Ricerca sul monitoraggio video in tempo reale e sul sistema di controllo remoto delle scale mobili

Ricerca sul monitoraggio video in tempo reale e sul sistema di controllo remoto delle scale mobili
Figura 1: Metropolitana di Mosca, personale in servizio a lungo termine

In questo articolo di ingegneria, il tuo autore esplora i mezzi per migliorare la sicurezza.

parole chiave: monitoraggio video; rilevamento; sicurezza funzionale; telecomando

Abstract: Le scale mobili sono attrezzature speciali per impieghi gravosi legate alla sicurezza. È una sfida per i produttori di scale mobili rilevare uno stato pericoloso o il comportamento dei passeggeri su una scala mobile utilizzando il monitoraggio video in tempo reale, che potrebbe aiutare gli amministratori in una stanza di monitoraggio della sicurezza a controllare la scala mobile a distanza nel momento emergente. Questo non è stato risolto in modo efficace da quando la scala mobile è stata inventata 120 anni fa. Questo documento presenta alcuni metodi pratici per superare le difficoltà, che includono questi due aspetti:

Rileva uno stato o un comportamento pericoloso dei passeggeri, come cadute accidentali o camminare nella direzione opposta, in base all'analisi video in tempo reale. Per migliorare l'accuratezza del rilevamento, questo articolo introduce il metodo dell'analisi video in tempo reale, che combina l'algoritmo del flusso ottico e l'algoritmo di apprendimento profondo delle immagini.

Basato sulla tecnologia di sicurezza funzionale, utilizzare un solo pulsante di arresto di emergenza nella sala di monitoraggio della sicurezza per controllare a distanza una qualsiasi delle scale mobili su cui viene rilevato lo stato pericoloso dell'attrezzatura o il comportamento dei passeggeri.

Il funzionamento effettivo del sistema nelle stazioni della metropolitana dimostra che è in grado di rilevare condizioni pericolose delle apparecchiature o il comportamento dei passeggeri in modo accurato e stabile, e gli amministratori nelle sale di monitoraggio della sicurezza possono fermare la scala mobile in modo più sicuro e conveniente. Il risultato dell'applicazione mostra che il sistema proposto offre un valore significativo per l'industria degli ascensori.

Introduzione

Le scale mobili sono ampiamente utilizzate per il trasporto verticale di persone in metropolitana, metropolitana leggera e stazioni ferroviarie, aeroporti, moli, centri commerciali, ecc. In Cina, con il rapido sviluppo delle metropolitane urbane, l'uso delle scale mobili per le metropolitane è aumentato di conseguenza. Prendiamo ad esempio la metropolitana di Shanghai, la più grande rete di transito ferroviario urbano in Cina: alla fine del 2018, la lunghezza totale della rete di trasporto ferroviario urbano di Shanghai ha raggiunto i 705 km, classificandosi al primo posto nel mondo, e registrando 2.038 miliardi di passeggeri viaggi nell'anno, terzo classificato., La metropolitana di Shanghai ha più di 4,000 scale mobili, che trasportano più di 30 milioni di passeggeri al giorno e trasportano oltre il 50% della capacità di trasporto pubblico di Shanghai.,

A causa dell'inevitabile contatto delle parti mobili con i passeggeri, le lesioni sulle scale mobili rappresentano oltre il 60% del numero totale di lesioni ai passeggeri del trasporto ferroviario: fino a 80 al mese., Secondo le statistiche, le cadute rappresentano circa il 75% di tutti i tipi di lesioni ai passeggeri delle scale mobili., Pertanto, rilevare una caduta sulla scala mobile mentre si verifica e arrestare la scala mobile in remoto e in sicurezza dal personale nella sala di controllo può aiutare a prevenire gravi lesioni personali. Una scala mobile in movimento può causare il continuo rotolamento dei passeggeri caduti, un problema urgente da risolvere nella gestione quotidiana del funzionamento della scala mobile.

Metodi

Analisi video in tempo reale

I sistemi di rilevamento delle scale mobili esistenti possono rilevare solo il funzionamento dei macchinari tradizionali, quindi il monitoraggio del comportamento dei passeggeri dipende principalmente dalla videosorveglianza con visualizzazione manuale in tempo reale. A causa dell'ampia distribuzione di scale mobili, del gran numero da monitorare e della mancanza di personale sufficiente per implementare il monitoraggio in tempo reale, i sistemi di videosorveglianza di solito possono svolgere solo il ruolo di tracciamento passivo dopo l'incidente.

Con lo sviluppo della tecnologia di riconoscimento delle immagini AI, la ricerca relativa all'analisi video in tempo reale sul comportamento dei passeggeri delle scale mobili è in piena espansione. Ad esempio, basato su Openpose, algoritmo di rilevamento del punto chiave per ottenere la struttura del corpo umano e l'uso del classificatore della macchina del vettore di supporto (SVM) per realizzare il rilevamento e l'allarme del fenomeno di caduta dei pedoni nell'immagine,, il difetto dell'algoritmo è che è necessario rilevare il punto chiave del corpo umano, che è facilmente bloccato dal passeggero o dall'oggetto posteriore, e quando si classifica la postura del corpo umano da parte dell'SVM, è difficile completare l'accurata discriminazione . L'algoritmo si basa sulla sequenza dello scheletro umano dell'algoritmo di riconoscimento del comportamento anomalo delle scale mobili. L'algoritmo rileva innanzitutto il volto del passeggero utilizzando l'SVM, che combina le caratteristiche del modello a componenti deformabili e traccia il movimento del passeggero nella scala mobile con un filtro di correlazione del kernel migliorato. Quindi, la sequenza dello scheletro umano del passeggero viene estratta utilizzando la rete neurale di convoluzione e la sequenza del comportamento anomalo viene rilevata dalla sequenza dello scheletro del passeggero mediante l'abbinamento del modello. Infine, l'algoritmo utilizza la regolarizzazione temporale dinamica per identificare la sequenza di comportamento anormale basata sul metodo del cinque vicino più vicino. L'algoritmo di tracciamento del flusso ottico e l'oggetto umano vengono tracciati per definire il relativo comportamento anomalo e viene eseguita la rilevazione del comportamento anomalo., Questo algoritmo determina solo la caduta attraverso il tracciamento del flusso ottico e il tasso di errore di valutazione è elevato.

Per ottenere un'elevata precisione, un basso tasso di valutazione errata e un metodo video in tempo reale a basso costo per rilevare le cadute dei passeggeri sulla scala mobile, questo documento propone un metodo per estrarre prima la direzione del movimento dei passeggeri in base al flusso ottico denso , quindi raggruppare gli autovalori informativi di ogni sottoblocco direzione di movimento, velocità, accelerazione e così via nel blocco che si accorda con i punti pixel nella direzione del movimento, quindi utilizzare il classificatore SVM per classificare gli autovalori della matrice in il continuo da 1 a 2 s per determinare se il pedone nell'immagine è normale, sta camminando in retromarcia o sta cadendo.

Il processo di calcolo è il seguente:

  1. Ottieni la prima immagine del fotogramma rilevata con il metodo del flusso ottico.
  2. Ottieni la seconda immagine del fotogramma come l'immagine del fotogramma corrente rilevata dal metodo del flusso ottico.
  3. La direzione del movimento e lo spostamento di ciascun pixel nell'immagine sono calcolati con il metodo del flusso ottico denso.
  4. Calcola l'area del blocco mobile e la velocità del blocco mobile con la scala mobile nel diagramma di flusso ottico del terzo passo distanza di spostamento, velocità media e varianza.
  5. Memorizzare nella cache i risultati calcolati del passaggio 4 come vettore delle caratteristiche di questo frame.
  6. Ripetere i passaggi 2, 3, 4, 5 utilizzando il fotogramma corrente come primo fotogramma per il rilevamento.
  7. Per giudicare il numero di fotogrammi con l'attuale area di blocco del movimento del fotogramma pre-fotogramma N > MIN_S, quando il numero di fotogrammi > K, si sospetta che il giudizio preliminare sia una caduta o un'inversione di marcia.
  8. La matrice delle caratteristiche composta da N frame è stata inserita nel classificatore SVM per la classificazione per determinare se si trattava di caduta, marcia indietro o falso allarme.

Generazione di funzionalità e algoritmi specifici per l'addestramento

Generazione di feature a frame singolo:

In base al calcolo del flusso ottico, si ottengono rispettivamente le mappe di spostamento della direzione x e della direzione y dell'immagine:

Lo spostamento verso il basso dovrebbe essere maggiore dello spostamento sinistro e destro in base alle caratteristiche del movimento retrogrado e di caduta della scala mobile. Ottieni l'immagine della maschera del blocco di movimento dalla mappa di spostamento sopra:

quando ; quando ; quando ; quando In quale Altrimenti .

2) Estrazione area blocchi in movimento:

Operazione di apertura dell'immagine della maschera; calcola l'immagine della maschera nella maschera , calcola l'area del dominio connesso come S.

Calcolo della velocità media di spostamento verticale

Calcola la velocità media del blocco in movimento in base alla maschera della mappa della maschera del blocco di movimento, mappa di spostamento nella direzione y.

  3) Calcolo della variazione di velocità, basato sulla velocità media calcolata nel passaggio 3 per ottenere la variazione di velocità:

Combinazione di caratteristiche a telaio singolo a 25 fotogrammi:

Il vettore delle caratteristiche di 25 fotogrammi consecutivi è 25*3=75 autovalori.

  • Gli elementi nei tre gruppi di vettori in F sono disposti rispettivamente in ordine crescente per ottenere .
  • Raccogli i vettori delle caratteristiche in ogni caso per la formazione del classificatore SVM.
  • Salvare i risultati dell'addestramento del classificatore per l'uso successivo della classificazione.

Arresta la scala mobile a distanza

Da quando è stata inventata più di 120 anni fa, la modalità operativa delle scale mobili è tutta un'operazione locale e la pratica di tentare l'operazione a distanza da parte delle compagnie della metropolitana non ha avuto successo. Quando c'è un'emergenza sulla scena (passeggero cade sulla scala mobile, congestione all'uscita della scala mobile, ecc.), la situazione può fare affidamento solo sul personale della scena che trova l'operazione di emergenza sul posto. Per garantire la sicurezza delle operazioni, alcune società di gestione della metropolitana inviano più personale durante i periodi di punta e gli interventi di emergenza.

  • Nella Metropolitana di Mosca (Figura 1), a lato delle scale mobili, sono allestite una cabina di guardia e un operatore di turno. L'operatore osserva le scale mobili e preme immediatamente l'interruttore di arresto di emergenza in caso di emergenza.
  • Porzione nazionale MTR Corporation (Cina, Figura 2): nell'ora di punta del pericolo, il personale temporaneo è in servizio; se si verifica un'emergenza, il personale in servizio avvia un arresto di emergenza per intervenire.

Se possiamo realizzare il controllo remoto delle scale mobili nella sala di monitoraggio del personale di sicurezza, in particolare con una consapevolezza intelligente e un controllo remoto sicuro degli eventi di emergenza, ciò accelererà notevolmente le risposte di emergenza e ridurrà le lesioni personali. Ma, in quanto attrezzatura speciale, il controllo remoto delle scale mobili deve essere rigorosamente conforme agli standard e alle normative di sicurezza. In caso contrario, se si verifica un difetto del software, un guasto di un componente o un problema di compatibilità elettromagnetica, una risposta remota non riuscirà a implementare correttamente un arresto di emergenza o causerà un arresto di emergenza errato, che porterà a una situazione più pericolosa. Il dispositivo di arresto di emergenza deve essere un dispositivo elettrico di sicurezza conforme a EN115-1:2008+A1:2010 5.12.1.2, ovvero: può essere costituito da A) uno o più interruttori di sicurezza, o B) circuito di sicurezza (fail-safe circuito) o C) sistema elettronico di sicurezza programmabile (PESSRAE).

Figura 2: A sinistra, personale temporaneo che osserva le scale mobili nell'ora di punta in Cina; primo piano a destra

Attualmente, la strategia di risposta mondiale è di tipo A, con un pulsante fisico di arresto di emergenza per ogni scala mobile conforme al dispositivo di sicurezza elettrica (EN115-1:2008+A1:2010 5.12.1.2). Gli operatori premono manualmente il pulsante fisico di arresto di emergenza corrispondente (Figura 3) per arrestare la scala mobile a distanza in caso di caduta di un passeggero.

Figura 3: un pulsante di arresto effettivo per ogni scala mobile
Figura 4: schermata del monitor e un pulsante di arresto effettivo

Questo approccio presenta i seguenti svantaggi:

  • Non è facile trovare pulsanti precisi in caso di emergenza.
  • Quando l'errore di operazione provoca ulteriori lesioni, l'operatore dovrebbe assumersi la corrispondente responsabilità di sicurezza, in modo che l'operatore non sia disposto a usarlo o non oserebbe usarlo.,
Figura 5: rilevamento caduta passeggeri e arresto remoto della scala mobile
Figura 6: L'avvocato in stazione arriva alla scala mobile

Questo documento propone un modo sicuro e conveniente per fermare le scale mobili a distanza (cioè, modalità C). Gli operatori premono un solo pulsante di arresto effettivo per interrompere il circuito di sicurezza e arrestare la scala mobile, su cui si verifica l'evento pericoloso, attraverso il controllo del server di analisi video e dei componenti di controllo remoto (che superano la certificazione di sicurezza PESSRAE e ottengono il certificato di prova del tipo; Figura 4 ).

Le modalità operative sono le seguenti:

  1. Il server di videoanalisi e i componenti di controllo remoto preservano le informazioni della scala mobile quando rilevano che un passeggero si trova in una condizione pericolosa su una scala mobile;
  2. Il monitor nella sala di monitoraggio della sicurezza visualizza il video in tempo reale corrispondente in base alle informazioni conservate nel server di analisi video e nei componenti di controllo remoto;
  3. L'operatore conferma manualmente che le informazioni sulla scala mobile sono coerenti e preme il pulsante di arresto effettivo se nel video sono presenti condizioni pericolose sulla scala mobile;
  4. Il server di videoanalisi e i componenti del dispositivo di controllo remoto interrompono il corrispondente circuito di sicurezza della scala mobile per arrestare la scala mobile.

risultati

Il sistema di monitoraggio video e controllo remoto in tempo reale, che include un totale di otto telecamere corrispondenti a 19 scale mobili, funziona da agosto 2018 a ottobre 2019 nella stazione della metropolitana di Shanghai Hanzhong Road.

  1. Cattura con successo:

    • 32 cadute di passeggeri (tutte le cadute di passeggeri sono state catturate con successo)
    • 738 eventi di deambulazione al contrario di passeggeri
  2. Realizza telecomandi di sicurezza:

    • L'ulteriore lesione personale del passeggero è efficacemente prevenuta e la sicurezza è notevolmente migliorata.

Prendi un caso accaduto alle 3:20 del 17 agosto 2018, come esempio su una scala mobile in salita nella stazione della metropolitana di Shanghai Hanzhong Road. In questo caso, una donna anziana cade a causa della mancata presa del corrimano. L'operatore nella sala di monitoraggio della sicurezza viene informato dal monitor e preme il pulsante di emergenza vero e proprio per fermare immediatamente la scala mobile, come mostrato nelle Figure 5 e 6. Il tempo è di 14 s dal momento in cui è avvenuta la caduta fino all'arresto della scala mobile; il tempo è di 26 s dal momento in cui è avvenuta la caduta fino all'arrivo dei consiglieri in stazione alla scala mobile.

I risultati mostrano che il sistema ha un'elevata precisione e un basso tasso di errori di valutazione e che la scala mobile con arresto a distanza è sicura e conveniente. Offre ampie prospettive applicative nel settore degli ascensori in tutto il mondo.


Referenze

, Liu Chunjie. "Ricerca e pratica della metropolitana intelligente di Shanghai [J]". Ricerca sul transito ferroviario urbano, 2019 (6): 1-6.

, Liu Chunjie. "Innovazione e pratica del controllo intelligente della scala mobile del transito ferroviario di Shanghai [J]." Ingegneria municipale cinese, 2019 (06): 1-3+100.

, Long, Sijin, Lu, Jian, Xing, Yingying, et al. "Un'analisi degli infortuni legati alle scale mobili nelle stazioni della metropolitana in Cina, 2013-2015[J]." Analisi e prevenzione degli incidenti, 2019, 122 (gennaio): 332-341.

, Filippone, J., Feldman, JD, Schloss, RD e Cooper, DA (2002). "Ricostruzione e contenzioso per incidenti di ascensori e scale mobili", Lawyers & Judges Publishing Company, Inc.

, M. Andriluka, S. Roth e B. Schiele. "Stima della posa 3D monoculare e tracciamento mediante rilevamento." CVPR, 2010.

, Chen Dong. "Sviluppo software del sistema di monitoraggio della sicurezza dei pedoni per scale mobili elettriche basato sull'analisi video[D]." Università di Zhejiang,2019.

, Tian Lianfang, Wu Qichao, du Qiliang, Huang Liguang, Li Miao, Zhang Daming. "Identificazione del comportamento anomalo dei passeggeri dell'ascensore a piedi in base alla sequenza dello scheletro umano [J]." Journal of South China University of Technology (scienze naturali), 2019, 47 (04): 10-19.

, Yang Guanbao. “Risparmio energetico delle scale mobili e sistema di monitoraggio intelligente basato sulla visione panoramica[D].” Zhejiang University of Technology, 2011.

, Lui Cheng. "Sistema di supervisione e controllo delle scale mobili basato sulla sicurezza funzionale e di riconoscimento delle immagini AI e relative normative di sicurezza[J]." Ascensore in Cina, 2019, (15): 6-8.

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Yantai Luo lavora per Shanghai Mitsubishi Elevator Corp., Giappone.

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