一种天车周边危险源自动辨识与控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种天车周边危险源自动辨识与控制系统及方法，涉及天车设计与安全生产技术领域。该系统及方法通过设置在天车轨道四周的摄像头组构成视频采集子系统采集天车四周的实时视频数据，并传输到天车危险源辨识与控制子系统；该子系统解析接收到的每一帧视频数据，辨识视频中是否存在诱发生产事故危险源，并根据辨识结果发出不同的危险警示信息，并根据危险警示信息发出报警并对天车运行进行控制；同时，人机交互子系统接收并存储解析后的视频数据，并提供查询历史视频数据的功能；视频实时显示子系统在天车驾驶室和地操控制器端实时显示解析后的视频数据。该系统及方法从本质上提升了天车行驶的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种天车周边危险源自动辨识与控制系统及方法
本专利技术涉及天车设计与安全生产
，尤其涉及一种天车周边危险源自动辨识与控制系统及方法。
技术介绍
天车是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，或带有其他附加功能的多功能机组。天车的桥架沿铺设在两侧支撑高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围。天车作为工业车间、矿山、码头、仓库等领域物流调配运输的重要设备，在以上场景中有着广泛的应用。例如在电解铝行业，通过天车上自带的多功能机组完成阳极更换、出铝、打壳等工作；在钢铁行业，钢铁生产工艺过程中，符合钢种浇铸条件的钢水，通过天车将钢包吊运并放置到连铸钢回转台。在码头、仓库等领域物件通过天车上的挂钩调运，从一个位置运到另一个位置。然而天车在生产中也出现许多安全事故，主要有以下几类：重物坠落、脱轨引发的机体损坏、挤压、检修人员高处坠落；其中脱轨、挤压、高处坠落约占总事故的60％以上。发生以上事故的主要原因在于，传统的天车安全措施主要集中在超重保护、限位保护等物理式或机械式保护，对场景中出现的异常无法及时做出判断。因此天车现有的安全防护措施不够智能、对危险源的覆盖面比较窄，不能对行进中的天车车身、轨道、吊钩一定范围内的危险源(包括人、异物)进行自动、快速、准确地辨别，对识别结果进行及时处理，并作出正确决策。因此，随着天车在各行业内的应用发展，亟需自动辨识、自动决策的智能化系统和方法对天车进行升级改造。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种天车周边危险源自动辨识与控制系统及方法，准确识别出天车轨道、天车车身、天车车轮、吊钩在安全范围内的危险源，并通过控制系统发出安全报警，在紧急情况下自动采取停车操作，阻止危险事件发生。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一方面，本专利技术提供一种天车周边危险源自动辨识与控制系统，包括视频采集子系统、采集端视频传输子系统、天车危险源辨识与控制子系统、存储端视频传输子系统、视频实时显示子系统和人机交互子系统；所述视频采集子系统用于采集天车轨道前向、后向及左右两个测量方向的天车轨道、天车车轮、吊钩及天车其他关键部件在设定安全范围内的实时视频数据，并与采集端视频传输子系统的输入端相连接，通过有线或无线方式将采集的实时视频数据传输到天车危险源辨识与控制子系统；所述天车危险源辨识与控制子系统以实时在线的方式解析接收到的每一帧视频数据，辨识视频中是否存在诱发生产事故的人或物件，并根据辨识结果发出不同的危险警示信息，并根据危险警示信息发出报警并对天车运行进行控制；同时，天车危险源辨识与控制子系统通过存储端视频传输子系统以有线或无线方式将解析的视频数据传输到人机交互子系统和视频实时显示子系统；所述人机交互子系统接收并存储天车危险源辨识与控制子系统解析后的视频数据，并提供查询历史视频数据的功能；所述视频实时显示子系统通过在天车驾驶室和地操控制器端安装显示器实时显示天车危险源辨识与控制子系统解析后的视频数据。优选地，所述视频采集子系统包括设置于天车轨道四周的天车前向摄像头组、天车后向摄像头组、天车侧向摄像头组、吊钩摄像头和感光可调式补光灯；并规定天车轨道一个方向固定为前向，则相反方向规定为后向，而不以天车当前前进方向描述前向和后向；所述天车前向摄像头组设置于天车轨道前向，用于采集天车轨道前向的天车轨道、天车车轮、吊钩及天车的其他关键部件在设定安全范围内的实时视频数据，天车前向摄像头组的输出端与采集端视频传输子系统的输入端相连接；所述天车后向摄像头组设置于天车轨道后向，用于采集天车轨道后向的天车轨道、天车车轮、吊钩及天车的其他关键部件在设定安全范围内的实时视频数据，天车后向摄像头组的输出端与采集端视频传输子系统的输入端相连接；所述天车侧向摄像头组设置于天车轨道两侧，用于采集天车轨道左右两个测量方向的天车轨道、天车车轮、吊钩及天车的其他关键部件在设定安全范围内的实时视频数据，天车侧向摄像头组的输出端与采集端视频传输子系统的输入端相连接；所述吊钩摄像头设置于吊钩上端的天车上，用于采集吊钩及其四周的实时视频数据，吊钩摄像头的输出端与采集端视频传输子系统的输入端相连接。优选地，所述采集端视频传输子系统，用于将视频采集子系统采集的视频传输到天车危险源辨识与控制子系统中，包括前端无线传输模块和前端有线传输模块；前端无线传输模块和前端有线传输模块以冗余方式传输视频采集子系统采集的视频，两个模块的输出端都连接到天车危险源辨识与控制子系统的输入端；所述前端无线传输模块采用WIFI、4G或5G方式传输数据；优选地，所述天车危险源辨识与控制子系统包括天车危险源在线辨识器、危险报警模块和紧急停车模块；所述危险源在线辨识器采用卷积神经元网络以实时在线的方式解析接收到的每一帧视频数据，辨识视频中是否存在诱发生产事故的危险源以及危险源出现的时长是否超过设定的阈值，并根据辨识结果判断是否通过存储端视频传输子系统向危险报警模块和紧急停车模块发出危险警示信息；同时，通过存储端视频传输子系统将解析的视频数据传输到人机交互子系统和视频实时显示子系统；所述危险报警模块包括设置在天车上的声光报警器，用于接收到危险源在线辨识器发出的危险警示信息后及时触发生声光报警，并通过GSM将报警信息发送到指定的手机上，触发天车现有的安全机制第一时间启动运行；所述紧急停车模块用于接收到危险源在线辨识器发出的危险警示信息后跳开天车动力驱动系统的供电主回路，实现感知到危险源后天车的自动停车功能；紧急停车模块的输出端与天车动力驱动系统的供电主回路脱扣器连接。优选地，所述存储端视频传输子系统包括后端无线传输模块和后端有线传输模块；后端无线传输模块通过无线连接方式将危险源在线辨识器解析的视频数据传输到人机交互子系统和视频实时显示子系统；后端有线传输模块通过有线连接方式将危险源在线辨识器解析的视频数据传输到人机交互子系统和视频实时显示子系统。优选地，所述人机交互子系统包括视频存储模块、视频查询模块及系统参数设置更新模块；所述视频存储子系统采用视频文件数据库存储接收到的由危险源在线辨识器解析后的视频数据，并与视频查询模块连接，接收来自视频查询模块的查询请求；所述视频查询模块包括本地PC端和移动端，其与视频存储模块之间通过以太网连接，通过有线、无线方式发出历史视频数据查询请求，并接收来自视频存储模块存储的历史视频数据，并在本地PC端或移动端观看历史视频数据；所述系统参数设置更新模块与存储端视频传输子系统连接，在线更新视频采集子系统采集视频的分辨率以及危险源在线辨识器采用的卷积神经元网络的网络结构、辨识的危险源种类、网络权重以及危险源出现时长的判定阈值。优选地，所述视频实时显示子系统包括天车驾驶室视频显示器和地操视频显示器；所述天车驾驶室视频显示器安装在天车驾驶室内，实时显示危险源在线辨识器解析后的视频数据；所述地操视频显示器与地操控制器连接，在天车的地操控制器端实时显示危险源在线辨识器解析后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天车周边危险源自动辨识与控制系统，其特征在于：包括视频采集子系统、采集端视频传输子系统、天车危险源辨识与控制子系统、存储端视频传输子系统、视频实时显示子系统和人机交互子系统；/n所述视频采集子系统用于采集天车轨道前向、后向及左右两个测量方向的天车轨道、天车车轮、吊钩及天车其他关键部件在设定安全范围内的实时视频数据，并与采集端视频传输子系统的输入端相连接，通过有线或无线方式将采集的实时视频数据传输到天车危险源辨识与控制子系统；/n所述天车危险源辨识与控制子系统以实时在线的方式解析接收到的每一帧视频数据，辨识视频中是否存在诱发生产事故的人或物件，并根据辨识结果发出不同的危险警示信息，并根据危险警示信息发出报警并对天车运行进行控制；同时，天车危险源辨识与控制子系统通过存储端视频传输子系统以有线或无线方式将解析的视频数据传输到人机交互子系统和视频实时显示子系统；/n所述人机交互子系统接收并存储天车危险源辨识与控制子系统解析后的视频数据，并提供查询历史视频数据的功能；/n所述视频实时显示子系统通过在天车驾驶室和地操控制器端安装显示器实时显示天车危险源辨识与控制子系统解析后的视频数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种天车周边危险源自动辨识与控制系统，其特征在于：包括视频采集子系统、采集端视频传输子系统、天车危险源辨识与控制子系统、存储端视频传输子系统、视频实时显示子系统和人机交互子系统；
所述视频采集子系统用于采集天车轨道前向、后向及左右两个测量方向的天车轨道、天车车轮、吊钩及天车其他关键部件在设定安全范围内的实时视频数据，并与采集端视频传输子系统的输入端相连接，通过有线或无线方式将采集的实时视频数据传输到天车危险源辨识与控制子系统；
所述天车危险源辨识与控制子系统以实时在线的方式解析接收到的每一帧视频数据，辨识视频中是否存在诱发生产事故的人或物件，并根据辨识结果发出不同的危险警示信息，并根据危险警示信息发出报警并对天车运行进行控制；同时，天车危险源辨识与控制子系统通过存储端视频传输子系统以有线或无线方式将解析的视频数据传输到人机交互子系统和视频实时显示子系统；
所述人机交互子系统接收并存储天车危险源辨识与控制子系统解析后的视频数据，并提供查询历史视频数据的功能；
所述视频实时显示子系统通过在天车驾驶室和地操控制器端安装显示器实时显示天车危险源辨识与控制子系统解析后的视频数据。


2.根据权利要求1所述的一种天车周边危险源自动辨识与控制系统，其特征在于：所述视频采集子系统包括设置于天车轨道四周的天车前向摄像头组、天车后向摄像头组、天车侧向摄像头组、吊车摄像头和感光可调式补光灯；并规定天车轨道一个方向固定为前向，则相反方向规定为后向，而不以天车当前前进方向描述前向和后向；所述天车前向摄像头组设置于天车轨道前向，用于采集天车轨道前向的天车轨道、天车车轮、吊钩及天车的其他关键部件在设定安全范围内的实时视频数据，天车前向摄像头组的输出端与采集端视频传输子系统的输入端相连接；
所述天车后向摄像头组设置于天车轨道后向，用于采集天车轨道后向的天车轨道、天车车轮、吊钩及天车的其他关键部件在设定安全范围内的实时视频数据，天车后向摄像头组的输出端与采集端视频传输子系统的输入端相连接；
所述天车侧向摄像头组设置于天车轨道两侧，用于采集天车轨道左右两个测量方向的天车轨道、天车车轮、吊钩及天车的其他关键部件在设定安全范围内的实时视频数据，天车侧向摄像头组的输出端与采集端视频传输子系统的输入端相连接；
所述吊钩摄像头设置于吊钩上端的天车上，用于采集吊钩及其四周的实时视频数据，吊钩摄像头的输出端与采集端视频传输子系统的输入端相连接。


3.根据权利要求1所述的一种天车周边危险源自动辨识与控制系统，其特征在于：所述采集端视频传输子系统，用于将视频采集子系统采集的视频传输到天车危险源辨识与控制子系统中，包括前端无线传输模块和前端有线传输模块；前端无线传输模块和前端有线传输模块以冗余方式传输视频采集子系统采集的视频，两个模块的输出端都连接到天车危险源辨识与控制子系统的输入端；所述前端无线传输模块采用WIFI、4G或5G方式传输数据。


4.根据权利要求1所述的一种天车周边危险源自动辨识与控制系统，其特征在于：所述天车危险源辨识与控制子系统包括天车危险源在线辨识器、危险报警模块和紧急停车模块；
所述危险源在线辨识器采用卷积神经元网络以实时在线的方式解析接收到的每一帧视频数据，辨识视频中是否存在诱发生产事故的危险源以及危险源出现的时长是否超过设定的阈值，并根据辨识结果判断是否通过存储端视频传输子系统向危险报警模块和紧急停车模块发出危险警示信息；同时，通过存储端视频传输子系统将解析的视频数据传输到人机交互子系统和视频实时显示子系统；
所述危险报警模块包括设置在天车上的声光报警器，用于接收到危险源在线辨识器发出的危险警示信息后及时触发生声光报警，并通过GSM将报警信息发送到指定的手机上，触发天车现有的安全机制第一时间启动运行；
所述紧急停车模块用于接收到危险源在线辨识器发出的危险警示信息后跳开天车动力驱动系统的供电主回路，实现感知到危险源后天车的自动停车功能；紧急停车模块的输出端与天车动力驱动系统的供电主回路脱扣器连接。


5.根据权利要求4所述的一种天车周边危险源自动辨识与控制系统，其特征在于：所述存储端视频传输子系统包括后端无线传输模块和后端有线传输模块；后端无线传输模块通过无线连接方式将危险源在线辨识器解析的视频数据传输到人机交互子系统和视频...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆娜，符勇，程斌，
申请(专利权)人：陈兆娜，
类型：发明
国别省市：辽宁;21