站台屏蔽门智能控制系统包括CMOS摄像头、信号处理器、控制器、驱动器。CMOS摄像头将采集到的图像输出到信号处理器;信号处理器对采集到的图像信号进行A/D转换、增强处理和信息识别,并将识别结果转换成控制指令输出至控制器;控制器将控制指令和应急控制指令数字信号转换为模拟控制信号,并将模拟控制信号送至驱动器;驱动器将模拟控制信号放大后驱动机械伺服机构,操纵屏蔽门的开或关(见图6-4)。
图6-4 站台屏蔽门智能控制系统原理框图
自动控制技术领域的站台屏蔽门智能控制方法:首先通过CMOS摄像头采集站台轨道上停放列车和不停放列车两种状况下的图像,并将图像输出至信号处理器,信号处理器提取图像特征信息,制作成两个基本模板,同时建立现场图像与基本模板的图像阈值灰度级及其相互间的误差、相关度判据公式与指标,然后CMOS摄像头采集现场图像传输至信号处理器,经信号处理器对现场图像的处理和识别即可产生准确的控制指令并发送给控制器,最后控制器将接收到的数字控制指令转换为模拟控制指令并输出至驱动器,驱动器控制指令放大后驱动屏蔽门的伺服机构。
CMOS摄像头安装于每个屏蔽门上门框、朝向列车一侧,调节俯视角度以保证监视区域处于摄像头的视场范围内(见图6-5)。一般来说,所采用的CMOS摄像头技术特征基本性能参数如下:镜头直径为1/3英寸(1英寸≈2.54厘米)、感光器件为黑白CMOS、510×492像素、清晰度为380TV线、最低照度为2.0 Lux、光焦为2.9 mm、视场角为140°、制式PAL/NTSC、输出电压Vpp=10 V,特性阻抗为75Ω、电源为200 mA/12VDC。
图6-5 CMOS摄像头实际安装位置图
信号处理器包括A/D转换模块、图像增强模块、图像识别模块和存储单元。其中,A/D转换模块输入端接收CMOS摄像头采集的模拟图像,将模拟图像信号转换为数字图像信号,并将数字图像信号输出到图像增强模块;图像增强模块负责对数字图像信号增强处理,并将增强了的数字图像输出到图像识别模块;图像识别模块负责对数字图像的特征信息进行提取,采集站台轨道上停放列车和不停放列车两种状况下图像的特征信息作为基本模板,并存储到存储单元中,同时根据现场图像与模板图像阈值灰度级及其相互间的误差和相关度判据与指标对被采集现场图像分别与存储单元中的两个基本模板进行比对识别,最后将识别结果转化为控制指令输出至控制器;存储单元用以存放数字图像及其特征信息,实现图像识别模块对存储单元中数据的读写。信号处理器具有一个工业以太网接口,以便通过工业以太网与上位机服务器进行信息交互。控制器有两个输入端口,第一输入端口与信号处理器相连,负责接收控制指令,第二输入端口负责接收应急控制指令。
当出现检修停运、消防、战备及其他非正常营运期间的特殊情况时,控制器不接收信号处理器输出的控制指令而直接执行应急控制指令,应急控制指令直接操作屏蔽门的开或关动作;与此同时,CMOS摄像头与信号处理器进入休眠状态,直至控制器重新接收到撤销应急控制指令后才停止休眠、恢复激活状态。(www.daowen.com)
应急控制指令是指来自系统外的人工直接干预指令,由车站管理人员通过人工直接干预指令生成器向控制器第二输入端口输入应急控制指令,控制器将控制指令数字信号转换为模拟控制信号,并将模拟控制信号送至驱动器。
人工直接干预指令生成器是指在检修停运、消防、战备及其他非正常营运状态下产生有线开关控制指令或无线开关控制指令的装置,控制器第二输入端口根据人工直接干预指令生成器开关指令输出类型的通信协议配接相应的有线或无线指令接收器。
首先要对系统初始化,具体如下:
(1)由CMOS摄像头采集站台轨道上停放列车和不停放列车两种状况下的图像输出至信号处理器;
(2)信号处理器通过其内部的A/D转换模块、图像增强模块和图像识别模块对上述两种状况图像进行模/数转换、数字图像增强处理和图像特征信息提取,最终作为两个基本模板存放于信号处理器中的存储单元内,第一基本模板为车站轨道上无列车停放的数字图像及其特征信息,第二基本模板为车站轨道上有列车停放的数字图像及其特征信息,特征信息包括物体边缘线、图像灰度直方图和模板平均灰度;
(3)建立现场图像与模板图像阈值灰度级及其相互间的误差和相关度指标。
初始化完毕之后系统进入运行状态,信号处理器接收由CMOS摄像头实时采集的现场图像,经A/D转换模块转换成数字图像信号送至图像增强模块,经图像增强模块增强处理后的数字图像信号输出至图像识别模块。图像识别模块通过对图像信息的提取,并根据现场图像与模板图像阈值灰度级及其相互间的误差和相关度判据与指标对被采集现场图像分别与存储单元中的两个基本模板进行比对识别,最后将识别结果转化为控制指令输出至控制器。控制器将数字控制指令转换为模拟控制指令输出至驱动器,模拟控制指令经驱动器放大后驱动屏蔽门的开/关[73]。
依据系统初始化建立的两个图像基本模板和图像识别相关度判据与指标,通过CMOS摄像头实时采集现场图像并经信号处理器信息处理与判断识别,对列车与屏蔽门之间的实际状况做出判定,最终向控制器与驱动器发出控制指令用以操纵站台屏蔽门的开/关。
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