一種智能化纜車及其速度控制方法與流程

2023-06-04 15:59:41

本發明涉及纜車監控領域，尤其涉及一種智能化纜車速度控制方法。

背景技術：

纜車是由驅動機帶動鋼絲繩，牽引車廂沿著鋪設在地表並有一定坡度的軌道上纜車運行，用以提升或下放人員和貨物的運輸機械。他多用作工礦區、城市或風景遊覽區的交通工具，是利用鋼繩牽引，實現人員或貨物輸送目的之設備的統稱或一般稱謂。

纜車常見於位於山區的旅遊景點，為了幫助遊客逃離爬山之苦，快速登上山峰以觀賞景點，在山腳下和山頂分別設置纜車運營站，在兩個運營站之間通過鋼索來回運送遊客。但是常乘坐觀光纜車登山的遊客會發現，纜車的運行速度一般較為固定，不會因為排隊遊客多少而自動調整運行速度，即時有速度的變化，也是纜車管理人員手動在操控臺進行操作，同時纜車缺乏對鋼索的應力檢測應急機制。

因此，為了方便遊客快速上山或下山，保證纜車的安全運營，需要一種智能化纜車速度控制方法，能夠根據山下排隊點和山下排隊點的積壓遊客數量實時自動調整纜車運行速度，減少遊客的排隊時間，另外能夠實時對纜車鋼索應力進行檢測，保證纜車的安全運營。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供了一種智能化纜車速度控制方法，改造現有的過於依賴人工控制和檢測的纜車控制設備，引入圖像採集和識別技術判斷纜車兩端的排隊遊客數量，根據排隊遊客數量自動控制纜車運行速度，改善纜車的運營，而且應力檢測裝置在纜車鋼索上的應用，也保證了乘坐纜車的遊客的人身安全。

根據本發明的一方面，提供了一種智能化纜車速度控制方法，該方法包括：1)提供一種智能化纜車速度控制設備，以及2)使用所述設備進行控制，所述設備包括第一圖像識別器、第二圖像識別器、纜車驅動機構和飛思卡爾單片機mc9s12xs128組成，所述第一圖像識別器用於拍攝上山排隊點的上山遊客圖像並對所述上山遊客圖像執行遊客數量識別，所述第二圖像識別器用於拍攝下山排隊點的下山遊客圖像並對所述下山遊客圖像執行遊客數量識別，所述飛思卡爾單片機與所述第一圖像識別器、所述第二圖像識別器和所述纜車驅動機構分別連接，基於所述第一圖像識別器的識別結果和所述第二圖像識別器的識別結果，控制所述纜車驅動機構以設置纜車的運行速度。

更具體地，在所述智能化纜車速度控制設備中，所述設備還包括：用戶輸入設備，根據用戶的操作，輸入最小運行速度、最大運行速度、纜車間距、纜車最大承載遊客數量、當天纜車停運時刻和預設最小張力閾值；存儲器，與所述用戶輸入設備連接，用於接收並存儲所述最小運行速度、所述最大運行速度、所述纜車間距、所述纜車最大承載遊客數量、所述當天纜車停運時刻和預設最小張力閾值，所述存儲器還預先存儲了遊客上限灰度閾值和遊客下限灰度閾值，所述遊客上限灰度閾值和遊客下限灰度閾值用於將圖像中的遊客和背景分離；鋼索張力檢測儀，用於實時檢測並輸出纜車鋼索的張力；計時器，用於實時輸出當前時刻；所述纜車驅動機構包括驅動電機，與纜車鋼索連接，用於根據接收到的目標控制速度控制纜車的運行速度，所述纜車的運行速度即所述纜車鋼索的行進速度；所述纜車驅動機構還包括軌道制動器，與纜車車廂和纜車鋼軌連接，用於根據接收到的纜車制動信號控制纜車車廂抱緊在纜車鋼軌上；所述第一圖像識別器包括第一高清攝像頭，用於拍攝上山排隊點的上山遊客圖像；所述第一圖像識別器還包括第一圖像處理器，與所述第一高清攝像頭和所述存儲器分別連接，包括第一預處理單元、第一中值濾波單元、第一遊客識別單元和第一遊客數量統計單元，所述第一預處理單元與所述第一高清攝像頭連接，以對所述上山遊客圖像依次執行對比度增強處理和灰度化處理，輸出灰度圖像，所述第一中值濾波單元與所述第一預處理單元連接，以對所述灰度圖像執行中值濾波，輸出濾波圖像，所述第一遊客識別單元與所述第一中值濾波單元和所述存儲器分別連接，以將濾波圖像中灰度值在遊客上限灰度閾值和遊客下限灰度閾值之間的像素識別並組成多個遊客子圖像，所述第一遊客數量統計單元與所述第一遊客識別單元連接，用於統計所述第一遊客識別單元輸出的多個遊客子圖像的數量並作為第一遊客數量輸出；所述第二圖像識別器包括，第二高清攝像頭，用於拍攝上山排隊點的上山遊客圖像；所述第二圖像識別器還包括第二圖像處理器，與所述第二高清攝像頭和所述存儲器分別連接，包括第二預處理單元、第二中值濾波單元、第二遊客識別單元和第二遊客數量統計單元，所述第二預處理單元與所述第二高清攝像頭連接，以對所述下山遊客圖像依次執行對比度增強處理和灰度化處理，輸出灰度圖像，所述第二中值濾波單元與所述第二預處理單元連接，以對所述灰度圖像執行中值濾波，輸出濾波圖像，所述第二遊客識別單元與所述第二中值濾波單元和所述存儲器分別連接，以將濾波圖像中灰度值在遊客上限灰度閾值和遊客下限灰度閾值之間的像素識別並組成多個遊客子圖像，所述第二遊客數量統計單元與所述第二遊客識別單元連接，用於統計所述第二遊客識別單元輸出的多個遊客子圖像的數量並作為第二遊客數量輸出；所述飛思卡爾單片機與所述存儲器、所述鋼索張力檢測儀、所述計時器、所述驅動電機、所述軌道制動器、所述第一圖像處理器和所述第二圖像處理器分別連接，當所述纜車鋼索的張力小於等於所述預設最小張力閾值時，向所述軌道制動器發出纜車制動信號，將所述第一遊客數量和所述第二遊客數量中的最大值作為參考遊客數量，將所述當天纜車停運時刻與所述當前時刻相減以獲得當前剩餘時間，將所述參考遊客數量除以所述纜車最大承載遊客數量以獲得需要纜車數量，將所述需要纜車數量與所述纜車間距相乘以獲得需要纜車鋼索長度，將所述需要纜車鋼索長度除以所述當前剩餘時間以獲得參考運行速度，如果參考運行速度小於等於所述最小運行速度時，將所述最小運行速度作為目標控制速度，如果參考運行速度大於等於所述最大運行速度時，將所述最大運行速度作為目標控制速度，如果參考運行速度在所述最小運行速度和所述最大運行速度之間時，將所述參考運行速度作為目標控制速度；無線通信接口，與所述飛思卡爾單片機連接，以將所述纜車鋼索的張力、所述目標控制速度、所述第一遊客數量和所述第二遊客數量實時發送給遠端的纜車控制管理平臺。

更具體地，在所述智能化纜車速度控制設備中，所述纜車的軌道坡度為15度到25度之間。

更具體地，在所述智能化纜車速度控制設備中，所述無線通信接口為gprs移動通信接口、wcdma移動通信接口和td-lte移動通信接口和fdd-lte移動通信接口中的一種。

更具體地，在所述智能化纜車速度控制設備中，所述第一高清攝像頭和所述第二高清攝像頭的解析度均為1920*960。

更具體地，在所述智能化纜車速度控制設備中，所述無線通信接口還用於接收遠端的纜車控制管理平臺發送的控制指令。

更具體地，在所述智能化纜車速度控制設備中，所述纜車為循環式纜車，纜車鋼索為一個無極的圈。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明的實施方案進行描述，其中：

圖1為根據本發明實施方案示出的智能化纜車速度控制設備的結構方框圖。

圖2為根據本發明實施方案示出的智能化纜車速度控制設備的纜車驅動機構的結構方框圖。

具體實施方式

下面將參照附圖對本發明的智能化纜車速度控制設備的實施方案進行詳細說明。

纜車，又稱架空索道，是由驅動機帶動鋼絲繩，牽引車廂沿著鋪設在地表並有一定坡度的軌道上運行的一種交通工具。軌道坡度不受限，一般以15度到25度為宜。纜車線路按運輸量、地形和運距等可設計成單軌、雙軌以及單軌中間加錯車道或換乘站等多種形式。為使乘客乘坐舒適，便於乘客上下車和裝卸貨物，車廂內座椅應與水平面平行並呈階梯式。

纜車的出現，為在山區景點遊玩的遊客提供了更多方便，遊客可以選擇乘坐纜車上下山，從而節省體力和時間，以遊玩更多地方。纜車車廂的運行速度一般不大於每小時13公裡。為適應線路的地形條件和乘坐舒適，載人車廂的座椅應與水平面平行並呈階梯式，以便於人員上下和貨物裝卸。當車廂在運行中發生超速、過載、越位、停電、斷繩等事故時，要有相應的安全措施保證乘客安全。

然而，雖然纜車上提供了一些安全設施保證纜車運營安全，但缺乏對牽動纜車的綱繩的實時張力檢測手段，同時，由於纜車這種交通工具的特殊性，往往會在候車點累積過多候車人數，然而纜車速度無法實時根據候車人數進行調整，智能化程度不高。

本發明的智能化纜車速度控制設備，能夠根據候車遊客數量在允許範圍內實時改變纜車的行駛速度，同時安裝了纜車鋼索的張力實時檢測設備以進一步為遊客的安全提供保障。

圖1為根據本發明實施方案示出的智能化纜車速度控制設備的結構方框圖，所述設備包括第一圖像識別器2、第二圖像識別器3、纜車驅動機構4和飛思卡爾單片機1組成，飛思卡爾單片機1的型號是mc9s12xs128，所述第一圖像識別器2用於拍攝上山排隊點的上山遊客圖像並對所述上山遊客圖像執行遊客數量識別，所述第二圖像識別器3用於拍攝下山排隊點的下山遊客圖像並對所述下山遊客圖像執行遊客數量識別，所述飛思卡爾單片機1與所述第一圖像識別器2、所述第二圖像識別器3和所述纜車驅動機構4分別連接，基於所述第一圖像識別器2的識別結果和所述第二圖像識別器3的識別結果，控制所述纜車驅動機構4以設置纜車的運行速度。

接著，繼續對本發明的智能化纜車速度控制設備的具體結構進行進一步的說明。

所述智能化纜車速度控制設備還包括：用戶輸入設備，根據用戶的操作，輸入最小運行速度、最大運行速度、纜車間距、纜車最大承載遊客數量、當天纜車停運時刻和預設最小張力閾值。

所述智能化纜車速度控制設備還包括：存儲器，與所述用戶輸入設備連接，用於接收並存儲所述最小運行速度、所述最大運行速度、所述纜車間距、所述纜車最大承載遊客數量、所述當天纜車停運時刻和預設最小張力閾值，所述存儲器還預先存儲了遊客上限灰度閾值和遊客下限灰度閾值，所述遊客上限灰度閾值和遊客下限灰度閾值用於將圖像中的遊客和背景分離。

所述智能化纜車速度控制設備還包括：鋼索張力檢測儀，用於實時檢測並輸出纜車鋼索的張力；計時器，用於實時輸出當前時刻。

如圖2所示，所述纜車驅動機構4包括驅動電機41，與纜車鋼索連接，用於根據接收到的目標控制速度控制纜車的運行速度，所述纜車的運行速度即所述纜車鋼索的行進速度；所述纜車驅動機構4還包括軌道制動器42，與纜車車廂和纜車鋼軌連接，用於根據接收到的纜車制動信號控制纜車車廂抱緊在纜車鋼軌上。

所述第一圖像識別器2包括第一高清攝像頭，用於拍攝上山排隊點的上山遊客圖像；所述第一圖像識別器2還包括第一圖像處理器，與所述第一高清攝像頭和所述存儲器分別連接，包括第一預處理單元、第一中值濾波單元、第一遊客識別單元和第一遊客數量統計單元，所述第一預處理單元與所述第一高清攝像頭連接，以對所述上山遊客圖像依次執行對比度增強處理和灰度化處理，輸出灰度圖像，所述第一中值濾波單元與所述第一預處理單元連接，以對所述灰度圖像執行中值濾波，輸出濾波圖像，所述第一遊客識別單元與所述第一中值濾波單元和所述存儲器分別連接，以將濾波圖像中灰度值在遊客上限灰度閾值和遊客下限灰度閾值之間的像素識別並組成多個遊客子圖像，所述第一遊客數量統計單元與所述第一遊客識別單元連接，用於統計所述第一遊客識別單元輸出的多個遊客子圖像的數量並作為第一遊客數量輸出。

所述第二圖像識別器3包括第二高清攝像頭，用於拍攝下山排隊點的下山遊客圖像；所述第二圖像識別器3還包括第二圖像處理器，與所述第二高清攝像頭和所述存儲器分別連接，包括第二預處理單元、第二中值濾波單元、第二遊客識別單元和第二遊客數量統計單元，所述第二預處理單元與所述第二高清攝像頭連接，以對所述下山遊客圖像依次執行對比度增強處理和灰度化處理，輸出灰度圖像，所述第二中值濾波單元與所述第二預處理單元連接，以對所述灰度圖像執行中值濾波，輸出濾波圖像，所述第二遊客識別單元與所述第二中值濾波單元和所述存儲器分別連接，以將濾波圖像中灰度值在遊客上限灰度閾值和遊客下限灰度閾值之間的像素識別並組成多個遊客子圖像，所述第二遊客數量統計單元與所述第二遊客識別單元連接，用於統計所述第二遊客識別單元輸出的多個遊客子圖像的數量並作為第二遊客數量輸出。

所述飛思卡爾單片機1與所述存儲器、所述鋼索張力檢測儀、所述計時器、所述驅動電機41、所述軌道制動器42、所述第一圖像處理器和所述第二圖像處理器分別連接，當所述纜車鋼索的張力小於等於所述預設最小張力閾值時，向所述軌道制動器42發出纜車制動信號，將所述第一遊客數量和所述第二遊客數量中的最大值作為參考遊客數量，將所述當天纜車停運時刻與所述當前時刻相減以獲得當前剩餘時間。

所述飛思卡爾單片機1將所述參考遊客數量除以所述纜車最大承載遊客數量以獲得需要纜車數量，將所述需要纜車數量與所述纜車間距相乘以獲得需要纜車鋼索長度，將所述需要纜車鋼索長度除以所述當前剩餘時間以獲得參考運行速度，如果參考運行速度小於等於所述最小運行速度時，將所述最小運行速度作為目標控制速度，如果參考運行速度大於等於所述最大運行速度時，將所述最大運行速度作為目標控制速度，如果參考運行速度在所述最小運行速度和所述最大運行速度之間時，將所述參考運行速度作為目標控制速度。

所述智能化纜車速度控制設備還包括：無線通信接口，與所述飛思卡爾單片機1連接，以將所述纜車鋼索的張力、所述目標控制速度、所述第一遊客數量和所述第二遊客數量實時發送給遠端的纜車控制管理平臺。

其中，在所述智能化纜車速度控制設備中，所述纜車的軌道坡度可選為15度到25度之間，所述無線通信接口可選為gprs移動通信接口、wcdma移動通信接口和td-lte移動通信接口和fdd-lte移動通信接口中的一種，所述第一高清攝像頭和所述第二高清攝像頭的解析度均可選為1920*960，所述無線通信接口還可以用於接收遠端的纜車控制管理平臺發送的控制指令，所述纜車為選用循環式纜車，纜車鋼索為一個無極的圈。

另外，圖像識別，是指利用計算機對圖像進行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標和對像的技術。一般工業使用中，採用工業相機拍攝圖片，然後再根據圖片灰階差做進一步識別處理。圖像識別可以圖像的主要特徵為基礎的。每個圖像都有他的特徵，如字母a有個尖，p有個圈、而y的中心有個銳角等。對圖像識別時眼動的研究表明，視線總是集中在圖像的主要特徵上，也就是集中在圖像輪廓曲度最大或輪廓方向突然改變的地方，這些地方的信息量最大。而且眼睛的掃描路線也總是依次從一個特徵轉到另一個特徵上。由此可見，在圖像識別過程中，知覺機制必須排除輸入的多餘信息，抽出關鍵的信息。

另外，gprs，即通用分組無線服務技術(generalpacketradioservice)的簡稱，他是gsm行動電話用戶可用的一種移動數據業務。gprs可說是gsm的延續。gprs和以往連續在頻道傳輸的方式不同，是以封包(packet)式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，並非使用其整個頻道，理論上較為便宜。gprs的傳輸速率可提升至56甚至114kbps。gprs經常被描述成「2.5g」，也就是說這項技術位於第二代(2g)和第三代(3g)移動通訊技術之間。

gprs通過利用gsm網絡中未使用的tdma信道，提供中速的數據傳遞。gprs突破了gsm網只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應的功能實體和對現有的基站系統進行部分改造來實現分組交換，這種改造的投入相對來說並不大，但得到的用戶數據速率卻相當可觀。而且，因為不再需要現行無線應用所需要的中介轉換器，所以連接及傳輸都會更方便容易。如此，使用者既可聯機上網，參加視訊會議等互動傳播，而且在同一個視訊網絡上(vrn)的使用者，甚至可以無需通過撥號上網，而持續與網絡連接。

gprs分組交換的通信方式在分組交換的通信方式中，數據被分成一定長度的包(分組)，每個包的前面有一個分組頭(其中的地址標誌指明該分組發往何處)。數據傳送之前並不需要預先分配信道，建立連接。而是在每一個數據包到達時，根據數據報頭中的信息(如目的地址)，臨時尋找一個可用的信道資源將該數據報發送出去。在這種傳送方式中，數據的發送和接收方同信道之間沒有固定的佔用關係，信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用。

採用本發明的智能化纜車速度控制設備，針對現有纜車控制系統缺乏智能化速度控制機制、缺乏張力實時監測機制的技術問題，通過圖像採集和識別技術對纜車候車點排隊遊客採集圖像以及進行遊客人數識別，基於遊客人數、纜車最大承重和纜車間距等參數實時控制纜車運行速度，同時在纜車鋼索上增加鋼索張力檢測器件，以在鋼索張力過低時緊急制動，從而在整體上提高了纜車控制系統的智能化水平。

可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例並非用以限定本發明。對於任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。