圖像識(shí)別技術(shù)在電梯超載保護(hù)裝置檢驗(yàn)中的應(yīng)用研究

修志杰 潘洋 鄒海濤

摘 ?要：由于現(xiàn)場(chǎng)載荷的準(zhǔn)備成本高、效率低且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，在電梯的定檢中對(duì)于超載保護(hù)裝置的檢驗(yàn)，一般通過(guò)查看電梯維保單位的自檢記錄或報(bào)告并手動(dòng)試驗(yàn)超載開(kāi)關(guān)的方法進(jìn)行，但在缺少有效監(jiān)督的情況下，很難保證維保單位會(huì)依規(guī)進(jìn)行加載試驗(yàn)以驗(yàn)證超載保護(hù)裝置功能的有效性。為使超載保護(hù)裝置的檢驗(yàn)落到實(shí)處，該文提出一種利用圖像識(shí)別技術(shù)輔助電梯檢驗(yàn)的方案。

關(guān)鍵詞：電梯;超載保護(hù)裝置;圖像識(shí)別;檢驗(yàn)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TG305 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

超載保護(hù)裝置是電梯安全防護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是當(dāng)轎廂超過(guò)額定負(fù)載時(shí)，能夠發(fā)出報(bào)警信號(hào)并使電梯停止運(yùn)行。如果其功能失效，則有可能會(huì)導(dǎo)致電梯超載運(yùn)行，惡劣工況下甚至?xí)l(fā)電梯溜車(chē)、蹲底等事故，因此，對(duì)超載保護(hù)裝置進(jìn)行定期檢查非常重要，然而依據(jù)TSG T7001—2009 《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》中的規(guī)定，電梯超載保護(hù)裝置的檢驗(yàn)屬于C類(lèi)項(xiàng)目，在定期檢驗(yàn)時(shí)，如果電梯維保單位已進(jìn)行過(guò)加載試驗(yàn)，且驗(yàn)證超載保護(hù)裝置的功能有效，并在自檢記錄或報(bào)告中有完整的記錄，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)可不進(jìn)行加載試驗(yàn)，而是通過(guò)查看電梯維保單位的自檢記錄或報(bào)告并手動(dòng)試驗(yàn)超載開(kāi)關(guān)的方法判斷超載保護(hù)裝置的有效性。如果電梯維保單位未進(jìn)行加載試驗(yàn)并提供虛假的自檢記錄或報(bào)告，則無(wú)法保證超載保護(hù)裝置檢驗(yàn)結(jié)果真實(shí)有效。鑒于此，該文提出一種利用圖像識(shí)別技術(shù)輔助電梯檢驗(yàn)的方案，以解決電梯定期檢驗(yàn)中，可能出現(xiàn)的超載保護(hù)裝置誤檢、漏檢等問(wèn)題。

1 方案介紹

利用電梯現(xiàn)有的控制線路與視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采集超載保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)與轎廂內(nèi)的圖像信息，并對(duì)獲取的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，得到超載保護(hù)裝置的動(dòng)作狀態(tài)與轎廂內(nèi)的人員數(shù)量，當(dāng)超載保護(hù)裝置動(dòng)作或轎廂內(nèi)的人員數(shù)量大于預(yù)先設(shè)定的判斷閾值時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出拍照命令，并以圖像的形式記錄此時(shí)轎廂內(nèi)的人員數(shù)量情況，具體控制流程如圖1所示。

檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí)，如果維保單位可提供已進(jìn)行過(guò)加載試驗(yàn)的自檢記錄或報(bào)告，則可通過(guò)調(diào)取相應(yīng)試驗(yàn)時(shí)間的圖像記錄信息查看當(dāng)時(shí)的載荷施加情況，以判斷超載保護(hù)裝置的檢驗(yàn)是否符合要求。與此同時(shí)，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)還可通過(guò)查看電梯日常使用過(guò)程中乘客數(shù)量超員時(shí)的圖像記錄，來(lái)判斷超載保護(hù)裝置的工作狀態(tài)是否正常。如果轎廂內(nèi)的人數(shù)超過(guò)判斷閾值且超載保護(hù)裝置動(dòng)作，則判斷超載保護(hù)裝置工作狀態(tài)正常;如果轎廂內(nèi)的人數(shù)未超過(guò)判斷閾值而超載保護(hù)裝置動(dòng)作，則應(yīng)根據(jù)圖像信息推算當(dāng)時(shí)的轎內(nèi)載重，通常超載保護(hù)裝置的動(dòng)作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在接近額定載重量（對(duì)于額定載重量小于750 kg的電梯，按75 kg設(shè)定上限值）與額定載重量的1.1倍之間，如果在此范圍內(nèi)，則判斷超載保護(hù)裝置工作狀態(tài)正常，如果不在范圍內(nèi)，則判斷超載保護(hù)裝置工作狀態(tài)異常;如果轎廂內(nèi)的人數(shù)超過(guò)判斷閾值而超載保護(hù)裝置未動(dòng)作，則判斷超載保護(hù)裝置工作狀態(tài)異常?？紤]到轎廂內(nèi)的人員重量差異與超載保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作的延遲性，建議預(yù)設(shè)的轎廂內(nèi)人員數(shù)量判斷閾值應(yīng)略大于超載保護(hù)裝置正常動(dòng)作點(diǎn)臨界值所對(duì)應(yīng)的人員數(shù)量。為避免信息的重復(fù)記錄，建議將系統(tǒng)的掃描間隔設(shè)置為5 min，即一次正常超載保護(hù)事件所能持續(xù)的大致時(shí)間。

2 關(guān)鍵技術(shù)

目前較為常用的人數(shù)統(tǒng)計(jì)圖像處理算法主要有Harr特征檢測(cè)、AdaBoost、基于像素點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)方法以及Hough變換等。其中，Harr特征檢測(cè)主要是利用像素間的相對(duì)位置及和差關(guān)系提取圖像特征算子，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分類(lèi)判斷。AdaBoost作為一種迭代算法，主要依賴(lài)于樣本的訓(xùn)練與特征的選擇?；谙袼攸c(diǎn)的統(tǒng)計(jì)方法主要是對(duì)單個(gè)樣本的二值化圖像進(jìn)行訓(xùn)練，再用總的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)除以此值，得到當(dāng)前乘客數(shù)量。Hough變換主要依靠的是特征提取技術(shù)，即通過(guò)一種投票算法檢測(cè)出具有特定形狀的物體，例如直線、橢圓以及圓形等。

考慮到電梯存在背景穩(wěn)定，受外界影響小，且其乘客頭部的輪廓非常接近圓形等因素，該文選用Hough變換作為乘客人數(shù)識(shí)別的處理算法。為得到標(biāo)準(zhǔn)的二值化閾值和乘客頭部輪廓參數(shù)，在正式進(jìn)行人數(shù)計(jì)算前，首先要對(duì)樣本進(jìn)行反復(fù)地訓(xùn)練學(xué)習(xí)。之后，再利用算法對(duì)采集到的轎廂內(nèi)圖像信息依次進(jìn)行灰度化、中值濾波及反二值化等預(yù)處理，剔除次要信息，保留重要信息，得到二值化的黑白圖像，最后，利用Hough變換強(qiáng)大的處理能力，統(tǒng)計(jì)出當(dāng)前轎廂內(nèi)的乘客數(shù)量。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)組成主要包括控制系統(tǒng)、圖像采集模塊、超載保護(hù)裝置信號(hào)采集模塊與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊等，具體如圖2所示。

控制系統(tǒng)的主要功能是接收來(lái)自圖像采集模塊與超載保護(hù)裝置信號(hào)采集模塊的信號(hào)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)處理與分析，然后分別輸出控制命令與信息處理結(jié)果至圖像采集模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。圖像采集模塊的主要功能是接收來(lái)自控制系統(tǒng)的控制命令與采集轎廂內(nèi)的圖像信息，并將信號(hào)傳送至控制系統(tǒng)。超載保護(hù)裝置信號(hào)采集模塊的主要功能是采集電梯超載保護(hù)裝置的動(dòng)作狀態(tài)信息，并將信號(hào)傳送至控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的主要功能是接收來(lái)自控制系統(tǒng)的信息處理結(jié)果，并對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)保存。

4 結(jié)語(yǔ)

電梯超載保護(hù)裝置的檢驗(yàn)不僅要從設(shè)備上進(jìn)行控制，更要強(qiáng)化人員與設(shè)備的管理措施，該文提出了一種利用圖像識(shí)別技術(shù)輔助電梯檢驗(yàn)的方案，目的是解決在電梯定期檢驗(yàn)中，可能出現(xiàn)的因維保單位提供虛假自檢記錄或報(bào)告而導(dǎo)致的對(duì)超載保護(hù)裝置檢驗(yàn)未到位的問(wèn)題，對(duì)提高電梯使用的安全性，保證電梯乘客的生命和財(cái)產(chǎn)安全具有一定的積極意義。

參考文獻(xiàn)

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