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摘要：在吊车上安装摄像头和无线AP，并对PLC 程序进行改造，使吊车在使用过程中具有移动侦测功能，为吊车安全可靠地运行提供了一种解决方法。
关键词：吊车；摄像头；移动侦测
现代工业的发展，吊车在机械、运输、电力、建筑等生产企业中的应用越来越广泛。它不仅在生产过程中起辅助作用，而且已成为大批生产和流水作业中不可缺少的组成部分，是实现机械化、自动化，提高生产效率，减轻工人体力劳动的重要工具。但是，吊车本身不具有移动侦测功能，在其使用过程中，经常由于环境或人为等因素发生安全事故，给安全生产带来了隐患。
一、移动侦测技术
移动侦测常用于无人值守监控录像和自动报警。通过摄像头按照不同帧率采集得到的图像会被CPU按照一定算法进行计算和比较，当画面有变化时，如有人走过、镜头被移动，计算比较结果得出的数字会超过阈值并指示系统能自动作出相应的处理。移动侦测技术是运动检测录像技术的基础，现在已经被广泛使用于网络摄像机、汽车监控锁、数字宝护神、婴儿监视器、自动取样仪、自识别门禁等众多安防仪器和设施上。常见的移动侦测系统还允许使用者可以自由设置布防撤防时间、侦测的灵敏度、探测区域。触发时可联动录像、联动报警输出、联动摄像机转到相应的预置位。移动侦测允许在指定区域能识别图像的变化，检测运动物体的存在并避免光线变化带来的干扰。但是如何从实时的序列图像中将变化区域从背景图像中提取出来，还要考虑运动区域的有效分割，其对于目标分类、跟踪等后期处理是非常重要的，因为以后的处理过程仅仅考虑图像中对应于运动区域的像素。然而，由于背景图像的动态变化，如天气、光照、影子及混乱干扰等的影响，运动检测成为一项相当困难的工作。
二、吊车分析
吊车，又名起重机，随着工业生产规模的扩大和自动化水平的提高，它越来越多地应用在工矿企业、安装工地、货场码头以及仓库的装卸和运输作业中。根据吊车结构形式的不同，它又可以分为桥式吊车、塔式吊车和挺杆式吊车等，吊车在给人们带来方便的同时也存在着自身的不足，阻碍生产效率的进一步提高。由于起吊重物的惯性和风力等外界扰动的影响，吊车在运送重物的过程中不可避免地会出现重物摇摆现象，这种摇摆不仅会影响生产效率，还给吊车机械机构带来不利，更严重的是给工业生产带来很大危害。例如，在冶金浇铸车间吊送金属熔液时，吊运过程中的摆动会导致金属液洒落，从而威胁到操作工人的安全。因此，如何能在准确定位的同时，消除吊运过程中的重物摆动，提高生产效率和降低操作工人劳动强度是吊车防摆控制研究的目的，解决及成果的广泛应用将对提高生产效率和安全生产有重大意义。吊车是一种典型的欠驱动系统，所谓欠驱动系统是指控制输入数目少于系统自由度数目的系统。因为无法通过施加驱动力来直接控制欠驱动部分的运动，因此欠驱动系统的运动控制是较难实现的，它对控制算法的性能提出了更高要求。因此，吊车、倒立摆等系统成为验证控制算法优劣很好的实验平台。对于吊车防摆控制技术的研究将促进欠驱动系统乃至整个非线性控制理论的发展和进步。
三、吊车移动侦测技术
1、系统功能。吊车移动侦测技术是将摄像头的报警信号传给PLC，由PLC 自动切断吊车起升电路。该系统主要实现以下功能：（1）吊车在起吊或下降过程中，若吊车底下有作业人员，则摄像头发出报警信号，吊车自动停止，保证地面作业人员的安全。（2）通过无线AP 对吊车运行画面远程监控，并将报警画面保存。
2、硬件系统的实现
1）摄像头安装。大型吊车铸件尺寸及周边危险区域，在小车上安装一个摄像头无法全面侦测到其中的危险作业区域。所以可在小车上安装摄像头，其中摄像头联合形成的移动检测区域，代表危险区域，不允许有操作人员，此外为安全区域。当吊车起吊及下降前，有人员在危险区域内活动时，摄像头自动报警，同时将报警信号传给PLC。
2）无线AP 安装。用普通网线将每台吊车上的摄像头和无线AP 接到交换机的各网口。每台吊车上都必须安装一个无线AP，由于车间设备较多，需保证每个无线AP 的距离在100m 以内，且各无线AP 之间没有被完全遮挡。安装好以后，在各无线AP 的中间位置另外安装一台无线AP，将此无线AP 接入控制内网，以便实时监控，如图所示。
3、软件系统实现
1）PLC程序改造。对PLC 程序进行改造，使PLC 接收到摄像头传来的报警信号后自动禁止吊车运行。由于现场环境复杂，经常会发生弧光等干扰因素使摄像头错误报警，此时，经操作人员检查确保无人后，可长按遥控器启动按钮5s，重新启动吊车。
2）摄像头调试。将各摄像头通电后，设置摄像头IP 地址、网关、码率、报警方式及保存路径等参数，使各摄像头处于一个局域网内。无线AP 调试。将各无线AP 通电后，设置无线AP 的IP 地址、网关、SSID 等参数，使各无线AP 与摄像头都处于一个局域网内。
四、摄像头应用
1、Android移动应用。手机APP显示的是宠物的脸，它承载的是宠物向用户做出表情以及声音的输出，它会根据服务器发来的指令变换自己的表情，与用户所做的表情同步，与用户进行交互，同时用户做的表情会对宠物自身的心情值产生影响，当心情值足够高时，即使没有外界刺激，宠物也会做出开心的表情。这一部分的主要实现方式是Android套接字（Socket）编程和异步消息处理机制，实现与服务器Baytrail开发板的通信，接收服务器发来的控制命令并返回反馈数据。表情切换用Android活动的切换来实现，表情显示用Android Canvas类进行图片播放来实现。
2、离线语音识别。语音识别主要模仿宠物的听力，当宠物识别出一些命令词时会产生一些回应动作。比如听到“过来”，宠物会原地转动直到3D摄像头找到用户的脸，然后通过识别脸部的景深位置逐渐靠近用户和修正行进方向，最后到达用户面前。当听到“跳舞”时，宠物跟随着用户的手势“翩翩起舞”。这一部分的实现方式是使用了科大讯飞语音识别引擎，结合Android应用的控件，完成语音的录音、识别和命令发送的过程，丰富了交互方式。
吊车移动侦测技术在保证吊车安全运行方面起了很大的作用，大大降低了吊车事故发生的频率。在吊车运行时，系统能够提醒地面作业人员及时撤离危险区域，保证作业人员的人身安全；另外，通过无线网，能够对各吊车运行情况进行实时监控，及时了解各吊车的运行状况。
参考文献：
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论文作者:高磊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：吊车论文; 摄像头论文; 系统论文; 区域论文; 作业论文; 技术论文; 宠物论文; 《基层建设》2018年第4期论文;