安全辅助系统（共12篇）
安全辅助系统 篇1
网络文化安全与支撑技术对策
随着互联网技术的日益普及,构筑网络文化安全成为一种迫切需要解决的问题。何谓网络文化安全,概况起来是意识形态安全、民族文化安全、文化价值观安全、文化行为方式安全以及网络信息机密安全。网络文化安全即在“互联网海量数据”、“传播程序和规则自由化”、“网络成员身份数字化”为特征的环境下,“保护文化和资源的安全,维护信息时代的社会秩序”。而实现这一目标的前提是知晓网络舆情——网络社会的民众合议,并在一定条件下进行网络社会秩序的依法规范和网络思潮的科学引领。维护网络文化安全从人海作业方法必须转向智能化系统辅助的作业模式,即“人机结合、以人为主”的模式。要形成行之有效的对策,先得思考和研究智能化辅助系统的架构及其应用关系模型、技术实现模型,以及应用绩效评价模型。
智能辅助系统的类型和性质
要设计、建设智能化辅助系统,首先要建立符合需求的系统应用模型。比如,对“获取网络数据、甄别网络舆情、规范网站服务、扩展网评影响”等涉及网络文化安全应用的结构、功能,以及数据输入和输出等每个应用相互之间的逻辑关系进行深入研究。这些研究力求能对应用业务做出翔实的描述和较为科学的定义。因为仿真系统有效性的基础是对应用目标以及关系做出严密和清晰的描述和定义。需求调研、应用定义、应用规划、用户评估、功效预测、调整设计都是系统建模必不可少的环节。
当然,在建立系统应用模型前还须明确系统的性质或类型,是封闭的小系统,还是开放的复杂大系统。钱学森先生1990年在《自然杂志》发表的《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》论文就此作了精辟论述:“如果子系统种类很多并有层次结构,它们之间关联关系又很复杂,这就是复杂巨系统。”“开放性指系统与外界有能量、信息或物质的交换。”因此作为辅助分析的智能化系统必然是众多层次、错综关系的开放的复杂巨系统。开放是因为辅助系统的数据源自互联网。设想,网络数据在交换中聚合,在由量变演化到质变过程中形成有意思、有价值的信息,这将极大提升维护网络文化安全的效率。当然,要形成有价值的信息,必然经过“专家群体+数据+各种信息+计算机技术+各种科学理论+人的经验知识”体系的合成加工,其中包含了“系统与系统中的子系统分别与外界有各种信息交换;系统中的各子系统通过学习获取知识”的过程。这个高仿真的人一机结合体系无疑是网络文化安全辅助系统的设计和建设最理想的参照模型。(详见示图1)
在确立系统的类型和性质之后,应聚焦于各具体应用模块自身内部应用流程或关系的分析和研究,并形成各个应用模块的逻辑关系模型。“不管是小系统还是大系统,研究这类简单系统都可从子系统相互之间的作用出发,直接综合成全系统的运动功能”。“系统是各个部件按一定关系结合的整体。”系统应用关系模型的科学性事关智能决策辅助系统的有效性。经验告诉我们,一个成功的智能辅助分析系统,其中70%归功于基于对需求或业务深度理解的应用关系模型。
智能辅助系统应用关系及技术模型
近年,围绕网络数据的获取处理、智能分析和统计报告等应用建构,即“从数据一模型—知识—界面”的应用。从当前投入使用的以“甄别网络舆情、规范网站服务、扩展网评影响”为目标的网络文化安全辅助系统的开发建设的架构看,其原理基本是沿用美国普渡(PURDUE)大学管理学副教授ROBERT H.BONCZEK在1981年提出的“智能决策辅助系统”(IDSS)模型和理论的。BONCZEK的“智能决策辅助系统”是在“决策支持系统(DSS)”基础增加了“人工智能(AI)”和“专家系统(ES)”,使其能够更充分地应用人类决策和求解问题中的描述性知识,过程性知识和推理性知识,辅助处理复杂的定量问题和定性问题。“智能决策辅助系统”的底层由模型库、数据库、方法库、知识库与推理机组成,之上是问题处理系统(PSS)、自然语言处理系统(NLS)和人机对话子系统。(详见示图2)
从IDSS模型的应用趋势分析,各个方面也走向综合集成,即在IDSS模型架构下可以根据需求衍生出许多新的应用方向。从某种意义上讲,IDSS是网络文化安全智能辅助系统应用功效的扩展或延伸,即辅助“网络舆情、规范管理、科学引导”(详见示图3)的理论依据。
智能辅助系统的应用绩效评价方法与指标模型
除了系统性能检测方法和指标外,要设计好、建设和应用好网络文化安全智能辅助系统,还须建立一个应用和技术绩效指标和评价模型。绩效指标和评价模型的意义在于较为准确地认识当前系统的技术水平与应用现状,调整和优化智能辅助系统的应用过程,技术实现,为系统的应用升级提供佐证。
绩效评价过程离不开评价方法。评价方法有不少,如定性评价方法;多属性决策方法;运筹学方法;系统工程方法等等。针对智能辅助系统的开放性、复杂性,我比较赞同选用“综合评价方法”、Baker的“三圈理论分析模型”和Kano的“客户满意度模型”,从不同视角来观察和检测系统的绩效。
综合评价法(Comprehensive Evaluation Method)是指运用多个指标对多属性体系结构描述的对象系统做出全局性、整体性的评价。2009年,上海网络舆情预警监测系统绩效评价的研究曾采用了综合评价方法。其多个指标主要有三:一级指标是对系统指标进行分类,建立分类绩效指标;二级指标是对一级指标的进一步分解和细化,分别反映一级指标的不同侧面;三级指标用可度量的指标来对二级指标进行细化,并由此推导和证明系统的绩效。
三圈理论分析模型是由哈佛大学商学院公共管理学教授Herman B.“Dutch”Leonard Baker所提出。三圈理论分析模型主要用于领导决策优先考虑的三个主要因素,即价值、能力、支持,分别构成各自的圆圈,决策者可根据三个圆圈的空间结构来做出选择。三个圆圈的重叠部分是可变化的,最高形态是三圈完全重合,此时决策收益最高,成本最低。智能决策辅助系统的“技术性能,应用效能,社会效益”三个指标也可代表三个圆圈,三个圆圈重叠或交集比例大小即可得出系统的实际绩效(详见示图4)。
KANO模型是东京理工大学教授狩野纪昭(Noriaki Kano)所创立。KANO模型定义了三个层次的顾客需求:基本型需求、期望型需求和兴奋型需求(详见示图5)。
这三种需求根据绩效指标分类就是基本因素、绩效因素和激励因素。基本型需求是顾客认为产品“必须有”的属性或功能。当其特性不充足(不满足顾客需求)时,顾客很不满意;当其特性充足时,顾客充其量是满意。期望型需求要求的产品或服务比较优秀,但并不是“必须”的产品属性或服务行为。兴奋型需求要求提供给顾客一些完全出乎意料的产品属性或服务行为,使顾客产生惊喜。当其特性不充足时,并且是无关紧要的特性,则顾客无所谓,当产品提供了这类需求中的服务时,顾客就会对产品非常满意,从而提高顾客的忠诚度。智能辅助系统的绩效很大程度上在于用户对系统的易用性、实用性、稳定性方面的满意程度,尤其是用户对系统所提供的数据在时间维度上是否满足于“时效性、新颖性、连续性”;在形式维度是否满足于“呈现性、详尽性”;在内容维度上是否满足“准确性、相关性、完整性”。好的信息化系统在于用户的倚重程度。倚重度就是用户对基本需求满意度的表达。在系统规划和技术设计时,一般多会把当前最先进的理念和最新设计作为第一选择,其结果往往是先进的理念不被理解,先进的技术无法发挥效能,用户满意度很低。通过KANO模型分析,其原因就一目了然了。同样,只有智能辅助系统基本功能满足需求了,才会产生满意度。只有满意度高了,智能辅助系统才能从步入技术——应用——意识——技术的良性循环,真正成为业务的支撑和驱动力。
无论是评价方法还是分析模型,只在思辨方法和定性描述给予演绎,还尚不能证明他们的可行性。因此这些方法和模型必须经过“数据演示、逻辑推理和实验验证”的过程来验证其科学性和实效性。因此鉴定辅助系统成效的很重要一条标准是好而非新,是满意度下的倚重度。不是理念新、技术新为先,而是好为先,因为真正的好,必然包含着新。
结语
当前,应用智能决策辅助系统已成为转变作业方式的必然选择。在信息化时代,智能决策辅助系统应作为政府提升执政能力,维护国家网络文化安全的重要装备,应成为国家推进“核高基”(核心电子器材、高端通用芯片及基础软件产品)战略的一个重要方面。相比西方发达国家的技术与应用,中国特色的智能决策辅助系统的研制和应用才还刚起步,在“怎么做”中的应用作用与技术作用,以及他们相互作用关系还缺乏足够的认识。本文讨论“方法”和“模型”的目的是探索推进智能决策辅助系统可持续发展的依据和理论。
安全辅助系统 篇2
实习总结
实习单位：平庄矿业元宝山露天矿 实习员工：王 庆 冕 总结日期：2011/10/21
一、前言
经过为期一个月的露天煤矿现场实习使我从新认识到煤矿，在学校的我们主要学习的都是一些书本上理论的东西，这次现场实习让我可以把理论的东西与实际的东西相结合，把书上学的东西更好的发挥出来。在煤矿的实习中我重新的了解了露天矿的生产系统、煤矿开采的工艺、疏干排水、生产设备的维修与养护以及为煤矿生产所服务的一些生产辅助部门。
二、生产辅助部的主要职能和工作范围
通过这次学习我对生产辅助部尤为感兴趣，生产辅助部是一个为保证煤矿能安全稳定生产的一个重要的辅助部门，如果脱离了生产辅助部的配合各部门的工作将会瘫痪，无法进行正常的生产。
生产辅助部的工作范围主要是胶带机的移设、胶带机的延长、胶带的连接、胶带的更换、矿山道路的养护、采场降尘和道路的维修工作。
虽然这些工作对于一个煤矿来说并不会为煤矿带来效益，但却是煤矿生产的一个坚实的后盾。
三、胶带机的移设
胶带机的移设在我们实习的单位主要有两种移设方式，一种是辅助轮斗采煤机的平行方式移设，另一种是辅助排土机的扇形移设，两种移设的方式大体相同，但是却有着一定的差异。
在移设前期要做一些辅助工作，做一个机道移设的施工组织设计，在设计中要明确工程目的、工程概况及特点、安全地点的特征条件、移设程序、需要材料标注、工程的质量要求、工程的安全设施、工程完工移交时间、参加人员以及一些在施工中可能遇到的一些问题和解决办法。施工组织设计应发放到施工所涉及的单位，其它单位将予以施工配合。
施工前要求机道平整，最大的角度应不大于16°，道路的平整应先使用推土机推平，最后用刮道机进行精细的平整，为施工做出最大的辅助。
在移设施工中应按照以下施工要求进行移设：
1)在安装与移设胶带机时应按设计进行测量定线，基本规格达到设计要求。
2)滚筒横向中心线与胶带机纵向中心重合的误差不超过30mm（原设计技术要求为3 mm）。
3)胶带机机架中心线直线度保证在任意25m长度内的直线度误差50mm（原设计技术要求为5 mm）.4)托辊两吊挂高度应相等，其允许误差为2mm.5)胶带机机架的轨枕间距相等，误差不超过100mm（原设计技术要求为10 mm）。
6)轨道不得有死弯，保证卸料车平稳运行。
7)胶带机的各种辅助实施齐全、完整。电缆吊挂规范、整齐，拉绳开关完好、规整，铁道别销、铁道夹板齐全，各种螺栓紧固不齐，机尾锚固安装完好。
8）胶带试运转8小时，运转平稳，不跑偏。
1、平行移设
平行移设是轮斗采煤机向工作帮推进时移设胶带所进行的一种移设方式，因机头和机尾都需要向轮斗采煤机工作方向平行移动，所以称之为平行移设。
在移设过程中如多台移设机进行同时作业应保持每台移设机同向移设，并保持每台移设机之间的距离在10m，如两台移设机移设方向不相同则会造成钢轨的断裂。移设时移设机的前后都应安排专人进行指挥作业，以免出现死角造成不必要的施工困难。移设过程中当胶带机头或胶带机尾行走过快造成输送机弧度过大时，应停止机头和机尾行走，使用移设机在中间多次行走，将胶带机拉直之后机头和机尾再继续向前行走。
2、扇形移设
扇形移设是为了方便排土机上排和下排进行的一种以胶带机尾为中心以排土机胶带长度为半径的一种移设方式，因排土胶带移动方向成扇形，故称扇形移设。
胶带机移设方向排土机卸料车机架滑撬钢轨扇形移置带式输送机示意图
扇形移设与平行移设不同的之处就在于扇形移设胶带机的机头需要使用履带车进行移动，在移设过程中为了排土机的料车不可以从胶带机拆下，那样会给工程量造成不必要的增加。根据工人师傅的总结，在移设排土机胶带时先在胶带机机尾向移设胶带的方向做一个“S”弧，这个“S”弧首先应保证弯度不宜过大，应按照排土机料车的技术参数中最小转弯半径进行设计，保证料车能从胶带的前端移到后端，在做“S”弧的时候应保证机尾有大于70m的轨道是直的并与移设方向相同，因为排土机料车长度是70m，需要将排土机料车完全从胶带前端退回胶带后端。当料车移到“S”弧后直线轨道时，前方的机头使用履带机沿移设方向移动，期间胶带机应使用履带机按照平行移设的方法进行移设，直到胶带没有弧度。
胶带移设全部完毕之后要进行胶带的质量标准化，使胶带看起来更美观。
如果上述工作全部完成之后，应进行胶带的试运行，胶带运转8个小时，胶带运转时应在胶带机头和胶带机尾各设置一人，胶带沿线每两人一组进行胶带的来回巡视，防止胶带跑偏或断裂时及时的给予切断电源，并及时进行调整。
胶带运行期间如没发现跑偏和其它故障现象，即可通知施工单位可以进行使用。
四、胶带机的延长及胶带的连接
胶带机的延长应当与胶带机移设一样，也需要做施工组织计划，并通知需要帮助的施工单位进行配合施工。但是在施工组织计划中要明确标出胶带机延长所需要的配件数量，例如：胶带机架、滑撬、铁轨、道夹板等都要明确标注数量，并将计划提前报矿领导审批，在施工之前做好一切的准备工作。
对于胶带的连接共有两种方法。一种是斜切角度连接，胶带切口角度应在30°这种连接方式比较适合用于排土线；另一种是三角形连接方式，三角型的接口方向应与皮带运行的方向相同，这种连接方式比较适合用于煤线。
胶带的30°角连接方式（虚线表示钢丝）
胶带的三角形连接方式（虚线表示钢丝）
胶带的连接需要方式是用胶带硫化机进行硫化，硫化的规程如下：
1)必须根据胶带宽度正确选择硫化机，不许以大代小。在特殊条件下以大代小时，必须设好保护设置，以防损坏硫化机。2)在铺新胶带时，根据新胶带重量，严格按照钢丝绳的抗拉强度的要求选择钢丝绳，严禁使用破损、超限的钢丝绳。
3)拉胶带用的夹板厚度不得低于20毫米，加班筋骨螺栓不得小于M16，长度以紧固好两个螺母后，螺栓低于螺母１—２口为准，夹板距胶带割断处距离不小于２００毫米。
4)拉铺胶带时，必须分解开驱动滚筒的联接器，抬起各式清扫器，以防发生事故。
5)拉铺胶带时，设专人指挥，专项负责，确定好联系方式。6)更换整条胶带时，胶带的实际需用长度必须测量，旧胶带从设备上拉地面自由伸直后的实际长度，加上一个硫化接头的长度方可断新胶带。
7)在设有张紧装置的胶带上更换整条胶带时，严格计算出张紧装置的行进尺寸，确保胶带硫化接头后有足够的张紧距离，不能影响更换改向滚筒。
8)选择好硫化机的摆放位置，在轮斗、排土机上工作时，必须按照使用说明书中的指定位置硫化接头，严格清理好影响硫化工作的各种设置，硫化接头结束后，恢复设备完好。
9)胶带的加紧装置固定位置必须坚固可靠，不允许出现松动串带现象。
10)严格按照三个相互距离大于１０００毫米的中心点连成一条直线的三点成一线的原则，正确标记出胶带的中心线，并反复验证其同线性，直到确认无误为止。
11)按照已确定好的接头形式、接头长度在两个带头上划出正确接头线，两带头必须都要设成20度的斜角。
12)剥离带头时，严格按照画好的实线操作，不许触及或损伤钢丝绳。在横向割开上下胶板时必须使刀口形成45度坡面状。13)在剔出钢丝绳上附有的多余胶料时，不许露出钢丝绳表面，全部剔开钢丝绳后，准确找出中心钢丝绳，并做好标记。
14)在不使钢丝绳受损的前提下，最大限度地将附在钢丝绳表面的残余胶打掉，将钢丝绳根部的橡胶斜坡面及附近斜面的盖胶表面（宽度约50毫米以内）用钢丝轮细致地打磨成粗糙面。
15)用干净的棉毛巾或羊毛刷，沾120号溶解汽油，涂擦打磨后的钢丝绳和胶面，不许有灰尘和杂物存在，待汽油挥发后再均匀涂2—3边胶浆，注意每次在涂下遍胶浆时，前边胶浆必须已晾干，以不粘皮肤为准。
16)铺设好硫化机组之间的白铁板及防粘物品（报纸、干净白棉布），白铁板条厚度不许超过0.8毫米。
17)检查盖胶与新胶之间是否有杂质，并刷好胶浆，按照胶带接头尺寸要求铺设好下盖胶和芯胶。
18)搭接钢丝绳时，要从中间向两侧逐根拉紧、拉直、摆放排列均匀，保持好各钢丝绳之间的距离，不得有变位、弯曲、起拱现象发生。钢丝绳的对接处头与头间距不许超过钢丝绳直径的一倍。19)搭接钢丝绳时，严格按照胶带接头的搭接等级执行，不许擅自改动。核准好钢丝绳的中心位置，并认真清点钢丝绳的根数，严格检查胶带两侧边的钢丝绳断开处是否与胶带的运行方向顺行。20)搭接好钢丝绳后充填好钢丝绳之间的芯胶，做好清洁工作，再刷一遍胶浆，晾干后，铺好上芯胶上盖胶，并作好胶面各处的整形工作。21)设好上硫化机组，边铁的厚度应比带厚薄1—2毫米，联接好电源线、水泵线、紧固好边挡铁，再紧固好硫化机，硫化机的螺栓紧固力要均匀，松紧一致。
22)打压时要随时观察压力表的显示，检查是否有漏水现象。冬季作业时防止水管、泵体冻结，有条件时使用50度热水。
23)硫化压力按胶带的质量，按0.8—105兆帕之间选择，硫化温度必须严格控制在140摄氏度，上下不超过5摄氏度，硫化时间从140摄氏度开始计算，加热时间按胶带厚度来计算，每毫米加热时间为3分钟。
24)硫化时间结束后，应在加热板温度下降到80摄氏度以下，方可卸下硫化机，并做好胶带整形工作。25)硫化胶带处应比胶带厚出1—1.5毫米。
26)各厂商的胶接材料不可混用，普通型与特殊型的材料也不可混用。27)胶料应避免雨淋或日光照射，禁止与酸、碱、油类接触，储存温度在-15—+25摄氏度之间，温度低胶料生胶浆不易自硫。28)储存时间在-15—+25摄氏度内超过三个月时，如表面严重喷霜，不论是否自硫都不准用于胶接，不出现喷霜，可用120号汽油刷表面，出现沾手状态可以使用。
五、矿山道路的养护及维修
为提高卡车效率、节省燃料及轮胎消耗和保证行车安全，对矿山道路进行经常性的养护和定期维修，使之保持良好状态，俗话讲修路就等于修车。此外，为减少尘土飞扬、环境污染和对人身体健康影响，还应对路面进行日常洒水消尘工作，为减轻劳动强度，矿山道路的养护及维修工作，配备了相应的养护和维护设备。
对道路进行平整时使用推土机和平路机，使用压路机对道路压平压实，运输垫路物料时使用自卸式卡车和前装机，对道路进行养护时要使用辅助设备液压反铲，进行掘水沟做好道路排水工作，道路尘土较大时要使用洒水车对道路进行洒水降尘。
六、总结
虽然我们即将走向社会，但作为一个刚踏入社会的年轻人，几乎没有任何社会经验。以前作为一名学生，主要的工作是学习；现在即将踏上社会，显然，自己的身份就有所变化，自然重心也随之而改变，现在我的主要任务应从学习逐步转移到工作上。这次实习，好比是一个过渡期——从学生过渡到上班族，是十分关键的阶段。对此我思考过，学习经验自然是一个因素，然而更重要的是心态的转变没有做到位。我感触很深的另一点就是：大学生毕业工作，要从基层做起，踏踏实实，认真做好每一件事，不能好高骛远，同时要有不怕苦不怕累的精神。工作的环境往往和大学环境截然不同，大学生活是轻松的、舒适的；而一旦走上工作岗位，那种氛围将不复存在，伴随着的将是紧张、忙碌、竞争，有的环境可能还会比较艰苦，不爱岗就下岗，很有道理，如果我们不能正确看待自己，不想如何去适应现有的生活，而有的是对现实生活的抱怨和不满，这样的话，我们不但不能在所在的岗位上有所发展，很可能会被淘汰，从基层做起，一步一步来，不能怕吃苦，凡是一个成功的人背后都付出了超乎常人的努力。的确如此，苦尽才会甘来，吃苦是一个人成长最好的方式，我们不能害怕吃苦，要做的就是端正自己的态度，从一点一滴做起，逐渐的积累工作经验。
在接下来的这些日子里，我会朝这个方向努力，我相信自己能够把那些不该再存在的“特点”抹掉。感谢老师和公司领导在这段时间里对我的指导和教诲，我从中受益非浅。在实习期间的每一件小事中，我们能够体会到人际关系、机会、评价、竞争、成功、失败等各种我们在今后经常会遇到的事件，相信这些宝贵的经验会成为我今后成功的重要基石。而在这剩下的半年中，我们能再学些什么，再做些什么，这短短的几天能给我们很好的启示。
辅助安全刹车装置概述 篇3
摘 要：自从出现交通工具，关于各种车辆设备自身的安全可靠及道路交通安全的问题就一直是人们关注的焦点。随着现代车辆的广泛普及及车辆性能的提升，对驾驶员的反应能力要求也越来越高。本文讨论了一种对行车途中可能存在的误操作引起的交通事故进行探讨，旨在解决驾驶过程中在驾驶员误将油门当成刹车的情况下，通过信号检测并经由控制器可发出指令将油门信号切换成刹车信号，使刹车有效，避免由于误踏油门而造成的交通事故，增加了行车安全。
关键词：辅助安全；刹车装置；概述
中图分类号： U461 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）29-194-2
0 引言
安全问题一直是人们生活中的焦点。随着生活条件的改善，人们的衣食住行各方面都有各种各样的设备辅助，但这些设备在对我们的生活带来了方便的同时，也不可避免地带来一些安全问题。如现在一方面道路上面车辆越来越多，而且车辆性能的提升如行车速度的提高，这就对驾驶员的反应能力要求越来越高。而与此同时为了保证驾驶的舒适性、方便性，车辆可操作性越来越好，这虽然方便了驾驶员驾驶车辆，但另一方面也越容易引起驾驶员警惕性的降低，尤其是经过长时间行车之后，驾驶员对突发事件的反应能力也变得更低。
尤其是车辆刹车踏板跟油门踏板均为右脚操作，而且通常情况下，右脚一般位于油门踏板上方，当行车过程中出现突发状况需要刹车时，总有一部分人会误将油门踏板当作刹车踏板踩下，从而导致交通事故的发生。除了加强对驾驶员的个人技能培训，本文讨论的装置对这种情况可以起到一定的避免作用。
1 技术领域
本文所讨论安全刹车装置属于汽车刹车技术领域，具体涉及一种汽车的智能刹车装置。
2 技术背景
现有车辆的结构和控制系统能够实时检测车辆所处状态，提供车辆行驶的控制信号。如踩下油门踏板时，系统得到油门的踩踏信号，系统控制油门加速；踩下刹车踏板时，系统得到刹车的踩踏信号，系统控制车辆减速刹车。现有车辆控制系统的所有控制指令均需驾驶员人为操作，如果出现驾驶员的误操作，如对于新司机而言，在紧急情况下很容易将油门踏板误当作刹车踏板踩下，而现有车辆的结构系统无法识别这种误操作，发出的控制指令仍是加速指令，此种情况下很容易引发安全事故。
为了避免人为产生的误操作所造成的交通事故，就需要一种检测系统，能够反馈驾驶员对这种将油门踏板踩到底部的行为，然后经由系统判定，辅助驾驶人员完成所要进行的操作。
3 技术内容
本装置针对现有车辆结构系统存在的问题，提供一种新型构思的智能刹车装置，当误将油门踏板当成刹车踏板踩至底部时，控制系统可发出指令将油门信号切换成刹车信号，使刹车有效，且不影响油门原有的加速功能。
为解决上述技术问题，本装置采用的技术方案如下：
辅助安全刹车装置，包括控制器、与控制器连接的刹车装置和加速装置，所述控制器输入端连接有接近开关检测装置和油门踏板控制装置。所述油门踏板控制装置设置于车辆的方向盘上，所述接近开关检测装置设置于油门踏板底部的侧方，包括接近开关和开关支架，当检测油门踏板踏下至与接近开关的距离为接近开关的感应距离时，接近开关输出电流信号并将电流信号传送至控制器。
所述油门踏板控制装置包括油门踏板控制按钮，油门踏板控制按钮设置于方向盘的边缘处。在油门踏板踩踏过程中，当油门踏板底部检测面正对接近开关检测面到达接近开关的动作距离时，接近开关输出电流信号至控制器，控制器输出指令结束加速，同时启动刹车装置。当油门踏板控制按钮按下或油门踏板底部检测面与接近开关检测面之间未达到接近开关的动作距离时，油门原有的加速功能正常使用。
如上所述的辅助安全刹车装置，所述开关支架固定安装于油门踏板端部的侧方，开关支架的侧壁开设有长槽孔，接近开关穿过长槽孔固定在开关支架上。
优选的，所述接近开关采用电感式接近开关，电感式接近开关的有效检测距离为8mm，作为适配，接近开关的检测端面与油门踏板踩到底时其底部端面间的安装距离小于8mm。采用接近开关通过非接触方式进行检测，可避免磨损和损伤油门踏板，延长使用寿命。所述控制器可采用单片机或PLC可编程逻辑控制器。
同时，为实现安全的闭环功能，在油门踏板控制按钮按下之后，可选择通过车辆前方的控制面板上面的灯光闪烁或进行声音提示，辅助驾驶员对自己驾驶行为的认知，实现控制过程的闭环功能。
4 附图说明
附图标记：1为控制器，2为接近开关检测装置，21为接近开关，22为开关支架，23为检测端面，24为长槽孔，3为油门踏板控制装置，31为油门踏板控制按钮，4为刹车装置，5为加速装置，51为油门踏板，52为油门底部端面，6为方向盘。
5 具体实施方式
如图1所示，辅助安全刹车装置，包括控制器1、刹车装置4和加速装置5，刹车装置和加速装置均与控制器电连接，控制器可采用单片机或PLC可编程逻辑控制器。控制器的输入端连接有接近开关检测装置2和油门踏板控制装置3。油门踏板控制装置3设置于车辆的方向盘6上，接近开关检测装置2设置于油门踏板底部的一侧，检测油门踏板踏下后与开关检测装置的距离为接近开关的感应距离时，接近开关输出电流信号并将电流信号传送至控制器。
具体而言，如图3所示，油门踏板控制装置3包括油门踏板控制按钮31，油门踏板控制按钮设置于方向盘的边缘处，按下油门踏板控制按钮，在油门踩至底部时，保持油门踏板的加速功能。如图2所示，接近开关检测装置包括接近开关21和开关支架22，接近开关采用电感式接近开关，电感式接近开关的有效检测距离为8mm，作为适配，接近开关的检测端面与油门踏板踩到底时其底部端面间的安装距离小于8mm。采用接近开关通过非接触方式进行检测，可避免磨损和损伤油门踏板，延长使用寿命。开关支架固定安装于油门踏板端部的侧方，开关支架的侧壁开设有长槽孔24，接近开关穿过长槽孔固定在开关支架上。
在油门踏板51的踩踏过程中，当油门踏板控制按钮处于未按下状态，油门底部端面52正对接近开关的检测端面23到达接近开关的动作距离时，接近开关输出电流信号至控制器，控制器输出指令结束油门信号，同时启动刹车信号。当油门踏板控制按钮按下时或油门底部端面与接近开关的检测端面之间未达到接近开关的动作距离时，油门原有的加速功能正常使用。本装置在现有车辆刹车系统结构的基础上，增设油门踏板控制装置3和接近开关检测装置2，当行车过程中误将油门踏板当成刹车踏板踩下时，控制器输出指令控制加速停止，同时启动刹车，避免误踏油门而造成的交通事故，增加行车安全。
参 考 文 献
基于图像处理的行车安全辅助系统 篇4
关键词：疲劳驾驶,FPGA,图像处理,行车轨迹
1 引言
研究表明,2 0%的交通肇事是由疲劳驾驶引起的[1],而酒后驾驶更高达27%[2]。这些交通肇事的驾驶员往往都是无法克制自己疲倦的双眼或晕醉的脑袋,从而难以保障车辆按道按速行驶。目前疲劳驾驶的检测方法主要有通过头部位置传感器检测和基于图像处理的瞳孔直径检测两种,但由于驾驶员的坐姿及头部运动的影响,使得准确率不高。车辆变道的判断可以使用加速度传感器进行检测,当车行驶在颠簸的路面或车辆合法地连续进行变道时,可能会触动检测仪而导致误检。综上所述,要有效解决以上问题,运用图像处理技术实时地对行车情况进行监控,检测及识别车道分界标线,确定并记录行车位置,根据行车轨迹对车的行驶状态作出准确判断,判断结果由语音报警提示驾驶员。通过本系统设计能有效地监测和提醒驾驶员是否正处于疲劳或醉酒驾驶状态,同时能及时提醒驾驶员不要压实线违法变道,以免后面突然来车酿成事故。这对于减少交通事故,保障行车安全,有十分重要的现实意义。
2 系统总体设计
本系统设计采用F P G A为硬件支撑,由开发工具Q u a r t u s I I对其硬件进行二次开发,并通过S O P C Builder定制一个Nios II嵌入式可编程处理器,从而大大简约了对硬件线路的设计,灵活地实现一个从硬件到软件的完整系统。系统总体设计如图1所示,本系统主要由视频A/D转换模块、基于FPGA的图像信号处理模块、语音提示模块和视频D/A转换输出模块组成。首先,视频由摄像头输入,通过视频解码芯片ADV7181B对摄像头捕捉的路面图像进行A/D采集,将图像信息转换成数字量。接着由基于FPGA的图像处理系统对图像数据进行中值滤波,二值化处理,消噪[3],车道标线识别及不断记录行车轨迹。再由行车轨迹来判断是否变道、疲劳或酒后驾驶,最后通过语音模块作出相应的安全报警,合成的VGA信号经三路高速的D/A转换芯片ADV7123输出到监视器,可由监视器直接观察前方路况。
3 系统底层模块的设计
系统底层模块设计由开发工具Quartus II来完成。如图2即为图像处理系统底层模块设计的原理图,共有四个模块组成,各模块功能以下:1.DE2_TV模块:通过I2C总线初始化视频采集芯片ADV7181B,并把视频解码输入的信号进行处理,提取亮度信号及合成VGA输出。2.mk模块:对亮度信号做二值化处理,并动态计算阈值,再将二值化数据送给CPU处理。3.Nios2_system模块:是制定的Nios II软核处理器,可根据需要送出内存地址提取mk模块中相应的图像数据,同时为C/C++应用程序提供硬件平台,可移植相关的算法和程序。4.PLL模块:是锁相环,对系统晶振频率分频及向其它模块和内存提供时钟信号。在底层模块的设计中,mk模块的设计是图像信号处理的关键,如果算法运用得当将会得到理想的二值化效果。及其运用了Nios II软核设计相结合的思想,在PC机上开发的C语言程序能够很快的移植到Nios II处理器上[6],简化了系统的规模,缩短了开发周期,提高了效率。同时提高了数据的处理速度,保证图像处理的实时性。
4 图像滤波及二值化处理
视频图像解码后首先对图像进行平滑,采用了常用的中值滤波法。中值滤波法是一种图像非线性平滑技术,它将每一像素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内的所有像素点灰度值的中值[7]。它对脉冲干扰噪声有很好的抑制效果,在抑制随机噪声的同时能有效保护图像边缘。本系统采用3*3方形滑动窗口并对窗口内的9个像素灰度值进行排序,用其中心值代替窗口像素的灰度值。在本设计中并没有必要对整幅图像进行中值滤波,实践中发现只需选取该图像的1/3高度处的某几行图像数据进行中值滤波即可。因为此位置的图像完全包含了道路标线的信息且比较清晰可辨。这样不但减轻了数据处理负荷,提高了实时性,而且定位的图像截取还有效地排除了其他的背景噪声,从而大大减少了干扰噪声。接下来的二值化也只对这截取的几行数据进行处理即可。
而在实现图像二值化的过程中还必须确定灰度值的阈值,通常最直接的方法就是通过图像的灰度直方图来确定[8]。但由于路面受损和光线的影响,使得路面各处的灰度值可能相差较大。如图4所示为本系统测试时拍录下来的视频截图,从图可见,路面各点受污染程度是不一样的,及光线亦是变化的,特别是旁边有车辆经过的时候,会在路面留下车影。这样就不能保证两条道路标线的灰度值相一致,若只设置单一阈值就无法得到有效的二值化。因此,本设计采用了多点动态阈值计算法,能自适应图像背景的变化。
多点动态阈值计算法是指在同一行像素上划分几个不同区域,分别产生不同的阈值,而不同区域的阈值的确定是分别将前一个有效阈值加上一个近两行的最大灰度值的差值(即是背景的变化值)得到。具体算法如下:
假设要二值化的图像数据行为第N行,具体实现的步骤如下:
1.在第N-6行找出并保存其灰度值的最大值及相应的地址,记为MAX_DATA6和MAX_DATA_ADDR6。同理也找出并保存第N-3行的灰度值的最大值及相应的地址,记为MAX_DATA3和MAX_DATA_ADDR3。可知,(N-3)-(N-6)=中值滤波窗口的宽度3。
2.将第N行分为三个区域,如图3所示,距离0b=ac=两条道路标线的间距。若要判断该行的灰度最大值的地址MAX_DATA_ADDR会出现在哪个区域,会有三种可能性:
1)当0<=MAX_DATA_ADDR
2)当a<=MAX_DATA_ADDR<=b时,即仅有一条道路标线落在区域2,就无需找第二条线,灰度最大值就为MAX_DATA。
3)当b
3.对区域1、区域2、区域3分别设阈值,记为
YUZHI_1,YUZHI_2,YUZHI_3。先由灰度直方图确定一个固定的阈值D,初始化时
YUZHI_1=YUZHI_2=YUZHI_3=D,而第N-3行的已知有效阈值对应记为Y U Z H I_1’,Y U Z H I_2’,YUZHI_3’。若要确定当前第N行的阈值,则同步骤2一样亦有三种情况出现:
1)当0<=MAX_DATA_ADDR
2)当a<=MAX_DATA_ADDR<=b时,只有一条道路标线落在区域2,可将区域1和区域3的阈值设为最大值255。
3)当b
用相应区域的阈值分别对图像各区域像素进行二值化,若灰度值比阈值大的,则置1;反之,则置0。这样第N行图像的二值化结果就呈现了。如图5是图4视频截图的灰度直方图,从图中可以看出,占较大区域的较黑与较暗部分,主要对应着路周围的树木、草皮与路面,而两条白色的道路标线的灰度值正好集中在较白部分区域。经过上述的二值化后,较白的道路标线基本被量化为一串数字“1”,而较黑和较暗的树木、草皮及路面都被量化为一连串的数字“0”。
5 道路标线识别及行车状态检测
通过底层硬件的设计,实现了二值化后,接着的数据处理将由嵌入的Nios II处理器来完成。如图6总算法流程图所示,中值滤波及二值化处理已由mk模块完成,接着Nios II核将对二值化后的数据进一步消噪然后识别道路标线进而确定行车的位置与轨迹。所谓的进一步消噪,只是把二值化后的一些离散的噪声干扰“1”给过滤掉。具体方法是先确定在检测行所能捕获的车道分界标线(并不是斑马线及指示箭头等)的线宽最大值和最小值,分别记作Max和M i n。设置一个宽度为Max的扫描窗口,然后以窗口宽度为单位对检测行数据分段逐一扫描,若窗口内包含“1”的个数少于Min,而“1”的连续个数又不超过T(T=Max-Min),则将窗口各点清“0”。至于对道路标线的识别,也要先设置一个门限,其上、下限分别为Max和Min。同样以宽度为Max的窗口进行扫描,只是遇到“1”才开始扫。窗口扫完后,比较窗口内含“1”的个数是否符合门限要求,若符合则该窗口的位置即为道路标线的位置。计算窗口的中点位置代表该道路标线的位置。同理,可找出存在的另一条道路标线的位置。既然确定了道路标线的位置,只要以车头的中点作参考点,便可确定车与两标线间的距离关系,再通过连续图像检测并记录行车移动的位置从而得到行车的轨迹。如图7所示,若行车轨迹的左右摆幅连续出现3次以上则被判定为疲劳或酒后驾驶状态;若摆幅不超过一定幅度且不连续的则不会误报警。又通过行车与标线间的距离及其轨迹的趋向性分析,当车即将压实线时,则发出违法变道的语音报警;压虚线时,则提示正常变道。而虚线的判定则要通过前后连续帧图像的检测和对比,在一定时间间隔内标线检测不连续的即为虚线。
6 系统测试
本系统以Altera公司的DE2板[9]作为测试的硬件平台。由于DE2板集已成了FPGA芯片、下载控制芯片、各种存储芯片、视频解码器芯片及高速DAC转换芯片等,完全具备了硬件要求。只要将编译好的程序下载到DE2板上,另外将语音模块与DE2板的PIO接口并口连接即可。本测试的视频输入是由DVD播放器播放实际行车拍下的录像获得,这样比较方便切换几段不同路面的视频进行测试。
6.1 测试的操作步骤
首先,将DVD播放器的视频输出与DE2板的视频输入通过视频连接线连接起来。让DVD播放器暂停播放,使其输出一幅静态的视频画面(例如图3)。其次,将显示器和语音模块分别连接DE2板的VGA及PIO接口,然后给各设备通电。再次,启动Quartus II开发工具中的逻辑分析仪对mk模块的输出信号进行时序监测,并在NisoII IDE环境下运行CC++程序。这样在逻辑分析仪窗口中便会显示mk模块各输出的时序图,如图8所示。图中第二行捕捉的高电平时序便反映车道左右标线出现的位置。
6.2 测试结果
通过对静态图像的测试和利用逻辑分析议的观察分析,本系统可准确判断车道分界标线出现的位置及计算出其中心点位置。再通过对连续视频图像进行测试分析,可知随着行车位置的变化,也可以准确地判定行车在两条车道分界线间的相对位置并记录行车的轨迹。而且切换不同路面的视频进行检测时,亦能准确判定行车的相对位置与移动的轨迹。本设计能实时稳定地对行车状态进行监测和判断,及时作出变道、疲劳驾驶或醉酒驾驶的语音提示。
7 结束语
该系统能实时监测路面的交通标线,确定行车位置,记录行车轨迹。通过行车轨迹可有效地判断驾驶员是否疲劳驾驶或醉酒驾驶并及时提醒,又通过行车在两条标线间的相对位置及其移动的趋向方向便可判断车是否正要变道,若压虚线变道则为正常变道,若将要压实线变道则提示违法变道。本设计在FPGA中实现图像处理及嵌入Nios II软核,且充分利用Nios II软核可裁减性[10],简约而高效地实现了该系统。从而降低了硬件设计难度与缩短了开发周期,且使得系统无论是硬件还是软件的更新、升级与维护更灵活、方便。同时很容易实现扩展功能,比如将本系统与车的控制系统相结合,当行车突发变道、疲劳驾驶或醉酒驾驶时,可将车智能减速,甚至停车,以确保行车安全,起到安全辅助作用。
参考文献
[1]李都厚,刘群,袁伟等.疲劳驾驶与交通事故关系[J].交通运输工程学报,2010,(2):104-109.
[2]http://news.9ask.cn/jtsg/sgss/sssx/201108/1495960.shtml
[3]霍宏涛.数字图像处理[M].北京:北京理工大学出版社,2002,9.
[4]周立功.SOPC嵌入式系统基础教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006,11.
[5]李洪伟,袁斯华.基于Quartus II的FPGA/CPLD设计[M].北京:电子工业出版社,2006,4.
[6]刘明章.基于FPGA的嵌入式系统设计[M].北京:国防工业出版社,2007,9.
[7]徐建华.图像处理与分析[M].北京:科学出版社,1992,1.
[8]何东健,耿楠,张义宽.数字图像处理[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004,3.
[9]张志刚.FPGA与SOPC设计教程:DE2实践[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007,4.
安全辅助系统 篇5
安全用具是为防止触电、坠落、烧伤、煤气中毒等事故，保证工作人员安全的各种专用安全工具，
什么是基本安全用具和辅助安全用具
，
地铁列车辅助供电系统介绍 篇6
【关键词】地铁列车；辅助供电；供电系统
一、地铁列车辅助供电系统概要
目前从我国地铁列车的供电系统来看，我国大部分地铁列车辅助供电系统都是以输入电路、逆变器、输出电路、控制模块以及电池组成。
（一）输入电路
輔助供电输入电路主要包括电路熔断器、输入虑波器等构成，其中荣电器负责当地铁列车后极电路产生过载或者出现短路的情况下及时断电的一种装置。虑波器其主要作用在于控制以及过滤前极电路产生的共模高频干扰信号。
（二）逆变器
逆变器中包括一个具有转变电压的受控三项电桥，通过该电桥将电压转地铁列车接触网电压转变成为列车工作需要的三项交流380V，并且运用并联的方式进行电流输出，逆变器通常情况下一固定的频率进行工作。受控三项电桥安装在一个具有散热功能的散热器上，散热器中装有开关、二极管以及驱动板等相应设备。主控制器产生的驱动信号接入到驱动板，从而通过控制设备进行逆变器380V输出。二极管用来关断瞬间输出变压器自感电动势反加到直流环节造成电源污染。
（三）输出电路
在地铁列车的辅助输出电路中，辅助输出电路包括辅助输出变压器、正弦滤波器以及熔断器等相应设备组成。其供电的过程是，列车接触网电压经过输出变压器后，将接触网电压转变成为列车使用电压，将输出电压经由正弦滤波器后，在经由输出接触器以及熔电器进行供电。通常情况下，地铁列车通常都是将滤波器固定在变频器与电机之间，。当系统检测到逆变器的输出电压同列车所用的380V电压在同一频率之后，那么输出电路中的接触器将会闭合。而熔断器主要负责电压过高以及过流等保护工作。
（四）控制模块
地铁列车的辅助供电系统的控制模块主要包含主控制器、模块控制器以及输入输出节点等设备注重。控制模块在辅助供电系统中负责对供电系统进行全方位控制，同时也负责上级控制通讯以及对不同变流器进行电压以及电流的控制与调节。当控制模块检测到地铁列车发生辅助供电系统故障时，那么控制模块将下达关闭辅助逆变器的命令。
主模块控制器通常情况下配备两个微处理器。其中一个微处理器负责对辅助逆变器进行控制以及对逆变器的运行状态进行诊断，包括传感器信号评估以及顺序控制等功能功能。另外一个微处理器主要任务是进行特殊独立检测，例如对辅助供电系统的干扰电流进行监控。
（五）蓄电池
在地铁列车的电池中，一般都是将蓄电池安置在车头部位，其关键作用就是当列车出现供电事故时，向逆变器提供必要的启动能量。另外，蓄电池也需要对地铁列车的其他用电设备进行供电，例如列车照明设备等。当地铁列车处于正常行进过程中，它都是以浮充电的形式而存在。只有当列车供电设备出现故障以及辅助电源出现无法供电情形时，蓄电池才会进行相应的供电活动，同时蓄电池也是一种应急电源，当出现紧急情况时，蓄电池要保证控制用电的供应。
二、地铁列车辅助供电方式
（一）集中供电
所谓的集中供电一般情况下指的是在地铁列车中安置一定量的辅助逆变器，并且它们比分为所设定车厢进行辅助供电，并且供电方式有两种选择，一种是并联供电方式，另外一种是扩展供电方式。如果地铁列车采用扩展供电的方式，两台逆变器正常向各自负责车厢进行供电。当采用并列供电方式时，供电下路是并列的，两台逆变器同时向整列地铁进行供电。
通常情况下，我国地铁在逆变器容量的设置中，将容量设置在200—240KVA范围内，当其中一台出现无法供电状况时，那么就需要通过关闭设备的方式，将该故障逆变器与电路断开，并且将另一台正常运转逆变器进行供电，从而保障列车车厢的正常运转。如果运用并联供电，那么显而易见，一台逆变器达不到地铁列车的运行需求，这时就需要通过切断列车其他设备的用电进行电力集中，例如切除耗电相对较大的空调设备，从而保证一台辅助逆变器工作状态下地铁列车的正常运行。
（二）分散供电
所谓的分散供电指的是在地铁列车的每一节车厢内都安置一台辅助逆变器，并且通过辅助供电系统的三项输出接触器，为列车母线提供380V的交流电压。通常情况下，分散供电的辅助逆变器功率设计在73KA左右，从而使地铁列车交流供电容量的增加，满足列车的负载要求。这样即使地铁列车中的一个辅助逆变器出现故障，那么总体供电容量依然满足列车的正常运行。即使地铁列车在运行中有三台辅助逆变器发生故障，那么也仅仅需要切除列车几列车厢的空调供电后依然保证列车无限速的正常运行。当有四台辅助逆变器发生故障时，那么就需要切除整列列车的空调供电，保障列车的正常运行，大大降低了辅助供电系统因故障而导致的列车停运。
参考文献
[1]康亚庆.地铁车辆辅助系统两种供电网络的分析[J].现在城市轨道交通，2009（4）
[2]熊成林，冯晓云.不同结构的列车辅助供电系统分析与比较[J].机车电传动，2008（2）
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安全辅助系统 篇7
目前,随着我国汽车保有量的激增,汽车驾驶安全问题日渐重要。道路交通安全研究已经成为热点,特别是围绕人-车-路系统中的人和路开发车载汽车安全驾驶支持系统更是受到广泛关注。车载驾驶安全支持系统分为感知层、判断层和操作层。感知层主要是获取车辆运行环境信息、车辆状态信息、驾驶员生理信息和驾驶行为信息,并向驾驶员提供信息;判断层主要是根据感知层信息判断车辆运行安全性和驾驶员是否疲劳,并向驾驶员报警;操作层主要是引导或介入控制驾驶,以规避危险。本文就车载汽车安全辅助驾驶支持系统的感知层(车辆状况信息监测系统、交通环境感知系统、驾驶员信息监测系统)的研究现状进行综述,并展望该领域的发展趋势。
1 车辆状况信息监测系统
车辆自身的安全隐患是导致交通事故的一个重要因素。车辆状况监测系统是利用各种传感器如压力、温度、烟度等传感器检测车辆运行中的状态信息,并提供给驾驶员。目前在汽车安全驾驶支持系统中关于车辆状况信息的监测研究有:汽车轮胎监测、烟火监测、行车记录等。日本的几家大汽车公司如丰田、日产、富士重工等研发了轮胎压力和火灾探测装置。德国奔驰汽车公司和西门子电器公司共同研制了新型智能性早期火灾识别设备。此设备中的微型计算机控制着多个敏感的传感器,能迅速识别出早期火灾的烟味,并立即传输给多功能判断器迅速分析和判断,及时确定早期火灾的火源,并对现场空气中的有害气体进行检测,便于提前采取安全保护措施。随着传感器和微处理器技术的发展,具有无线信号发射功能的低功耗温度传感器和压力传感器以及具有无线信号接收的微处理器如MC68HC908RF2,在汽车轮胎预警系统中得到应用,在欧洲如英国、芬兰等国就开展了此项研究。为了减少轮胎气压过低对安全行驶的影响,英国哈蒙雷塑料研究所研制出一种自动吸气的轮胎。其内部填充一种能自动吸气的泡沫塑料,吸气特性取决于所受压力。轮胎受的压力越大,吸入气体越多,当压力减小时,它又施放出一部分气体,始终保持一定压力。在国内,文献[1]进行了轮胎智能检测系统微控制器处理单元以及无线异步通信程序的研究与设计;文献[2]开发了国内首台无线通信的汽车轮胎预警系统。行车记录仪目前技术已经非常成熟,本文不赘述。
2 交通环境感知系统
实时了解交通环境对于车辆驾驶安全是非常重要的。汽车安全辅助驾驶中的交通环境感知系统就是利用各种传感器如激光、超声波、微波、视觉、GPS等探测交通环境如道路信息、交通标志、周边车辆与障碍物、行人、路面等信息,并实时提供给驾驶员的驾驶安全判断系统。交通环境涉及的因素较多,因此交通环境感知技术是汽车安全辅助驾驶支持系统研究中比较活跃的领域,下面将分类对此进行介绍。
2.1 车道检测
在汽车安全辅助驾驶系统中,车道的检测主要包括,道路标线的检测和道路转弯半径的检测。
1) 道路标线的检测。
道路标线可渠化交通、保障交通安全。因此判断车辆是否正确地按照道路标线的引导行驶,对于驾驶安全具有重要意义。在道路标线检测中典型的驾驶安全辅助系统为车道偏离报警系统,由摄像机、速度传感器、信息处理系统、方向盘调节器、报警系统等组成。车辆一旦有偏离车道的倾向,便会通过指示灯及蜂鸣器向驾驶员报警。当根据驾驶员的转向灯操作断定为有意识地进行车道变更时,便会暂时停止报警。可切断系统开关,但车辆再次起动时系统便会自动开始工作。目前,国外一些汽车公司纷纷开展本领域的研发,已经有实用化产品。车道偏离报警系统多采用单目摄像机探测道路标线图像,为增加系统检测道路标线的可靠性,日本汽车研究所ITS中心探索利用双目CCD摄像机和实时差分GPS系统检测运行车辆偏离道路标线情况。在国内,车道偏离报警系统尚处于研究阶段。为提高不同光线下道路标线的识别精度,文献[3]运用神经网络方法识别道路标线;为提高道路标线识别的实时性,文献[4]研究了基于HSV颜色模型的道路标线检测算法和DSP的实时实现。
2) 弯道的检测。
当车辆行驶遇到弯道时,由于驾驶员对道路情况不熟悉或注意力不集中,或车速太高,经常发生车撞路标(或栏杆)和翻车事故。转弯减速调节系统可检测转弯车辆经由路面的转弯半径及曲率,将信息通知给驾驶员或相应地自动调节车辆减速度。转弯减速调节系统主要有两种:主动式和诱导式。主动式系统是通过车载传感器如摄像机、激光、车速等传感器主动探测前方道路弯道信息,而引导式系统则是通过车载信息接收系统如GPS接收机接收车辆当前位置信息,通过查询道路电子地图获取前方道路弯道信息或通过无线信号接收器直接接收外部道路诱导系统发布的信号。日本的几家汽车公司在此领域进行深入研究,并取得了实用化成果。马自达公司的方案是采用主动式系统。当车辆接近转弯时,系统计算出一个足够安全的车速,以便处理转弯,并根据来自路标信息,估计到弯道开始点的距离。如果车速传感器检测证明车速超过估计的安全速度,系统则发出警报信号,如驾驶员未减速,系统将自动操作制动。本田公司与三菱公司使用引导式系统。本田公司的转弯减速调节系统用地图数据警告驾驶员有弯道时,选择合适速度。如需减速,则发出警告信号,弯道图形显示在风窗玻璃显示器上。三菱公司的转弯减速调节系统利用车载信号接收器接收从路边发射的逼近拐弯和弯道信号,并警告驾驶员减速。如果驾驶员忽视警告,系统将自动地降低车速。在国内,文献[5]利用图像识别技术研究高速公路弯道识别,提出了一种有效的基于区域生长和曲线拟合的弯道识别算法;在自动公路系统研究中,文献[6]等利用磁道钉编码传输弯道信息。
2.2 交通标志的探测
道路交通标志是重要的道路交通安全附属设施,可向驾驶员提供各种引导和约束信息。驾驶员实时地正确地获取交通标志信息,可保障行车更加安全。在汽车安全辅助驾驶系统中,交通标志的探测是通过图像识别系统实现的。戴姆勒·克莱斯勒公司目前正开展新一代图像识别系统研究,该系统在道路标志方法上首先对形状进行判断,然后再读取上述形状中的文字和图形信息,以做出最终判断。在难以对标志进行判断时,驾驶员也可利用事先记录的道路标识相关电子地图数据进行识别。宝马公司在ADAS(advanced driver assistance systems)项目研究中,也利用图像识别技术进行了交通标志的研究,此外日本丰田公司也积极进行交通标志自动识别系统的研发。在国外,许多研究人员在交通标志图像识别算法研究中进行了多方面的探索。交通标志图像识别包括交通标志定位(即确定感兴趣区域)、分类器设计等几个过程。交通标志与背景的颜色以及交通标志的形状在交通工程标准中有明确的规定,因此可根据交通标志颜色和形状进行定位研究。文献[7]设计了标志图像像素颜色分量分类器确定感兴趣区域;文献[8]利用边缘检测算法找到目标的边缘,根据标志的形状特征确定其位置;文献[9]利用模板匹配算法确定交通标志位置;由于交通标志种类多,拍摄交通标志图像环境影响因素多,在交通标志模式分类器设计研究中多为非线性分类器,如文献[10]等利用径向基神经网络结构设计标志模式分类器。在国内,文献[11]根据交通标志的颜色和形状,利用支持向量机的非线性分类能力将其图像区域从实景图像中检测和提取出来,然后利用具有多样性、较强容噪能力的模糊免疫网络来识别;文献[12] 提出了一种改进的彩色图像分割方法,并将该方法与不变矩理论相结合用于检测彩色图像中的交通禁令标志。
2.3 行人检测
车辆驾驶员及时了解道路前方的行人信息,应采取相应措施对保障行人安全具有重要意义。在汽车安全辅助驾驶支持系统中,道路行人检测采用以下2种方式:车载行人检测系统与道路行人检测系统。车载行人检测系统多通过红外摄像机实现,欧洲的ADAS项目采用该方式。道路行人检测系统是通过安放在人行通道路口的传感器,如红外摄像机、超声传感器、压力传感器、雷达检测道路中的行人与车辆,并将道路中行人信息发送到将通过该路段的车辆上,日本的ASV项目采用该方式。目前,行人自动检测系统尚处于研发中,运用图像处理技术自动检测行人(包括行人图像定位、跟踪)研究受到许多研究人员的关注。如文献[13]利用低分辨率的红外摄像机采集行人场景,运用模板匹配的方法对道路中行人进行定位。文献[14]为提高行人检测的可靠性,研究了基于雷达与单色摄像机行人检测信息融合方法。在ARGO智能车中,文献[15]研究了在黑白道路场景图像中基于对称度、比例和形状的行人定位方法。为解决行人图像跟踪,文献[16]构建了行人线性监督学习模型,并结合半Monte Carlo预测方法实现行人跟踪。
2.4 路面状况检测
路面状况检测系统 (road surface condition information system RSCIS)运用各种传感器检测路面信息如冰、雪、路面摩擦系数、坑漕等,并向驾驶员提供报警信息。RSCIS有2种:车载式与固定式。车载式是利用车载传感器如红外、激光、视觉等传感器实时检测路面数据,并显示给驾驶员。美国的IDI公司开发的基于红外传感器的RSCIS就采用该方式,该系统已经装备在奥迪轿车中。固定式是利用路侧设立气象检测传感器、视觉传感器等实时检测路面数据和气象数据,并通过道路信息发布系统如可变情报板、无线信息发布系统等,通知给驾驶员。在日本的SmartWay项目中,路面状况检测系统采用固定式。在RSCIS研究中,文献[17]运用车载的视觉、温度、振动等传感器计算路面的摩擦系数;文献[18]运用TV摄像机采集冬天道路路面图像,并通过图象处理技术获取路面冰雪信息;文献[19]运用光纤温度传感器探测路面温度,并预测冬天路面的路面冰雪信息。
2.5 驾驶员视觉增强
驾驶员的视觉增强是利用各种传感器和先进技术增强驾驶员在雨、雾天、光线不足条件下的视觉效果。为增强在雨、雾天驾驶员视觉效果,日本研制出一种视觉增强系统。可迅速去除档风玻璃上的雨水、雾气。典型的结构有3 种:①采用除水防护薄膜,使水膜不易形成;②采用一种斥水玻璃,使水珠快速结成大水滴流走;③利用超声波技术使吸附在档风玻璃上的水膜雾化消散。烟雾会导致公路的能见度下降,引发交通事故。美国的Galaxy科技公司开发了由红外传感器、显示系统、无线通信系统、GPS等组成的驾驶员视觉增强装置,用于烟雾条件下抢险车辆。为探测雾天的能见度,文献[20]研究了基于车载摄像机的能见度检测方法。在国内,文献[21]针对雾天下拍摄图像的退化现象,提出了一种景物影像清晰化的方法。光线不足会导致驾驶员对车辆运行环境判断不准,为增强此条件下驾驶员视野,许多车辆都采用了夜视系统。夜视系统主要由低照度红外摄像机与显示系统组成,目前夜视系统已经完全市场化。
3 驾驶员信息检测系统
目前在汽车安全辅助驾驶支持系统研究中,驾驶员信息检测主要涉及驾驶疲劳和驾驶行为监控两个领域。
3.1 驾驶疲劳检测
驾驶疲劳反映在生理与心理2个方面,主要的生理反映是:神经系统的功能、血液和眼睛的变化等,研究人员往往用脑电、心率、眼睑眨动、眼球运动、头部的位移加以鉴别。主要的心理反映是:反应时延长、注意分散、动作不协调。从现有研究上看,疲劳的与清醒的驾驶相比,较有特异性的指标是:方向盘的微调,头部前倾,眼睑的眨动、甚至闭合。由于疲劳驾驶是重大交通事故主要原因,国内外研究机构纷纷开展该领域的研究。在欧洲的e-Safety项目中开发了AWAKE驾驶诊断系统。该系统利用视觉传感器和方向盘操纵力传感器实时获取驾驶员信息,并利用人工智能算法判断驾驶员的状态(清醒、可能打瞌睡、打瞌睡)。当驾驶员处于疲劳状态时,通过声音、光线、振动等刺激驾驶员,使其恢复清醒状态。文献[22]通过自行开发的专用照相机、脑电图仪和其他仪器来精确测量头部运动、瞳孔直径变化和眨眼频率,用以研究驾驶疲劳问题。研究结果表明,一般情况下人们眼睛闭合的时间在0.12~0.13 s之间, 驾驶时若眼睛闭合时间达到0.15 s 就很容易发生交通事故。在国内,也有多家研究单位开展驾驶疲劳的研究,文献[23]利用机器视觉的方法对驾驶员的眼睛特征进行实时跟踪从而判断驾驶员的精神状态;文献[24]从心理和生理的角度入手分析了驾驶疲劳的特征;文献[25] 用脑电仪记录驾驶员的脑电情况,得到了驾驶员在正常状态和疲劳状态下驾驶时的脑电数据和波形, 用驾驶员驾驶时的脑电特征量来评价其疲劳程度。
3.2 驾驶行为检测
驾驶行为即驾车过程中驾驶员操纵车辆的动作如控制油门、换档、制动、踩离合、转向等动作,是影响车辆行驶安全性因素。驾驶行为可以反映驾驶操作的合理性并在一定程度上反映驾驶员的精神状态。某些研究机构利用车辆速度的变化描述驾驶行为,并探讨了基于驾驶行为的交通事故预测问题。法国从2000 年开始已联手研制基于驾驶行为的驾驶员注意力下降监测系统,通过声音或光信号提醒驾驶员。该系统采用的传感器有:视频传感器(不间断的测量并分析汽车与旁侧车道白线间的距离)、方向盘传感器(监控方向盘的活动情况)、刹车传感器(监控脚踏板上的压力状况)等。为减少驾驶行为导致道路交通事故,美国成立了驾驶行为研究国家研究所(the national institute for driver behavior,NIDB)从事车辆驾驶行为标准制定等研究,并研究了车辆安全驾驶行为管理问题,指出实施车载驾驶行为监控系统,除了需要解决技术上的问题,还需要解决驾驶员认可实施问题,因此需要制定相关的标准和条例;文献[26]之研究了驾驶行为对车辆主动安全性影响,提出了评价具有危险性的驾驶行为的方法。在国内,该领域研究尚处于探索阶段,文献[27]通过传感器测量驾驶员驾驶时方向盘、踏板等的运动参数来判别驾驶员的安全因素。
4 结束语
随着人们对道路交通安全性要求的提高,汽车安全辅助驾驶支持系统的开发已经得到广泛关注,一些汽车安全辅助驾驶支持系统已经市场化。但是,汽车安全驾驶是一个人车路相互藕合的复杂过程,目前许多汽车安全辅助驾驶支持系统信息感知技术有待于深入研究。通过对国内外汽车安全辅助驾驶支持系统信息感知技术现状综述,展望未来发展方向。
1)车辆状况监测系统。
车辆运行状况环境复杂、恶劣,因此抗干扰强、功耗低、具有无线传输的车辆状态监控传感器有待进一步开发。
2)交通环境检测系统。
①尽管有些基于车道检测和车辆周边信息检测的汽车安全辅助驾驶支持系统技术已经实用化,但如何采用多传感器信息融合、人工智能等提高车道、车辆周边信息感知的准确性与鲁棒性仍需探索;②交通标志与行人检测汽车安全辅助驾驶支持系统目前尚处于研发中,交通标志与行人动态图像识别算法需完善;③车辆安全驾驶辅助支持系统与道路、交通系统息息相关,3者之间的协同机制有待探讨。
3)驶员信息检测系统。
①驾驶疲劳有多种表现形态,有必要利用信息融合技术提高驾驶疲劳的准确性;②驾驶行为是影响车辆行驶安全最直接因素,有必要对不同交通环境下的安全驾驶行为进行界定。
安全辅助系统 篇8
2006年3月,国际民航组织(International Civil Aviation Organization,ICAO)理事会通过了对附件6《航空器的运行》的第30次修订。该次修订增加了国家要求航空运营人实施安全管理体系(Safety Management System,SMS)的要求。附件规定从2009年1月1日起,各缔约国应要求其航空运营人实施被局方接受的安全管理体系[1]。2007年10月,ICAO对附件6再次进行了修订,修订提案明确指出SMS由4大部分、12要素构成:安全政策和目标,包括管理者承诺与责任、安全职责、对关键安全人员的任命、协调应急预案、SMS文件记录;安全风险管理,包括危险识别和风险评估与缓解;安全保证,包括安全绩效监控与测评、变革管理、对SMS的持续改进;安全促进,包括培训与教育以及安全沟通。
中国民航局(Civil Aviation Administration of China,CAAC)积极响应ICAO的SMS安全管理体系建设要求,依据中国民用航空规章《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》(CCAR-121)和《小型航空器商业运输运营人运行合格审定规则》(CCAR-135),制定了《关于航空运营人安全管理体系要求》的咨询通告,用于指导航空运输运营人建立符合要求的安全管理体系。
咨询通告要求安全管理体系的组成分为安全政策、风险管理、安全保证和安全促进4个部分。安全政策反映了运营人的安全管理理念以及对安全的承诺,是建立安全管理体系的基础;风险管理常用于分析运营人的运行功能及其运行环境,以识别危险源,分析评价相关风险和控制风险等;安全保证用于确保风险控制措施持续被执行并在不断变化的环境下持续有效,包括持续监控、内部审核、外部审核、调查、分析和评价、纠正措施以及管理评审等;安全促进指用组织的文化填补组织政策、程序和过程的空隙,提供安全努力方向的共识,包括安全文化、沟通、培训、组织学习等。
二、航空安全信息管理系统的功能框架
ICAO提出的SMS仅是一个概念性的通用框架,其要求各大航空企业将现在实行的事后安全风险管理转变为基于SMS的事前管理,但是没有考虑到各航空公司的具体实际情况,因此在实施过程中缺少一致的管理平台支撑。如何利用信息技术构建航空安全管理系统,将SMS由理论框架转变为可操作的框架,助推SMS的落地与实施,是各航空公司实施SMS的重要任务之一。
航空安全信息管理与决策辅助系统从航空公司实际的安全管理需求出发,依据ICAO颁布的《安全管理手册-Doc9859》,以及民航局颁布的咨询通告“关于航空运营人安全管理体系的要求”,针对飞行人员、航空器及运行控制等影响航空安全的关键因素而设计和建设,是航空公司推进安全管理体系建设的重要组成部分和落地平台。
1. 总体目标
作为航空公司SMS体系建设的重要组成部分,航空安全信息管理与决策辅助系统的核心目标是实现局方对承运人SMS体系建设的要求,以航空安全为核心,以训练为基础,运用信息技术和科学的决策辅助手段来进行安全管理和辅助安全决策,建立、健全航空安全信息分类标准,规范优化航空安全管理流程,建立、完善安全数据责任制,保障安全数据的完整性和一致性,提高航空安全管理的科学性,践行SMS所强调的主动性、系统性、动态性、闭环性和可操作性的安全管理理念,有效提升航空公司安全管理的整体水平。
2. 构建原则
(1)统一规划,分步实施
航空安全信息管理和决策辅助系统是航空公司信息化建设的有机组成部分,需要遵循航空公司信息化总体规划的要求,并依据航空安全管理的实际要求进行分阶段建设。
(2)需求主导,业务协同
以局方咨询通告为标准,公司业务部门安全管理需求为目标,提升横纵向业务协同水平和安全保障能力为重点,持续开展人、机、环3要素的安全管理,注重各部门、各系统之间的协同。
(3)流程驱动,闭环管理
建立、完善航空安全信息分类标准,规范优化航空安全管理流程,支持流程化管理,支持各层级的闭环管理。
(4)规范管理,明确责任
建立数据源生成责任制和数据变更审核制,或者说是“数据沿着流程变更(追根溯源)的审核及追究”,也就是数据生命周期的责任制和监督制,保证安全数据的完整性和一致性。
(5)整合资源,信息共享
整合航空公司各机构、各环节的安全信息,形成一体化的信息资源库,规范信息采集、传输、处理、使用行为,确保各环节信息的真实性、一致性、及时性、安全性,为辅助决策提供及时、全面、准确的安全信息。
(6)统一标准,保障安全
统一与其它系统间的数据交换标准,建设数据共享的技术。采取可靠的技术手段,保障系统安全。
3. 整体框架
航空安全信息管理与决策辅助系统框架由安全管理、训练管理、统计分析、模型算法、基础服务、基础数据以及数据集成等组成,如图1所示。
(1)安全管理
安全管理子系统是SMS的核心模块,体现了SMS的安全政策、安全促进、风险管理和安全保证4大支柱。其主要功能包括风险管理、事件报告、快速数据记录仪(QAR)监控、事件调查、安全检查、督办考核、安全审计、内部审核等子模块以及与它们相关联的预防与纠正措施模块,实现航空安全的闭环管理。
(2)训练管理
训练是航空安全的基础,训练管理子系统由两部分组成:飞行员训练管理子模块和乘务员训练管理子模块,分别实现飞行员和乘务员从训练计划、训练实施到成绩管理的全流程训练管理。本文主要介绍飞行员训练部分的功能。
(3)统计分析
统计分析部分实现飞行、乘务、航空安全、机务等专业系统的报表体系,面向航空公司的中、高层管理者,从专业数据的综合分析入手,建立全公司统一的指标体系和数据字典,整合相关的数据资源,利用数据仓库、数据展示等技术,对安全数据进行统计、分析、钻取和挖掘,分析规律和变化趋势,为精细化管理、决策支持、风险防范等提供服务,为公司中、高层管理者提供全方位、多角度的动态的报表分析服务。
(4)模型算法
模型算法模块围绕航空公司生产运行、飞行安全管理的核心要素“人”、“机”、“环”,采用数学模型和数学方法解决安全生产过程中的具体问题,建立航空公司飞行安全风险管理框架、面向要素的风险评估方法和基于流程的风险评估方法、飞行员人力资源战略配置框架、飞行员人力资源配置方法等模型与方法,其辅助决策功能是促进航空公司的安全管理向更为科学化的方向转变。
(5)基础服务
框架的基础服务部分为构建于其上的应用模块提供了公共的基础技术组件,包括工作流引擎、日志服务、安全审计、权限管理、配置服务等,为应用系统的快速搭建提供了坚实的、一致的技术基础。
(6)基础数据
基础数据模块提供应用系统所需要的、一致的基础数据的管理,包括:人员基础信息、人员资质信息、机场信息、航站信息等,做到基础信息的一致性、规范性,实现信息的标准化,统一信息入口。
(7)数据集成
实现与航空公司其它应用系统的数据集成,提供航空安全的多角度数据视图,为高层的统计分析和决策支持提供数据基础。可能的集成需求包括:人力资源管理(HR)系统相关数据集成、飞行管理系统(FMS)相关数据集成、快速数据记录仪(QAR)系统相关数据集成、运行控制系统(SOC)相关数据集成、运行管理信息系统(OMIS)相关数据集成、乘务训练中心专业训练排课系统相关数据集成等。
4. 系统功能
(1)安全管理
如图2所示,安全管理子系统实现了SMS所要求的安全政策、安全保证、安全促进和风险管理4大支柱,通过收集各种非正常安全事件、检查单、调查单和QAR数据等信息,继而对事件原因、事件性质、事件程度、预防和纠正措施等进行分类和跟踪,监控各种非正常安全事件的风险趋势,对运行系统的风险水平以及风险控制措施进行分析和评价。限于篇幅,本文择要介绍其中主要的模块。
(1)风险管理
风险管理过程主要包含运行系统分析、危险源识别、风险分析、风险评价、风险控制。各模块中收集到的信息,如航空安全信息报告、日常航空安全监察、航空安全审计、飞行数据监控(QAR/FDR)、事件调查、风险追踪过程中发现的新危险源等都是风险识别的信息源。
(2)事件报告和调查
事件信息收集采取逐级上报、分级管理的原则,对于同一件事情,任何人只要有相应的使用权限,都可以向自己的上级安全部门上报事件信息,上级安全部门根据事件的实际情况,决定是否启动事件调查流程。在对事件信息进行调查分析后(分析事件原因、事件类型、事件结果),根据局方的要求和事件的严重程度,可将事件上报上一级安全部门处理或直接对责任单位或责任人提出安全建议、预防与纠正措施计划。
(3)QAR调查
QAR系统是一个完整的独立系统,QAR数据记录的是飞机在飞行全过程中各系统的实时、连续的技术参数,这些参数为飞行品质分析、发动机性能监控工作提供了重要的数据基础,是航空公司进行有效的安全管理的重要依据。QAR调查管理包含3个部分:QAR探测值申请、QAR事件调查和QAR预防/纠正措施处理。
(4)安全检查
安全检查管理模块主要完成安全检查通知书处理、安全检查单处理、安全检查报告处理、预防/纠正措施处理功能。安全检查的标准制定、标准库的建立由公司完成,从而实现标准信息的统一。
(5)督办考核
督办考核模块是对安全管理的过程进行规范化控制,通过完善安全管理的各项工作流程,不断强化执行力,不断提高各系统、各单位的自我完善功能,做实安全管理工作。安全管理的过程包括了安全检查、调查、信息报告、风险管理、教育培训、安全监管等。
(6)安全审计
安全审计借鉴了ATOS的方法,能够系统地检查各单位评估影响运行安全的因素,以便及时发现、预防、控制和消除安全隐患,实现安全关口前移,避免不安全事件和事故的发生,是“安全第一,预防为主”方针的具体体现。
(2)飞行员训练
训练是安全的基础。飞行员训练子系统完成对飞行员训练的全流程管理,包括规划管理、计划管理、资源管理、课程管理、成绩管理、监控管理、学员管理和训练动态管理等,为飞行员职业生涯管理以及航空公司飞行实力规划提供坚实的数据基础和流程保障(如图3所示)。篇幅所限,本文择要介绍其中主要的模块。
(1)计划管理
在训练规划的基础上,训练子系统对训练计划信息进行维护,包括初始训练计划制定、训练计划下发、训练计划人员选择、训练计划人员审批和计划人员变更。
(2)资源管理
在训练计划和训练计划选择人员的名单的基础上,对训练需求资源确认。根据已经确认的训练计划,可以确认人员名单,在训练计划和人员名单的基础上,可以根据相关业务逻辑和业务规律对资源进行相关的汇总和计算,得到针对该计划的资源需求,并进行确认处理。
(3)课程管理
在训练计划和资源都已经确认的基础上,对训练课程进行管理,具体包括训练组管理和训练课程安排。
(4)成绩管理
训练成绩管理是对训练课程进行成绩记录的过程,按照训练课程和相关规程逐步实施并记录训练结果,包括个人训练成绩维护、补考管理、训练结果管理、训练状态维护。
(5)监控管理
训练监控管理从训练计划、训练资源和参训人员3个方面对训练子系统进行综合搜索和查询,实现对飞行员的训练计划、训练资源和训练人员的监控。
(3)统计分析
统计分析部分面向航空公司的中、高层管理者,利用数据仓库、联机分析处理等技术,对安全、训练等数据进行统计、分析、查询和钻取,分析其中的规律和变化趋势,为航空公司中、高层管理者提供全方位、多角度的动态的报表分析服务。
统计分析实现数据集中管理和数据应用分析等功能。
(1)数据集中
通过数据抽取、转换和上载等功能把相关数据从各应用系统中取出,集中管理、集中应用。建立数据指标体系和数据字典,建立元数据管理体系,建立ODS数据库,构建满足管理需求的高效、可扩展的数据仓库。
(2)数据应用分析
建立统一的数据应用分析平台,统一的跨系统的报表体系,实现业务数据的统一使用、统一口径,避免多系统、多数据来源的报表和数据使用不当的问题,为公司中、高层提供充分的决策支持。
(4)模型算法
模型算法是决策辅助的核心,围绕航空公司生产运行、飞行安全管理的核心要素“人”、“机”、“环”,采用数学模型和数学方法解决安全生产过程中的具体问题。因篇幅所限,本文择要介绍其中几种算法。
(1)机务重复性故障统计分析
重复性故障指在营运中,同一架飞机在15个日历日内经过两次(含)以上排故后仍出现的相同故障,其在很大程度会对航班正常性造成影响。所以有必要对重复性故障进行研究,以减少重复性故障的发生频率。通过统计分析,可以寻找故障原因与现象之间存在的关联关系,为后续故障诊断提供辅助帮助。对于尚未排除的重复性故障,通过统计分析,找到其发生的频次分布规律,分析其再次发生的可能性。最后根据重复性故障报告记录,研究重复性故障与机型、机龄、航线、ATA章节和维修单位等指标之间的影响关系,寻找诱发重复性故障的代表性问题。
(2)飞行员发展规划动态监控和调整
通过构建监控指标,在飞行员转升规划、新学员招生规划等长期规划实施过程中,对其进行实时监控,跟踪监控指标变化,进一步估算并更新人机比、飞行员转升资格、退休人数等,为飞行员发展规划动态调整提供基础,为飞行员人力资源规划提供决策支持。
在实时跟踪飞行员发展趋势的基础上,动态调整飞行员的招飞与培养,根据监控指标的偏差来动态调整规划,使得飞行员发展规划更贴近实际,为决策者提供更好的辅助支持。
三、小结
航空安全信息管理与决策辅助系统以安全为核心,以训练为基础,有效整合航空公司的业务数据和管理数据,运用数据仓库、联机在线分析等信息化技术以及数学模型和数学方法,实现了航空安全的全流程管控和科学辅助决策,实现了局方对承运人SMS体系建设的要求。
摘要：提出了航空安全信息管理与决策辅助系统框架。航空安全信息管理与决策辅助系统是航空公司推进安全管理体系(SMS)建设的重要组成部分和落地平台。此系统以航空安全管理为核心,以训练为基础,运用数据仓库、数学模型等技术和方法,实现航空安全的全流程管控和决策辅助支持,进而提高航空安全管理的科学性,实现局方对承运人安全管理体系建设的要求。
关键词：信息管理系统,决策辅助,安全管理体系,航空安全
参考文献
安全辅助系统 篇9
重大危险源 (氨罐) 安全监控与紧急喷淋系统
由中国安全生产科学研究院研究的重大危险源安全监控与应急辅助决策支持系统能通过对重大危险源安全参数和视频信息的实时监测和综合分析, 实现重大危险源日常安全监管、监控预警及事故应急辅助决策等3大功能。事故发生时, 该系统能够进行快速、准确、科学地监测、评价 (估) 事故影响的范围和程度, 并为救援人员提供统一的决策指挥平台, 向公众提供实时紧急救助信息和服务等。该系统已在新疆维吾尔自治区安全生产监管局、四川省安全生产监管局、山西晋城市安全生产监管局、广州市南沙区安全生产监管局等政府部门及中国石化华东石油局、北京市潞安油库、国门油库等企业成功应用, 在重大危险源的日常安全监控和事故应急救援等环节发挥了重要作用。
该系统主要适用于重大危险源安全监控与应急救援, 已获得中国职业安全健康协会科学技术一等奖;获得发明专利2项, 实用新型专利6项, 计算机软件著作权4项;并列入国家安全生产监管总局安全科技“四个一批”项目。
安全辅助系统 篇10
对变电站内活动目标进行准确定位是变电站作业安全管控系统的基础功能之一。为了进一步增强对活动目标的定位精度, 实现对站内活动目标一对一的识别以及与活动目标的双向互动, 充分发挥系统的作用, 需要系统具备一对一活动目标识别、互动以及辅助定位功能的装置和相应的功能软件。
定位系统种类繁多, 如利用卫星无线RF信号的GPS定位、利用红外和激光的光学定位、利用超声和声纳的声音定位、利用图像处理和计算机视觉的视觉定位、利用陀螺原理的相对定位等, 其中的GPS是目前应用最广泛、最成功的定位技术, 但是其室内近距离定位精度远远达不到实用要求, 且信号无法全覆盖。目前, 室内定位技术的研究相对集中在基于RF信号, 并结合ZigBee、超宽带 (UWB) 、WiFi、蓝牙、射频识别 (RFID) 等网络技术的定位技术上。考虑到变电站作业安全管控系统已在变电站内布置了相当数量的基站, 可高效用于ZigBee定位参考节点, 所以从建设成本与维护方便的角度考虑, 以ZigBee通信网络为基础来设计变电站作业安全管控系统中的具有一对一活动目标识别和互动功能的辅助定位装置, 具有携带使用方便、通信距离和可靠性满足站内要求、成本低廉等特点, 可进一步提高系统的性能和实用化程度。本文主要从软件设计角度对其实现方式进行描述。
1 设计目标与构成
辅助识别定位软件的设计目标是为辅助识别定位装置提供基于变电站的ZigBee辅助定位软件, 使之能增强活动目标定位精度, 同时实现对活动目标的一对一识别和互动功能。基于变电站的ZigBee辅助识别定位系统软件采用TI公司CC2431和CC2430技术, 可实现最大区域为64m×64m空间的定位, CC2431的RSSI定位引擎的分辨率可达2~3m。通过软件修改, 系统可完全覆盖整个变电站, 从而实现辅助定位和活动目标一对一识别与互动的功能, 使系统实用化程度更高。
辅助识别定位软件由参考节点子系统、盲节点子系统和辅助定位子系统构成。参考节点子系统具有固定的坐标位置和唯一固定的编号, 实现ZigBee信号的接收、发送, 是定位计算的参考坐标依据;盲节点子系统具有唯一识别编号, 可定时发送ZigBee广播信号和接收参考节点子系统返回的信息, 并根据返回信号强度计算与该参考节点距离, 具有通信功能;辅助定位子系统接收盲节点发送的距离等信息, 通过多个距离信息 (大于3个) 计算盲节点在变电站内的坐标, 并与图像系统实时交换数据, 智能计算和比对盲节点的坐标位置、移动方向和速度, 确定盲节点和图像系统定位目标合并的唯一的识别目标。
2 功能与特点
辅助识别定位软件主要具有以下功能: (1) 基于盲节点具有唯一编号的特点, 能实现一对一识别、互动、跟踪、轨迹记录还原等管理功能; (2) 辅助定位功能, 能在视觉定位的基础上实现变电站内多目标的实时定位; (3) 级联扩展功能, 可根据现场实际需要扩大有效定位覆盖面积; (4) 智能处理功能, 可与视觉定位系统所捕捉的活动目标在位置、行进方向和速度、轨迹等方面进行参数智能比对, 把系统目标合二为一, 达到对变电站内所有目标唯一编号、一对一识别、互动的目的; (5) 通信功能, 能与视觉定位系统实时交换数据, 快速计算目标在线坐标。
辅助识别定位软件主要具有以下特点: (1) 能与视觉定位系统共同组成目标唯一、精度较高、互动互通的识别定位系统; (2) 能快速计算反应, 实时跟踪盲节点的移动变化, 计算出距离和位置; (3) 具有级联特性, 可级联扩展, 有效覆盖变电站内定位范围; (4) 具有智能比对特点, 能主动修正、完善、跟踪盲节点的移动和定位。
3 具体实现
CC2431是一个ZigBee片上系统, 它有自己的网络定位引擎。CC2431使用的定位算法基于收到信号强度指示, RSSI值将随着距离的增加而减少。定位引擎可处理最高达64m的X、Y值, 但对一个较高电压等级的变电站来说这个区域太小, 需通过简单的软件预处理算法来扩展区域。例如每个节点用2个字节的X、Y代表, 因为精度为2~3m, 从而可使最大范围达到16 384m, 就目前来说这个距离足够满足最高电压等级变电站要求, 以后如有必要还可考虑其它扩展技术。下面以图1为例来说明识别定位算法软件的实现过程。在X、Y方向上每隔30m放置一个参考节点, 黑菱形节点为盲节点, 其它节点为参考节点。
第1步, 确定具有最高RSSI值的一个节点, 并计算把它映射到64m×64m范围的正方形中心的偏移值。由于已知来此节点的RSSI值, 因此到此节点的距离很容易得到。需要注意的是盲节点必须放置在图1所示的圆环内。
第2步, 确定除“最强”节点外的其它使用节点及图1中的实心节点。所有节点用第1步中的偏移值进行修正。
第3步, 将所有获得值送入定位引擎并读出结果位置。
第4步, 将补偿值添加到计算位置中。完成这些计算后, 就确定了盲节点在全局网络中的位置。
可利用专门的算法对识别定位目标进行跟踪以及被遮挡时的处理, 整个软件处理过程如图2所示。
4 结束语
基于计算机视觉定位和动态目标捕捉技术的变电站作业安全管控系统, 其研究开发是一项跨专业、跨学科的开创性工作, 从设定的目标、采用的技术路线、应用的技术、管理应用等很多方面都是首创, 在产品、应用、技术和管理方面均有突破性创新, 必将为变电站作业安全管控的完全自动化起到重要的促进作用。
摘要：辅助识别定位功能是变电站作业安全管控系统增强对活动目标个性化识别、定位, 实现系统与目标互动的有效工具。通过对有关背景技术的描述, 介绍了该软件的功能与设计。
安全辅助系统 篇11
值得信赖的驾驶伙伴，就像自己的双眼一样
就像可靠的驾驶伙伴一样， EyeSight驾驶辅助系统为您的出行保驾护航。通过两个类似人眼一样的摄像头，可以对目标对象进行有效识别。近似人类眼睛的立体摄像头，为您提供了多一倍的视野，为您带来更加安全并且舒适的驾驶体验。
就像人类通过双眼观察物体一样，EyeSight驾驶辅助系统通过两个摄像头，立体有效地掌握环境状况，从而准确识别对象物体距离、形状、移动速度等。而且，EyeSight驾驶辅助系统的立体摄像头具有识别物体颜色的功能，能够对刹车灯做出识别。
斯巴鲁对于行驶性能的追求，也同样体现在驾驶辅助系统上。EyeSight驾驶辅助系统，通过立体摄像头快速且准确地识别状况，能够尽早地对油门和制动进行主动干预。通过它，您可以轻松地就像经验丰富、技术良好的驾驶员一样，更为顺畅安心地进行加速减速。
EyeSight驾驶辅助系统四大功能介绍
防碰撞制动系统（PCB）—— 预测危险，回避碰撞
当有碰撞危险情况时，提醒驾驶者注意。如果驾驶员没有进行回避操作，将进行主动制动，自动减速或者停车。如果前车的速度小于约50km/h，可以预防碰撞或者降低伤害。当与前车的速度差超过约50km/h（行人约35km/h）时，将无法避免这种超出EyeSight驾驶辅助系统性能局限的碰撞发生。或者即使与前车的速度差小于约50km/h（行人约35km/h），因情况不同，也会有无法避免碰撞，或防碰撞制动系统（PCB）不启动的情况发生。
全车速自适应巡航控制系统（ACC）—— 控制车距，从容应对拥堵
堵车或者长途驾驶会令人变得疲惫不堪，这个时候，全车速自适应巡航控制系统（ACC）将会发挥作用。自动调整车距行驶，减轻驾驶员的负担，实现舒适驾驶。在机动车专用道路上，在0km/h-180km/h的广域车速区间内，可以进行跟随行驶。即使在持续缓慢行驶时，也可以跟随行驶。当前车停车时，可以通过主动制动，来减速或停车，具有停车状态保持功能的车辆，还会保持停车状态。
起步油门误操作预防功能 —— 防止因误操作造成的突然加速
驶离停车位时，万一挂错挡位就会发生碰撞，这个时候，起步油门误操作预防功能将发挥作用。控制发动机动力输出，防止因误操作而导致急加速的情况发生。检测前方的墙壁、篱笆等障碍物，当系统判断为起步误操作之后，立即通过警示音和警示信号进行提醒。同时控制发动机动力输出，缓慢起步。
警报与提示功能 —— 辅助安全驾驶
因困倦和疲劳导致精神不集中，从而车辆摆动、偏离车道、没有注意到前车起步等情况发生。这个时候，警报与提示功能会迅速通知驾驶员。当检测到车辆摆动（高速行驶时，约60km/h以上）或者车道偏离（约50km/h以上）的情况时，会通过警示音和警示信号来提醒驾驶员注意。同时，没有注意到前车起步，仍处于停车状态的情况时，会通过声音或者警示灯显示进行通知。
虽可减轻驾驶负担，也不要过分依赖
上世纪80年代末，斯巴鲁就开始了研发装配有立体摄像头的驾驶辅助系统。斯巴鲁以“打造更加安全的汽车”为宗旨，不断开发EyeSight驾驶辅助系统的性能。它既不是妨碍驾驶的系统，也不是华而不实的装备。它能够真正帮助人们更加轻松、安心地享受汽车生活。EyeSight驾驶辅助系统带给人们十足可靠的安心与安全感。
EyeSight驾驶辅助系统，是为了减轻驾驶负担以及降低事故伤害而研发出来的系统。驾驶辅助系统并不是自动驾驶装置。而且，系统判断的准确性，也无法与人类完全一样。驾驶时，请不要过分依赖此系统，一定要注意周围状况，必要时，驾驶员要进行制动操作等。请务必牢记安全驾驶。在驾驶员安全驾驶的前提下，能够使驾车变得更加轻松、安心。这才是斯巴鲁开发EyeSight驾驶辅助系统的最终目的。
安全辅助系统 篇12
海底电缆的安全运行直接关系到海岛地区的正常用电与通信。为了保证海底电缆的安全可靠运行,现有的方法是在海缆禁锚区设立禁锚牌给过往船舶以警示,同时电力局专门设置一些专业班组在海缆登陆点附近进行24 h值班,并配备高放大倍数的望远镜对进入禁锚区的船舶进行监视,必要时通过电台喊话的方式对在禁锚区抛锚的船舶提出警告。这种方法人力投入大,而且很难做到24 h无疏漏地监视。有些船舶不能自觉遵守规定,在禁锚区抛锚的现象时有发生,给海底电缆的安全运行带来很大的隐患。因此,迫切需要研发高性能的视频监控系统对海底电缆上方的过往船舶进行监视。
目前视频监控技术已经在电力系统得到广泛应用。一些电力公司在变电站、电厂安装了视频监控系统,实现了现场设备监视、远程摄像机控制、数字视频录像等功能[1,2,3],对实现变电站、部分发电厂无人值守、缩短电力设备检修时间、节约运行成本等起到了积极作用。赵振兵等人在视频监控的基础上增加红外温度检测设备,设计开发了集视频监控与红外温度检测功能于一体的电气设备在线监测系统[4]。该系统可以在视频监控画面上选择特定的电气设备进行远程红外测温,已经在变电站设备监测中得到实际应用。在海港码头,视频监控系统常用于对船舶的监视。周剑敏、王捷等人针对港口船舶视频监控系统在应用中需要人工操作的不方便性,开发了智能船舶动态视频监控系统,该系统利用船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)获取港内船舶动态数据,通过驱动多智能球摄像机阵列对待监测船舶进行智能排序定位,实现了对航行船舶的自动化智能视频跟踪[5]。但是由于采用了智能球摄像机,该系统只能实现对距离较近的海港内船舶的跟踪录像,不能实现对远距离目标的跟踪录像。另外,为了保障船舶的安全航行,视频监控系统在船舶内部设备监视、海盗袭击监视等方面也得到了广泛应用。但是把AIS与视频监控系统结合起来用于海底电缆安全监测的研究还鲜有提及。本文设计了一种将AIS与视频监控系统相结合的长距离、全天候海底电缆安全监控系统;提出了一种用AIS作为辅助,对所监视海域进行网格划分来设置摄像机云台预置位的方法;服务器后台软件通过对采集到的AIS信息进行处理,生成控制云台动作的信号,驱动摄像机对进入禁锚区的船舶进行跟踪录像。
1 系统组成
AIS辅助的全天候海底电缆安全监控系统由全天候视频监控系统、AIS、信号传输系统、服务器信息管理系统及监控终端组成,系统组成框图如图1所示。
全天候视频监控系统用于昼夜采集海缆上方禁锚区内过往船舶信息,搜索和记录肇事嫌疑船只,并为肇事理赔提供影像证据。AIS接收机实时接收进入禁锚区的船舶上的船载AIS发射机发出的包含船舶号、船舶名称、船舶速度、经纬度等的AIS信息,并将这些信息发送到服务器;为了确定进入禁锚区船舶的位置和自动跟踪肇事嫌疑船只,根据海缆施工图中给出的海缆路由坐标,预先计算出禁锚区不同位置的经纬度坐标,并将禁锚区划分为78个网格,采用船载AIS发射机作为辅助模拟运动船舶,摄像机跟踪的方法完成摄像机云台预置位设置;服务器后台软件对视频信号、AIS信息进行数据融合处理,使整个系统联动工作,在发现进入禁锚区船舶的速度低于告警阈值或者停留在海缆上方时,给出告警信息提示相关人员进行处理,并自动控制摄像机的云台动作,调整摄像机到此禁锚区对肇事嫌疑船舶进行跟踪录像。系统工作在B/S(browse/server)模式下,监控终端及服务器通过交换机与全天候视频监控系统相连,用于以浏览器方式访问整个监控系统。
2 全天候视频监控系统
2.1 全天候视频监控系统设计
虽然视频监控系统已经在电力、交通、安防等领域得到广泛应用,但是普通视频监控系统覆盖范围都比较小,所用摄像机探测距离较近,例如,常用的高速球摄像机的监视距离一般不超过300 m,而且普通摄像机都只能工作在白天,晚上和阴雨天不能实现对目标的监视,无法满足对长达数公里海缆上方过往船舶的全天候监视的要求。本文设计了一种将红外热成像仪与加长焦大镜头的可见光摄像机相结合的视频监控系统,能够实现对数公里海缆上方区域的长距离、全天候安全监视,系统组成框图如图2所示。
系统采用枪式高清晰度数字摄像机对禁锚区进行昼间监视,为了增大摄像机的有效覆盖范围,设计了枪式摄像机与长焦大镜头的组合结构,长焦大镜头的焦距达到1 200 mm,二者组合后可以很容易地实现对数公里长海缆上方过往船舶的监视;为了减小雨雾对摄像效果的影响,为摄像机镜头配置了一套具有图像处理功能的透雾模块,有效地改善了雨雾天图像的清晰度。红外热成像仪采用了热成像连续变焦技术,能够大范围搜索和识别远处目标;镜头采用非球面硒化锌、锗材料,成像清晰,最小温度分辨率达50 mK。该红外热成像仪外壳坚固,密封性能好,内充氮气,不受雨水、灰尘的破坏,能够穿透灰尘、烟雾、雨雪和黑暗,可以很好地弥补可见光摄像机不能在夜间监视的不足。
可见光摄像机与红外热成像仪采集到的图像分别经过一个视频通道传送到监控室的网络硬盘录像机,网络硬盘录像机对图像进行压缩编码处理并存储,然后通过交换机把视频信息传送到服务器及其他监控终端。服务器对视频信号、AIS信息进行综合处理,产生控制云台动作的命令,协调系统的联动工作,在发现肇事嫌疑船舶时发出报警,提醒工作人员采取相应的措施。监控终端用于实现对监控信息的浏览、设备参数配置、视频图像显示等功能。
2.2 摄像机云台预置位设置方法
在普通视频监控系统中,通常采用将实景中的一些感兴趣的目标点直接存储到预置位的方法来设置摄像机云台的预置位。在本文所设计的系统中,由于监视目标的背景是海面,而在大海中不像在变电站、电厂等场景中有大量静止的兴趣点可以选作目标位置直接进行存储,所以无法像普通视频监控系统那样采用找兴趣点的方法实现预置位设置。为了对海缆上方被监测区域进行摄像机云台预置位设置,本文利用AIS作为辅助对监测海域进行网格划分,并利用网格中心的经纬度坐标进行摄像机云台预置位的设置,这种方法可以有效地解决在海面上难以寻找兴趣点的问题。
监测海域网格划分的方法如图3所示,图中A,B,C三条线为福州电业局110 kV光电复合海缆中的三相电缆,海缆总长约3.5 km,各相之间的距离为60 m。根据离海缆距离的不同,设置不同的告警级别,距离海缆越近的区域告警级别设置越高,距离海缆越远的区域告警级别设置越低。在垂直海缆的方向,综合考虑船舶航行速度以及视频监控系统联动所需反应时间,以三相海缆的中间相为中心,在两侧分别设置800 m的禁锚区,靠近海缆中间相两侧各400 m为高度禁锚区,对于进入高度禁锚区的船舶要求及时报警以提醒值班人员采取相应措施,同时驱动摄像机对船舶进行跟踪录像。远离海缆的400 m分为两个告警级别,每200 m设置一个级别,这样三相海缆的两侧分别有三个级别的告警区域。沿着海缆的3.5 km海域被均匀地划分成13份,与垂直海缆方向的禁锚区划分结合起来共将海缆所在海域划分成78个长方形区域。根据施工图上的海底电缆位置信息,计算出每个长方形区域中心位置的坐标,然后利用船载AIS发射机作辅助,借助航行中的船舶作为参照物,以摄像机跟踪的方式,对每个长方形区域的中心位置坐标进行标定测量及存储,从而完成预置位设置。
2.3 摄像机云台偏转角矢量计算
为了准确地获取进入禁锚区的船舶的图像信息,监控系统中的视频设备必须与AIS信息联动工作。视频监控与AIS信息联动主要需要考虑云台偏转角度和方向的确定问题,偏转角矢量计算模型如图4所示。
图4中,(a,b)为摄像机所在位置的经纬度坐标,该坐标是固定值,可提前测定。假设(i,j)为上一时刻摄像机对准位置的经纬度坐标;(c,d)为本时刻需要调整到的位置的经纬度坐标,(c,d)需从接收到的AIS信息中提取。为了得到直观的位置信息,需要进行经纬度距离与实际距离的换算。因为地球上所有经线的长度都相等,所以全球各地纬度1°的间隔长度都相等,大约为111.12 km/1°。赤道上经度间隔1°对应地面上的弧长大约也是111.12 km,由于各纬线长度从赤道向两极递减,所以在各纬线上经度差1°的弧长不相等。在同一条纬度为α的纬线上,经度1°对应的实际弧长大约为111.12cosα km。因此,只要知道了任意两地间的经纬度差,就可以计算它们之间的实际距离。本文拟监测的110 kV光电复合海缆附近海域的纬度为25.43°,在此区域经度每度对应的距离约为
111.12cos 25.43°=100.353 65(km) (1)
AB两点间的距离可近似表示为
其他边的长度也可按此方法求得。由三角形余弦定理可知摄像机所需偏转的角度A满足
可得
A=arccos
利用经度坐标配合矢量运算,可以得到控制云台偏转方向的参数。假设摄像机由西南往东北监视,当C点经度与B点经度的差值为负时,说明C点在B点的西边,云台应该往左偏转,反之则往右偏转。当AIS接收机接收到进入禁锚区的船舶发来的AIS信息后,将AIS信息发送到服务器,服务器后台软件对此AIS信息进行解析,得到船舶名称、船舶号、船舶速度、船舶所在位置的经纬度等信息,并进行存储,然后把经纬度信息代入式(2)~式(4)中,求得偏转角度的大小,再结合经度矢量计算,得到偏转的方向参数,从而控制摄像机云台动作,对进入禁锚区的船舶进行跟踪录像,实现系统的联动工作。
3 后台管理软件设计
后台管理软件是AIS辅助的长距离、全天候海底电缆安全监控系统的核心,其性能优劣直接决定监控系统的智能化程度。本文研制的后台管理软件包括数据管理、AIS信息管理、视频信息管理、设备接口管理四个模块。为了开发、维护和升级的方便,后台管理软件采用B/S架构,考虑到兼容性和成本,采用微软公司的SQL Server建立后台数据库。后台管理软件功能结构如图5所示。
数据管理模块通过对实时数据和历史数据的显示、集成与融合来完成监测数据管理、显示设置管理、数据备份管理三部分功能。数据管理模块通过AIS接收机和网络硬盘录像机的网络接口获得原始监测数据,对原始监测数据进行解析、分类、预处理后作为监测基础数据导入数据库中,然后根据海缆监测的要求对导入的监测基础数据进行相应的分析处理,以便操作人员查看与判断。
后台管理软件通过交换机与网络硬盘录像机相连,进行视频信号的接收、显示、存储和云台控制。当摄像机偏转跟踪录像时,对摄像机云台发送的偏转命令按照优先级组织在一个队列中,报警等级高的排在前面,有新的报警时队列重新生成。视频信息管理模块实现实时视频显示、历史图像显示、历史记录查询功能,以便远方工作人员实时掌握海缆上方船舶状态,并在遇到锚害事故时,调用历史记录,获得理赔影像证据。
后台管理软件通过网络接口与串口转换模块与AIS接收机相连,接收船载AIS发射机发来的AIS信息,并根据AIS协议解析码流,提取船舶AIS信息,如船舶号、船舶状态、对地速度和航向、船舶经纬度等。AIS信息管理模块的数据处理线程绘制船舶运行轨迹并实时显示船舶信息,用于进行锚害判断和预警处理。解析后的AIS信息放入数据缓冲区并进行筛选,保留禁锚区范围内的数据,然后经数据管理线程进行数据库存储,以便在出现锚害事故时调用历史数据进行历史记录查询,获得肇事嫌疑船舶的信息。
4 现场运行实验
本文设计的AIS辅助的长距离、全天候海底电缆安全监控系统于2012年4月5日完成现场施工并投入运行,运行效果良好,实现了福州电业局为海岛供电的3.5 km、110 kV光电复合海底电缆上方过往船舶的全天候实时监测,解决了由值班人员长期在海边监控室24 h人工监视、由电台喊话警告肇事嫌疑船舶的困难。
监控系统拍摄的船舶照片如图6所示,由图可见,从可见光摄像机拍摄的1.5 km处船舶的图像中可以清楚地看到船舶的名称,从红外热成像仪在午夜拍摄的2 km处船舶的图像中可以清晰地看到船舶的轮廓。上述两个距离参数是通过从接收到的AIS信息中提取船舶的经纬度信息计算得出的,具有较高的准确度。监控系统安装在海缆登陆点附近的监控站中,距离需要重点监视的主航道禁锚区约1 km,系统采用市电供电既很好地满足了实时监测海缆上方过往船舶的要求,又节约了投资,提高了可靠性,为海缆的安全运行提供了可靠保障。
5 结论
本文通过对福建平潭跨海电网110 kV光电复合海底电缆长距离、全天候监视的要求进行分析,设计了一种红外热成像仪与加长焦大镜头的可见光摄像机相结合的长距离、全天候安全监控系统,并完成了现场安装调试。提出了通过采用AIS作为辅助对所监视海域进行网格划分来进行摄像机云台预置位设置的方法。服务器后台软件通过对视频信号、AIS信息进行综合处理,实现了系统的联动工作及报警提示,方便了用户在远程通过电力专网对系统的管理,以及对海缆上方过往船舶状况的掌握,有利于管理人员及时作出预判。运行实验结果表明此系统满足对3.5 km、110 kV光电复合海底电缆上方过往船舶全天候监视的要求,实现了海缆的智能化安全监视,为海缆的安全运行提供了保障。
参考文献
[1]肖玉杰,王文彬,刘朝阳.变电站高清视频监控系统设计[J].电视技术,2011,35(7):105-107.
[2]袁毅.基于嵌入式Web服务器的网络视频监控[J].电网技术,2000,24(5):71-73.
[3]郝晓弘,苏渊.基于Web的变电站远程监控系统[J].电网技术,2003,27(7):32-35.
[4]赵振兵,高强,苑津莎,等.一种变电站电气设备温度在线监测新方法[J].高电压技术,2008,34(8):1605-1609.