[發明專利]一種用于集裝箱吊裝作業的卡車安全智能保護系統

在審

• 申請號: 202010541326.0
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111832415A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 張韶越;何志成;尚繼輝;張賓;陳小虎;時金利;張駿
• 申請（專利權）人: 航天智造（上海）科技有限責任公司;北御科技（上海）有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/34;G06N3/04;G06N3/08;G06N20/00;B66C13/16;B66C13/48
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

本發明專利涉及一種用于集裝箱吊裝作業的，卡車安全智能保護系統。該系統主要由現場工控設備、網絡交換機、信號觸發器、數字相機、激光雷達等零件組成硬件系統；由視頻分析、信號處理、通訊控制等算法組成軟件系統。在卡車所載貨物被吊裝的過程中，硬件系統實時采集，軟件系統實時分析，主要對三種事故進行防范。一是卡車有無被錯誤吊起，二是卡車車頭有無被砸風險，三是卡車有無拖拽吊具。如若吊起超過一定預設高度，或卡車車頭進入吊裝作業區域，或吊具卸載過程中負載產生橫向移動，系統則向吊車發送警報，以防止卡車損壞和司機傷亡。與現有技術相比，本專利采用了基于深度神經網絡的人工智能算法，能夠智能識別視頻中的各種負載貨物、卡車托盤和卡車車頭，從而實現一套系統同時完成卡車防吊起、車頭防砸和防拖拽功能。本系統能智能分辨卡車負載情況和托盤種類，受環境影響小，誤判率低，可用于諸如港口輪胎吊集裝箱吊運過程中無人監視等安全生產的應用。

技術領域

本發明專利屬于基于人工智能算法的機器視覺技術領域，涉及一種對特定感興趣物體的視頻自動跟蹤監視技術。

背景技術

卡車安全保護系統(以下簡稱ATL系統)主要用于規避碼頭輪胎吊或軌道吊在卸車時將卡車吊起、車頭砸撞或吊具拖拽事故的發生。以典型的卡車負載是集裝箱為例：集裝箱的裝卸操作是一種特殊的工作類型，在吊起集裝箱時，因為沒有完全打開卡車的鎖腳，可能會導致兩類嚴重事故：一是吊具將集裝箱和卡車整體或一端吊起，二是卡車在和負載沒有事實分離的情況下開動。這兩類事故都會導致集裝箱、吊具和卡車的損壞，更嚴重的是造成卡車司機傷亡事故。另一種實際吊裝過程中可能發生的意外，是卡車卸貨時停車位置不正確，使得車頭進入原本的集裝箱吊起區域。此時如果吊車司機疏于觀察或由于條件所限無法觀察，仍然按照原本操作流程降下吊具，那么則會發生沉重的吊具砸撞卡車車頭的事故。

傳統的卡車安全保護系統僅關注防吊起保護，有單獨使用激光雷達，和單獨使用監視相機兩條技術路線。前者使用激光掃描測距原理，僅能獲得一條掃描線上的實時數據，然后與預先保存的模板比對后，判斷是否有卡車隨負載被吊起的情形發生。但是在實際中，卡車和負載的情況千奇百怪，互相組合后有幾百上千種可能的情形，單條激光掃描線獲得的數據非常不直觀，需要耗費開發者付出巨大的時間和管理成本，在吊車脫產情況下，人工調試以制作所有可能的模板數據。加上激光雷達受雨雪、霧霾等室外復雜氣象條件的干擾比較大，單獨使用激光雷達的放吊起系統，誤判率較高，且無法實現卡車車頭防砸功能。

單獨使用監視相機的技術，相比單獨使用激光雷達的技術，最大優點是可以獲得實時視頻，非常直觀。而且單次取像，相當于從一條線的一維提高到一個面的二維，從而數據的量大大增加。然而總數據量的增加帶來有效數據和干擾數據的同時增加。雖然對于監視人員，可以一目了然地快速判斷有無吊起事故，但是對于傳統的自動識別算法，也提出來了極大的挑戰。現有的典型數字圖像防吊起識別，是人為先在圖像中劃分若干個涵蓋卡車托架的子塊，然后跟蹤子塊內每一幀的圖像。通過來計算子塊內當前幀相對于前一幀垂直向上運動的矢量值，來判斷是否卡車托架被吊起。此方法最大隱患為跟蹤計算的子塊是人為劃分。具體來說，卡車型號、卡車負載和卡車停車位置的變化，都會使得托盤在視頻中的位置發生極大變化，結果子塊不總是能恰好跟蹤到卡車托架的部分，可能跟蹤到的是卡車負載導致誤判，或者跟蹤到的是背景導致漏判。同樣的，因為子塊區域很小，現有系統也無法實現車頭防砸和防拖拽功能。

發明專利內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種采用人工智能算法實時視頻分析，進行卡車防吊起防砸防拖拽的自動監視系統。系統具有自學習功能，識別率高，適應環境廣，安裝部署快速，性價比高。

系統利用激光輔助視覺測量檢測原理，綜合人工智能和自動控制技術，可實現吊具、負載、卡車位置的實時檢測，通過軟件算法，制定一系列多重安全控制策略，可以避免因人為錯誤造成的卡車被吊起、被砸和拖拽吊具事故，在保證現場運作效率的同時，避免危險的發生。典型在港口輪胎吊作業時，如果檢測到事故隱患，系統會實現起升機構的運行控制，保障場橋作業的安全。

本發明的功能可以通過以下技術方案來實現：