を積雪時に必要な分だけ動作させることができ、ランニングコストの低減を図ることができる。また、記号部80が誤り訂正情報を含む二次元コードであることから、ある程度の積雪があってから融雪装置50をオンにすることができる。このため、自然に溶ける程度の僅かな積雪では融雪装置50を動作させないようにすることができ、融雪装置50のランニングコストのさらなる低減を図ることができる。
In this way, the
記号部は、二次元コードには限定されず、何らかの情報を含む任意の図形や文字とすることができる。図4(a)に示すように、記号部83はバーコードであってもよい。バーコードは、二次元コードと同様、一定の情報を含んでいることから、制御部20は、カメラ30で撮影した画像における記号部83に含まれる情報の認識可否に基づき、融雪装置50に制御信号を出力することができる。
The symbol portion is not limited to a two-dimensional code, and can be any figure or character containing some information. As shown in FIG. 4(a), the
図4(b)に示すように、記号部84は文字であってもよい。文字は、一定の情報を含んでいることから、制御部20は、文字認識によって、記号部84に含まれる情報の認識可否を判断することができる。文字は、数字であってもよいし、平仮名や片仮名、漢字、アルファベットなど他の種類であってもよい。また、文字数も任意に設定できる。
As shown in FIG. 4(b), the
図4(c)に示すように、記号部85は幾何的な図形であってもよい。図4(c)の図形の場合、三重の同心円という情報を含んでいることから、制御部20は、画像のパターン認識によって、記号部85に含まれる情報の認識可否を判断することができる。記号部85の図形は任意に設定することができ、また、複数の図形の組み合わせであってもよい。
As shown in FIG. 4(c), the
図4(d)に示すように、記号部86は絵であってもよい。図4(d)の絵の場合、車の絵という情報を含んでいることから、制御部20は、画像のパターン認識によって、記号部86に含まれる情報の認識可否を判断することができる。記号部86の絵は任意に設定することができ、また、複数の絵、図形、あるいは文字との組み合わせ、ARマーカーなどであってもよい。
As shown in FIG. 4(d), the
制御システムの変形例について説明する。図5に示すように、制御システム12は、制御部20にカメラ30の他に温度センサ24が接続されてもよい。温度センサ24は、カメラ30が撮影する路面90の領域の表面温度を測定することができる。温度センサ24としては、離れた位置から表面温度を測定できる赤外線カメラ等を用いることができる。ただし温度センサ24はこれに限られず、路面90に設置される温度計などであってもよい。
A modified example of the control system will now be described. As shown in FIG. 5, the
制御部20は、任意のタイミングで温度センサ24から路面90の表面温度を取得することができる。制御部20は、カメラ30から撮影した画像を取得し、記号部80に含まれる情報の認識可否を判断した際に、温度センサ24から取得した路面90の表面温度に応じて、制御信号を修正することができる。例えば、制御部20は、記号部80に含まれる情報の認識可否から融雪装置50をオンにする制御信号を出力する場合に、路面90の表面温度が一定以上である場合は、積雪を誤検知したものとして、制御信号を出力しないようにすることができる。また、制御部20は、融雪装置50の制御信号として、オン・オフ以外に加熱強度を変化させる制御信号を出力することができる。この場合に、制御部20は、温度センサ24から取得した路面90の表面温度が低い場合には融雪装置50の加熱強度を高くする制御信号を、路面90の表面温度が高い場合には融雪装置50の加熱強度を低くする制御信号を、それぞれ出力することができる。また、制御部20は、温度センサ24から取得した路面90の表面温度に応じて、制御信号につきその他の修正を行うようにしてもよい。
The
また、制御システム12では、制御部20と融雪装置50とが通信網を介さず直接接続されている。制御部20と融雪装置50との接続は、無線であってもよいし、有線であってもよい。このように、制御システム12と融雪装置50は、スタンドアローン型として構成されていてもよい。
In addition, in the
融雪装置50は、路面90の複数領域をそれぞれ加熱できるように構成されていてもよい。図6に示すように、融雪装置50は、路面90の第1領域55と第2領域56のいずれか一方または両方を加熱することができる。路面90には、第1領域55に記号部80が、第2領域56に第2記号部81が、それぞれ描かれている。カメラ30は、記号部80と第2記号部81の両方を撮影できるように支柱32に配置されている。
The
制御部20は、カメラ30から取得した画像における記号部80と第2記号部81に含まれる情報のそれぞれの認識可否に基づき、融雪装置50に制御信号を出力する。制御部20は、路面90の第1領域55に配置された記号部80について、画像から情報を認識できた場合には融雪装置50をオフにする制御信号を、画像から情報を認識できなかった場合には融雪装置50をオンにする制御信号を、それぞれ出力する。また、制御部20は、路面90の第2領域56に配置された第2記号部81について、画像から情報を認識できた場合には融雪装置50をオフにする制御信号を、画像から情報を認識できなかった場合には融雪装置50をオンにする制御信号を、それぞれ出力する。これにより、路面90の領域ごとに積雪の判断をして融雪装置50を制御することができる。また、融雪装置50が路面90の領域ごとにオン・オフを切り替えない場合であっても、複数の記号部80、81の認識可否に基づき、加熱強度の調整を行うなどの制御を行ってもよい。
The
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。上述の実施形態では、制御部20は、カメラ30から取得した画像から記号部80に含まれる情報を認識できるか否かで、積雪の有無を判断しているが、画像解析に機械学習等により作成された学習済みモデルを併用し、積雪の有無をより精度よく判断できるようにしてもよい。上述の実施形態では、撮像装置はカメラ30であるが、記号部80を認識できる撮像装置であればよく、撮像装置は、二次元コードリーダー、あるいはバーコードリーダーなどであってもよい。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the application of the present invention is not limited to this embodiment, and can be applied in various ways within the scope of its technical concept. In the above embodiment, the
10 制御システム
12 制御システム
20 制御部
22 送信部
24 温度センサ
30 カメラ
32 支柱
50 融雪装置
60 通信網
80 記号部
81 第2記号部
90 路面
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
前記路面に描かれた一定の情報を含む記号部を撮影可能に配置された撮像装置と、
前記撮像装置で撮影した画像を取得し、該画像から前記記号部に含まれる前記情報を認識する制御部と、を備え、
前記記号部に含まれる前記情報には、誤り訂正情報が含まれ、
前記制御部は、前記画像における前記記号部に含まれる前記情報の認識可否に基づき、前記融雪装置に制御信号を出力する融雪装置の制御システム。 A control system for controlling a snow melting device installed on a road surface,
An imaging device arranged so as to be able to capture an image of a symbol portion including certain information painted on the road surface;
a control unit that acquires an image captured by the imaging device and recognizes the information included in the symbol unit from the image,
The information included in the symbol portion includes error correction information;
The control unit of the control system for a snow melting device outputs a control signal to the snow melting device based on whether or not the information contained in the symbol portion in the image can be recognized.
前記制御部は、前記通信網を介して前記融雪装置に前記制御信号を出力する請求項1または2に記載の融雪装置の制御システム。 The snow melting device and the control system are each connected to a communication network;
3. The control system for a snow melting device according to claim 1, wherein the control unit outputs the control signal to the snow melting device via the communication network.
前記制御部は、前記温度センサで検出した前記路面の表面温度に応じて、前記制御信号を修正する請求項1または2に記載の融雪装置の制御システム。 A temperature sensor is provided to detect the surface temperature of the road surface.
3. The control system for a snow melting device according to claim 1, wherein the control unit modifies the control signal in response to a surface temperature of the road surface detected by the temperature sensor.
前記制御部は、前記画像における複数の前記記号部に含まれる前記情報のそれぞれの認識可否に基づき、前記融雪装置に制御信号を出力する請求項1または2に記載の融雪装置の制御システム。 the imaging device is disposed so as to be able to capture an image of each of the plurality of symbol portions depicted at a plurality of locations on the road surface;
The control system for a snow melting device according to claim 1 or 2, wherein the control unit outputs a control signal to the snow melting device based on whether each of the pieces of information contained in the plurality of symbol portions in the image can be recognized.
Priority Applications (1)
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